[發明專利]Buck變換器故障檢測方法

有效

• 申請號: 202010622853.4
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111796196B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 張東來;朱雪麗;高偉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（深圳）
• 主分類號: G01R31/40
• 分類號: G01R31/40;G01R27/26;G01R27/08
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 胡吉科

本發明公開了一種Buck變換器故障檢測方法，包括以下步驟：步驟S10，獲取開關管在一個工作周期內Buck變換器的相關信息；步驟S20，根據Buck變換器的相關信息建立第三計算公式；步驟S30，根據Buck變換器的相關信息建立第十計算公式；步驟S40，根據等效串聯電阻的阻值、輸出電容的容值和輸出電容的標準值以檢測出開關電源電路是否出現故障。本發明，僅通過Buck變換器輸入電流信號、輸出電壓信號便可以求解出輸出電容的容值和等效串聯電阻值，無需外加激勵輔助測量，無需拆解電源，對Buck變換器無任何沖擊影響。

技術領域

本發明屬于Buck變換器檢測技術領域，尤其涉及一種Buck變換器故障檢測方法。

背景技術

目前，開關電源由于其優勢在電子產品中得到廣泛應用，其是否正常工作直接影響到電力電子設備的安全。Buck變換器是一種常用的開關電源，Buck變換器拓撲中輸出濾波電容對整個變換器性能影響很大，而電容在使用過程中，極易出現容值下降，等效串聯電阻增加的現象。電容參數的退化會導致Buck變換器的性能下降，當電容參數退化到不能維持其正常工作時，該電源失效。因此，輸出電容是Buck變換器的薄弱環節和核心部件，檢測Buck變換器拓撲中輸出電容的容值和等效串聯電阻值直接關系到該電源的使用壽命和故障情況。

目前缺少對于Buck變換器檢測方法，因此，現有技術有待于改善。

發明內容

本發明的主要目的在于提出一種Buck變換器故障檢測方法，以解決背景技術中所提及的技術問題。

本發明的一種Buck變換器故障檢測方法，包括以下步驟：

步驟S10，獲取開關管在一個工作周期內Buck變換器的相關信息；

步驟S20，根據Buck變換器的相關信息建立第三計算公式，第三計算公式為其中，Δv_o為Buck變換器輸出電壓紋波，k₁為開關管導通階段輸入電流變化斜率，D為Buck變換器的工作占空比，T_s為開關管的工作周期，ESR為輸出電容的等效串聯電阻的阻值；

步驟S30，根據Buck變換器的相關信息建立第十計算公式，第十計算公式為其中，Δv_o為輸出電壓紋波，v₀(t₁)為t₁時刻Buck變換器輸出電壓信號，C為輸出電容的容值，V_o為輸出平均電壓值；

步驟S40，根據等效串聯電阻的阻值、輸出電容的容值和輸出電容的標準值以檢測出開關電源電路是否出現故障。

優選地，在步驟S10中，Buck變換器的相關信息包括輸出平均電壓值V_o、開關管導通階段輸入電流變化斜率k₁、開關管的工作周期T_s、Buck變換器的工作占空比D、輸出電壓紋波Δv_o和t₁時刻Buck變換器輸出電壓信號v₀(t₁)。

優選地，步驟S40具體包括：

步驟S41，判斷輸出電容的等效串聯電阻的阻值是否高于輸出電容的等效串聯電阻標準值，或者判斷輸出電容的容值是否低于輸出電容的容值標準值；

步驟S42，若輸出電容的等效串聯電阻的阻值高于輸出電容的等效串聯電阻標準值或者輸出電容的容值低于輸出電容的容值標準值，則開關電源電路出現故障。

優選地，Buck變換器包括輸入電源、電感線圈、開關管、二極管和輸出電容，電源一端與開關管一端連接，電源另一端同時與二極管一端和輸出電容一端連接，開關管另一端同時與二極管另一端和電感線圈一端連接，電感線圈另一端與輸出電容另一端連接。

優選地，開關管的一個工作周期內包括開關管導通階段和開關管關斷階段。