开关电源滤波电容的测量装置及数据处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种开关电源滤波电容的测量装置及数据处理方法。上述开关电源滤波电容的测量装置，包括：测量模块和控制模块；测量模块，用于采集开关电源模块的输出电压，并将输出电压转换为测量数字信号；控制模块，用于控制开关电源模块保持输出周期为T的输出电压，并控制测量模块以T/2为采样周期同步采集输出电压；控制模块还用于同步接收、存储测量数字信号，并根据测量数字信号确定开关电源模块的滤波电容的ESR和/或电容容量。只需对输出电压进行采集、监测，即可实现对滤波电容的ESR和/或电容容量的测量，无需改变开关电源集成电路结构，大大方便了测试。

Measuring device and data processing method of filter capacitor for switching power supply

The invention provides a measuring device and a data processing method for a filtering capacitor of a switching power supply. The measuring device for the filter capacitance of the switching power supply includes the measurement module and the control module; the measurement module is used to collect the output voltage of the switching power module and converts the output voltage to the measurement digital signal; the control module is used to control the output voltage of the switching power module to keep the output period of T and control the measurement. The module takes the T/2 as the sampling period to synchronize the output voltage, and the control module is also used to receive and store the digital signals synchronously, and to determine the ESR and / or capacitance of the filter capacitor of the switching power module according to the measured digital signal. Only the acquisition and monitoring of the output voltage can realize the measurement of the ESR and / or capacitance of the filter capacitor, without changing the structure of the integrated circuit of the switching power supply, which is greatly convenient for testing.

【技术实现步骤摘要】
开关电源滤波电容的测量装置及数据处理方法
本专利技术涉及电源测试领域，特别是涉及一种开关电源滤波电容的测量装置及数据处理方法。
技术介绍
开关电源模块在家用电器、仪器仪表、消费电子等产品中有着广泛的应用。开关电源模块的可靠性直接关系到整个电路的正常工作，因此对其开展状态监测具有重要的意义。其中，其滤波电容是整个开关电源模块中发生故障概率最高的部分。超过60％的开关电源模块的故障都是由于滤波电容的失效导致的。滤波电容经过长时间的老化，其中电解液会减少，从而导致滤波电容的电容容量值C减小和ESR(EquivalentSeriesResistance，ESR)增加。所以通过对开关电源模块中的电容滤波电容的ESR和/或电容容量的测量，可以有效实现对开关电源模块的监测。目前，针对ESR和/或电容容量的测量和计算的方法主要有两种：一类是离线方式进行，在离线状态下将滤波电容取下进行测量，该测量方式测量结果准确，但是由于该方法使用中存在不便，且无法实现在线监测；另一类是采用在线监测的方法，在开关电源模块中增加电压和电流传感器，利用ESR、C与监测量的关系实现ESR、C的评估。