均方根檢波器及使用所述均方根檢波器的斷路器的製造方法

2023-05-04 18:43:56 9

均方根檢波器及使用所述均方根檢波器的斷路器的製造方法
【專利摘要】本公開涉及均方根檢波器以及使用所述均方根檢波器的斷路器，所述均方根檢波器用於直接計算通過模擬電路檢測到的信號以測量其均方根值。出於此目的，根據本公開的均方根檢波器可以包括：多個電壓/電流感測單元，其被配置為檢測任意電負載的電壓或電流形式的模擬信號；多個平方電路單元，其被配置為分別基於從多個電壓/電流感測單元輸出的電壓來計算平方函數；求和電路單元，其被配置為對分別從多個平方電路單元輸出的多個輸出電壓求和；以及根電路單元，其被配置為基於從求和電路單元輸出的電壓來計算均方根值。
【專利說明】均方根檢波器及使用所述均方根檢波器的斷路器
【技術領域】
[0001]本公開涉及均方根(下文縮寫為RMS)檢波器及使用所述RMS檢波器的斷路器，且更特別地，涉及用於直接計算通過模擬電路檢測到的信號以測量其RMS值的RMS檢波器，以及使用所述RMS檢波器的斷路器。
【背景技術】
[0002]通常，在用來檢測電、燃氣和水的用量以及測量繼電器等的電功率的系統中，將RMS檢波器應用於用來計算和檢測電功率等的技術，在擁有斷路器的系統中，該斷路器帶有不必要的噪聲以防止其故障等，將RMS檢波器應用於用來對電流或電壓進行均方根計算的技術。
[0003]RMS檢波器可包括用於檢測電流、電壓等的電壓/電流信號檢測器、用於將模擬信號轉換成數位訊號的模擬-數字轉換器、用於計算並處理轉換後的數字信息並控制整個系統的微控制器或信號處理器，以及用於存儲所收集的數據的數據收集器或存儲器。
[0004]現有技術信息
[0005]專利文獻1:登記號為10-0705548的韓國專利
【發明內容】

[0006]本公開的一個方案是為了提供用於直接計算通過模擬電路檢測到的信號以測量其均方根值的RMS檢波器，以及使用所述RMS檢波器的斷路器。
[0007]本公開的另一方案是為了提供用於直接計算通過模擬電路檢測到的信號以測量其RMS值的RMS檢波器，以及使用所述RMS檢波器的斷路器，在所述模擬電路中，整個系統通過互補金屬氧化物半導體(下文簡稱為CMOS)工藝集成於一體。
[0008]本公開的又一方案是為了提供適用於諸如需要高速RMS值的斷路器的應用領域的用於測量RMS值的RMS檢波器，以及使用所述RMS檢波器的斷路器。
[0009]本公開的又一方案是為了提供一種即使當噪聲包含於所檢測到的電壓或電流中也能防止斷路器由於噪聲而發生故障的RMS檢波器，以及使用所述RMS檢波器的斷路器。
[0010]通過提供RMS檢波器可以實現如上所述的本公開的一個方案，所述RMS檢波器包括:
[0011]多個電壓/電流感測單元，其被配置為檢測任意電負載的電壓或電流形式的模擬信號，並且在檢測到電流形式的模擬信號時將所檢測到的電流形式的模擬信號轉換成電壓形式的模擬信號；
[0012]多個平方電路單元，其被配置為分別基於從多個電壓/電流感測單元輸出的電壓來計算平方函數；
[0013]求和電路單元，其被配置為對分別從多個平方電路單元輸出的多個輸出電壓求和；以及
[0014]根電路單元，其被配置為基於從求和電路單元輸出的電壓來計算RMS值。[0015]通過配置RMS檢波器可以實現本公開的另一個方案，其中，包括多個電壓/電流感測單元、多個平方電路單元、求和電路單元以及根電路單元的所述RMS檢波器被製造為通過CMOS工藝集成於一體的模擬電路，且直接計算通過相關製成的模擬電路所檢測到的信號以測量RMS值。
[0016]另外，通過提供斷路器可以實現本公開的另一個方案，所述斷路器包括:
[0017]電壓/電流感測單元，其被配置為檢測任意電負載的電壓或電流形式的模擬信號;
[0018]RMS檢波器，其被配置為基於電壓/電流感測單元的輸出電壓來計算RMS值；以及
[0019]比較器，其被配置為將從RMS檢波器計算出的RMS值與預設參考電壓做比較以控制斷路器的開關操作。
[0020]通過提供用於計算RMS值的RMS檢波器，可以實現如上所述的本公開的又一方案，無需進行諸如採用微處理器和處理程序的數位訊號處理的計算和處理過程，從而將RMS檢波器應用於諸如需要高速RMS值等以提高斷路速度的斷路器的應用領域，所述RMS檢波器配置有包括上述多個電壓/電流感測單元、多個平方電路單元、求和電路單元以及根電路單元的模擬電路。
