具有切換模式放大器的閉環電流變換器的製作方法

2023-09-19 00:59:30 3

專利名稱：具有切換模式放大器的閉環電流變換器的製作方法
技術領域：
本發明涉及ー種具有切換模式放大器的閉環型的電流變換器。
背景技術：
某些公知的電流變換器具有磁場檢測器和磁路，該磁路被設計成:環繞初級導體，要被測量的電流流過該初級導體；並且集中由在初級導體中流過的電流產生的磁場。磁場檢測器感測形成要測量的電流的圖像的該磁場。開環電流變換器由磁場檢測器產生測量信號，而在閉環磁場檢測器中，利用試圖消除由初級導體產生的磁場的補償線圈(也稱為次級線圈)，來自磁場檢測器的信號被用於產生反向磁場。換句話說，閉環傳感器具有試圖消除由初級導體產生的磁場的反饋信號。補償線圈中流過的電流表示要測量的電流的圖像，因此，可以用於提供電流測量信號。對於給定電流測量範圍，閉環電流變換器通常比開環電流變換器成本高，但是優點是其靈敏度和精確度更高。電流變換器中採用的磁場檢測器可以是霍爾效應檢測器、磁阻檢測器或者磁通量閘門檢測器。磁通量閘門檢測器通常比霍爾效應檢測器更靈敏和精確。在閉環電流變換器中，為了驅動補償線圈並且提供測量信號輸出，由磁場檢測器產生的信號需要被處理和放大。在某些傳統電流變換器中，採用線性放大電路，然而，線性放大器消耗、耗散和浪費相對大量的能量。對於某些應用，特別是在對於鐵路電機中存在的要求大電流測量的應用或者在其他大電流應用中，為了在高工作溫度下疏散過量的熱，變換器放大電路需要冷卻裝置和大體積。通過使用更高效的放大器，特別是諸如公知的閉環電流變換器中採用的眾所周知的H橋式放大器電路的切換模式放大器，可以減少熱生成。例如，W09836281中描述了ー種用於電流變換器的公知H橋式放大器的例子。然而，這種類型的放大器通常比可比功率的線性放大器的成本高、可能需要分離的補償線圈、並且產生比絕對測量輸出(即，相對於地(0伏持))更無用或者更不希望的差別輸出電壓。

發明內容
考慮到上述問題，本發明的目的是提供一種小型的並且有低功率消耗的電流變換器。有利的是提供ー種經濟且精確的電流變換器。有利的是提供ー種具有參考地或者其他基準電壓的輸出的電流變換器。有利的是提供ー種可以測量包含大幅值電流的大工作範圍內電流的電流變換器。還有利的是這種變換器具有電流輸出。通過提供根據權利要求1的閉環電流變換器系統已經實現了本發明的這些目的。在此公開了ー種閉環電流變換器系統，該閉環電流變換器系統包括:磁場檢測器；信號處理電路，含有連接到磁場檢測器的放大器電路；以及補償線圈，連接到放大器電路並且被配置為用於產生反向磁場，該反向磁場試圖消除由要被測量的電流所流過的初級導體產生的磁場。放大器電路包括:第一切換模式功率級，被配置為用於驅動補償線圈；以及第二切換模式功率級，被配置為用於輸出平衡電流。該變換器系統由串聯連接的電壓源(V_H、V_L)供電，第一切換模式功率級由該電壓源饋電並且被配置成為連接到第一基準電壓的測量電阻器提供輸出電流，其中測量電阻器兩端的電壓提供在初級導體內流過的電流的圖像，而第二切換模式功率級也由該電壓源饋電並且具有通過電感器連接到第二基準電壓並且被配置成用於輸出平衡電流的輸出端，而第一和第二基準電壓可以相同或不同。第二切換模式功率級獨立於第一切換模式功率級被調節，而第二切換模式功率級的控制被配置，以便以與用於控制第一功率級的磁場檢測器信號無關的方式工作(即，獨立於用於控制第一功率級的磁場檢測器信號)。這樣允許平衡電壓源(V_H、V_L)的負荷，因此，避免在電壓源之一或者二者上建立過高電壓。