[发明专利]一种开关电源负载电容等效电阻的评估方法

说明书

技术领域

本发明涉电子评估技术，更具体地说，涉及一种开关电源负载电容等效串联电阻的评估方法。

背景技术

开关电源是电子设备正常工作的基础，是整个电子系统的心脏。一旦电源发生故障，会使得整个电子设备瘫痪，无法完成其应有功能，甚至造成巨大的经济损失和人员伤亡。随着信息化智能化进程的加快，电子信息系统在整个装备中的占比也不断增加，因此，对于开关电源稳定性与可靠性的要求也越来越高。然而，由于开关电源承受着系统中最大的电压和功率，往往是整个系统中最容易发生故障的部分，所以，对开关电源模块可靠性保障对系统的稳定具有重要意义。

电解电容是整个开关电源系统中故障率最高的部件，60％以上的开关电源失效均是由电解电容造成的。电解电容寿命有限且远小于开关电源系统中其他部件，在使用过程中电解电容的性能不断退化，直至造成系统失效。因此，研究电源系统中电解电容性能退化，明确其性能状态，实现高效的监控，从而避免电解电容失效造成的影响对电子信息系统可靠性保障具有重要意义。电解电容的主要退化表征为其电容值减小和等效串联电阻(Equivalent Series Resistance,ESR)增加，因此计算电解电容的ESR和电容值对分析开关电源模块的状态具有重要意义。

发明内容

本发明提供了一种开关电源负载电容等效电阻的评估方法，能够准确的评估ESR的变化，提升ESR计算的鲁棒性。

本发明为了解决上述问题，采用了以下技术方案：

一种开关电源负载电容等效电阻的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.测量电容电压与电感电流，获取N组测量数据；

S2.构建测量矩阵；

S3.利用前N阶时刻状态的负载电容ESR初始值计算初始优化估计值和广义噪声功率增益；

S4.输入新的电容电压与电感电流计算值，利用广义噪声功率增益和优化估计值计算新的等效串联电阻评估值；

S5.更新广义噪声功率增益，等待新数据到来，重复步骤S4，更新计算等效串联电阻评估值。

进一步地，所述步骤S1包括如下具体步骤：

S11.选定无偏有限冲击响应滤波算法滤波器的数据窗口长度为N；

S12.获取N组电容电压与电感电流测量值；

进一步地，所述步骤S2中构建测量矩阵的方法包括，利用测量的电容电压、电感电流与负载电容等效电阻之间的关系建立测量矩阵。

进一步地，所述步骤S3中计算初始优化估计值和广义噪声功率增益计算方法如下：

初始优化计算公式表示为：

广义噪声功率增益计算公式为：

G_N＝(C^TC)^-1。

进一步地，所述步骤S4中计算方法包括利用新的电容电压与电感电流测量值构建新数据矩阵Y_k，则更新广义噪声功率增益矩阵：

等效串联电阻评估值的迭代计算方程为：

进一步地，所述步骤S5具体步骤为：

S51.记录第K时刻的评估值偏差的均方根：

S52.计算第k时刻的广义噪声功率增益调节系数θ_k定义为：

S53.等待新的测量数据到来，重复S4-S5步骤，更新等效串联电阻评估值。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)通过定义测量数据与估计值偏差值作为广义噪声功率增益调节系数，动态调整广义噪声功率增益，实现对不同工况条件的适应能力。

(2)采用改进UFIR滤波算法实时计算电解电容ESR，能够避免事先对系统测量噪声特性建模。

(3)通过采用增益调节系数实现在不同工况条件下的快速切换。

附图说明

图1为本评估方法的流程图；

图2为实施例中的电路结构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明：

参考图1，本发明提供了一种开关电源负载电容等效串联电阻评估方法，包括以下步骤：

S1.测量电容电压与电感电流，获取N组测量数据；

S2.构建测量矩阵；

S3.利用前N阶时刻状态的负载电容等效串联电阻初始值计算初始优化估计值和广义噪声功率增益；

S4.输入新的电容电压与电感电流计算值，利用广义噪声功率增益和优化估计值计算新的等效串联电阻评估值；