由于第二类方法能够集成到电路设计中，使用方便，因而在线监测方法成为当前研究热点。传统技术中提供一种利用电流传感器和电压传感器对滤波电容ESR进行实时估测的方法。该方法在电感上串联一个电流传感器，在输出端并联一个电压传感器，测定流过电感的电流和输出电压。由于输出纹波电压与电感纹波电流的比值为ESR的评估值，因此采用经验模态分解(EMD)和希尔伯特黄变换(HHT)由电感电流和输出纹波计算ESR和/或电容容量。但专利技术人在实施过程中，发现传统技术至少具有以下缺点：传统技术需要测量电感电流和输出纹波两个信号，这需要对电路增加两个传感器，且由于电流传感器需要串联入电路中，会改变电路结构，测量不方便。
技术实现思路
基于此，有必要针对测量不方便的问题，提供一种开关电源滤波电容的测量装置及数据处理方法。一方面，本专利技术实施例提供了一种开关电源滤波电容的测量装置，包括：测量模块和控制模块；测量模块，用于采集开关电源模块的输出电压，并将输出电压转换为测量数字信号；控制模块，用于控制开关电源模块保持输出周期为T的输出电压，并控制测量模块以T/2为采样周期同步采集输出电压；控制模块还用于同步接收、存储测量数字信号，并根据测量数字信号确定开关电源模块的滤波电容的ESR和/或电容容量。在其中一个实施例中，控制模块包括第一控制模块和第二控制模块；第一控制模块用于发送周期为T的控制信号来控制开关电源模块中的开关的闭合和断开，使得开关电源模块保持输出周期为T的输出电压；第二控制模块用于接收第一控制模块发送的控制信号，并根据控制信号控制测量模块以T/2为采样周期同步采集输出电压；第二控制模块还用于同步接收、存储测量数字信号，并根据测量数字信号、开关的闭合时间、周期T以及输出电压的均值确定开关电源模块的滤波电容的ESR和/或电容容量。在其中一个实施例中，测量模块包括积分电路和模数转换电路；积分电路的输入端接开关电源模块的输出端，积分电路的输出端接模数转换电路的输入端；模数转换电路的输出端接第二控制模块的输入端。在其中一个实施例中，测量模块还包括电压跟随电路；电压跟随电路的输入端接开关电源模块的输出端，电压跟随电路的输出端接积分电路的输入端。在其中一个实施例中，测量模块还包括隔离放大电路；隔离放大电路的输入端接开关电源模块的输出端；隔离放大电路的输出端接电压跟随电路。另一方面，本专利技术实施例还提供一种数据处理方法，应用于上述的开关电源滤波电容的测量装置，该方法包括：控制模块控制开关电源模块保持输出周期为T的输出电压；控制模块控制测量模块以T/2为采样周期同步采集输出电压，使测量模块将输出电压转换为测量数字信号；控制模块同步接收、存储测量数字信号，并根据测量数字信号确定开关电源模块的滤波电容的ESR和/或电容容量。在其中一个实施例中，控制模块包括第一控制模块和第二控制模块；控制模块控制开关电源模块保持输出周期为T的输出电压的步骤包括：第一控制模块发送周期为T的控制信号来控制开关电源模块中的开关的闭合和断开，使得开关电源模块保持输出周期为T的输出电压；控制模块控制测量模块以T/2为采样周期同步采集输出电压，使测量模块将输出电压转换为测量数字信号的步骤包括：第二控制模块接收第一控制模块发送的控制信号，并根据控制信号控制测量模块以T/2为采样周期同步采集输出电压；控制模块同步接收、存储测量数字信号，并根据测量数字信号确定开关电源模块的滤波电容的ESR和/或电容容量的步骤包括：第二控制模块同步接收、存储测量数字信号，并根据测量数字信号、开关的闭合时间、周期T以及输出电压的均值确定开关电源模块的滤波电容的ESR和/或电容容量。在其中一个实施例中，测量模块包括积分电路和模数转换电路；积分电路的输入端接开关电源模块的输出端，积分电路的输出端接模数转换电路的输入端；模数转换电路的输出端接第一控制模块的输入端；测量数字信号包括第一积分电压和第二积分电压；第二控制模块接收第一控制模块发送的控制信号，并根据控制信号控制测量模块以T/2为采样周期同步采集输出电压的步骤包括：第二控制模块接收第一控制模块发送的控制信号，并根据控制信号同步控制模数转换电路在t0～t0+T/2时间内对经过积分电路积分的输出电压进行采样得到第一积分电压，控制模数转换电路在t0+T/2～t0+T时间内对经过积分电路积分的输出电压进行采样得到第二积分电压；第二控制模块同步接收、存储测量数字信号，并根据测量数字信号、开关的闭合时间、周期T以及输出电压的均值确定开关电源模块的滤波电容的ESR和/或电容容量的步骤包括：第二控制模块同步接收、存储第一积分电压和第二积分电压，并根据第一积分电压、第二积分电压、开关的闭合时间、周期T以及输出电压的均值确定开关电源模块的滤波电容的ESR和/或电容容量。