通過利用其自己的調節環路提供第二切換模式功率級的輸出，可以實現該切換模式功率級的獨立調節。平衡電流的振幅可以是介於第一功率級的電流輸出的0.1與1.5倍之間，優選地介於其0.7與1.2倍之間，但是符號相反。第一切換模式功率級被配置，以便連接到第一基準電壓，優選地連接到地，並且第二切換模式功率級也被配置，以便至少通過電感器連接到諸如地的第二基準電壓。第一和第二基準電壓可以處於相同電壓，或者可以處於不同電壓。在實施例中，第一切換模式功率級包括:調製器、一個或者多個驅動器、以及單半橋式電路。在該實施例中，第二切換模式功率級也包括:調製器、一個或者多個驅動器、以及單半橋式放大器電路。第一和第二功率級的調製器和驅動器可以相同或者基本上相同。電阻器可以連接到第二功率級。在實施例中，磁場檢測器包含其輸出被用於調節第一功率級輸出並由此調節補償電流的磁通量閘門電感器和相關振蕩器。在實施例中，磁場檢測器有利地包括第一磁通量閘門電感器和任選的第二磁通量閘門電感器，第一磁通量閘門電感器連接到第一切換模式功率級並且被配置為用於調節電路並由自振蕩電路驅動。任選的第二磁通量閘門電感器由與第一磁通量閘門電感器相反的信號驅動，以產生與第一磁通量閘門電感器產生的磁通量相反的磁通量。這樣允許顯著降低初級電流和補償電流中由磁通量閘門電感器感應的噪聲。上述配置有利地允許放大器電路產生平衡的或者幾乎平衡的供電電流，該供電電流始終具有相同的正符號。這樣還允許測量信號相對於諸如地(O伏)的固定基準信號而被測量，因此，提供絕對測量信號輸出。與線性放大器相比，切換模式功率級顯著降低功率消耗，因此，消除對諸如大型散熱器的冷卻系統的需要，導致變換器的重量降低和尺寸減小。此外，由於供電電流被顯著降低並且實現平衡，所以需要較少的裝機功率供給變換器。本發明的配置允許在產生雙極電流輸出的同時利用切換模式功率級，該雙極電流輸出可以使測量電阻器連接到地，並且它對於高精度測量特別有利。在實施例中，第二功率級通過求和電路連接到第一功率級，該求和電路包括:電阻器；差分放大器；以及控制電路，還被稱為調節電路，用於控制(調節)第二功率級中的電流。然而，在本發明的範圍內，可以利用其他裝置測量第一和第二功率級的電流輸出以便調節第二功率級的電流，例如利用隔離的或者非隔離的電流傳感器或者其他電子電路調節第二功率級中的電流。
在變型中，放大器電路可以包含差分電流變換器，該差分電流變換器被配置為用於感測電壓電源的供電電流之間的差值並且被連接到還被稱為調節電路的控制電路，諸如還被稱為PI調節器的PI控制器(比例積分控制器)，該控制電路控制(調節)第二切換功率級的平衡電流。在另一個變型中，放大器電路可以包含:電壓感測電路，被配置為用於測量電壓源上的二極體兩端的反向電壓；以及調節器，被配置為用於調節平衡電流，以降低流入電壓源上的電容器的電流。該調節電路可以包括差分放大器，被配置為用於測量二極體上的反向電壓並且用於調節例如介於O與5伏之間的限定範圍內的這些反向電壓。請注意，第二功率級的輸出電流的幅值不需要嚴格等於第一功率級的輸出電流的幅值，但是可以處於第一功率級的輸出電流的幅值的0.1至1.5倍的範圍內，然而，符號相反。因數I將使供電電流實現最佳平衡，而諸如0.5的較小因數將以供電電流的某些不平衡為代價降低第二功率級中的損耗。該因數可以依賴於第一功率級輸出電流Is或者像供電電壓、連接到供電電壓的其他負荷、或者電路的某些部分吸收能量的能力這樣的其他系統參數。優選地，第二切換模式功率級被配置為用於輸出其幅值介於第一功率級的電流輸出的0.7與1.2倍之間的平衡電流，但有相反的符號。在有利的實施例中，補償線圈中的電流對變換器提供被用作測量信號輸出的電流輸出，連接到地(或者另一個基準電壓)的外部測量電阻器連接到該變換器。在本發明的範圍內，測量電阻器也可以集成在變換器中，並且變換器的測量信號被提供作為電壓輸出。


