專利名稱：帶電流與溫度補(bǔ)償?shù)碾娏鳈z測(cè)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率變換器電流檢測(cè)電路，更具體地說(shuō)，涉及一種帶電流與溫度補(bǔ)償 的電流檢測(cè)電路。
背景技術(shù)：
目前常用的電力電子功率變換器的電感電流檢測(cè)主要有以下幾種方式一、使 用霍爾器件套在電感上；二、開(kāi)關(guān)管與續(xù)流二極管中各串聯(lián)一個(gè)電流互感器(current transformer, CT)，用兩個(gè)CT的電流相加來(lái)得到電感電流；三、只在開(kāi)關(guān)管上串聯(lián)一個(gè)CT， 用這個(gè)CT的電流估計(jì)電感的電流。方案一的優(yōu)點(diǎn)是電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是霍爾器件的成本 較高，且失效率較高；方案二較方案一失效率有較大的降低，但兩個(gè)CT的方案成本還是較 高，且CT放在高頻回路中，PCB布線難度增大；方案三較方案二成本進(jìn)一步降低，但有技術(shù) 難點(diǎn)因電流檢測(cè)有一定的延時(shí)，當(dāng)輸出脈沖很窄時(shí)，檢測(cè)點(diǎn)落在開(kāi)關(guān)管關(guān)斷的時(shí)刻，這時(shí) 電感的電流轉(zhuǎn)移到二極管上，CT檢測(cè)到開(kāi)關(guān)管沒(méi)有電流，認(rèn)為電流是0，而實(shí)際上電感上還 有電流，這樣就造成了很大的檢測(cè)誤差，導(dǎo)致控制混亂。針對(duì)第三種方案又提出了在檢測(cè)電 路上用二極管生成一個(gè)下降沿的辦法來(lái)進(jìn)行誤差校正，但由于引入的二極管會(huì)產(chǎn)生壓降， 所以所檢測(cè)的電流也有一定的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)電流檢測(cè)電路存在成本較高、失效 率較高以及由于引入二級(jí)管所引起的誤差等缺陷，提供一種帶電流與溫度補(bǔ)償?shù)碾娏鳈z測(cè) 電路。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種帶電流與溫度補(bǔ)償?shù)碾娏?檢測(cè)電路，包括串接在功率變換器的開(kāi)關(guān)管上、用于采集功率變換器的電感電流的電流檢 測(cè)電路和與電流檢測(cè)電路相連接、用于為電流檢測(cè)電路提供電壓和溫度補(bǔ)償?shù)亩O管補(bǔ)償 電壓源電路；所述二極管補(bǔ)償電壓源電路包括電源輸入端和電壓源輸出端，還包括第一電阻、 第二電阻、第三電阻、第一二極管以及第一運(yùn)算放大器；其中，所述第一電阻串接在電源輸入端和第一二極管的陽(yáng)極之間，第一二極管的陰極接 地；所述第二電阻一端接于所述第一運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端，另一端接地；所述第一運(yùn)算 放大器正輸入端接于第一二極管的陽(yáng)極；所述第三電阻一端接于第一運(yùn)算放大器的負(fù)輸入 端，另一端接于第一運(yùn)算放大器的輸出端，第一運(yùn)算放大器的輸出端為電壓源輸出端；二極 管補(bǔ)償電壓源電路的電壓源輸出端與電流檢測(cè)電路相連接。在本發(fā)明所述的帶電流與溫度補(bǔ)償?shù)碾娏鳈z測(cè)電路中，所述電流檢測(cè)電路包括電 流采集電路和用于對(duì)電流采集電路所檢測(cè)的電流進(jìn)行校正的檢測(cè)誤差校正電路。在本發(fā)明所述的帶電流與溫度補(bǔ)償?shù)碾娏鳈z測(cè)電路中，所述電流采集電路包括電 流互感器、第三二極管、第七電阻以及第八電阻；其中，
