CN110618391A - 降压dc/dc变换器esr和l的监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种降压DC/DC变换器ESR和L的监测装置及方法。监测装置包括Buck开环电路、电容投切电路、PWM整形电路、纹波隔离放大电路、信号处理模块和显示模块。方法包括：计算输出端并联电容前的开关频率、占空比和输出电压纹波；将并联电容并联在Buck变换器输出端，计算并联电容后的开关频率、占空比和输出电压纹波；送入信号处理模块进行综合处理，得到Buck变换器输出滤波电容等效串联电阻ESR和电感L的值，并实时显示。

Description

降压DC/DC变换器ESR和L的监测装置及方法

技术领域

本发明涉及一种电能变换中的监测技术，特别是一种降压DC/DC变换器 ESR和L的监测装置及方法。

背景技术

由于效率高、体积小等优点，开关电源在日常生产生活中应用十分广泛。一 般而言，为了得到较为稳定的输出电压，必须采用电容有效滤除高频噪声。开关 电源变换器工作一段时间之后，电容的容值(Capacitance,C)和等效串联电阻 (Equivalent SeriesResistance,ESR)会发生变化，与初始电容值C和阻值ESR相比， 当该变化量较大时，即可认为该电容已失效，电容的失效将会造成电源和系统的 运行故障。

降压(Buck)、升压(Boost)、升降压(Buck-Boost)变换器是三种最基本的开关 电源变换器，其他的变换器均可以由这三种变换器衍变而来。其中， CCM(ContinuousConduction Mode，电流连续模式)Buck变换器在计算机电源、 通讯电源、航空航天等领域广泛使用，因此监测CCM Buck变换器的输出滤波电 容的ESR，预测其寿命非常重要。目前，针对电容监测技术的研究主要分为两大 类：离线式监测和在线/准在线式监测。离线式监测通过把激励信号加在待测电 容两端，测量产生的响应来计算电容参数，其具有简单可靠的优点，但该方法需 要让设备停机，有时甚至需要拆下待测电容，因此，该方法实用性不高。和离线 式监测相比，在线/准在线式监测可以在电路正常工作的情况下，通过增加传感器测量电容工作时的电压、电流等信息，进而计算电容参数，这类方法能够准确、 实时地监测电容工作状态，但其成本过高，增加的传感器还会破坏电路原有结构， 影响电路性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降压DC/DC变换器ESR和L的监测装置及方 法。

实现本发明目的的第一种技术方案为：一种降压DC/DC变换器ESR和L的 监测装置，包括Buck开环电路、电容投切电路、PWM整形电路、纹波隔离放 大电路、信号处理模块和显示单元；电容投切电路的输入端与Buck开环电路的 输出端连接，电容投切电路的输出端与纹波隔离放大电路的输入端连接，纹波隔 离放大电路的输出端与信号处理模块的一个输入端连接，信号处理模块的另一个 输入端与PWM整形电路的输出端连接，PWM整形电路的输入端与Buck开环 电路中的控制单元连接，信号处理模块的一个输出端与Buck开环电路中的开关 三极管Q₂的基极连接且另一个输出端与显示模块的输入端连接。

采用上述监测装置，所述Buck开环电路包括输入电压源V_in、开关管Q₁、 电感L、控制单元G、第一二极管D₁、输出电容C_o、输出电容等效串联电阻ESR 和负载电阻R_L；输入电压源V_in的正极与第一开关管Q₁的漏极连接，第一开关 管Q₁的栅极与控制单元G和PWM整形电路的输入端连接，第一开关管Q₁的源 极同时与第一二极管D₁的负极和电感L的一端连接，第一二极管D₁的正极为参 考电位零点GND，电感L的另一端同时与输出电容等效串联电阻ESR的一端和 负载电阻R_L的一端连接，输出电容等效串联电阻ESR的另一端与输出电容C_o的一端连接，输出电容C_o的另一端为参考电位零点GND，负载电阻R_L的另一 端为参考电位零点GND。