根據權利要求和下面結合附圖對本發明實施例所做的詳細描述，本發明的其他目的和有利方面將是顯而易見的，附圖中:圖1是示出根據本發明實施例的電流變換器的方框`
圖2是根據本發明實施例的電流變換器的功率級的簡化電路圖；圖3是根據本發明的電流變換器的測量頭的實施例的透視截面圖；圖4是根據本發明的變換器的實施例的放大電路的切換模式功率級的輸入和輸出信號的簡化曲線圖；圖5是具有一個單切換模式功率級的電流變換器的功率級的簡化電路圖；圖6a和6b示出具有AB類功率級(「AB類」曲線)的、具有單切換模式功率級(「單D類」曲線)的或者具有根據本發明的兩個切換模式功率級(「雙D類」曲線)的4000A/2500匝電流變換器的作為補償電流Is的函數的供電電流1_1^和I_H，其中Ibal =-1s ；圖7是根據本發明實施例的電流變換器的功率級的簡化電路圖；圖8是根據本發明另一個實施例的電流變換器的功率級的簡化電路圖；圖9是示出根據本發明實施例的電流變換器的通用配置的方框具體實施例方式現在參考附圖，特別是參考圖3和9，用於測量初級導體5中流過的電流Ip的閉環電流變換器系統包括由串聯連接的電壓源V_H、V_L供電的測量頭3和信號處理電路。測量頭包括磁場檢測器WS3、WS2和補償線圈WS1。信號處理電路包含連接到磁場檢測器的放大器電路，和檢測器並且連接到放大器電路並且被配置成用於產生試圖消除由初級導體中流過的電流產生的磁場的反向磁場。放大器電路包括第一切換模式功率級I，該第一切換模式功率級I由電壓源V_H、V_L饋電並且被配置為用於驅動補償線圈WSl並將輸出電流Is送到與第一基準電壓Vref相連的測量電阻器Rm。測量電阻器兩端的電壓提供初級導體5中流過的電流Ip的圖像。放大電路至少包含第二獨立調節的切換模式功率級2，該第二獨立調節的切換模式功率級2由具有通過電感器L2連接到第二基準電壓Vref2並且被配置為用於輸出平衡電流Ibal的輸出端的電壓源V_H、V_L饋電。請注意，第一和第二基準電壓可以相同，或者它們可以處於不同電位。串聯連接的電壓源V_H、V_L的中點優選地被連接到第一基準電壓Vref。特別是參考圖3，在實施例中，測量頭3包含磁場檢測器，該磁場檢測器包括封閉於磁屏蔽4內的第一環形磁通量閘門電感器WS2和第二環形磁通量閘門電感器WS3。測量頭還包含圍繞磁屏蔽4纏繞的補償線圈WS1。測量頭具有允許初級導體5穿過的中心通路，要被測量的電流Ip流過該初級導體。請注意，初級導體可以獨立被插進該通路，或者被提供作為導體段，該導體段被預先組裝以便形成變換器的整體部分。每個磁通量閘門電感器具有由有高磁導率的材料製成的、被連接到磁通量閘門振蕩器電路10的線圈8環繞的芯6，該磁通量振蕩器電路10被配置為用於產生交替地使這些芯飽和的交流電流。每個芯6可以是例如由一砸或者幾匝非晶質帶狀物製成的環的形式。應當注意，只有一個磁通量閘門電感器被要求對於磁場檢測器起作用。第二磁通量電感器是任選的，並且具有降低由補償線圈和初級導體內的磁通量閘門電感器感生的噪聲的優點。一個磁通量閘門電感器WS2用作磁通量檢測器，用於調節試圖消除初級導體的電流Ip產生的並且作用於磁通量閘門電感器WS2、WS3的磁場的補償線圈WS1。