電流採樣方法
2023-08-04 02:03:01 2
電流採樣方法
【專利摘要】本發明涉及一種電流採樣方法，應用於交、直流供電電路，其特徵在於，所述方法包括：將電流採樣電路串聯於所述交、直流供電電路中的直流源的正極或交流源與電感的第一端之間；或，將電流採樣電路串聯於所述交、直流供電電路中的直流源的負極或交流源與電感的第一端之間；其中，所述電流採樣電路包括：工頻交流互感器和消磁電路，所述工頻交流互感器用於採樣電流，所述消磁電路用於使所述工頻交流互感器進行磁復位；當所述交、直流供電電路通過直流源供電時，通過控制所述第一開關管，以使所述工頻交流互感器通過所述消磁電路進行磁復位。
【專利說明】電流採樣方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電路【技術領域】，尤其涉及一種電流採樣方法。
【背景技術】
[0002]在交、直流供電電路中，交流與直流輸入共用同一交、直流供電電路，而交、直流供電電路中電流採樣電路起到舉足輕重的作用，通過電流採樣電路獲取的電感電流信號將直接參與交、直流供電電路的環路控制，影響交、直流供電電路工作穩態及動態工作特性。因此，要在儘量保證電流採樣電路採樣的精確度、穩定性，同時也要避免由於電流採樣對整個交、直流供電電路帶來的負面影響，併兼顧成本。
[0003]現有的電流採樣方法通常是在交、直流供電電路中設置包括高頻交流互感器(Current Transformer,CT)的電流採樣電路。如圖1所示,該電流採樣電路與開關管Q3串聯，與二極體Dl相串聯，通過採樣經過開關管Q3的電流和經過二極體Dl的電流(或只採樣經過開關管Q3的電流)來反映實際的電感電流參與環路控制及邏輯動作。當輸入交流電流時(即由市電供電時)，有半個正弦周期是沒有電流通過電感的，高頻CT通過這段時間實現磁復位。而當輸入直流電流時(即由直流源供電時)，以CTl為例是通過開關管Q3關斷時間實現CT磁復位。但是，在開關管Q3關斷瞬間，圖1中A點電壓被鉗位在+V0，此時CTl原邊會產生一個感應電動勢與A點電壓共同疊加到開關管Q3漏極和源極，造成開關管Q3的電壓應力升高。
[0004]因此，現有的電流採樣方法會造成交、直流供電電路中開關管的電壓應力升高，從而限制了開關速度的提高，增大了對開關管的損耗。雖然上述問題可以通過在交、直流供電電路中設置包括霍爾器件的電流採樣電路解決，但是採用霍爾器件的電路成本高，並且需要為霍爾器件設計專門的供電迴路，增加了電路的複雜度，從而降低了電路的可靠性。
【發明內容】
[0005]有鑑於此，本發明提供了一種電流採樣方法，能夠在降低對交、直流供電電路中開關管的電壓應力的同時，保證電路的可靠性。
[0006]在第一方面,本發明實施例提供一種電流米樣方法，應用於交、直流供電電路，該方法包括:
[0007]將電流採樣電路串聯於所述交、直流供電電路中的直流源的正極或交流源與電感的第一端之間，所述電感的第二端與第一開關管的正極相連；或，將電流採樣電路串聯於所述交、直流供電電路中的直流電源的負極或交流源與電感的第一端之間，所述電感的第二端與第一開關管的負極相連；
[0008]其中，所述電流採樣電路包括:工頻交流互感器和消磁電路，所述工頻交流互感器用於採樣電流，所述消磁電路用於使所述工頻交流互感器進行磁復位；
[0009]當所述交、直流供電電路通過直流源供電時，通過控制所述第一開關管，以使所述工頻交流互感器通過所述消磁電路進行磁復位。[0010]在第一方面的第一種可能實現的方式中，所述當所述交、直流供電電路通過直流源供電時，通過控制所述第一開關管，以使所述工頻交流互感器通過所述消磁電路進行磁復位具體為:通過控制所述第一開關管交替處於開通、關斷狀態，以使所述工頻交流互感器進行電流採樣；通過控制所述第一開關管持續處於關斷狀態，以使所述工頻交流互感器通過所述消磁電路進行磁復位。
[0011]結合第一方面的第一種可能實現的方式，在第二種可能實現的方式中，控制所述第一開關管交替處於開通、關斷狀態的時間大於控制所述第一開關管持續處於關斷狀態的時間。
[0012]結合第一方面或第一方面的第一種可能實現的方式或第一方面的第二種可能實現的方式，在第三種可能實現的方式中，所述工頻交流互感器原邊的第一端與所述直流源的正極或負極或交流源相連，所述工頻交流互感器原邊的第二端與所述電感的第一端相連；所述工頻交流互感器的副邊與所述消磁電路相連。
[0013]結合第一方面或第一方面的第一種可能實現的方式或第一方面的第二種可能實現的方式或第一方面的第三種可能實現的方式，在第四種可能實現的方式中，所述消磁電路包括:電阻，阻斷二極體；所述工頻交流互感器副邊的第一端和第二端分別與所述電阻的第一端和第二端相連，所述電阻的第一端還與所述阻斷二極體的正極相連，所述電阻的第二端接地，所述阻斷二極體的負極為採樣電流輸出端。