采用上述监测装置，所述电容投切电路包括继电器驱动电源V_b、继电器K、 开关三极管Q₂、并联电容C_p和并联电容等效串联电阻ESR_p；继电器驱动电源 V_b的正极与继电器K线圈的一端连接，继电器驱动电源V_b的负极为参考电位零 点GND，继电器K线圈的另一端与开关三极管Q₂的发射极连接，开关三极管 Q₂的基极与信号处理模块的一个输出端连接，开关三极管Q₂的集电极为参考电 位零点GND，继电器K触点的一端与Buck开环电路的输出端和纹波隔离放大 电路的输入端连接，继电器K触点的另一端与并联电容等效串联电阻ESR_p的一 端连接，并联电容等效串联电阻ESR_p的另一端与并联电容C_p的一端连接，并联 电容C_p的另一端为参考电位零点GND。

采用上述监测装置，所述PWM整形电路包括第二电容C₂、第一变压器T₁、 第三电容C₃、第二二极管D₂和第一运算放大器amp1；第二电容C₂的一端与Buck 开环电路中的控制单元G和开关管Q₁的栅极连接，第二电容C₂的另一端与第一 变压器T₁原边的一端连接，第一变压器T₁原边的另一端为参考电位零点GND， 第一变压器T₁副边的一端与第三电容C₃的一端连接，第一变压器T₁副边的另一 端为模拟电位零点AGND，第三电容C₃的另一端同时与第二二极管D₂的负极和 第一运算放大器amp1的同相输入端连接，第二二极管D₂的正极为模拟电位零 点AGND，第一运算放大器amp1的反相输入端和第一运算放大器amp1的输出 端同时与信号处理模块的一个输入端连接。

采用上述监测装置，所述纹波隔离放大电路包括第四电容C₄、第二变压器 T₂、第五电容C₅、第一电阻R₁、第二电阻R₂、偏执电源V_offset、第六电容C₆、第 二运算放大器amp2和第三电阻R₃；第四电容C₄的一端与电容投切电路的输出 端连接，第四电容C₄的另一端与第二变压器T₂原边的一端连接，第二变压器T₂原边的另一端为模拟电位零点AGND，第二变压器T₂副边的一端与第五电容C₅的一端连接，第二变压器T₂副边的另一端为参考电位零点AGND，第五电容C₅的另一端同时与第一电阻R₁的一端和第二运算放大器amp2的同相输入端连接， 第一电阻R₁的另一端与偏置电源V_offset的正极连接，偏置电源V_offset的负极为参 考电位零点AGND，第二电阻R₂的一端同时与第二运算放大器amp2的反向输 入端和第三电阻R₃的一端连接，第二电阻R₂的另一端与第六电容C₆的一端连接， 第六电容C₆的另一端为参考点位零点AGND，第三电阻R₃的另一端和第二运算 放大器amp2的输出端同时与信号处理模块的一个输入端连接。

采用上述监测装置，所述信号处理模块为DSP芯片TMS320F28335。

采用上述监测装置，所述显示单元为1602液晶显示屏。

实现本发明目的的第二种技术方案为：一种降压DC/DC变换器ESR和L的 监测方法，包括以下步骤：

步骤1，PWM整形电路输出的信号送入信号处理模块中的脉冲捕捉单元， 处理得出变换器当前的开关频率f_s及占空比D，并将得到的开关频率f_s及占空比 D送入计算单元，处理得到纹波电压采样时刻t_z；

步骤2，PWM整形电路输出的信号送入信号处理模块中的脉冲捕捉单元， 在信号波的上升沿启动信号处理模块内部的定时器单元，定时t_z秒后启动信号处 理模块中的模数转换单元；

步骤3，纹波隔离放大电路的输出信号送入信号处理模块中的模数转换单 元，处理得到t_z时刻的电压纹波v_o(t_z)；

步骤4，信号处理模块产生的驱动信号送入Buck开环电路中的开关三极管 Q₂的基极，使得开关三极管Q₂导通，继电器K线圈通电，继电器K触点闭合， 并联电容C_p和并联电容等效串联电阻ESR_p并联在Buck变换器输出端；

步骤5，PWM整形电路输出的信号送入信号处理模块中的脉冲捕捉单元， 处理得出输出端并联电容后变换器的开关频率f_sp及占空比D_p，并将计算得到的 开关频率f_sp及占空比D_p送入计算单元，处理得到纹波电压采样时刻t_zp；