在所示的實施例中，補償線圈WSl纏繞磁通量閘門電感器WS2、WS3。特別是參考圖1和2，磁通量閘門電感器WS2可以由諸如公知的H橋式電路的自振蕩電路驅動，並且磁通量閘門電感器線圈8內的電流提供可以用於確定要被饋送到補償線圈WSl的補償電流的測量信號。補償信號可以被傳輸通過同步整流器11，經過低通濾波器14濾波，並且被饋送進微控制器12的PI控制器16和數模轉換器DAC0。結果信號(IN_PSl)對功率級放大器，S卩，切換模式功率級1，提供控制值，用於驅動補償線圈WS1。在微控制器12內可以進行同步檢測、濾波和調節。可以利用與第一磁通量閘門電感器WSl基本上反相的信號驅動任選的第二磁通量閘門電感器WS3,以產生與由第一磁通量閘門電感器WSl產生的磁通量相反的磁通量。這樣降低在初級電流和補償電流中由磁通量閘門電感器感生的噪聲。參考圖2，有利的是，切換模式功率級I可以是包括調製器18、驅動器20a、20b、具有第一和第二電晶體T1H、TH的單半橋以及低通濾波器22的D類放大器。它驅動補償線圈WS1、感測電阻器Rsl和測量電阻器Rm。調製器18將模擬輸入電壓轉換為脈寬調製數位訊號PWMl (固定頻率或者可變頻率，為了限制濾波器22的尺寸，優選地採用高頻)。低通濾波器22 (L1、Cfl、Cf2, Rf)用於降低功率級輸出電壓的諧波含量，並由此降低補償電流中的諧波含量。低通濾波器的電阻Rf用於抑制濾波器的振蕩。還可以包含諸如過電流保護、欠電壓保護和過高溫保護的幾種保護，但是為了簡化視圖未示出它們。然而，這些電路保護本身是公知的，並且在此不需要進一步描述。該電路包含第二 D類放電器，即，切換模式功率級2，有利的是，除了它沒有濾波器夕卜，它與切換模式功率級I具有相同的電路圖。因此，功率級2可以包含調製器18』、驅動器20a』、20b』以及具有第一和第二電晶體T2H、T2L的單半橋。調製器將模擬輸入電壓IN_PS2轉換為脈寬調製數位訊號PWM2 (固定頻率或者可變頻率，與L2和Rs2的時間常數相比為高頻)。切換模式功率級2驅動電感器L2和連接到電壓電源基準電壓GND的中點的感測電阻器Rs2。從切換模式功率級2輸出的電流Ibal被調節到與從切換模式功率級I輸出的電流Is的振幅相同但是符號相反。在圖2所示的實施例中，第二切換模式功率級的調節採用感測電阻器Rsl、Rs2和差分放大器Al和A2以便感測兩個切換模式功率級及求和電路的輸出電流，該求和電路包括電路元件Rtl、Rt2、A3、Re 1、Cd、Cc2，用於對這些電流求和並且實現確保平衡電流Ibal的良好調節和穩定調節環路的PI控制器。BAL_INT_ENABLE和SWl輸入端用於平滑啟動調節電路。該積分器僅當切換模式功率級2工作時被啟動(開關SWl打開)。這樣避免在啟動時平衡電流Ibal上的過衝。兩個切換模式功率級I和2的組合產生幾乎平衡的供電電流I_H、I_L。兩個功率級的等效負載電阻的差值可能導致供電電流小的不平衡，因為PWMl和PWM2的佔空因數不是完全相同。調節第二切換模式功率級2的小誤差也導致供電電流稍許不平衡，然而，無論Is的值是多少，源電流I_H、I_L都不改變方向並且保持非0，因為存在導致非O的無負載1_H和I_L電流的損耗。在生產變換器時，可以容易地調節供電電流I_H、I_L的平衡，以便通過改變微控制器12經由數模轉換器DACl提供的偏移控制信號BAL_0FFSET來補償調節電路23或者放大器A1、A2的偏移。與放大器是線性型的相比，兩個切換模式功率級和感測電阻器Rsl、Rs2的損耗非常小。因此，不需要諸如大型散熱器的冷卻系統。