[发明专利]DCM反激变换器输出电容ESR和C的监测装置及方法

说明书

本发明公开了一种DCM反激变换器输出电容ESR和C的监测装置及方法。该装置包括Flyback变换器主功率电路、驱动电路、显示单元、并联输出滤波电容、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单元、开关频率计算单元、占空比计算单元、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；该方法为：通过检测开关管的PWM驱动脉冲信号，经开关频率计算单元得到变换器的开关频率，经占空比计算单元得到占空比，输出电压采样单元检测输出平均电压，并采样得到并联电容电流的瞬时值，将上述数据送入电容ESR和C计算单元，计算出输出滤波电容当前ESR和C的值。本发明为电容和电源的寿命预测提供了依据，减小了参数监测的难度。

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DCM反激变换器输出电容ESR和C的监测装置及方法。

背景技术

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，当该变化量较大时，则该电容失效，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)，隔离式升降压(Flyback)变换器是四种最基本的开关电源变换器，其他的变换器均可以由这四种变换器衍变而来。其中，DCM(Discontinuous Current Mode，电流断续模式)Flyback变换器在中小功率领域广泛使用，因此监测Flyback变换器的输出滤波电容的ESR和C，预测其寿命非常重要，但是现有监测方法不能实时监测等效串联电阻ESR和电容的容值C的变化，因此无法对电解电容和电源的寿命进行准确预测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种DCM反激变换器输出电容ESR和C的监测装置及方法，从而实时监测等效串联电阻ESR和电容的容值C的变化，并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DCM反激变换器输出电容ESR和C的监测装置，包括Flyback变换器主功率电路、驱动电路、显示单元、参数已知的并联输出滤波电容、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Dy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、变压器T、续流二极管D、变压器滤波电容和负载R_L；所述并联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的源极与电压源V_in的正极连接，漏极与变压器T的初级线圈带星端连接，续流二极管D的阳极与变压器的次级线圈非星端连接，续流二极管D的阴极与等效串联电阻ESR、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、负载R_L的另一端均与次级线圈带星端连接，负载R_L两端为输出平均电压为V_o；

所述信号处理模块中的功率电路控制单元的输入端分别与Flyback变换器主功率电路的电压源V_in和输出平均电压V_o连接，功率电路控制单元输出端的PWM信号分别接入开关频率f_s计算单元和占空比Dy计算单元，Flyback变换器主功率电路的输出平均电压V_o接入输出电压采样单元，电流互感隔离放大单元和功率电路控制单元输出端的PWM信号均接入电容电流触发采样单元，开关频率f_s计算单元、占空比Dy计算单元、输出电压采样单元和电容电流触发采样单元的输出端均接入电容ESR和C计算单元，电容ESR和C计算单元的输出端接入显示单元；