步骤6，PWM整形电路输出的信号送入信号处理模块中的脉冲捕捉单元， 在信号波的上升沿启动信号处理模块内部的定时器单元，定时t_zp秒后启动信号 处理模块中的模数转换单元；

步骤7，纹波隔离放大电路的输出信号送入信号处理模块中的模数转换单 元，处理得到t_zp时刻的电压纹波v_op(t_zp)；

步骤8，将得到的开关频率f_s、占空比D、输出电压纹波v_o(t_z)以及输出端 并联电容后的开关频率f_sp、占空比D_p、输出电压纹波v_o(t_zp)送入信号处理模 块中的计算单元进行综合处理，得到Buck变换器输出滤波电容等效串联电阻 ESR和电感L的值；

步骤9，将所得的Buck变换器输出电容等效串联电阻ESR和电感L的值送 入显示单元实时显示。

采用上述方法，步骤8中所述ESR和L的计算公式如下：

式中，ESR为输出电容等效串联电阻的阻值，L为电感值，ESR_p为并联电 容等效串联电阻的阻值，f_s为变换器开关频率，f_sp为变换器输出端并联电容后的 开关频率，V_o为输出电压平均值，V_op为变换器输出端并联电容后的输出电压平 均值，D为变换器的占空比，D_p为变换器输出端并联电容后的占空比，为 变换器t_z时刻对应的输出电压纹波值，为变换器输出端并联电容后t_zp时 刻对应的输出电压纹波值。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)能够在主电路不停机的情况 下对电容的参数ESR和电感L进行监测；(2)无需电流传感器，方法简单容易 实现，为电容和电源的寿命预测提供了依据。

下面结合说明书附图对本发明作进一步描述。

附图说明

图1是本发明CCM模式Buck DC/DC变换器ESR和电感L的监测装置的结 构示意图。

图2是本发明实施例中一个开关周期内CCM降压变换器中开关管驱动信号 v_gs、电感电流i_L、电容电流i_c、C上电压V_c、ESR上电压v_ESR以及输出电压瞬时 值v_o的波形图。

图3是本发明中PWM整形电路的结构示意图。

图4是本发明中纹波隔离放大电路的结构示意图。

具体实施方式

结合图2，电感电流i_L在一个开关周期内的平均值等于输出负载电流I_o。假 定开关频率下电解电容的阻抗远小于负载电阻，电感电流的交流分量全部流过输 出电容，而负载上仅留有直流电流I_o。根据导通和关断期间电感电流斜率等参量 得到电感电流i_L的表达式如下：

输出电容电流即为电感电流的纹波分量，根据Buck变换器导通和关断期间 的状态方程，可得电容电流的表达式为：

根据电解电容的串联等效电路模型，电容电流i_C(t)在ESR和C上的电压响应分 别为v_ESR(t)和v_C(t)，其波形如图3、4所示。其表达式分别为：

其中V_C(0)为零时刻对应的电容电压值，V_C(DT_s)为开关管关断瞬间电容C上 的电压，且V_C(0)＝V_C(DT_s)＝V_C(T_s)。根据电容的安秒平衡法则，等效串联电阻上 的直流电压分量为0，即v_ESR(t)在开关周期内的平均值等于零。因此，将式(3.4) 在变换器的一个开关周期T_s内求取平均值，即为输出电压平均值V_o，如下式所 示：

由式(3.5)可得电容C上初始时刻的电压值为：

因此ESR和C上的纹波电压分别为：

令v％_C(t)为0，可以得到：

因此，对于不同的D，存在不同的t_z使得此时的输出电压纹波即 为ESR上的电压纹波

为了求解ESR，在变换器输出端并联一个参数已知的电容C_p，将变换器原 先的输出滤波电容与并联的电容看做一个整体，则等效后的电容阻抗为：

忽略不含w的项，则ESR_eq的表达式可以简化为：

基于前述分析，可得并联电容后变换器输出电压纹波在t_zp时刻的表达式：

结合式(10)和(13)，可以得到：

式中，ESR为输出电容等效串联电阻的阻值，L为电感值，ESR_p为并联电 容等效串联电阻的阻值，f_s为变换器开关频率，f_sp为变换器并联电容后的开关频 率，V_o为输出电压平均值，V_op为变换器并联电容后的输出电压平均值，D为变 换器的占空比，D_p为变换器并联电容后的占空比，v_o(t_z)为t_z时刻对应的瞬时输 出电压，v_op(t_zp)为并联电容后t_zp时刻对应的瞬时输出电压。

