[发明专利]一种基于振铃电流时频域特征的二极管寄生参数提取方法

权利要求书

1.一种基于振铃电流时频域特征的二极管寄生参数提取方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)构建开关电源电路，获取二极管在所述开关电源电路的开关信号PWM作用下的振铃电流；

(2)建立所述振铃电流的时域表现数学模型和频域表现数学模型，获取所述时域表现数学模型和频域表现数学模型的参数与所述二极管的寄生电阻R、寄生电容C和寄生电感L的关系；

(3)根据所述振铃电流的时域表现数学模型以及实际电路中的时域测试结果，计算获得所述二极管的寄生电阻R；

(4)基于所述振铃电流的频域表现数学模型以及实际电路中的频域测试结果，对所述频域表现数学模型进行参数拟合，并结合所述二极管的寄生电阻R计算获得所述二极管的寄生电容C和寄生电感L；

所述步骤(2)的具体步骤为：

设寄生电容C两端的电压为u(t)，经过寄生电感L的电流为i(t)，则寄生电感L两端的电压为Ldi(t)/dt，流过寄生电阻R的电流为u(t)/R，流过寄生电容C的电流为Cdu(t)/dt，获得关于电流的二阶线性微分方程：

求解所述微分方程，获取所述振铃电流的时域表现数学模型为：

i(t)＝α₁ cos(ω₀t)e^-βt+α₂ sin(ω₀t)e^-βt-V_DC/R；

式中：α₁、α₂为待定系数，与二极管的初始工作状态有关，V_DC为末端输出电压，β为所述振铃电流的衰减指数，ω₀为所述振铃电流的谐振中心角频率，t为时间；且有：

β＝1/(2RC)

所述振铃电流的时域表现数学模型中的直流项-V_DC/R为所述二极管振铃电流在一个开关周期内的稳态值，记为：I_Steady＝-V_DC/R；

对所述振铃电流的时域表现数学模型进行傅立叶变换，获取所述振铃电流的频域表现数学模型如下：

式中：α₁、α₂为待定系数，与二极管的初始工作状态有关；β为所述振铃电流的衰减指数，ω₀为所述振铃电流的谐振中心角频率，ω为角频率，取值范围一般为0～10⁹，j为虚数单位；

所述步骤(3)的具体步骤为：利用时域测试技术，测试获得所述振铃电流在一个开关周期内的稳态值I_Steady和末端电压V_DC，利用公式R＝-V_DC/I_Steady计算获得所述二极管的寄生电阻R；

所述步骤(4)的具体步骤为：

(4-1)利用频域测试技术，测试获得所述振铃电流的电磁发射频谱数据；

(4-2)对所述振铃电流的频域表现数学模型的参数进行参数拟合，获得参数拟合结果，求得β和ω₀；

(4-3)基于所述电磁发射频谱数据和所述二极管的寄生电阻R，利用以下公式计算获得所述二极管的寄生电容C和寄生电感L：

C＝1/(2βR)

所述步骤(4-2)的具体步骤为：

考虑所述振铃电流的周期性，对所述振铃电流进行周期延拓；

已知原始信号与经周期延拓信号的频谱关系式：

I_T(ω)＝ω_C∑I_o(nω_C)δ(ω-nω_C)

式中：I_T(ω)为周期延拓信号的频谱；ω为角频率，取值范围一般为0～10⁹；ω_C为与延拓周期对应的角频率；I_o为原始信号的频谱；n为求和序数，取值为整数；δ为频域单位脉冲函数；

根据所述振铃电流的频域表现数学模型和所述原始信号与经周期延拓信号的频谱关系式，获取所述振铃电流周期频谱模型表达式如下：

其对数形式为：

通过对所述振铃电流周期频谱模型中的参数依次遍历拟合，获取所述振铃电流周期频谱模型拟合结果与测试数据间最小误差的模型组合参数，求得β和ω₀。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述开关信号PWM的占空比为50％。