Buck电路效率模型的测量系统及其测量方法与流程

本发明涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种buck电路效率模型的测量系统及其测量方法。

背景技术：

随着计算机技术、控制技术、电力电子技术的迅速发展，buck电路多模块并联技术得到了广泛的应用。为了使并联buck电源模块效率最优，需要精确的得到buck电源模块的效率模型。现有技术中，为了得到buck电源模块的效率模型，需要大量的去测量buck电源模块的效率曲线，费时费力。而且，由于电感、开关管的寄生参数差异，即使是同一厂家生产的同一型号buck电源模块，参数也不可能完全一致，要想精确得到每个buck模块的效率曲线，在当前的测量条件下，是很难实现的。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的是提供一种buck电路效率模型的测量系统及其测量方法。

本发明的技术方案为：

一种buck电路效率模型的测量系统，包括一个可改变负载的待测buck电源模块，所述的测量系统还包括输入电压检测模块、输入电流检测模块、输出电压检测模块、输出电流检测模块、电压电流调理电路和单片机数据处理模块；所述的输入电压检测模块和输入电流检测模块与待测buck电源模块的输入端连接，输出电压检测模块和输出电流检测模块与待测buck电源模块的输出端连接，输入电压检测模块、输入电流检测模块、输出电压检测模块、输出电流检测模块均通过电压电流调理电路和单片机数据处理模块连接。

一种buck电路效率模型的测量方法，待测buck电源模块带载上电后，改变其负载，单片机数据处理模块采集到三组输入电压值、三组输入电流值、三组输出电压值和三组输出电流值，利用这些数据计算得到三组效率值；利用实际测得三输出电压值、三组输出电流值以及三组计算得到的效率值，即可得到待测buck电源模块的效率模型。

本发明具有以下优点：

1.本发明的测量方法提供了一种得到buck电源模块的效率与输出电流的通用计算模型；

2.本发明的测量方法简单易操作，只需要三组采样值就可确定任一个buck变换器的效率模型，而传统测量方法需要数百上千次采样数据的精确拟合；节省了大量的人力物力；

3.经过仿真和实验验证，本发明的测量系统测量精确度高，测量结果可靠。

附图说明

图1是buck电路效率模型的测量系统硬件组成图；

图2是单个buck电路的电路模型示意图；

图3是buck电路效率模型的计算流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

参见图1，图1为本发明buck电路效率模型的硬件组成图，测量系统包括一个可改变负载的待测buck电源模块，所述的测量系统还包括输入电压检测模块、输入电流检测模块、输出电压检测模块、输出电流检测模块、电压电流调理电路和单片机数据处理模块；所述的输入电压检测模块和输入电流检测模块与待测buck电源模块的输入端连接，输出电压检测模块和输出电流检测模块与待测buck电源模块的输出端连接，输入电压检测模块、输入电流检测模块、输出电压检测模块、输出电流检测模块均通过电压电流调理电路和单片机数据处理模块连接。

参见图2，图2是buck电源模块的电路模型示意图，其中vs为输入电压，ron为功率器件导通电阻，von为二极管导通压降，rl为电感等效电阻，il为电感电流，vl为电感电压，rc为电容等效串联电阻，ic为电容电流，r为负载电阻，io为输出电流，vo为输出电压。

通过推导可得buck电源模块的效率η与输出电流io的函数模型为：

式(1)中的系数为:c1＝dron+rl，

ts1＝tcross(off)-tcross(on)，ts2＝tcross(on)+tcross(off)。

根据式(1)可得效率模型的系数计算式为：

式(2)中的i1，i2，i3和η1，η2，η3代表三个不同负载条件下的变换器输出电流及对应的效率值。根据式(2)可知，当在变换器应用中使用效率模型时，首先根据变换器电路输入、输出数据的采样值计算变换器电路的效率，采样三组值即可，注意保持输出电压不变。将输出电流采样值与对应计算的效率值组成一对数据，将三对数据及输出电压值代入计算式(2)，可计算出效率模型参数c1，c2，c3，即通过三组采样值确定变换器的实际效率模型。将效率模型参数c1，c2，c3代入式(1)即可得到任一buck电源模块的效率模型。

结合图3，具体测量过程包括以下步骤：

步骤一：选定buck电源模块，连接负载并上电；

步骤二：测量此时的输出电流,根据测得的输入、输出电压以及输入电流，计算此时buck电源模块的输出效率；

步骤三：改变负载，测量此时的输出电流，根据测得的输入、输出电压以及输入电流，计算此时buck电源模块的输出效率；

步骤四：改变负载，测量此时的输出电流,根据测得的输入、输出电压以及输入电流，计算此时buck电源模块的输出效率；

步骤五：根据三组输出电流和效率值，得到效率模型的系数；

步骤六：将三组效率模型的系数带入到buck电源模块的效率与输出电流的函数模型公式中，可得到buck电源模块的效率模型。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种Buck电路效率模型的测量系统及其测量方法，该测量方法为：待测Buck电源模块带载上电后，改变其负载，单片机数据处理模块采集到三组输入电压值、三组输入电流值、三组输出电压值和三组输出电流值，利用这些数据计算得到三组效率值；利用实际测得三输出电压值、三组输出电流值以及三组计算得到的效率值，即可得到待测Buck电源模块的效率模型。本发明的测量方法简单易操作，只需要三组采样值就可确定任一个Buck变换器的效率模型，而传统测量方法需要数百上千次采样数据的精确拟合；节省了大量的人力物力；经过仿真和实验验证，本发明的测量系统测量精确度高，测量结果可靠。

技术研发人员：王琪;孙晋坤
受保护的技术使用者：西安工业大学
技术研发日：2017.06.28
技术公布日：2017.09.01