[发明专利]CCM反激变换器输出电容的准在线监测装置及方法

说明书

本发明公开了一种CCM反激变换器输出电容的准在线监测装置及方法。该装置包括Flyback变换器主功率电路、驱动电路、显示单元、参数已知的电容、电流互感隔离放大单元和信号处理模块，其中信号处理模块包括功率电路控制、开关频率f_s计算、占空比D计算、输出电压采样、电容电流触发采样、电容ESR和C计算六个单元。该方法为：检测开关管的PWM驱动脉冲信号，经开信号处理模块处理得到开关频率和占空比，检测输出平均电压，并上参数已知的并联电容，经过电流互感器隔离放大，采样得到并联电容电流的瞬时值，将上述数据处理得到输出滤波电容当前ESR和C的值。本发明不需要取下变换器中的电容，为电容和电源的寿命预测提供依据。

技术领域

本发明属于电能变换装置中的监测技术领域，特别是一种CCM反激变换器输出电容的准在线监测装置及方法。

背景技术

由于效率高、体积小等优点，开关电源在日常生产生活中应用十分广泛。一般而言，为了得到较为稳定的输出电压，必须采用电容有效滤除高频噪声。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，与初电容值C和阻值ESR相比，当该变化量较大时，即可认为该电容已失效，电容的失效将会造成电源和系统的运行故障。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)Flyback变换器在计算机电源、通讯电源、航空航天等领域广泛使用，因此监测CCM Flyback变换器的输出滤波电容的ESR和C，预测其寿命非常重要。但是目前监测CCM Flyback变换器的输出滤波电容的ESR和C的方法，往往需要取下变换器中的电容，无法实时高效地对电容的ESR和C值进行在线监测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种CCM反激变换器输出电容的准在线监测装置及方法，能够实时监测等效串联电阻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反激变换器输出电容的准在线监测装置，包括Flyback变换器主功率电路、驱动电路、显示单元、参数已知的电容、电流互感隔离放大单元和信号处理模块，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、电容 ESR和C计算单元；

所述Flyback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、耦合电感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，耦合电感L原边一端与开关管Q_b的漏极连接，耦合电感L该端副边的异名端与续流二极管D_b的阳极连接，耦合电感L 原边另一端与电压源V_in的负极连接，续流二极管D_b的阴极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的另一端均与耦合电感L副边的同名端连接，负载R_L两端为输出平均电压V_o；