CN110618391B - 降压dc/dc变换器esr和l的监测装置及方法 - Google Patents

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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电容投切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Vin、开关管Q1、电感L、控制单元G、第一二极管D1、输出电容Co、输出电容等效串联电阻ESR和负载电阻RL；输入电压源Vin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RL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Co的一端连接，输出电容Co的另一端为参考电位零点GND，负载电阻RL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Vb、继电器K、开关三极管Q2、并联电容Cp和并联电容等效串联电阻ESRp；继电器驱动电源Vb的正极与继电器K线圈的一端连接，继电器驱动电源Vb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ESRp的一端连接，并联电容等效串联电阻ESRp的另一端与并联电容Cp的一端连接，并联电容Cp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Voffset、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Voffset的正极连接，偏置电源Voffset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fs及占空比D，并将得到的开关频率fs及占空比D送入计算单元，处理得到纹波电压采样时刻tz；
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tz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tz时刻的电压纹波vo(tz)；
步骤4，信号处理模块产生的驱动信号送入电容投切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Cp和并联电容等效串联电阻ESRp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fsp及占空比Dp，并将计算得到的开关频率fsp及占空比Dp送入计算单元，处理得到纹波电压采样时刻tzp；
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tzp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tzp时刻的电压纹波vop(tzp)；
步骤8，将得到的开关频率fs、占空比D、输出电压纹波vo(tz)以及输出端并联电容后的开关频率fsp、占空比Dp、输出电压纹波vo(tzp)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：
Figure GDA0003187106700000041
Figure GDA0003187106700000042
式中，ESR为输出电容等效串联电阻的阻值，L为电感值，ESRp为并联电容等效串联电阻的阻值，fs为变换器开关频率，fsp为变换器输出端并联电容后的开关频率，Vo为输出电压平均值，Vop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，Dp为变换器输出端并联电容后的占空比，
Figure GDA0003187106700000051
为变换器tz时刻对应的输出电压纹波值，
Figure GDA0003187106700000052
为变换器输出端并联电容后tzp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vgs、电感电流iL、电容电流ic、C上电压Vc、ESR上电压vESR以及输出电压瞬时值vo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iL在一个开关周期内的平均值等于输出负载电流Io。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Io。根据导通和关断期间电感电流斜率等参量得到电感电流iL的表达式如下：
Figure GDA0003187106700000053
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：
Figure GDA0003187106700000054
根据电解电容的串联等效电路模型，电容电流iC(t)在ESR和C上的电压响应分别为vESR(t)和vC(t)。其表达式分别为：
Figure GDA0003187106700000061
Figure GDA0003187106700000062
其中VC(0)为零时刻对应的电容电压值，VC(DTs)为开关管关断瞬间电容C上的电压，且VC(0)＝VC(DTs)＝VC(Ts)。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vESR(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Ts内求取平均值，即为输出电压平均值Vo，如下式所示：
Figure GDA0003187106700000063
由式(3.5)可得电容C上初始时刻的电压值为：
Figure GDA0003187106700000064
因此ESR和C上的纹波电压分别为：
Figure GDA0003187106700000065
Figure GDA0003187106700000071
令
Figure GDA0003187106700000072
为0，可以得到：
Figure GDA0003187106700000073
因此，对于不同的D，存在不同的tz使得
Figure GDA0003187106700000074
此时的输出电压纹波即为ESR上的电压纹波
Figure GDA0003187106700000075
为了求解ESR，在变换器输出端并联一个参数已知的电容Cp，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：
Figure GDA0003187106700000076
忽略不含w的项，则ESReq的表达式可以简化为：
Figure GDA0003187106700000077
基于前述分析，可得并联电容后变换器输出电压纹波在tzp时刻的表达式：
Figure GDA0003187106700000081
结合式(10)和(13)，可以得到：
Figure GDA0003187106700000082
Figure GDA0003187106700000083
式中，ESR为输出电容等效串联电阻的阻值，L为电感值，ESRp为并联电容等效串联电阻的阻值，fs为变换器开关频率，fsp为变换器并联电容后的开关频率，Vo为输出电压平均值，Vop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，Dp为变换器并联电容后的占空比，vo(tz)为tz时刻对应的瞬时输出电压，vop(tzp)为并联电容后tzp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VS1，电容C2用于去除PWM信号中的直流分量，其电压VC2＝DVS1。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vA、vB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VS1/n。vC经电压跟随器后得到vPWM_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fs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tz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vo，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