结合图3，设定Buck变换器PWM信号的幅值为V_S1，电容C₂用于去除PWM 信号中的直流分量，其电压V_C2＝DV_S1。第一变压器T₁使PWM整形与主功率电 路之间实现电气隔离，其原副边匝比为n，则隔离变压器A和B点电压v_A、v_B为PWM信号的交流分量。因第三电容C₃和第二二极管D₂的作用，C点电压波 形与PWM信号一致，其幅值为V_S1/n。v_C经电压跟随器后得到v_{PWM_s}，信号处理 模块5中的脉冲捕捉单元捕捉捕捉此信号的上升沿和下降沿时刻，就可以计算得 到开关频率f_s和占空比D，同时此信号的上升沿也作为开关周期零时刻的触发信号，用以触发信号处理模块5中的定时器单元，定时器单元定时t_z秒后触发信号 处理模块5中的模数转换单元，接收纹波隔离放大电路4输出的信号。

结合图1、图4，Buck变换器的输出电压瞬时值为v_o，利用第四电容C₄隔 断直流，提取出输出电压的交流纹波分量。采用1:1的第二变压器T₂隔离纹波隔 离放大电路和主功率电路，则其副边电压为Buck变换器输出电压的交流纹波， 即第五电容C₅用于隔离偏置电源V_offset提供的直流电压，再经第二运算 放大器amp2放大后，可以得到偏置放大后的电压为

结合图1，本发明一种CCM模式Buck DC/DC变换器ESR和电感L的监测 装置，包括Buck开环电路1、电容投切电路2、PWM整形电路3、纹波隔离放 大电路4、信号处理模块5和显示单元6，其中：

所述电容投切电路2的输入端与Buck开环电路1的输出端连接，电容投切 电路2的输出端与纹波隔离放大电路4的输入端连接；所述纹波隔离放大电路4 的输出端与信号处理模块5的一个输入端连接，信号处理模块5的另一个输入端 与PWM整形电路3的输出端连接，PWM整形电路3的输入端与Buck开环电 路1中的控制单元连接；信号处理模块5的一个输出端与Buck开环电路1中的 开关三极管Q₂的基极连接，另一个输出端与显示模块6的输入端连接。

进一步地，所述Buck开环电路1包括输入电压源V_in、电感L、开关管Q₁、 控制单元G、第一二极管D₁、输出电容C_o、输出电容等效串联电阻ESR和负载 电阻R_L，其中：

所述输入电压源V_in的正极与第一开关管Q₁的漏极连接，第一开关管Q₁的 栅极与控制单元G和PWM整形电路(3)的输入端连接，第一开关管Q₁的源极同 时与第一二极管D₁的负极和电感L的一端连接，第一二极管D₁的正极为参考电 位零点GND，电感L的另一端同时与输出电容等效串联电阻ESR的一端和负载 电阻R_L的一端连接，输出电容等效串联电阻ESR的另一端与输出电容C_o的一 端连接，输出电容C_o的另一端为参考电位零点GND；负载电阻R_L的另一端为 参考电位零点GND。

进一步地，所述电容投切电路2包括继电器驱动电源V_b、继电器K、开关三 极管Q₂、并联电容C_p和并联电容等效串联电阻ESR_p，其中：

所述继电器驱动电源V_b的正极与继电器K线圈的一端连接，继电器驱动电 源V_b的负极为参考电位零点GND；继电器K线圈的另一端与开关三极管Q₂的 发射极连接，开关三极管Q₂的基极与信号处理模块5的一个输出端连接，开关 三极管Q₂的集电极为参考电位零点GND；继电器K触点的一端与Buck开环电 路1的输出端和纹波隔离放大电路4的输入端连接，继电器K触点的另一端与 并联电容等效串联电阻ESR_p的一端连接，并联电容等效串联电阻ESR_p的另一 端与并联电容C_p的一端连接，并联电容C_p的另一端为参考电位零点GND。