[0021]因為具有採用用於對所檢測到的電流或電壓值進行均方根計算的RMS檢波器的配置，通過防止斷路器發生故障可以實現如上所述的本公開的又一方案，且另外地，根據本公開的斷路器具有以下配置，其中通過比較器將RMS檢波器的輸出值與預設參考值做比較以得到合成輸出，使得斷路器不會響應於具有比預設參考值更高電壓的任何噪聲而輸出跳閘控制信號。
[0022]根據本公開的一個方案，所述平方電路單元包括:
[0023]平方函數單元，其計算平方函數；
[0024]根函數單元，其計算根函數；以及
[0025]差動電路部，其被配置為從平方函數單元的輸出電流中減去根函數單元的輸出電流。
[0026]根據本公開的另一方案，所述平方函數單元包括:
[0027]第一電流源，其一端被連接至電流供應單元，而其另一端被連接至第一電晶體的源極；
[0028]第二電流源，其一端被連接至電流供應單元，而其另一端被連接至第二電晶體的源極；
[0029]第一電晶體，其源極被連接至第一電流源，而其柵極被連接至電壓/電流感測單元的電壓輸出端子，以及其漏極被連接至輸出電流源；
[0030]第二電晶體，其源極被連接至第二電流源，而其柵極被連接至電壓/電流感測單元的電壓輸出端子，以及其漏極被連接至輸出電流源；以及
[0031]輸出電流源，其一端被分別連接至第一電晶體的漏極和第二電晶體的漏極，其另一端接地。
[0032]根據本公開的又一方案，所述根函數單元包括:
[0033]第一電流源，其一端被連接至電流供應單元，而其另一端被連接至第三電晶體的源極、第四電晶體的柵極和第五電晶體的柵極；[0034]第二電流源，其一端被連接至第三電晶體的柵極和第四電晶體的漏極，而其另一端接地；
[0035]第三電流源，其一端被連接至電流供應單元，而其另一端被連接至第五電晶體的源極；
[0036]第三電晶體，其源極被連接至第一電流源、第四電晶體的柵極和第五電晶體的柵極，其柵極被連接至第二電流源和第四電晶體的漏極，而其漏極接地；
[0037]第四電晶體，其源極被連接至電流供應單元，其柵極被連接至第一電流源以及第三電晶體的源極以及第五電晶體的柵極，而其漏極被連接至第三電晶體的柵極和第二電流源；
[0038]第五電晶體，其源極被連接至第三電流源，其柵極被連接至第一電流源、第三電晶體的源極和第四電晶體的柵極，而其漏極被連接至第六電晶體的源極和柵極；以及
[0039]第六電晶體，其源極和柵極被連接至第五電晶體的漏極，而其漏極接地。
[0040]根據本公開的又一方案，根電路單元被配置為基於從求和電路單元輸出的電壓通過以下等式來計算RMS值，
【權利要求】
1.均方根檢波器，其特徵在於所述均方根檢波器包括: 多個電壓/電流感測單元，其被配置為檢測任意電負載的電壓或電流形式的模擬信號，並且在檢測到電流形式的模擬信號時將所檢測到的電流形式的模擬信號轉換為電壓形式的模擬信號； 多個平方電路單元，其被配置為分別基於從多個電壓/電流感測單元輸出的電壓來計算平方函數； 求和電路單元，其被配置為對分別從所述多個平方電路單元輸出的多個輸出電壓求和；以及 根電路單元，其被配置為基於從所述求和電路單元輸出的電壓來計算均方根值。
2.如權利要求1所述的均方根檢波器，其中，所述平方電路單元包括: 平方函數單元，其計算所述平方函數； 根函數單元，其計算根函數；以及 差動電路，其被配置為從所述平方函數單元的輸出電流中減去所述根函數單元的輸出電流。
3.如權利要求2所述的均方根檢波器，其中，所述平方函數單元包括: 第一電流源，其一端被連接至電流供應單元，而其另一端被連接至第一電晶體的源極； 第二電流源，其一端被連接至所述電流供應單元，而其另一端被連接至第二電晶體的源極； 第一電晶體，其源極被連接至所述第一電流源，而其柵極被連接至所述電壓/電流感測單元的電壓輸出端子，且其漏極被連接至輸出電流源； 第二電晶體，其源極被連接至所述第二電流源，而其柵極被連接至所述電壓/電流感測單元的所述電壓輸出端子，且其漏極被連接至所述輸出電流源；以及 輸出電流源，其一端被分別連接至所述第一電晶體的漏極和所述第二電晶體的漏極，而其另一端接地。