Figure GDA0003187106700000091
第五电容C5用于隔离偏置电源Voffset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
Figure GDA0003187106700000092
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的一个输出端与电容投切电路2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Vin、电感L、开关管Q1、控制单元G、第一二极管D1、输出电容Co、输出电容等效串联电阻ESR和负载电阻RL，其中：
所述输入电压源Vin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RL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Co的一端连接，输出电容Co的另一端为参考电位零点GND；负载电阻RL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Vb、继电器K、开关三极管Q2、并联电容Cp和并联电容等效串联电阻ESRp，其中：
所述继电器驱动电源Vb的正极与继电器K线圈的一端连接，继电器驱动电源Vb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ESRp的一端连接，并联电容等效串联电阻ESRp的另一端与并联电容Cp的一端连接，并联电容Cp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Voffset、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Voffset的正极连接，偏置电源Voffset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fs及占空比D，并将计算得到的开关频率fs及占空比D送入计算单元，处理得到纹波电压采样时刻tz；
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tz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tz时刻的电压纹波vo(tz)；
步骤4，信号处理模块5产生的驱动信号送入电容投切电路2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Cp和并联电容等效串联电阻ESRp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fsp及占空比Dp，并将计算得到的开关频率fsp及占空比Dp送入计算单元，处理得到纹波电压采样时刻tzp；
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tzp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tzp时刻的电压纹波vop(tzp)；
步骤8，将得到的开关频率fs、占空比D、输出电压纹波vo(tz)以及输出端并联电容后的开关频率fsp、占空比Dp、输出电压纹波vo(tzp)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：
Figure GDA0003187106700000121
Figure GDA0003187106700000122
式中，ESR为输出电容等效串联电阻的阻值，L为电感值，ESRp为并联电容等效串联电阻的阻值，fs为变换器开关频率，fsp为变换器输出端并联电容后的开关频率，Vo为输出电压平均值，Vop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，Dp为变换器输出端并联电容后的占空比，
Figure GDA0003187106700000123
为变换器tz时刻对应的输出电压纹波值，
Figure GDA0003187106700000124
为变换器输出端并联电容后tzp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 (8)

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）的一个输出端与电容投切电路（2）中的开关三极管
Figure DEST_PATH_IMAGE001
的基极连接且另一个输出端与显示模块（6）的输入端连接；
所述电容投切电路（2）包括继电器驱动电源
Figure DEST_PATH_IMAGE002
、继电器K、开关三极管
Figure DEST_PATH_IMAGE003
、并联电容
Figure DEST_PATH_IMAGE004
和并联电容等效串联电阻
Figure DEST_PATH_IMAGE005
；其中
继电器驱动电源
Figure DEST_PATH_IMAGE006
的正极与继电器K线圈的一端连接，
继电器驱动电源
Figure 915432DEST_PATH_IMAGE006
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
Figure 239097DEST_PATH_IMAGE003
的发射极连接，
开关三极管
Figure 549993DEST_PATH_IMAGE003
的基极与信号处理模块（5）的一个输出端连接，
开关三极管
Figure 600994DEST_PATH_IMAGE003
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
Figure 946525DEST_PATH_IMAGE005
的一端连接，
并联电容等效串联电阻
Figure 175512DEST_PATH_IMAGE005
的另一端与并联电容
Figure 708125DEST_PATH_IMAGE004
的一端连接，
并联电容
Figure 554028DEST_PATH_IMAGE004
的另一端为参考电位零点GND。
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
Figure DEST_PATH_IMAGE007
、电感L、控制单元G、第一二极管
Figure DEST_PATH_IMAGE008
、输出电容
Figure DEST_PATH_IMAGE009
、输出电容等效串联电阻ESR和负载电阻
Figure DEST_PATH_IMAGE010
；其中
输入电压源
Figure DEST_PATH_IMAGE011
的正极与第一开关管
Figure DEST_PATH_IMAGE012
的漏极连接，
第一开关管
Figure 737754DEST_PATH_IMAGE012
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
Figure 465538DEST_PATH_IMAGE012
的源极同时与第一二极管D 1 的负极和电感L的一端连接，
第一二极管
Figure DEST_PATH_IMAGE013
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
Figure DEST_PATH_IMAGE014
的一端连接，
输出电容
Figure 688709DEST_PATH_IMAGE014
的另一端为参考电位零点GND，
负载电阻
Figure DEST_PATH_IMAGE015
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PWM整形电路（3）包括第二电容
Figure DEST_PATH_IMAGE016
、第一变压器
Figure DEST_PATH_IMAGE017
、第三电容
Figure DEST_PATH_IMAGE018
、第二二极管
Figure DEST_PATH_IMAGE019
和第一运算放大器amp1；其中
第二电容
Figure 412339DEST_PATH_IMAGE016
的一端与Buck开环电路（1）中的控制单元G和开关管
Figure 466883DEST_PATH_IMAGE012
的栅极连接，
第二电容
Figure 552519DEST_PATH_IMAGE016
的另一端与第一变压器