进一步地，所述PWM整形电路3包括第二电容C₂、第一变压器T₁、第三 电容C₃、第二二极管D₂和第一运算放大器amp1，其中：

所述第二电容C₂的一端与Buck开环电路1中的控制单元G和开关管Q₁的 栅极连接，第二电容C₂的另一端与第一变压器T₁原边的一端连接，第一变压器 T₁原边的另一端为参考电位零点GND；第一变压器T₁副边的一端与第三电容 C₃的一端连接，第一变压器T₁副边的另一端为模拟电位零点AGND；第三电容 C₃的另一端同时与第二二极管D₂的负极和第一运算放大器amp1的同相输入端 连接，第二二极管D₂的正极为模拟电位零点AGND，第一运算放大器amp1的 反相输入端和第一运算放大器amp1的输出端同时与信号处理模块5的一个输入 端连接。

进一步地，所述纹波隔离放大电路4包括第四电容C₄、第二变压器T₂、第 五电容C₅、第一电阻R₁、第二电阻R₂、偏执电源V_offset、第六电容C₆、第二运算 放大器amp2和第三电阻R₃，其中：

所述第四电容C₄的一端与电容投切电路2的输出端连接，第四电容C₄的另 一端与第二变压器T₂原边的一端连接，第二变压器T₂原边的另一端为模拟电位 零点AGND；第二变压器T₂副边的一端与第五电容C₅的一端连接，第二变压器 T₂副边的另一端为参考电位零点AGND，第五电容C₅的另一端同时与第一电阻 R₁的一端和第二运算放大器amp2的同相输入端连接，第一电阻R₁的另一端与 偏置电源V_offset的正极连接，偏置电源V_offset的负极为参考电位零点AGND；第二 电阻R₂的一端同时与第二运算放大器amp2的反向输入端和第三电阻R₃的一端 连接，第二电阻R₂的另一端与第六电容C₆的一端连接，第六电容C₆的另一端 为参考点位零点AGND；第三电阻R₃的另一端和第二运算放大器amp2的输出 端同时与信号处理模块5的一个输入端连接。

进一步地，所述信号处理模块5为DSP芯片TMS320F28335。

进一步地，所述显示单元6为1602液晶显示屏。

一种CCM模式Buck DC/DC变换器ESR和电感L的监测方法，包括以下步 骤：

步骤1，PWM整形电路3输出的信号送入信号处理模块5中的脉冲捕捉单 元，处理得出变换器当前的开关频率f_s及占空比D，并将计算得到的开关频率f_s及占空比D送入计算单元，处理得到纹波电压采样时刻t_z；

步骤2，PWM整形电路3输出的信号送入信号处理模块5中的脉冲捕捉单 元，在信号波的上升沿启动信号处理模块5内部的定时器单元，定时t_z秒后启动 信号处理模块5中的模数转换单元；

步骤3，纹波隔离放大电路4的输出信号送入信号处理模块5中的模数转换 单元，处理得到t_z时刻的电压纹波v_o(t_z)；

步骤4，信号处理模块5产生的驱动信号送入Buck开环电路1中的开关三 极管Q₂的基极，使得开关三极管Q₂导通，继电器K线圈通电，继电器K触点 闭合，并联电容C_p和并联电容等效串联电阻ESR_p并联在Buck变换器输出端；

步骤5，PWM整形电路3输出的信号送入信号处理模块5中的脉冲捕捉单 元，处理得出输出端并联电容后变换器的开关频率f_sp及占空比D_p，并将计算得 到的开关频率f_sp及占空比D_p送入计算单元，处理得到纹波电压采样时刻t_zp；

步骤6，PWM整形电路3输出的信号送入信号处理模块5中的脉冲捕捉单 元，在信号波的上升沿启动信号处理模块5内部的定时器单元，定时t_zp秒后启 动信号处理模块5中的模数转换单元；

步骤7，纹波隔离放大电路4的输出信号送入信号处理模块5中的模数转换 单元，处理得到t_zp时刻的电压纹波v_op(t_zp)；

步骤8，将得到的开关频率f_s、占空比D、输出电压纹波v_o(t_z)以及输出端并 联电容后的开关频率f_sp、占空比D_p、输出电压纹波v_o(t_zp)送入信号处理模块5 中的计算单元进行综合处理，得到Buck变换器输出滤波电容等效串联电阻ESR 和电感L的值；