4.如權利要求2所述的均方根檢波器，其中，所述根函數單元包括: 第一電流源，其一端被連接至電流供應單元，而其另一端被連接至第三電晶體的源極、第四電晶體的柵極和第五電晶體的柵極； 第二電流源，其一端被連接至所述第三電晶體的柵極和所述第四電晶體的漏極，而其另一端接地； 第三電流源，其一端被連接至所述電流供應單元，而其另一端被連接至所述第五電晶體的源極； 第三電晶體，其源極被連接至所述第一電流源、所述第四電晶體的柵極和所述第五電晶體的柵極，其柵極被連接至所述第二電流源和所述第四電晶體的漏極，且其漏極接地； 第四電晶體，其源極被連接至所述電流供應單元，其柵極被連接至所述第一電流源以及所述第三電晶體的源極和所述第五電晶體的柵極，且其漏極被連接至所述第三電晶體的柵極和所述第二電流源； 第五電晶體，其源極被連接至所述第三電流源，其柵極被連接至所述第一電流源、所述第三電晶體的源極和所述第四電晶體的柵極，且其漏極被連接至第六電晶體的源極和柵極；以及 第六電晶體，其源極和柵極被連接至所述第五電晶體的漏極，且其漏極接地。
5.如權利要求1所述的均方根檢波器，其中，所述根電路單元被配置為基於從所述求和電路單元輸出的電壓通過以下的等式來計算均方根值， //e (K Vinl 2+κ vJ+K ViJ+…+[ ViJ) 其中I。為從電流供應單元供應的恆定電流值，K為跨導參數，Vinl2至Vm2為從所述多個電壓/電流感測單元輸出的電壓。
6.斷路器，其特徵在於所述斷路器包括: 電壓/電流感測單元，其被配置為檢測任意電負載的電壓或電流形式的模擬信號；均方根檢波器，其被配置為基於所述電壓/電流感測單元的輸出電壓來計算均方根值；以及 比較器，其被配置為將從所述均方根檢波器中計算和輸出的均方根值與預設參考電壓做比較以控制所述斷路器的開關操作， 其中所述均方根檢波器包括: 平方電路單元，其被配置為基於從所述電壓/電流感測單元輸出的電壓來計算平方函 數； 求和電路單元，其被配置為對從所述平方電路單元中輸出的電壓求和；以及 根電路單元，其被配置為基於從所述求和電路單元輸出的電壓來計算均方根值。
7.如權利要求6所述的斷路器，其中，所述均方根檢波器被配置為抑制包含在所述電壓/電流感測單元的輸出電壓中的噪聲。
8.如權利要求6所述的斷路器，其中，所述平方電路單元包括: 平方函數單元，其計算所述平方函數； 根函數單元，其計算根函數；以及 差動電路，其被配置為從所述平方函數單元的輸出電流中減去所述根函數單元的輸出電流。
9.如權利要求8所述的斷路器，其中，所述平方函數單元包括: 第一電流源，其一端被連接至電流供應單元，而其另一端被連接至第一電晶體的源極； 第二電流源，其一端被連接至電流供應單元，而其另一端被連接至第二電晶體的源極； 第一電晶體，其源極被連接至所述第一電流源，而其柵極被連接至所述電壓/電流感測單元的電壓輸出端子，且其漏極被連接至輸出電流源； 第二電晶體，其源極被連接至所述第二電流源，而其柵極被連接至所述電壓/電流感測單元的所述電壓輸出端子，且其漏極被連接至所述輸出電流源；以及 輸出電流源，其一端被分別連接至所述第一電晶體的漏極和所述第二電晶體的漏極，而其另一端接地。
10.如權利要求8所述的斷路器，其中，所述根函數單元包括: 第一電流源，其一端被連接至電流供應單元，且其另一端被連接至第三電晶體的源極、第四電晶體的柵極和第五電晶體的柵極； 第二電流源，其一端被連接至所述第三電晶體的柵極和所述第四電晶體的漏極，而其另一端接地； 第三電流源，其一端被連接至所述電流供應單元，而其另一端被連接至所述第五電晶體的源極； 第三電晶體，其源極被連接至所述第一電流源、所述第四電晶體的柵極和所述第五電晶體的柵極，其柵極被連接至所述第二電流源和所述第四電晶體的漏極，且其漏極接地； 第四電晶體，其源極被連接至所述電流供應單元，其柵極被連接至所述第一電流源以及所述第三電晶體的源極和所述第五電晶體的柵極，且其漏極被連接至所述第三電晶體的柵極和所述第二電流源； 第五電晶體，其源極被連接至所述第三電流源，其柵極被連接至所述第一電流源、所述第三電晶體的源極和所述第四電晶體的柵極，且其漏極被連接至第六電晶體源極和柵極；以及 第六電晶體，其源極和柵極被連接至所述第五電晶體的漏極，且其漏極接地。
11.如權利要求6所述的斷路器，其中，所述根電路單元被配置為基於從所述求和電路單元輸出的電壓通過以下的等式來計算均方根值，
【文檔編號】G01R19/02GK103995173SQ201410054948
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年2月18日 優先權日:2013年2月18日
【發明者】宣鍾局 申請人:Ls產電株式會社