[0014]通過上述方案，將包括工頻交流互感器和消磁電路的電流採樣電路串聯於交、直流供電電路中的直流源的正極或交流源與電感的第一端之間，或，將包括工頻交流互感器和消磁電路的電流採樣電路串聯於交、直流供電電路中的直流源的負極或交流源與電感的第一端之間，可在降低對交、直流供電電路中開關管的電壓應力的同時，保證電路的可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為現有技術中具有電流採樣電路的交、直流供電電路的結構示意圖；
[0016]圖2為本發明實施例提供的一種具有電流採樣電路的交、直流供電電路的結構示意圖；
[0017]圖3為本發明實施例提供的電流採樣電路的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018]為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步地詳細描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部份實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0019]下面結合圖2詳細說明本發明實施例提供的一種電流採樣方法，圖2為本發明實施例提供的一種包括電流採樣電路的交、直流供電電路。
[0020]如圖2所示，將電流採樣電路210串聯於直流源(如電池BAT)的正極與電感LI的第一端之間。具體的，電流採樣電路210通過開關管Q5與直流源(如電池BAT)正極相連，開關管Q5的正極與直流源的正極相連，開關管Q5的負極與電流採樣電路210的一端相連。電流採樣電路210未與電感LI相連的一端還與交流源相連。具體的，電流採樣電路210未與電感LI相連的一端通過晶閘管Ql與市電的火線相連。電感LI的第二端與開關管Q3的正極相連，開關管Q3的正極還與續流二極體Dl的正極相連，續流二極體Dl的負極與電容Cl的第一端相連，電容Cl的第二端與開關管Q3的負極相連；
[0021]將電流採樣電路220串聯於直流源的負極與電感L2的第一端之間。具體的，電流採樣電路220通過開關管Q6與直流源的負極相連，開關管Q6的負極與直流源的負極相連，開關管Q6的正極與電流採樣電路220的一端相連。電流採樣電路220未與電感L2相連的一端還與交流源相連。具體的，電流採樣電路220未與電感L2相連的一端通過晶閘管Q2與市電的火線相連，電感L2的第二端與開關管Q4的負極相連，開關管Q4的負極還與續流二極體D2的負極相連，續流二極體D2的正極與電容C2的第一端相連，電容C2的第二端與開關管Q4的正極相連；
[0022]開關管Q3的負極和電容Cl的第二端的連接點與開關管Q4的正極和電容Cl的第二端的連接點相連，開關管Q3的負極和電容Cl的第二端的連接點與市電的零線相連。
[0023]需要說明的是，開關管Q3，開關管Q4可以為絕緣柵雙極型電晶體(InsulatedGate Bipolar Transistor, IGBT),也可以為金屬-氧化層-半導體-場效電晶體(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, M0SFET)。當開關管 Q3,開關管Q4為IGBT時，開關管Q3，開關管Q4的正極為集電極(C極)，負極為發射極(E極)。當開關管Q3，開關管Q4為MOSFET時，開關管Q3，開關管Q4的正極為漏極(D極)，負極為源極(S極)。開關管Q5和開關管Q6為晶閘管。
[0024]可以理解的是，本發明實施例僅以圖2所述的交、直流供電電路為例進行說明，在圖2所示的交、直流供電電路中可以僅包括電流採樣電路210或僅包括電流採樣電路220。並且，本實施例中的電流採樣電路210和電流採樣電路220也可以串聯於僅有交流源或僅有直流源的供電電路中。
[0025]其中，電流採樣電路210和電流採樣電路220具體結構相同，如圖3所示，電流採樣電路包括:工頻CT和消磁電路，消磁電路包括電阻Rl和阻斷二極體D3。
[0026]其中，工頻CT副邊的第一端和第二端分別與電阻Rl的第一端和第二端相連，電阻Rl的第一端還與阻斷二極體D3的正極相連，電阻Rl的第二端接地，阻斷二極體D3的負極為採樣電流輸出端。
[0027]對於電流採樣電路210，工頻CT原邊的第一端與開關管Q5的負極相連，工頻CT原邊的第二端與電感LI的第一端相連。
[0028]對於電流採樣電路220，工頻CT原邊的第一端與開關管Q6的正極相連，工頻CT原邊的第二端與電感L2的第一端相連。
[0029]可以理解的是，消磁電路還可以以其他形式實現，本發明對消磁電路的結構不做任何限制。