在其中一个实施例中，第二控制模块同步接收、存储测量数字信号，并根据测量数字信号、开关的闭合时间、周期T以及输出电压的均值确定开关电源模块的滤波电容的ESR和/或电容容量的步骤包括：第二控制模块同步接收、存储时间T内的测量数字信号，并对t0～t0+T/2时间内的测量数字信号进行累加获得第一积分值，对t0+T/2～t0+T时间内的测量数字信号进行累加获得第二积分值；根据第一积分值和第二积分值、开关的闭合时间、周期T以及输出电压的均值确定开关电源模块的滤波电容的ESR和/或电容容量。一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机可读指令，计算机可读指令被处理器执行时，使得处理器执行如权利要求6-9中任一项的数据处理方法的步骤。上述实施例至少具有以下优点：本专利技术实施例提供的一种开关电源滤波电容的测量装置及方法，上述开关电源模块的滤波电容的ESR测量装置包括测量模块和控制模块，测量模块采集开关电源模块的输出电压，并将输出电压转换为测量数字信号；控制模块控制开关电源模块保持输出周期为T的输出电压，并控制测量模块以T/2为采样周期同步采集输出电压；控制模块同步接收、存储测量数字信号，并根据测量数字信号确定开关电源模块的滤波电容的ESR和/或电容容量。本实施例提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关电源滤波电容的测量装置，其特征在于，包括：测量模块和控制模块；所述测量模块，用于采集开关电源模块的输出电压，并将所述输出电压转换为测量数字信号；所述控制模块，用于控制开关电源模块保持输出周期为T的输出电压，并控制所述测量模块以T/2为采样周期同步采集所述输出电压；所述控制模块还用于同步接收、存储所述测量数字信号，并根据所述测量数字信号确定所述开关电源模块的滤波电容的ESR和/或电容容量。

【技术特征摘要】
1.一种开关电源滤波电容的测量装置，其特征在于，包括：测量模块和控制模块；所述测量模块，用于采集开关电源模块的输出电压，并将所述输出电压转换为测量数字信号；所述控制模块，用于控制开关电源模块保持输出周期为T的输出电压，并控制所述测量模块以T/2为采样周期同步采集所述输出电压；所述控制模块还用于同步接收、存储所述测量数字信号，并根据所述测量数字信号确定所述开关电源模块的滤波电容的ESR和/或电容容量。2.根据权利要求1所述的开关电源滤波电容的测量装置，其特征在于，所述控制模块包括第一控制模块和第二控制模块；所述第一控制模块用于发送周期为T的控制信号来控制所述开关电源模块中的开关的闭合和断开，使得所述开关电源模块保持输出周期为T的所述输出电压；所述第二控制模块用于接收所述第一控制模块发送的所述控制信号，并根据所述控制信号控制所述测量模块以T/2为采样周期同步采集所述输出电压；所述第二控制模块还用于同步接收、存储所述测量数字信号，并根据所述测量数字信号、所述开关的闭合时间、周期T以及所述输出电压的均值确定所述开关电源模块的滤波电容的ESR和/或电容容量。3.根据权利要求1或2所述的开关电源滤波电容的测量装置，其特征在于，所述测量模块包括积分电路和模数转换电路；所述积分电路的输入端接所述开关电源模块的输出端，所述积分电路的输出端接所述模数转换电路的输入端；所述模数转换电路的输出端接所述第二控制模块的输入端。4.根据权利要求3所述的开关电源滤波电容的测量装置，其特征在于，所述测量模块还包括电压跟随电路；所述电压跟随电路的输入端接所述开关电源模块的输出端，所述电压跟随电路的输出端接所述积分电路的输入端。5.根据权利要求4所述的开关电源滤波电容的测量装置，其特征在于，所述测量模块还包括隔离放大电路；所述隔离放大电路的输入端接所述开关电源模块的输出端；所述隔离放大电路的输出端接所述电压跟随电路。6.一种数据处理方法，其特征在于，应用于权利要求1所述的开关电源滤波电容的测量装置，该方法包括：控制模块控制开关电源模块保持输出周期为T的输出电压；控制模块控制所述测量模块以T/2为采样周期同步采集所述输出电压，使所述测量模块将所述输出电压转换为测量数字信号；控制模块同步接收、存储所述测量数字信号，并根据所述测量数字信号确定所述开关电源模块的滤波电容的ESR和/或电容容量。7.根据权利要求6所述的数据处理方法，其特征在于，所述控制模块包括第一控制模块和第二控制模块；所述控制模块控制开关电源模块保持输出周期为T的输出电压的步骤包括：所述第一控制模块发送周期为T的控制信号来控制所述开关电源模块中的开关的闭合和断开，使得所述开关电源模块保持输出周期为T的所述输出电压；所述控制模块控制所述测量模块以T/2为采样周期同步采集所述输出电压，使所述测量模...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷登云，成立业，王力纬，侯波，恩云飞，黄云，
申请(专利权)人：中国电子产品可靠性与环境试验研究所，
类型：发明
国别省市：广东,44