電流互感器的原邊繞組串聯(lián)在被測(cè)功率變換器的開(kāi)關(guān)管上，第七電阻并聯(lián)在電流 互感器的副邊繞組上，所述第三二極管的陽(yáng)極接于所述電流互感器和第七電阻的一個(gè)交接 節(jié)點(diǎn)上，所述電流互感器和第七電阻另一個(gè)交接節(jié)點(diǎn)接地；所述第八電阻一端與第三二極 管的陰極連接，另一端接地。在本發(fā)明所述的帶電流與溫度補(bǔ)償?shù)碾娏鳈z測(cè)電路中，所述檢測(cè)誤差校正電路包 括第二二極管、電容以及第六電阻；其中，電容一端接于第二二極管的陰極，另一端接地；第六電阻一端接于第二二極管的 陰極，另一端接負(fù)電源。在本發(fā)明所述的帶電流與溫度補(bǔ)償?shù)碾娏鳈z測(cè)電路中，所述電流檢測(cè)電路還包括 用于電路解耦的第二運(yùn)算放大器、第四電阻以及第五電阻，所述第二運(yùn)算放大器正輸入端 通過(guò)第四電阻與電流采集電路的第三二極管的陰極連接，第二運(yùn)算放大器正輸入端通過(guò)第 五電阻接于二極管補(bǔ)償電壓源電路的電壓源輸出端，第二運(yùn)算放大器負(fù)輸入端與其輸出端 相連構(gòu)成反饋回路，第二運(yùn)算放大器輸出端接于檢測(cè)誤差校正電路的第二二極管的陽(yáng)極。在本發(fā)明所述的帶電流與溫度補(bǔ)償?shù)碾娏鳈z測(cè)電路中，，所述二極管補(bǔ)償電壓源 電路中的第一二極管與所述檢測(cè)誤差校正電路的第二二極管性能參數(shù)相同。在本發(fā)明所述的帶電流與溫度補(bǔ)償?shù)碾娏鳈z測(cè)電路中，所述二極管補(bǔ)償電壓源電 路的第一電阻具有如下阻值使得流過(guò)二極管補(bǔ)償電壓源電路中第一二極管的電流和流過(guò) 檢測(cè)誤差校正電路中第二二極管的電流相同。在本發(fā)明所述的帶電流與溫度補(bǔ)償?shù)碾娏鳈z測(cè)電路中，所述電流檢測(cè)電路還包括 正輸入端與檢測(cè)誤差校正電路的第二二極管的陰極相接、用于電路解耦的第三運(yùn)算放大 器，所述第三運(yùn)算放大器的輸出端與其負(fù)輸入端相連構(gòu)成反饋回路，第三運(yùn)算放大器的輸 出端為所述帶電流與溫度補(bǔ)償?shù)碾娏鳈z測(cè)電路的輸出端。實(shí)施本發(fā)明的帶電流與溫度補(bǔ)償?shù)碾娏鳈z測(cè)電路，具有以下有益效果本發(fā)明所 述的帶電流與溫度補(bǔ)償?shù)碾娏鳈z測(cè)電路提出了一種新的二極管電壓降補(bǔ)償方式，在檢測(cè)誤 差校正電路中采用二極管構(gòu)造下降沿的方法對(duì)電流互感器檢測(cè)的電感電流進(jìn)行校正輸出； 采用與檢測(cè)誤差校正電路中的二極管性能參數(shù)相同的二極管構(gòu)成二極管補(bǔ)償電壓源電路， 調(diào)整電阻值控制二極管的功耗，同時(shí)使兩個(gè)二極管的壓降和溫度基本相同，實(shí)現(xiàn)了二極管 的壓降的精確補(bǔ)償。從而能在較寬電流與溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)精確的檢測(cè)。所述帶電流與溫度 補(bǔ)償?shù)碾娏鳈z測(cè)電路只采用了 一個(gè)電流互感器，降低了生產(chǎn)成本。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中圖1是本發(fā)明帶電流與溫度補(bǔ)償?shù)碾娏鳈z測(cè)電路的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明帶電流與溫度補(bǔ)償?shù)碾娏鳈z測(cè)電路包括串接在功率變換器 的開(kāi)關(guān)管上、用于采集功率變換器的電感電流的電流檢測(cè)電路1和用于為電流檢測(cè)電路1 提供電壓和溫度補(bǔ)償?shù)亩O管補(bǔ)償電壓源電路2。其中電流檢測(cè)電路1包括電流采集電路11和用于對(duì)電流采集電路11所檢測(cè)的電流進(jìn)行校正的檢測(cè)誤差校正電路12。