[0030]在由交流源進行供電時，以電流採樣電路210為例，由於市電電流為交流電流，在交流電流的正半周時，工頻CTl進行電流採樣，通過採樣電流輸出端輸出。在交流電流的負半周時，工頻CTl利用沒有電流流過的時間進行磁復位，避免磁芯飽和。
[0031]在由直流源進行供電時，以電流採樣電路210為例，由於直流源電流為持續直流電流，因此需要通過控制開關管Q3利用消磁電路對工頻CTl進行消磁，以避免磁芯飽和。[0032]具體的，通過控制開關管Q3交替處於開通、關斷狀態，以使該交、直供電電路實現升壓功能，同時工頻CTl進行電流採樣，通過採樣電路輸出端輸出。通過控制開關管Q3持續處於關斷狀態，以使工頻CTl通過消磁電路進行磁復位。
[0033]優選地，控制開關管Q3交替處於開通、關斷狀態的時間大於控制開關管Q3持續處於關斷狀態的時間。
[0034]在一個具體的例子中，預先設定電流採集周期，在每一周期2/3的時間內，控制開關管Q3交替處於開通、關斷狀態電感電流IL方向如圖3中所示，工頻CTl採樣電感電流通過阻斷二極體D3將電流檢測信號輸出。
[0035]在每一周期1/3的時間內，控制開關管Q3持續處於關斷狀態。在此時間段，電感電流IL為零。工頻CTl副邊感應出反向電動勢，方向為②點為正①點為負。此時由於截止二極體D3的存在，強制該反向電動勢通過電阻Rl釋放，消耗掉導通期間積累的能量，以使工頻CTl進行磁復位。
[0036]當開關管Q3關斷時，圖2中A點電壓被鉗位在+V0,由於工頻CTl並未與開關管Q3串聯，因此不會額外增加開關管Q3的電壓應力。
[0037]可以理解的是，電流採樣電路220的電流採樣過程及對工頻CT2進行磁復位的過程與電流採樣電路210相同，在此不再贅述。
[0038]通過利用本發明實施例提供的電流採樣方法，將包括工頻交流互感器和消磁電路的電流採樣電路串聯於交、直流供電電路中的直流源的正極或交流源與電感的第一端之間，或，將包括工頻交流互感器和消磁電路的電流採樣電路串聯於交、直流供電電路中的直流源的負極或交流源與電感的第一端之間，可在降低對交、直流供電電路中開關管的電壓應力的同時，保證電路的可靠性。由於採用的是工頻CT，因此電路的成本也不會有所增加。
[0039]以上所述的【具體實施方式】，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的【具體實施方式】而已，並不用於限定本發明的保護範圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種電流採樣方法，應用於交、直流供電電路，其特徵在於，所述方法包括: 將電流採樣電路串聯於所述交、直流供電電路中的直流源的正極或交流源與電感的第一端之間，所述電感的第二端與第一開關管的正極相連；或，將電流採樣電路串聯於所述交、直流供電電路中的直流電源的負極或交流源與電感的第一端之間，所述電感的第二端與第一開關管的負極相連； 其中，所述電流採樣電路包括:工頻交流互感器和消磁電路，所述工頻交流互感器用於採樣電流，所述消磁電路用於使所述工頻交流互感器進行磁復位； 當所述交、直流供電電路通過直流源供電時，通過控制所述第一開關管，以使所述工頻交流互感器通過所述消磁電路進行磁復位。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述當所述交、直流供電電路通過直流源供電時，通過控制所述第一開關管，以使所述工頻交流互感器通過所述消磁電路進行磁復位具體為: 通過控制所述第一開關管交替處於開通、關斷狀態，以使所述工頻交流互感器進行電流採樣； 通過控制所述第一開關管持續處於關斷狀態，以使所述工頻交流互感器通過所述消磁電路進行磁復位。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，控制所述第一開關管交替處於開通、關斷狀態的時間大於控制所述第一開關管持續處於關斷狀態的時間。
4.根據權利要求1-3任一所述的方法，其特徵在於，所述工頻交流互感器原邊的第一端與所述直流源的正極或負極或交流源相連，所述工頻交流互感器原邊的第二端與所述電感的第一端相連； 所述工頻交流互感器的副邊與所述消磁電路相連。
5.根據權利要求1-4任一所述的方法，其特徵在於，所述消磁電路包括:電阻，阻斷二極體； 所述工頻交流互感器副邊的第一端和第二端分別與所述電阻的第一端和第二端相連，所述電阻的第一端還與所述阻斷二極體的正極相連，所述電阻的第二端接地，所述阻斷二極體的負極為採樣電流輸出端。
【文檔編號】G01R19/00GK103546048SQ201310528992
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月30日 優先權日:2013年10月30日
【發明者】王志隆 申請人:華為技術有限公司