電功率轉換器中的負載電流檢測的製作方法
2023-09-11 06:26:20 1
專利名稱：電功率轉換器中的負載電流檢測的製作方法
技術領域：
本發明涉及電功率轉換器中的負載電流檢測，具體地涉及諧振轉換器。
發明內容
根據本發明的一個方面，提出了 一種電功率轉換器，包括具有初級電路和次級電 路的變壓器，所述初級電路由AC信號供電，以在用於輸送負載電流的所述次級電路上感應 次級AC信號；檢測電路，操作用於檢測表示所述初級電路中電流的第一電信號和表示所述 初級電路兩端電壓的時間積分的第二電信號；縮放電路，用於根據所述變壓器的洩露和磁 化電感將所述第一電信號相對於第二電信號進行縮放或者按比例調節；以及計算電路，用 於將縮放的第一和第二信號進行組合，以便有效地從所縮放的第一電信號中減去所縮放的 第二電信號以獲得差信號，所述差信號表示反映到變壓器的初級側的負載電流，並且因此 表示實際的負載電流。這樣，在無需輔助線圈的情況下，可以實現輸出或者負載電流的重建。這是通過確 定初級電流與變壓器的初級線圈兩端電壓的時間積分之間的差來實現的。根據本發明的另一個方面，提出了一種電功率轉換器，包括具有初級電路和次級 電路的變壓器，所述初級電路由AC信號供電，以在用於輸送負載電流的所述次級電路上感 應次級AC信號；檢測電路，用於獲得表示負載電流的電信號，其中所述檢測電路包括電路 元件，用於獲得表示初級電路中的電流的第一電信號；輔助電路，用於獲得表示變壓器中流 動的磁化電流的第二電信號；以及計算電路，用於將第一和第二信號進行組合，以便從第一 信號中有效地減去第二信號以獲得差信號，所述差信號表示反映到變壓器的初級側的負載 電流，並且因此表示實際的負載電流，其中所述輔助電路包括輔助線圈，在所述輔助線圈 兩端感應輔助電壓；以及積分電路，用於將所述輔助電壓相對於時間進行積分以獲得第二 電信號，並且根據所述輔助線圈相對於初級電路和次級電路的耦合程度來縮放或者按比例 調節所述第一和第二電信號的相對幅度。通過這一方面，通過利用適當縮放的這些信號來計算初級電流和輔助線圈兩端電 壓的時間積分之間的差，可以實現輸出電流重建。這樣，可以將輔助線圈與變壓器的初級線 圈耦合，得到的益處是無需針對輔助線圈的幹線隔離(mains isolation)。
現在將參考附圖作為示例描述本發明的實施例，其中圖1示出了串聯諧振轉換器的通用電路圖；圖2示出了圖1的轉換器的變壓器的等效電路；圖3是與圖1類似的視圖，但是示出了在本發明的第一方面使用的輸出信號；圖4示出了如何處理圖3的輸出信號；圖5與圖1類似，但是示出了根據本發明第二方面與轉換器的變壓器相關聯的輔 助線圈；
圖6示出了圖5的變壓器的等效電路；以及圖7示出了如何處理圖6電路的有用輸出信號。
具體實施例方式圖1示出了串聯諧振轉換器的通用電路圖。轉換器包括轉換電路1，用於將DC輸 入2(標記為Vbus)轉換為AC信號，所述AC信號對變壓器4的初級線圈3供電。在變壓器 4的分離的次級線圈5a、恥兩端感應的次級AC信號由包括兩個二極體6和7的第二轉換器 電流整流為用Vout標記的DC輸出電壓8，用於輸送負載電流。第一轉換器電路在受控的頻率按照交替的順序感應矩形輪廓脈衝( 和G1。將所 述脈衝饋送至諧振電路，所述諧振電路包括電容器9、串聯洩露電感10和承載磁化電流的 磁化電感12。將所述變壓器4表示為具有N: 1 1的匝數比的理想變壓器，所述匝數比是 初級線圈3、分離的次級線圈的一半fe和分離的次級線圈的另一半恥的匝數之比。示出 了初級線圈3和磁化電感12並聯，這種並聯結構承載初級電流，並且與洩露電感10和電容 器9串聯。這種並聯結構也與承載初級電流的感測電阻器12串聯。這樣，電阻器13兩端 的電壓表示初級電流。圖2示出了變壓器的等效電路，在初級側模型化洩露電感。所述電壓Vlii是電壓 Vcap減去電感10兩端的電壓。同樣，所述電感10兩端的電壓是Ls乘以初級電流相對於時 間的一階導數，得到以下等式
權利要求
1.一種電功率轉換器，包括具有初級電路和次級電路的變壓器G)，所述初級電路由AC信號供電，以在用於輸送 負載電流的所述次級電路上感應次級AC信號；檢測電路，操作用於檢測表示所述初級電路中電流的第一電信號(Iprim)和表示所述 初級電路兩端電壓(Vcap)的時間積分的第二電信號；縮放電路(18、19)，用於根據所述變壓器的洩露和磁化電感，將所述第一電信號相對於 第二電信號進行縮放或者按比例調節；以及計算電路(22)，用於將縮放的第一和第二信號進行組合，以便有效地從所縮放的第一 電信號中減去所縮放的第二電信號，以獲得差信號，所述差信號表示反映到變壓器的 初級側的負載電流，並且因此表示實際的負載電流。
2.根據權利要求1所述的轉換器，其中所述縮放電路操作用於將第一和第二信號按照
3.根據權利要求1或2所述的轉換器，其中所述計算電路根據上述等式1計算負載電流。
4.一種電功率轉換器，包括具有初級電路(3、12)和次級電路的變壓器G)，所述初級電路由AC信號供電，以在用 於輸送負載電流的所述次級電路上感應次級AC信號；檢測電路，用於獲得表示負載電流的電信號，其中所述檢測電路包括電路元件(13)， 用於獲得表示初級電路(3、12)中的電流的第一電信號；輔助電路04、25)，用於獲得表示 變壓器中流動的磁化電流的第二電信號；以及計算電路(27)，用於將第一和第二信號 進行組合，以便有效地從第一信號中減去第二信號以獲得差信號，所述差信號表示反映到 變壓器的初級側的負載電流，並且因此表示實際的負載電流，其中所述輔助電路包括輔助線圈，在所述輔助線圈兩端感應輔助電壓；以及積分電 路(25)，用於將所述輔助電壓相對於時間進行積分以獲得第二電信號，並且根據所述輔助 線圈相對於初級電路和次級電路的耦合程度來縮放或者按比例調節所述第一和第二電信 號的相對幅度。
5.根據權利要求4所述的轉換器，其中所述計算電路根據上述等式2計算輸出電流。
全文摘要
電功率轉換器具有變壓器(4)和檢測電路，所述檢測電路用於獲得重構的輸出或者負載電流。在本發明的第一方面，通過從縮放的初級電流(Iprim)減去縮放的初級電壓(Vcap)的時間積分。在本發明的第二方面，通過從縮放的初級電流(Iprim)減去輔助線圈(24)兩端電壓(Vaux)的縮放電壓的時間積分。
文檔編號H02M3/338GK102124641SQ200980132113
公開日2011年7月13日 申請日期2009年8月12日 優先權日2008年8月21日
發明者漢斯·哈貝爾施塔特 申請人:Nxp股份有限公司