[發明專利]CCM降壓變換器電感及輸出電容的監測裝置及方法

有效

• 申請號: 201710508163.4
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107167747B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 楊思文;姚凱;韓旭芝;周世林;曹誠
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01R31/40
• 分類號: G01R31/40;G01R27/26
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

1.一種CCM降壓變換器電感L以及輸出電容ESR和C的監測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，在CCM降壓變換器輸出端并聯上一個參數已知的電容(7)，在信號處理模塊中創建功率電路控制單元(2)、開關頻率f_s計算單元(4)、占空比D計算單元(5)、輸出電壓采樣單元(6)、電容電流觸發采樣單元(9)、電感L以及電容ESR和C計算單元(10)；

步驟2，信號處理模塊的功率電路控制單元(2)根據Buck變換器主功率電路(1)的輸出平均電壓V_o，得到PWM信號并經驅動電路(3)驅動開關管Q_b；

步驟3，功率電路控制單元(2)輸出的PWM信號送入開關頻率f_s計算單元(4)和占空比D計算單元(5)，經開關頻率f_s計算單元(4)處理得出變換器當前的開關頻率f_s，經占空比D計算單元(5)處理得出變換器當前的占空比D；

步驟4，Buck變換器主功率電路(1)的輸出平均電壓V_o送入輸出電壓采樣單元(6)，得到輸出電壓的平均值；

步驟5，功率電路控制單元(2)輸出的PWM信號和電流互感隔離放大單元(8)的電容電流i_x送入電容電流觸發采樣單元(9)，通過延時程序對電容電流等DT_s/10間隔采樣，得到i_x(0)、i_x(DT_s/10)、i_x(DT_s/5)、i_x(3DT_s/10)、i_x(2DT_s/5)、i_x(DT_s/2)、i_x(3DT_s/5)、i_x(7DT_s/10)、i_x(4DT_s/5)、i_x(9DT_s/10)、i_x(DT_s)共11個電容電流瞬時值；

步驟6，將得到的開關頻率f_s、占空比D、輸出電壓的平均值V_o以及電容電流的瞬時值i_x(0)、i_x(DT_s/10)、i_x(DT_s/5)、i_x(3DT_s/10)、i_x(2DT_s/5)、i_x(DT_s/2)、i_x(3DT_s/5)、i_x(7DT_s/10)、i_x(4DT_s/5)、i_x(9DT_s/10)、i_x(DT_s)送入電感L以及電容ESR和C計算單元(10)進行曲線擬合和綜合處理，得到Buck變換器中電感L的值以及輸出濾波電容當前等效串聯電阻ESR和電容C的值；

步驟7，電感L以及電容ESR和C計算單元(10)將所得的電感L以及等效串聯電阻ESR和電容C的值送入顯示單元(11)實時顯示；

步驟6中所述L、ESR和C計算單元(10)曲線擬合方程如下：

求得X₁、X₂、X₃和i_Cx(0)后，對擬合曲線進行綜合處理，得到Buck變換器中電感L的值以及輸出濾波電容當前等效串聯電阻ESR和電容C的值，具體公式如下：

式中，L為電感的感值，ESR為等效串聯電阻的阻值，C為電容的容值，f_s為變換器開關頻率，V_o為輸出電壓平均值，D為變換器的占空比，ESRx為所并聯電容的等效串聯電阻的阻值，Cx為所并聯電容的電容的容值，X₁、X₂、X₃為擬合曲線的參數。