所述電流采集電路11包括電流互感器CT1、第三二極管D3以及第七電阻R7、第八 電阻R8。其中，電流互感器CTl的原邊繞組串聯(lián)在被測(cè)功率變換器的開(kāi)關(guān)管上，第七電阻R7 并聯(lián)在電流互感器CTl的副邊繞組上，所述第三二極管D3的陽(yáng)極接于所述電流互感器CTl 和第七電阻R7的一個(gè)交接節(jié)點(diǎn)上，所述電流互感器CTl和第七電阻R7另一個(gè)交接節(jié)點(diǎn)接 地；所述第八電阻R8 —端與第三二極管D3的陰極連接，另一端接地。所述二極管補(bǔ)償電壓源電路2包括電源輸入端VCC和電壓源輸出端V_DI0DE_ SOURCE，還包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第一二極管D1、第一運(yùn)算放大器U1。 所述第一電阻Rl串接在電源輸入端VCC和第一二極管Dl的陽(yáng)極之間，第一二極管Dl的陰 極接地；所述第二電阻R2 —端接于所述第一運(yùn)算放大器Ul的負(fù)輸入端，另一端接地；所述 第一運(yùn)算放大器Ul正輸入端接于第一二極管Dl的陽(yáng)極；所述第三電阻R3—端接于第一運(yùn) 算放大器Ul的負(fù)輸入端，另一端接于第一運(yùn)算放大器Ul的輸出端，第一運(yùn)算放大器Ul的 輸出端為電壓源輸出端V_DI0DE_S0URCE。所述檢測(cè)誤差校正電路12包括第二二極管D2、電容Cl以及第六電阻R6。其中電 容Cl 一端接于第二二極管D2的陰極，另一端接地；第六電阻R6 —端接于第二二極管D2的 陰極，另一端接負(fù)電源VSS。在所述電流檢測(cè)電路1中還包括用于電路解耦的第二運(yùn)算放大器U2和第四電阻 R4、第五電阻R5。所述第二運(yùn)算放大器U2正輸入端通過(guò)第四電阻R4與電流采集電路11中 第三二極管D3的陰極連接，第二運(yùn)算放大器U2正輸入端通過(guò)第五電阻R5接于二極管補(bǔ)償 電壓源電路2的電壓源輸出端V_DI0DE_S0URCE，第二運(yùn)算放大器負(fù)輸入端與其輸出端相連 構(gòu)成反饋回路，第二運(yùn)算放大器U2輸出端接于檢測(cè)誤差校正電路12的第二二極管D2的陽(yáng) 極。在所述電流檢測(cè)電路1中還包括正輸入端與檢測(cè)誤差校正電路12的第二二極管 D2的陰極相接、用于電路解耦的第三運(yùn)算放大器U3，所述第三運(yùn)算放大器的輸出端與其負(fù) 輸入端相連構(gòu)成反饋回路，所述第三運(yùn)算放大器U3輸出端為所述帶電流與溫度補(bǔ)償?shù)碾?流檢測(cè)電路的輸出端V_lout。檢測(cè)誤差校正電路12中的第二二極管D2、電容Cl、第六電阻R6構(gòu)造了電流的下 降沿。原理簡(jiǎn)述如下電流采集電路11的輸出為正時(shí)，第二運(yùn)算放大器U2的輸出也為正， 第二二極管D2的輸出也為正電壓。當(dāng)電流采集電路11的輸出由正跳變到0時(shí)，由于第二二 極管D2的作用電流不能反向，電容Cl上的電壓通過(guò)第六電阻R6緩慢放掉，從而構(gòu)造了一 個(gè)下降沿，模擬了功率變換器電感的電流波形。該電路由于引入了第二二極管D2，第二二 極管D2的壓降造成了誤差，所以采用二極管補(bǔ)償電壓源電路2對(duì)第二二極管D2的壓降進(jìn) 行補(bǔ)償。該二極管補(bǔ)償電壓源電路2能在較寬的電流范圍與較大溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)精確的補(bǔ) 償。補(bǔ)償原理簡(jiǎn)述如下如圖1中所示由第一二極管D1、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3和第一運(yùn) 算放大器Ul構(gòu)成二極管補(bǔ)償電壓源電路2，用于補(bǔ)償檢測(cè)誤差校正電路12中第二二極管 D2的壓降。其中第一二極管Dl和第二二極管D2采用同一型號(hào)、同一批次的二極管，其性 能參數(shù)基本相同。