為了容易生產，第一和第二切換模式功率級1、2的兩個電感器LI和L2可以相同。第二切換模式功率級的感測電阻器Rs2可以具有低電阻值，以保持其損耗儘可能小，並且優選地具有與第一切換模式功率級的感測電阻器Rsl相同的電阻值。Rsl和Rs2值的減小僅受到用於測量第一和第二切換模式功率級的輸出電流的差分放大器Al和A2的偏移的限制，從而允許調節第二切換模式功率級的輸出電流Ibal。然而，可以利用其他裝置測量第一切換模式功率級的電流輸出以便調節第二切換模式功率級的電流，例如利用隔離的或者非隔離的電流傳感器或者其他電子電路，以便調節第二切換模式功率級中的電流。在圖7所示的實施例中，第二功率級的調節利用用於感測供電電流I_H、I_L之間的差值的差分電流變換器24和包括電路元件Rtl、A3、Rcl、Ccl、Cc2的調節電路，以便實現確保平衡電流Iabl的良好調節和穩定調節環路的PI控制器。當1立與I_H之間不存在差值時(即，當它們相等時)，平衡電流Iabl等於或者接近等於第一功率級輸出電流的負值-1s。差分電流變換器還可以由感測電阻器和差分放大器或者其他電子電路實現。在圖8所示的實施例中，第二切換模式功率級內的電流的調節使用在第一和第二二極體Dl和D2兩端的反向電壓。第一二極體Dl的兩端的反向電壓的升高表示存在流入第一電容器Cl的電流並且平衡電流Ibal (在這種情況下是正電流)應當被調節，以便降低流入第一電容器Cl的電流。相應地，第二二極體D2兩端的反向電壓的增加表示存在流入第二電容器C2的電流並且平衡電流Ibal (在這種情況下是負電流)應當被調節，以便降低流入C2的電流。A4和A5是用於測量ニ極管Dl和D2上的反向電壓的差分放大器，並且通過改變第二切換模式功率級的輸入IN_PS2，調節器25在限定範圍，例如O至5伏內調節反向電壓(V_L-B_L、B_H-V_H)。通過理解僅具有ー個切換模式功率級的系統(參考圖5)的問題，可以更好地理解本發明的兩個平衡的切換模式功率級的優點。在我們假定功率級輸出電流Is是比0大的直流電流的情況下，那麼濾波器中的電流I_L1大於0並且在切換周期期間近似地為常數，因為LI電感有大的值(請參考圖4)。電晶體TlH的電流I_T1H或者是正的或者為零，因此，平均值大於0，這樣導致供電電流I_H大於0(請參見圖4)。解釋:當TlH導通時(S卩，PWMl=I),I_T1H=I_L1，當TlH斷開時(PWM1 =0)，I_T1H=0。然而，在相同的條件下，電晶體TlL的平均電流しTlL小於0，這意味著，供電電流I_L小於0 (請參見圖6a和6b，曲線「單D類」)。解釋:當 TlL 導通時卿，PWMl=O), I_T1L=-1_L1，當 TlL 斷開時(S卩，PWMl=I), I_T1L=0。這是ー個問題，因為這意味著供應V_L的電壓電源必須吸收功率。只有特殊設計的電源能夠吸收功率，並且它還禁止將ニ極管用於極性反轉保護。然而，正如本發明所建議的具有兩個切換模式功率級的電路(請參見圖2和9)允許通過產生與第一功率級輸出電流Is振幅相等(或近似地相等)而符號相反的反向電流Ibal (Ibal=-1s)來平衡該系統。在這些條件下，當Is大於0時，平均電晶體電流I_T2H小於0，並且平均電晶體電流I_T2L大於0，因此，Ibal小於O。因此，第二功率級的電晶體T2L的電流I_T2L將補償第一功率級的電晶體TlL的電流I_T1L的負值，並且第一切換模式功率級I的電晶體TlH的電流I_T1H將補償第二切換模式功率級2的電晶體T2H的電流1_T2H的負值，因此供電電流I_H、I_L不改變方向(S卩，與電源的功率吸收相反，在電壓電源V_