Figure 59724DEST_PATH_IMAGE017
原边的一端连接，
第一变压器
Figure 741372DEST_PATH_IMAGE017
原边的另一端为参考电位零点GND，
第一变压器
Figure 916001DEST_PATH_IMAGE017
副边的一端与第三电容
Figure 906960DEST_PATH_IMAGE018
的一端连接，
第一变压器
Figure 167040DEST_PATH_IMAGE017
副边的另一端为模拟电位零点AGND，
第三电容
Figure 104909DEST_PATH_IMAGE018
的另一端同时与第二二极管
Figure 134045DEST_PATH_IMAGE019
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
Figure 640113DEST_PATH_IMAGE019
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。
4.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
Figure DEST_PATH_IMAGE020
、第二变压器
Figure DEST_PATH_IMAGE021
、第五电容
Figure DEST_PATH_IMAGE022
、第一电阻
Figure DEST_PATH_IMAGE023
、第二电阻
Figure DEST_PATH_IMAGE024
、偏执电源
Figure DEST_PATH_IMAGE025
、第六电容
Figure DEST_PATH_IMAGE026
、第二运算放大器amp2和第三电阻
Figure DEST_PATH_IMAGE027
；其中
第四电容
Figure 780632DEST_PATH_IMAGE020
的一端与电容投切电路（2）的输出端连接，
第四电容
Figure 115667DEST_PATH_IMAGE020
的另一端与第二变压器
Figure DEST_PATH_IMAGE028
原边的一端连接，
第二变压器
Figure 405834DEST_PATH_IMAGE021
原边的另一端为模拟电位零点AGND，
第二变压器
Figure 4174DEST_PATH_IMAGE021
副边的一端与第五电容
Figure DEST_PATH_IMAGE029
的一端连接，
第二变压器
Figure 379792DEST_PATH_IMAGE021
副边的另一端为参考电位零点AGND，
第五电容
Figure 331568DEST_PATH_IMAGE029
的另一端同时与第一电阻
Figure 462859DEST_PATH_IMAGE023
的一端和第二运算放大器amp2的同相输入端连接，
第一电阻
Figure 107467DEST_PATH_IMAGE023
的另一端与偏置电源
Figure 439222DEST_PATH_IMAGE025
的正极连接，
偏置电源
Figure 194689DEST_PATH_IMAGE025
的负极为参考电位零点AGND，
第二电阻
Figure 911978DEST_PATH_IMAGE024
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R 3 的一端连接，
第二电阻
Figure 727487DEST_PATH_IMAGE024
的另一端与第六电容
Figure DEST_PATH_IMAGE030
的一端连接，
第六电容
Figure 812118DEST_PATH_IMAGE030
的另一端为参考点位零点AGND，
第三电阻
Figure 495909DEST_PATH_IMAGE027
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。
5.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。
6.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。
7.一种降压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
Figure DEST_PATH_IMAGE031
及占空比D送入计算单元，处理得到输出电容对应的输出电压纹波值为0时的采样时刻
Figure DEST_PATH_IMAGE032
；
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
Figure 146333DEST_PATH_IMAGE032
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
Figure 991798DEST_PATH_IMAGE032
时刻的电压纹波
Figure DEST_PATH_IMAGE033
；
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
Figure DEST_PATH_IMAGE034
的基极，使得开关三极管
Figure 296483DEST_PATH_IMAGE034
导通，继电器K线圈通电，继电器K触点闭合，并联电容
Figure DEST_PATH_IMAGE035
和并联电容等效串联电阻
Figure DEST_PATH_IMAGE036
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
Figure DEST_PATH_IMAGE037
及占空比
Figure DEST_PATH_IMAGE038
，并将计算得到的开关频率
Figure 518385DEST_PATH_IMAGE037
及占空比
Figure 226578DEST_PATH_IMAGE038
送入计算单元，处理得到纹波电压采样时刻
Figure DEST_PATH_IMAGE039
；
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
Figure 774103DEST_PATH_IMAGE039
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
Figure 692381DEST_PATH_IMAGE039
时刻的电压纹波
Figure DEST_PATH_IMAGE040
；
步骤8，将得到的开关频率
Figure DEST_PATH_IMAGE041
、占空比D、输出电压纹波
Figure DEST_PATH_IMAGE042
以及输出端并联电容后的开关频率
Figure 186816DEST_PATH_IMAGE037
、占空比
Figure 218357DEST_PATH_IMAGE038
、输出电压纹波
Figure DEST_PATH_IMAGE043
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。
8.根据权利要求7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：
Figure DEST_PATH_IMAGE044
式中，ESR为输出电容等效串联电阻的阻值，
Figure 408554DEST_PATH_IMAGE032
为纹波电压采样时刻，
Figure DEST_PATH_IMAGE046
为电感值，ESR p 为并联电容等效串联电阻的阻值，
Figure 860133DEST_PATH_IMAGE031
为变换器开关频率，
Figure 174571DEST_PATH_IMAGE037
为变换器输出端并联电容后的开关频率，
Figure DEST_PATH_IMAGE047
为输出电压平均值，
Figure DEST_PATH_IMAGE048
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，
Figure 903361DEST_PATH_IMAGE038
为变换器输出端并联电容后的占空比，
Figure DEST_PATH_IMAGE049
为变换器
Figure DEST_PATH_IMAGE050
时刻对应的输出电压纹波值，
Figure DEST_PATH_IMAGE051
为变换器输出端并联电容后
Figure DEST_PATH_IMAGE052
时刻对应的输出电压纹波值。
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