步骤9，将所得的Buck变换器输出电容等效串联电阻ESR和电感L的值送 入显示单元6实时显示。

进一步地，步骤8中所述ESR和L的计算公式如下：

式中，ESR为输出电容等效串联电阻的阻值，L为电感值，ESR_p为并联电 容等效串联电阻的阻值，f_s为变换器开关频率，f_sp为变换器输出端并联电容后的 开关频率，V_o为输出电压平均值，V_op为变换器输出端并联电容后的输出电压平 均值，D为变换器的占空比，D_p为变换器输出端并联电容后的占空比，为 变换器t_z时刻对应的输出电压纹波值，为变换器输出端并联电容后t_zp时 刻对应的输出电压纹波值。

本发明能够实时监测CCM模式Buck DC/DC变换器的输出电容等效串联电 阻ESR和电感的感值L的变化，从而对电解电容和电源的寿命进行准确预测。

Claims (9)

1.一种降压DC/DC变换器ESR和L的监测装置，其特征在于，包括Buck开环电路(1)、电容投切电路(2)、PWM整形电路(3)、纹波隔离放大电路(4)、信号处理模块(5)和显示单元(6)；其中

电容投切电路(2)的输入端与Buck开环电路(1)的输出端连接，

电容投切电路(2)的输出端与纹波隔离放大电路(4)的输入端连接，

纹波隔离放大电路(4)的输出端与信号处理模块(5)的一个输入端连接，

信号处理模块(5)的另一个输入端与PWM整形电路(3)的输出端连接，

PWM整形电路(3)的输入端与Buck开环电路(1)中的控制单元连接，

信号处理模块(5)的一个输出端与Buck开环电路(1)中的开关三极管Q₂的基极连接且另一个输出端与显示模块(6)的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述Buck开环电路(1)包括输入电压源V_in、开关管Q₁、电感L、控制单元G、第一二极管D₁、输出电容C_o、输出电容等效串联电阻ESR和负载电阻R_L；其中

输入电压源V_in的正极与第一开关管Q₁的漏极连接，

第一开关管Q₁的栅极与控制单元G和PWM整形电路(3)的输入端连接，

第一开关管Q₁的源极同时与第一二极管D₁的负极和电感L的一端连接，

第一二极管D₁的正极为参考电位零点GND，

电感L的另一端同时与输出电容等效串联电阻ESR的一端和负载电阻R_L的一端连接，

输出电容等效串联电阻ESR的另一端与输出电容C_o的一端连接，

输出电容C_o的另一端为参考电位零点GND，

负载电阻R_L的另一端为参考电位零点GND。

3.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述电容投切电路(2)包括继电器驱动电源V_b、继电器K、开关三极管Q₂、并联电容C_p和并联电容等效串联电阻ESR_p；其中

继电器驱动电源V_b的正极与继电器K线圈的一端连接，

继电器驱动电源V_b的负极为参考电位零点GND，

继电器K线圈的另一端与开关三极管Q₂的发射极连接，

开关三极管Q₂的基极与信号处理模块(5)的一个输出端连接，

开关三极管Q₂的集电极为参考电位零点GND，

继电器K触点的一端与Buck开环电路(1)的输出端和纹波隔离放大电路(4)的输入端连接，

继电器K触点的另一端与并联电容等效串联电阻ESR_p的一端连接，

并联电容等效串联电阻ESR_p的另一端与并联电容C_p的一端连接，

并联电容C_p的另一端为参考电位零点GND。

4.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述PWM整形电路(3)包括第二电容C₂、第一变压器T₁、第三电容C₃、第二二极管D₂和第一运算放大器amp1；其中

第二电容C₂的一端与Buck开环电路(1)中的控制单元G和开关管Q₁的栅极连接，

第二电容C₂的另一端与第一变压器T₁原边的一端连接，

第一变压器T₁原边的另一端为参考电位零点GND，

第一变压器T₁副边的一端与第三电容C₃的一端连接，

第一变压器T₁副边的另一端为模拟电位零点AGND，

第三电容C₃的另一端同时与第二二极管D₂的负极和第一运算放大器amp1的同相输入端连接，

第二二极管D₂的正极为模拟电位零点AGND，

第一运算放大器amp1的反相输入端和第一运算放大器amp1的输出端同时与信号处理模块(5)的一个输入端连接。

5.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述纹波隔离放大电路(4)包括第四电容C₄、第二变压器T₂、第五电容C₅、第一电阻R₁、第二电阻R₂、偏执电源V_offset、第六电容C₆、第二运算放大器amp2和第三电阻R₃；其中

