[发明专利]DCM升压变换器电感及输出电容的监测装置及方法

摘要

本发明公开了一种DCM升压变换器电感及输出电容的ESR和C监测装置及方法。该装置包括Boost变换器主功率电路、驱动电路、参数已知的并联输出电容、电流互感隔离放大单元、显示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。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。

主权项

1.一种DCM升压变换器电感L以及输出电容ESR和C的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：在输出端并联上一个参数已知的电容(7)，在信号处理模块中创建功率电路控制单元(2)、开关频率f_s计算单元(4)、占空比D计算单元(5)、输出电压采样单元(6)、电容电流触发采样单元(9)、电感L以及电容ESR和C计算单元(10)；/n步骤2：Boost变换器主功率电路(1)的输出平均电压V_o送入输出电压采样单元(6)，得到输出电压的平均值；/n步骤3：信号处理模块的功率电路控制单元(2)采集Boost变换器主功率电路(1)的输出平均电压V_o和输入电压V_in，得到PWM信号并经驱动电路(3)驱动开关管Q_b；/n步骤4：功率电路控制单元(2)输出的PWM信号送入开关频率f_s计算单元(4)和占空比D计算单元(5)，经开关频率f_s计算单元(4)处理得出变换器当前的开关频率f_s，经占空比D计算单元(5)处理得出变换器当前的占空比D；/n步骤5：功率电路控制单元(2)输出的PWM信号和电流互感隔离放大单元(8)的电容电流i_x送入电容电流触发采样单元(9)，通过延时程序处理对电容电流等DT_s/10间隔采样，得到电容电流的瞬时值i_x(DT_s)、i_x[(T_s-DT_s)/10+DT_s]、i_x[(T_s-DT_s)/5+DT_s]、i_x[3(T_s-DT_s)/10+DT_s]、i_x[2(T_s-DT_s)/5+DT_s]、i_x[(T_s-DT_s)/2+DT_s]、i_x[3(T_s-DT_s)/5+DT_s]、i_x[7(T_s-DT_s)/10+DT_s]、i_x[4(T_s-DT_s)/5+DT_s]、i_x[9(T_s-DT_s)/10+DT_s]、i_x(T_s)共11个值；/n步骤6：将得到的开关频率f_s、占空比D、输出电压的平均值V_o以及电容电流的瞬时值i_x(DT_s)、i_x[(T_s-DT_s)/10+DT_s]、i_x[(T_s-DT_s)/5+DT_s]、i_x[3(T_s-DT_s)/10+DT_s]、i_x[2(T_s-DT_s)/5+DT_s]、i_x[(T_s-DT_s)/2+DT_s]、i_x[3(T_s-DT_s)/5+DT_s]、i_x[7(T_s-DT_s)/10+DT_s]、i_x[4(T_s-DT_s)/5+DT_s]、i_x[9(T_s-DT_s)/10+DT_s]、i_x(T_s)送入电感L以及电容ESR和C计算单元(10)进行曲线拟合和综合处理，得到Boost变换器中电感L的值以及输出滤波电容当前等效串联电阻ESR和电容C的值；/n步骤7：电感L以及电容ESR和C计算单元(10)将所得的电感L以及等效串联电阻ESR和电容C的值送入显示单元(11)实时显示；/n步骤6中所述L、ESR和C计算单元(10)曲线拟合方程如下：/n /n求得X₁、X₂、X₃和i_Cx(0)后，所述L、ESR和C计算单元(10)对拟合曲线进行综合处理，得到Boost变换器中电感L的值以及输出滤波电容当前等效串联电阻ESR和电容C的值，具体公式如下：/n /n /n /n式中，L为电感的感值，ESR为等效串联电阻的阻值，C为电容的容值，f_s为变换器开关频率，V_in为输入电压平均值，V_o为输出电压平均值，D为变换器的占空比，ESRx为所并联电容的等效串联电阻的阻值，Cx为所并联电容的容值，X₁、X₂、X₃为拟合曲线的参数。/n