H、V_L的功率產生意義上，始終保持正)，並且事實上從來未完全變成0，因為電路中存在損耗。在這種情況下，該電路中存在兩種電壓損耗。在這種情況下，兩個電壓電源V_H和V_L對變換器提供功率(請參見圖6a和6b，曲線「雙D類」)。此外，使用或者不使用極性反轉防護ニ極管Dl和D2都不 存在問題。請注意，第二切換模式功率級的輸出電流的振幅不需要嚴格等於第一切換模式功率級的輸出電流的振幅，但是可以位於第一功率級的輸出電流的振幅的0.1至1.5倍的範圍內，但是符號相反。優選地，第二功率級的輸出電流的振幅位於第一功率級的輸出電流的振幅的0.7至1.2倍的範圍內。降低平衡電流以便降低第二功率級的損耗是有意義的。這種降低不允許任何供電電流變成負，以便避免供電電壓升高。然而，優選地，兩個切換模式功率級的輸出電流的振幅將是幾乎相等的，以便實現在電壓電源I_L、I_H中的電流的良好平衡。信號RESET_PSx允許啟動和停止兩個切換模式功率級。切換模式功率級與微控制器之間的信號FAULT_PS1和FAULT_PS2是邏輯信號，它表示第一或第二切換模式功率級1、2是否因為保護(過電流、欠電壓、過高溫等)被觸發而已經停止。如果切換模式功率級之ー停止工作，則重要的是停止另ー個切換模式功率級，以防止因為負供電電流而在第一或者第二電容器Cl、C2上出現過電壓。本發明的優點是: 因為切換模式功率級，放大器電路的損耗被顯著降低(例如，在正常情況下，對於4000A/2500匝換流器，從30W (AB類功率級)降低到5W (有平衡的D類功率級))。.所建議的電路允許採用切換模式功率級並且同時利用雙極電流輸出。保留了將測量電阻器Rm連接到地的能力，這對於高精度傳感器是非常有利的。.與AB類功率級相比，供電電流被顯著降低並且始終平衡，這意味著對變換器供應較少的裝機功率(對於與上述相同的變換器和條件，通常從±1.7A到±0.3A)(請參見圖6a和6b，曲線「AB類」和「雙D類」)。.不需要外部的和大型的散熱器，這樣可以降低變換器的重量和尺寸，但是仍允許變換器在較高的環境溫度下工作。
權利要求
1.一種用於測量初級導體中流過的電流(Ip)的閉環電流變換器系統，所述系統由串聯連接的電壓源(V_H、V_L)供電，並且包括:磁場檢測器；信號處理電路，含有連接到所述磁場檢測器的放大器電路；以及補償線圈，連接到所述放大器電路並且被配置為用於產生反向磁場，該反向磁場試圖消除由初級導體內流過的電流產生的磁場，其特徵在於，所述放大器電路包括:第一切換模式功率級(1)，由所述電壓電源(V_H、V_L)饋電並且被配置為用於驅動所述補償線圈並對連接到第一基準電壓(Vref)的測量電阻器(Rm)供應輸出電流(Is)，其中所述測量電阻器兩端 的電壓提供所述初級導體中流過的電流的圖像；以及至少一個獨立調節的第二切換模式功率級(2)，由具有通過電感器(L2)連接到第二基準電壓(Vref2)並且被配置為用於輸出平衡電流(Ibal)的輸出端的所述電壓電源(V_H、V_L)饋電，而所述第一和第二基準電壓可以相同或不同。
2.根據權利要求1所述的電流變換器系統，其中所述第二切換模式功率級被配置為用於輸出振幅介於所述第一切換模式功率級的電流輸出(Is)的0.1至1.5倍之間但是符號相反的平衡電流(Ibal)。
3.根據權利要求2所述的電流變換器系統，其中所述第二切換模式功率級被配置為用於輸出振幅介於所述第一功率級的電流輸出(Is)的0.7至1.2倍之間但是符號相反的平衡電流(Ibal)。
