[发明专利]CCM降压变换器电感及输出电容的监测装置及方法

说明书

本发明公开了一种CCM降压变换器电感及输出电容的监测装置及方法，该装置包括Buck变换器主功率电路、驱动电路、显示单元，一只参数已知的电容与电流互感器，以及信号处理模块，其中信号处理模块包括功率电路控制单元、开关频率f_s计算单元、占空比D计算单元、输出电压采样单元、电容电流触发采样单元、电感L以及电容ESR和C计算单元。本发明可以在不影响电路正常工作的情况下对电感的参数L以及电容的参数ESR和C进行监测，为电容和电源的寿命预测提供依据，无需额外参数，方便实现。

技术领域

本发明属于电能变换装置中的监测技术领域，特别是涉及一种CCM降压变换器电感及输出电容的监测装置及方法。

背景技术

开关电源具有效率高、体积小等优点，在日常生产生活中广泛应用。降压(Buck)、升压(Boost)、升降压(Buck-Boost)变换器是三种最基本的开关电源变换器，其他的变换器均可以由这三种变换器衍变而来。其中，CCM(Continuous Current Mode，电流连续模式)Buck变换器在计算机电源、通讯电源、航空航天等领域广泛使用。在Buck变换器电路中为了得到较为稳定的输出电压，一般需要利用电容来滤除高频噪声。变换器工作一段时间之后，电容的容值(Capacitance,C)和等效串联电阻(Equivalent Series Resistance,ESR)会发生变化，当该变化量较大时，即认为该电容已失效，将会造成电源和系统的运行故障，，因此监测CCM Buck变换器的输出滤波电容的ESR和C，预测其寿命非常重要。现有的技术主要可分为离线监测技术和在线监测技术，离线检测技术使用方法简单，成本低，但一般只监测独立于电路外的电容，而在线检测技术可以检测在电路中处于工作状态的电容，但使用方法复杂，且需要知晓电路中的许多其他参数。

发明内容

本发明的目的在于提供一种CCM降压变换器电感及输出电容的监测装置及方法，能够实时监测电感的感值L以及等效串联电阻ESR和电容的容值C的变化，对电解电容和电源的寿命进行准确预测。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种CCM降压变换器输出电容ESR和C的监测装置包括Buck变换器主功率电路、驱动电路、显示单元，一只参数已知的电容与电流互感器，以及信号处理模块，所述信号处理模块包括功率电路控制单元、开关频率f_s计算单元、占空比D计算单元、输出电压采样单元、电容电流触发采样单元、电感L以及电容ESR和C计算单元；

所述Buck变换器主功率电路包括输入电压源V_in、开关管Q_b、续流二极管D_b、滤波电感L、输出滤波电容和负载R_L，所述输出滤波电容包括等效串联电阻ESR和电容C，其中开关管Q_b的漏极与电压源V_in的正极连接，续流二极管D_b的阴极与开关管Q_b的漏极连接，续流二极管D_b的阳极与电压源V_in的负极连接，滤波电感L的一端与续流二极管D_b的阴极连接，滤波电感L的另一端分别与等效串联电阻ESR的一端及负载R_L的一端连接，等效串联电阻ESR的另一端与电容C的一端连接，电容C的另一端及负载R_L的另一端均与电压源V_in的负极连接，负载R_L两端为输出平均电压V_o；