一种Buck变换器功率开关管阈值电压监测方法转让专利
申请号 : CN202110169438.2
文献号 : CN112986668B
文献日 : 2021-11-12
发明人 : 任磊 , 段冰莹 , 田民 , 吴锐 , 张雷 , 秦岭
申请人 : 南通大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种Buck变换器功率开关管阈值电压监测方法,其特征在于,采用Buck变换器功率开关管阈值电压监测装置进行功率开关管阈值电压监测,所述Buck变换器功率开关管阈值电压监测装置包括Buck变换器主功率电路、辅助电阻Rg1与辅助开关S以及DSP器件;其中,所述Buck变换器主功率电路包括输入电压源Vin、滤波电感Lf、滤波电容Cf、续流二极管D、功率开关管T、负载RL、驱动电阻Rg0、驱动二极管Dg、驱动电源Vg;输入电压源Vin负极接地,输入电压源Vin正极连接开关管T的漏极d;开关管T的源极s同时连接驱动电源Vg的负极、续流二极管D的阴极以及滤波电感Lf一端;开关管T的门极g同时连接驱动电阻Rg0的一端和驱动二极管Dg的阳极,驱动电阻Rg0另一端同时连接辅助电阻Rg1的一端与辅助开关S的一端;辅助电阻Rg1的另一端与辅助开关S的另一端和驱动二极管Dg的阴极相连,并连接至驱动电源Vg的正极;续流二极管D的阳极接地;滤波电感Lf另一端同时连接输出滤波电容Cf的正极和负载电阻RL的一端;输出滤波电容Cf的负极接地;负载电阻RL的另一端接地;开关管T的门极g连接DSP器件的ADC端口;辅助开关的控制端连接DSP器件的DAC端口;DSP器件接地端接地;其中,所述的功率开关管T可以是MOSFET或IGBT;
所述Buck变换器功率开关管阈值电压监测方法包括以下步骤:步骤A),DSP器件的DAC接口发出指令,将辅助开关S断开;
步骤B),DSP器件的ADC接口对功率开关管T门极与输出地之间的电压vg_gnd进行采样;
步骤C),根据采样得到的电压vg_gnd筛选出阈值电压值Vth;
步骤D),DSP器件的DAC接口发出指令,将辅助开关S闭合,Buck变换器继续正常工作。
2.根据权利要求1所述的监测方法,其特征在于,所述DAC接口发出指令,具体为:需要测量阈值电压时,发出断开指令;测量结束时,发出闭合指令。
3.根据权利要求1所述的监测方法,其特征在于,所述根据电压vg_gnd筛选出阈值电压值具体为:根据前后相邻的电压vg_gnd采样值的差值筛选出阈值电压值Vth。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述根据前后相邻的vg_gnd采样值的差值筛选出阈值电压值具体为:计算当前时刻电压vg_gnd采样值与前一时刻电压vg_gnd采样值并计算差值,若所述差值大于预设阈值,则输出所述当前时刻电压vg_gnd采样值为阈值电压值Vth。
说明书 :
一种Buck变换器功率开关管阈值电压监测方法
技术领域
背景技术
法来估计系统自身的健康状况,在系统故障发生前对其故障能尽早监测且能有效预测,准
确定位退化或故障部位,并结合各种信息资源给出维修计划,从而实现系统的视情维修和
自主式保障,对降低维护费用、保障系统的可靠性与安全性、提高战备完好率和任务成功率
具有十分重要的意义。PHM主要包括故障预测及健康管理两大部分,其中故障预测是实现系
统健康管理的基础。
力电子变换装置的可靠性、可维护性及可测试性提出了更高的要求,电力电子系统的PHM的
重要性也随之提高。
由于电力电子系统的器件参数退化而导致的软故障。参数性故障通常不会立即使系统瘫
痪,但是会引起输出特性的改变,使系统的工作性能和可靠性降低;若能及时预测参数性故
障,则可以避免演变为更为恶劣的系统结构性故障以及结构性故障导致的更严重的影响,
大大提高系统可靠性。因此实现故障预测的关键是特征参数的准确提取。
电路中难以提取阈值电压,因而阈值电压的在线提取方法鲜见报道。
发明内容
值电压,对功率开关管的健康状态进行监测,从而为对电力电子电路进行故障预测提供研
究基础。
入电压源Vin、滤波电感Lf、滤波电容Cf、续流二极管D、功率开关管T、负载RL、驱动电阻Rg0、驱
动二极管Dg、驱动电源Vg;输入电压源Vin负极接地,输入电压源Vin正极连接开关管T的漏极
d;开关管T的源极s同时连接驱动电源Vg的负极、续流二极管D的阴极以及滤波电感Lf一端;
开关管T的门极g同时连接驱动电阻Rg0的一端和驱动二极管Dg的阳极,驱动电阻Rg0另一端同
时连接辅助电阻Rg1的一端与辅助开关S的一端;辅助电阻Rg1的另一端与辅助开关S的另一
端和驱动二极管Dg的阴极相连,并连接至驱动电源Vg的正极;续流二极管D的阳极接地;滤波
电感Lf另一端同时连接输出滤波电容Cf的正极和负载电阻RL的一端;输出滤波电容Cf的负
极接地;负载电阻RL的另一端接地;开关管T的门极g连接DSP器件的ADC端口;辅助开关的控
制端连接DSP器件的DAC端口;DSP器件接地端接地;其中,所述的功率开关管T可以是MOSFET
或IGBT。
差值大于预设阈值,则输出所述当前时刻电压vg_gnd采样值为阈值电压值Vth。
附图说明
具体实施方式
应当理解,此处所描述的具体实施仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
率电路包括输入电压源Vin、滤波电感Lf、滤波电容Cf、续流二极管D、功率开关管T、负载RL、驱
动电阻Rg0、驱动二极管Dg、驱动电源Vg;输入电压源Vin负极接地,输入电压源Vin正极连接开
关管T的漏极d;开关管T的源极s同时连接驱动电源Vg的负极、续流二极管D的阴极以及滤波
电感Lf一端;开关管T的门极g同时连接驱动电阻Rg0的一端和驱动二极管Dg的阳极,驱动电
阻Rg0另一端同时连接辅助电阻Rg1的一端与辅助开关S的一端;辅助电阻Rg1的另一端与辅助
开关S的另一端和驱动二极管Dg的阴极相连,并连接至驱动电源Vg的正极;续流二极管D的阳
极接地;滤波电感Lf另一端同时连接输出滤波电容Cf的正极和负载电阻RL的一端;输出滤波
电容Cf的负极接地;负载电阻RL的另一端接地;开关管T的门极g连接DSP器件的ADC端口;辅
助开关的控制端连接DSP器件的DAC端口;DSP器件接地端接地;其中,所述的功率开关管T可
以是MOSFET或IGBT。
压vg_gnd为:
压值vgs,即阈值电压值Vth。
重新对电压vg_gnd采样。
vg_gnd突然上升的时刻,验证了本方法理论的正确性。
简单易实现,具有重要的实际应用价值。
应该理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中
的意义一致的意义,并且除非像这里一样定义,不会用理想化或过于正式的含义来解释。
明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明
的保护范围之内。