傳統(tǒng)上用于診斷DC-DC變換器故障的電氣量有開關(guān)管兩端電壓、二極管電壓、電感電壓和電流、輸出電壓等。選用輸出電壓作為診斷故障特征，輸出電壓容易受負(fù)載影響，且診斷時(shí)間長。對(duì)于以下結(jié)構(gòu)。

圖1  二次型的boost變換器

如圖1所示的UL1*和UL2*。選用電感L1兩端電壓UL1、L2兩端電壓UL2作為二次型boost變換器故障診斷特征。此外，經(jīng)分析任意開關(guān)管或二極管故障，都會(huì)導(dǎo)致電感電壓UL1或UL2發(fā)生變化。后續(xù)診斷方法中只需要利用電感L1電壓UL1、電感L2電壓UL2及UL1-UL2的極性結(jié)合驅(qū)動(dòng)信號(hào)P進(jìn)行邏輯組合就可以判斷開關(guān)管或二極管的開路短路故障。獲得電感電壓極性電路如圖2所示，

圖2 UL1*極性獲取電路

1.開關(guān)管S短路故障分析

在P=1時(shí)開關(guān)管S發(fā)生短路故障和電路正常狀態(tài)情況下一致，因此開關(guān)管S短路故障不能在P=1時(shí)檢測出來。當(dāng)P=0時(shí)開關(guān)管發(fā)生短路故障導(dǎo)致電感L1和電感L2的電流流過開關(guān)管S，根據(jù)基爾霍夫電壓定律（KVL），此時(shí)電感L1兩端的電壓和電感L2兩端的電壓可以表示為：UL1=Uin>0和UL2=UC1>0。這與正常情況下：UL1=Uin-UC1<0 和UL2=UC1-Uout<0不一致，因此開關(guān)管S短路故障可以在P=0時(shí)檢測到。

如果開關(guān)管S在P=0時(shí)發(fā)生短路故障則故障能被立刻檢測出來，如果開關(guān)管S在P=1時(shí)發(fā)生短路故障，則故障需要延遲到P=0才能被檢測出來，最長延遲時(shí)間為KT，延遲時(shí)間小于一個(gè)開關(guān)周期。

2.開關(guān)管S開路故障分析

在P=0時(shí)開關(guān)管S發(fā)生開路故障和電路正常狀態(tài)情況下一致，因此開關(guān)管S開路故障不能在P=0時(shí)檢測出來。當(dāng)P=1時(shí)開關(guān)管發(fā)生開路故障導(dǎo)致電感L1和電感L2的電流不能流過開關(guān)管S，根據(jù)基爾霍夫電壓定律（KVL），此時(shí)電感L1兩端的電壓和電感L2兩端的電壓可以表示為：UL1= UL1=Uin-UC1<0 和UL2=UC1-Uout<0。這與正常情況下：UL1=Uin>0和UL2=UC1>0不一致，因此開關(guān)管S開路故障可以在P=1時(shí)檢測到。

如果開關(guān)管S在P=1時(shí)發(fā)生開路故障則故障能被立刻檢測出來，如果開關(guān)管S在P=0時(shí)發(fā)生開路故障，則故障需要延遲到P=1才能被檢測出來，最長延遲時(shí)間為(1-K)T，延遲時(shí)間小于一個(gè)開關(guān)周期。

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

圖3 （a）開關(guān)管S發(fā)生短路故障時(shí)信號(hào)P、UL1、UL2波形；（b）圖（a）對(duì)應(yīng)的邏輯信號(hào)值；（c）開關(guān)管S發(fā)生開路故障時(shí)信號(hào)P、UL1、UL2波形；（d）圖（c）對(duì)應(yīng)的邏輯信號(hào)值

上圖為二次型boost變換器的開關(guān)管S故障波形圖，其中開關(guān)管S故障發(fā)生在[t0，t1]之間的某個(gè)瞬間?？梢钥闯?，指示信號(hào)Ssd在t1時(shí)刻由高電平變?yōu)榈碗娖?，開關(guān)管S短路故障在P=0時(shí)被檢測到，此時(shí)UL1>0；指示信號(hào)Ssk在t1時(shí)刻由高電平變?yōu)榈碗娖剑_關(guān)管S開路故障在P=1時(shí)被檢測到，此時(shí)UL1>0。

正如理論分析的結(jié)果，在狀態(tài)P = 1時(shí)無法檢測到開關(guān)管發(fā)生短路故障，在狀態(tài)P = 0時(shí)無法檢測到開關(guān)管發(fā)生開路故障。顯然，開關(guān)管的最大檢測延遲時(shí)間與故障發(fā)生的時(shí)間點(diǎn)有關(guān)，最大延遲可以分別是KT和（1-K）T，其小于一個(gè)開關(guān)周期。