4.根據權利要求1所述的電流變換器系統，其中所述第二切換模式功率級被配置為用於輸出流入基準電壓(Vref、Vref 2 )的平衡電流(Ibal)。
5.根據上述權利要求中的任何一項所述的電流變換器系統，其中所述第一切換模式功率級包括:調製器、一個或者多個驅動器、以及單半橋式電路。
6.根據上述權利要求中的任何一項所述的電流變換器系統，其中所述第二切換模式功率級包括:調製器、一個或者多個驅動器、以及單半橋式電路，其中對於第一和第二功率級兩者，所述調製器和驅動器都是相同的或者基本上相同的。
7.根據上述權利要求中的任何一項所述的電流變換器系統，其中所述磁場檢測器包含具有被處理並且被連接到所述第一切換模式功率級的調製器的輸出的磁通量閘門電感器。
8.根據上述權利要求中的任何一項所述的電流變換器系統，其中所述磁場檢測器包括第一磁通量閘門電感器和第二磁通量閘 門電感器，所述第一磁通量閘門輸出經由所述信號處理電路被連接到所述第一切換模式功率級。
9.根據上述權利要求中的任何一項所述的電流變換器系統，其中所述第一磁通量閘門電感器由自振蕩電路驅動並且被配置為產生用於確定驅動所述補償線圈的補償電流的信號。
10.根據上述權利要求中的任何一項所述的電流變換器系統，其中所述第二切換模式功率級經由求和電路連接到所述第一切換模式功率級，該求和電路包括:電阻器；差分放大器；以及調節器電路(23)，用於調節所述第二切換模式功率級中的電流。
11.根據上述權利要求1-9中任何一項所述的電流變換器系統，其中所述放大器電路包括差分電流變換器(24)，該差分電流變換器(24)被配置為用於感測所述電壓電源的供電電流(I_L、I_H)之間的差值，並且被連接到調節電路(23)，該調節電路(23)用於調節所述第二切換功率級(2)的平衡電流(Ibal)。
12.根據權利要求10或者11所述的電流變換器系統，其中所述調節電路包括PI控制器。
13.根據上述權利要求1至9中的任何ー項所述的電流變換器系統，其中所述放大器電路包括:電壓感測電路，被配置為用於測量所述電壓電源(V_H、V_L)上的ニ極管(D1、D2)兩端的反向電壓；以及調節器(25)，被配置為用於調節所述平衡電流(Ibal)，以便降低流入在所述電壓電源(V_H、V_L)上的電容器(Cl、C2 )的電流。
14.根據權利要求13所述的電流變換 器系統，其中所述調節器包括被配置為用於測量所述ニ極管(D1、D2)上的反向電壓的差分放大器(A4、A5)，並且所述調節器被配置為用於在限定範圍內調節這些反向電壓(V_L-B_L、B_H-V_H)。
15.根據權利要求14所述的電流變換器系統，其中所述限定範圍介於O至5伏之間。
全文摘要
具有切換模式放大器的閉環電流變換器。一種用於測量初級導體(5)中流過的電流(Ip)的閉環電流變換器，該電流變換器由串聯連接的電壓源(V_H、V_L)供電，並且包括磁場檢測器(WS2)；信號處理電路，含有連接到磁場檢測器的放大器電路(1、2)；以及補償線圈(WS1)，連接到放大器電路並且被配置為用於產生試圖消除由初級導體內流過的電流產生的磁場的反向磁場。放大器電路包括第一切換模式功率級，被配置為用於驅動磁場發生器；以及第二切換模式功率級(2)，被配置為用於使電壓源的電流平衡。
文檔編號G01R15/18GK103119452SQ201180045317
公開日2013年5月22日 申請日期2011年9月20日 優先權日2010年9月21日
發明者M·舍爾瑞爾 申請人:萊姆智慧財產權股份有限公司