第四电容C₄的一端与电容投切电路(2)的输出端连接，

第四电容C₄的另一端与第二变压器T₂原边的一端连接，

第二变压器T₂原边的另一端为模拟电位零点AGND，

第二变压器T₂副边的一端与第五电容C₅的一端连接，

第二变压器T₂副边的另一端为参考电位零点AGND，

第五电容C₅的另一端同时与第一电阻R₁的一端和第二运算放大器amp2的同相输入端连接，

第一电阻R₁的另一端与偏置电源V_offset的正极连接，

偏置电源V_offset的负极为参考电位零点AGND，

第二电阻R₂的一端同时与第二运算放大器amp2的反向输入端和第三电阻R₃的一端连接，

第二电阻R₂的另一端与第六电容C₆的一端连接，

第六电容C₆的另一端为参考点位零点AGND，

第三电阻R₃的另一端和第二运算放大器amp2的输出端同时与信号处理模块(5)的一个输入端连接。

6.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述信号处理模块(5)为DSP芯片TMS320F28335。

7.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述显示单元(6)为1602液晶显示屏。

8.一种降压DC/DC变换器ESR和L的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，PWM整形电路(3)输出的信号送入信号处理模块(5)中的脉冲捕捉单元，处理得出变换器当前的开关频率f_s及占空比D，并将得到的开关频率f_s及占空比D送入计算单元，处理得到纹波电压采样时刻t_z；

步骤2，PWM整形电路(3)输出的信号送入信号处理模块(5)中的脉冲捕捉单元，在信号波的上升沿启动信号处理模块(5)内部的定时器单元，定时t_z秒后启动信号处理模块(5)中的模数转换单元；

步骤3，纹波隔离放大电路(4)的输出信号送入信号处理模块(5)中的模数转换单元，处理得到t_z时刻的电压纹波v_o(t_z)；

步骤4，信号处理模块(5)产生的驱动信号送入Buck开环电路(1)中的开关三极管Q₂的基极，使得开关三极管Q₂导通，继电器K线圈通电，继电器K触点闭合，并联电容C_p和并联电容等效串联电阻ESR_p并联在Buck变换器输出端；

步骤5，PWM整形电路(3)输出的信号送入信号处理模块(5)中的脉冲捕捉单元，处理得出输出端并联电容后变换器的开关频率f_sp及占空比D_p，并将计算得到的开关频率f_sp及占空比D_p送入计算单元，处理得到纹波电压采样时刻t_zp；

步骤6，PWM整形电路(3)输出的信号送入信号处理模块(5)中的脉冲捕捉单元，在信号波的上升沿启动信号处理模块(5)内部的定时器单元，定时t_zp秒后启动信号处理模块(5)中的模数转换单元；

步骤7，纹波隔离放大电路(4)的输出信号送入信号处理模块(5)中的模数转换单元，处理得到t_zp时刻的电压纹波v_op(t_zp)；

步骤8，将得到的开关频率f_s、占空比D、输出电压纹波v_o(t_z)以及输出端并联电容后的开关频率f_sp、占空比D_p、输出电压纹波v_o(t_zp)送入信号处理模块(5)中的计算单元进行综合处理，得到Buck变换器输出滤波电容等效串联电阻ESR和电感L的值；

步骤9，将所得的Buck变换器输出电容等效串联电阻ESR和电感L的值送入显示单元(6)实时显示。

9.根据权利要求8所述的监测方法，其特征在于，步骤8中所述ESR和L的计算公式如下：

式中，ESR为输出电容等效串联电阻的阻值，L为电感值，ESR_p为并联电容等效串联电阻的阻值，f_s为变换器开关频率，f_sp为变换器输出端并联电容后的开关频率，V_o为输出电压平均值，V_op为变换器输出端并联电容后的输出电压平均值，D为变换器的占空比，D_p为变换器输出端并联电容后的占空比，为变换器t_z时刻对应的输出电压纹波值，为变换器输出端并联电容后t_zp时刻对应的输出电压纹波值。