調(diào)節(jié)第一電阻Rl的阻值，使流過(guò)第一二極管Dl的電流與流過(guò)第二二極 管D2的電流基本相等。調(diào)節(jié)第六電阻R6阻值，控制第二二極管D2電流的大小，使其功耗在ImW以內(nèi)，則由二極管自身發(fā)熱引起的溫升可忽略不計(jì)。其溫度取決于環(huán)境溫度。PCB布 線時(shí)，將兩個(gè)二極管相鄰放置，則其環(huán)境溫度基本相同。電流與溫度都基本相同，則兩個(gè)二 極管的壓降也基本相同，所以用第一二極管Dl的壓降可以精確補(bǔ)償?shù)诙O管D2的壓降。 從而能在較寬電流與溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)精確的檢測(cè)。 以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則 內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種帶電流與溫度補(bǔ)償?shù)碾娏鳈z測(cè)電路，其特征在于，包括串接在功率變換器的 開(kāi)關(guān)管上、用于采集功率變換器的電感電流的電流檢測(cè)電路(1)和與電流檢測(cè)電路(1)相 連接、用于為電流檢測(cè)電路(1)提供電壓和溫度補(bǔ)償?shù)亩O管補(bǔ)償電壓源電路O)；所述二極管補(bǔ)償電壓源電路( 包括電源輸入端和電壓源輸出端，還包括第一電阻 (Rl)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)、第一二極管(Dl)以及第一運(yùn)算放大器(Ul)；其中，所述第一電阻(Rl)串接在電源輸入端和第一二極管(Dl)的陽(yáng)極之間，第一二極管 (Dl)的陰極接地；所述第二電阻(似)一端接于所述第一運(yùn)算放大器(Ul)的負(fù)輸入端，另 一端接地；所述第一運(yùn)算放大器(Ul)正輸入端接于第一二極管(Dl)的陽(yáng)極；所述第三電 阻(R3) —端接于第一運(yùn)算放大器(Ul)的負(fù)輸入端，另一端接于第一運(yùn)算放大器(Ul)的輸 出端，第一運(yùn)算放大器(Ul)的輸出端為電壓源輸出端；二極管補(bǔ)償電壓源電路O)的電壓 源輸出端與電流檢測(cè)電路(1)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶電流與溫度補(bǔ)償?shù)碾娏鳈z測(cè)電路，其特征在于，所述電流 檢測(cè)電路(1)包括電流采集電路(11)和用于對(duì)電流采集電路(11)所檢測(cè)的電流進(jìn)行校正 的檢測(cè)誤差校正電路(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶電流與溫度補(bǔ)償?shù)碾娏鳈z測(cè)電路，其特征在于，所述電 流采集電路(11)包括電流互感器(CTl)、第三二極管(D3)、第七電阻(R7)以及第八電阻 (R8)；其中，電流互感器(CTl)的原邊繞組串聯(lián)在被測(cè)功率變換器的開(kāi)關(guān)管上，第七電阻(R7)并 聯(lián)在電流互感器(CTl)的副邊繞組上，所述第三二極管(D!3)的陽(yáng)極接于所述電流互感器 (CTl)和第七電阻(R7)的一個(gè)交接節(jié)點(diǎn)上，所述電流互感器(CTl)和第七電阻(R7)另一個(gè) 交接節(jié)點(diǎn)接地；所述第八電阻(R8) —端與第三二極管(D!3)的陰極連接，另一端接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶電流與溫度補(bǔ)償?shù)碾娏鳈z測(cè)電路，其特征在于，所述檢測(cè) 誤差校正電路(12)包括第二二極管(D2)、電容(Cl)以及第六電阻(R6)；其中，電容(Cl) 一端接于第二二極管(D2)的陰極，另一端接地；第六電阻(R6) —端接于第 