[發明專利]開關電源濾波電容的測量裝置及數據處理方法

有效

• 申請號: 201711461846.5
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108241093B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 雷登云;成立業;王力緯;侯波;恩云飛;黃云
• 申請（專利權）人: 中國電子產品可靠性與環境試驗研究所
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26;G01R27/02
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 馮右明

本發明提供一種開關電源濾波電容的測量裝置及數據處理方法。上述開關電源濾波電容的測量裝置，包括：測量模塊和控制模塊；測量模塊，用于采集開關電源模塊的輸出電壓，并將輸出電壓轉換為測量數字信號；控制模塊，用于控制開關電源模塊保持輸出周期為T的輸出電壓，并控制測量模塊以T/2為采樣周期同步采集輸出電壓；控制模塊還用于同步接收、存儲測量數字信號，并根據測量數字信號確定開關電源模塊的濾波電容的ESR和/或電容容量。只需對輸出電壓進行采集、監測，即可實現對濾波電容的ESR和/或電容容量的測量，無需改變開關電源集成電路結構，大大方便了測試。

技術領域

本發明涉及電源測試領域，特別是涉及一種開關電源濾波電容的測量裝置及數據處理方法。

背景技術

開關電源模塊在家用電器、儀器儀表、消費電子等產品中有著廣泛的應用。開關電源模塊的可靠性直接關系到整個電路的正常工作，因此對其開展狀態監測具有重要的意義。其中，其濾波電容是整個開關電源模塊中發生故障概率最高的部分。超過60％的開關電源模塊的故障都是由于濾波電容的失效導致的。濾波電容經過長時間的老化，其中電解液會減少，從而導致濾波電容的電容容量值C減小和ESR(Equivalent Series Resistance，ESR)增加。所以通過對開關電源模塊中的電容濾波電容的ESR和/或電容容量的測量，可以有效實現對開關電源模塊的監測。

目前，針對ESR和/或電容容量的測量和計算的方法主要有兩種：一類是離線方式進行，在離線狀態下將濾波電容取下進行測量，該測量方式測量結果準確，但是由于該方法使用中存在不便，且無法實現在線監測；另一類是采用在線監測的方法，在開關電源模塊中增加電壓和電流傳感器，利用ESR、C與監測量的關系實現ESR、C的評估。由于第二類方法能夠集成到電路設計中，使用方便，因而在線監測方法成為當前研究熱點。

傳統技術中提供一種利用電流傳感器和電壓傳感器對濾波電容ESR進行實時估測的方法。該方法在電感上串聯一個電流傳感器，在輸出端并聯一個電壓傳感器，測定流過電感的電流和輸出電壓。由于輸出紋波電壓與電感紋波電流的比值為ESR的評估值，因此采用經驗模態分解(EMD)和希爾伯特黃變換(HHT)由電感電流和輸出紋波計算ESR和/或電容容量。

但發明人在實施過程中，發現傳統技術至少具有以下缺點：傳統技術需要測量電感電流和輸出紋波兩個信號，這需要對電路增加兩個傳感器，且由于電流傳感器需要串聯入電路中，會改變電路結構，測量不方便。

發明內容

基于此，有必要針對測量不方便的問題，提供一種開關電源濾波電容的測量裝置及數據處理方法。

一方面，本發明實施例提供了一種開關電源濾波電容的測量裝置，包括：測量模塊和控制模塊；

測量模塊，用于采集開關電源模塊的輸出電壓，并將輸出電壓轉換為測量數字信號；

控制模塊，用于控制開關電源模塊保持輸出周期為T的輸出電壓，并控制測量模塊以T/2為采樣周期同步采集輸出電壓；控制模塊還用于同步接收、存儲測量數字信號，并根據測量數字信號確定開關電源模塊的濾波電容的ESR和/或電容容量。

在其中一個實施例中，控制模塊包括第一控制模塊和第二控制模塊；

第一控制模塊用于發送周期為T的控制信號來控制開關電源模塊中的開關的閉合和斷開，使得開關電源模塊保持輸出周期為T的輸出電壓；

第二控制模塊用于接收第一控制模塊發送的控制信號，并根據控制信號控制測量模塊以T/2為采樣周期同步采集輸出電壓；第二控制模塊還用于同步接收、存儲測量數字信號，并根據測量數字信號、開關的閉合時間、周期T以及輸出電壓的均值確定開關電源模塊的濾波電容的ESR和/或電容容量。

在其中一個實施例中，測量模塊包括積分電路和模數轉換電路；

積分電路的輸入端接開關電源模塊的輸出端，積分電路的輸出端接模數轉換電路的輸入端；