二二極管(擬)的陰極，另一端接負(fù)電源(VSS)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶電流與溫度補(bǔ)償?shù)碾娏鳈z測(cè)電路，其特征在于，所述 電流檢測(cè)電路(1)還包括用于電路解耦的第二運(yùn)算放大器(似)、第四電阻(R4)以及第五電 阻(R5)，所述第二運(yùn)算放大器(U2)正輸入端通過(guò)第四電阻(R4)與電流采集電路(11)的第 三二極管(D!3)的陰極連接，第二運(yùn)算放大器(似)正輸入端通過(guò)第五電阻(肪)接于二極管 補(bǔ)償電壓源電路( 的電壓源輸出端，第二運(yùn)算放大器(似)負(fù)輸入端與其輸出端相連構(gòu)成 反饋回路，第二運(yùn)算放大器(U2)輸出端接于檢測(cè)誤差校正電路(12)的第二二極管(D2)的 陽(yáng)極。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶電流與溫度補(bǔ)償?shù)碾娏鳈z測(cè)電路，其特征在于，所述二極 管補(bǔ)償電壓源電路( 中的第一二極管(Dl)與所述檢測(cè)誤差校正電路(1 的第二二極管 (D2)性能參數(shù)相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶電流與溫度補(bǔ)償?shù)碾娏鳈z測(cè)電路，其特征在于，所述二極 管補(bǔ)償電壓源電路O)的第一電阻(Rl)具有如下阻值使得流過(guò)二極管補(bǔ)償電壓源電路 (2)中第一二極管(Dl)的電流和流過(guò)檢測(cè)誤差校正電路(1 中第二二極管(擬)的電流相 同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶電流與溫度補(bǔ)償?shù)碾娏鳈z測(cè)電路，其特征在于，所述 電流檢測(cè)電路(1)還包括正輸入端與檢測(cè)誤差校正電路(1 的第二二極管(擬)的陰極相 接、用于電路解耦的第三運(yùn)算放大器(U3)，所述第三運(yùn)算放大器(TO)的輸出端與其負(fù)輸入 端相連構(gòu)成反饋回路，第三運(yùn)算放大器(U； )的輸出端為所述帶電流與溫度補(bǔ)償?shù)碾娏鳈z 測(cè)電路的輸出端(V_lout)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶電流與溫度補(bǔ)償?shù)碾娏鳈z測(cè)電路，包括電流檢測(cè)電路和用于為電流檢測(cè)電路提供電壓和溫度補(bǔ)償?shù)亩O管補(bǔ)償電壓源電路。所述電流檢測(cè)電路包括電流采集電路和用于對(duì)檢測(cè)電流進(jìn)行校正的檢測(cè)誤差校正電路。檢測(cè)誤差校正電路的第二二極管、電容和第六電阻構(gòu)造電流下降沿，模擬了電感的電流波形。所述二極管補(bǔ)償電壓源電路中的第一二極管與檢測(cè)誤差校正電路的第二二極管采用性能參數(shù)相同的二極管，調(diào)整電阻值控制二極管的功耗同時(shí)使兩個(gè)二極管的壓降和溫度基本相同，實(shí)現(xiàn)了二極管壓降的精確補(bǔ)償。從而能在較寬電流與溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)精確的檢測(cè)。所述帶電流與溫度補(bǔ)償?shù)碾娏鳈z測(cè)電路只采用了一個(gè)電流互感器降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)G01R35/00GK102109548SQ20091026623
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2009年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者周原, 崔彬, 游永亮 申請(qǐng)人:力博特公司