專利名稱：帶有編解碼器的隔離式電流傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電功率測量領域。
背景技術：
電力是用于居住應用和商業(yè)應用中的基本功率源。測量電力消耗量是在確定對用戶收取多少費用中的重要操作。此外，電力消耗的歷史走向是在確定在任何給定時間需要產生多少電力中的重要工具。電力通常是以交流電流的形式在功率線上傳送。電力能夠以單相、雙相、或三相供應。每一個附加相通常需要使用一根附加功率線。附加相也能夠用附加線供應。電力通常是根據消耗的總功率的量來測量的。總功率消耗通常涉及在指定時間段內使用的功率的積分。功率是電壓(V)和電流(I)的積。電力計量器通常通過測量在給定的時間瞬間的電壓和電流的積并將該積在時間上累積(例如積分)來測量消耗的總功率。測量電流的一種方法是通過使用電流變壓器。電流變壓器通常包括一系列環(huán)繞環(huán)形磁芯的線圈回路。當加載有負載電阻器，則線圈回路產生與流過功率線的電流成比例的電壓。由于電流變壓器的相-相間的固有的DC隔離，電流變壓器通常優(yōu)選用于工業(yè)的和商業(yè)的多相計量。測量電流的第二種方法是通過使用羅氏線圈(Rogowski coil)。羅氏線圈通常包括放置在電流待測量的導體周圍的環(huán)形線圈。在線圈中感應與導體中的電流的變化率成比例的電壓。羅氏線圈的輸出端通常連接到電積分器電路以便提供與電流成比例的輸出信·號。羅氏線圈通常比電流變壓器便宜。測量電流的另一個方法是通過使用電流分流器。電流分流器通常包括與功率線串聯(lián)放置的相對小的電阻器。電流流過電流分流器，產生跨接分流器的小的電壓。電壓計量器于是測量電壓降以確定流過電流分流器的電流的量。電流分流器本身不與功率線隔離，并且因此不優(yōu)選用于多相功率測量，因為在功率計量裝置的輸入引腳上產生的相-相差電壓能夠輕易地超出標準半導體產品中容許的最大水平。電流分流器通常比電流變壓器和羅氏線圈便宜，然而，由于隔離問題，電流變壓器優(yōu)選用于商業(yè)應用。

發(fā)明內容
本公開的方面包括電流傳感器和用于提供電隔離的數字屏障。隔離使得分流電流傳感器用于多相功率系統(tǒng)中以確定電流流量的精確量。隔離也減輕了通常作為能量竊取或篡改的手段而引入的磁干擾的影響。數字隔離也減小了交叉耦合干擾的影響并提高了電磁兼容性(EMC)和電快速瞬變(EFT)免疫力。數字屏障隔離還通過將前端與主機側噪聲源電隔離而提高了模擬數字轉換(ADC)的有效信噪比(SNR)。隔離屏障提供了功率線相之間或相-中線(neutral)之間的相-相隔離。這使得電流傳感器利用中線電流測量在一個性價比高的系統(tǒng)中測量多相功率或電流或單向功率或電流。此外，在很多情況中，利用數字屏障隔離減小了計量器或電流保護裝置(電路斷路器)的整體尺寸。在一個實施例中，通過減小引入到線路側裝置與主機側裝置之間的通信鏈路中的線路側干擾的數量，數字屏障隔離也減小了前向糾錯(FEC)所需的有意地增加的冗余數據的數量。換句話說，通過使通信鏈路從源自線路側的電磁干擾至少部分地屏蔽，數字隔離屏障減小了線路側電磁干擾降低通信鏈路的完整性的程度。 在一個實施例中，通過減小弓丨入到線路側裝置和主機側裝置之間的通信鏈路中的主機側干擾的數量，數字屏障隔離也減小了前向糾錯(FEC)所需的有意地增加的冗余數據的數量。換句話說，通過使通信鏈路從源自主機側的電磁干擾至少部分地屏蔽，數字隔離屏障減小了主機側電磁干擾降低通信鏈路的完整性的程度。 在一個實施例，電流傳感器用于測量功率線中的電流。在一個實施例中，所述電流傳感器為電流分流器、電流變壓器、羅氏線圈、或用于測量電流的其它裝置。所述電流傳感器與模擬數字轉換器通信。所述模擬數字轉換器與屏障接口模塊通信。所述屏障接口模塊與屏障隔離模塊通信。所述屏障隔離模塊包括，例如相對高頻率的變壓器(例如，諸如脈沖變壓器)或電容器。所述屏障隔離模塊與第二屏障接口模塊通信。所述第二屏障接口模塊與信號處理電路通信。所述信號處理電路確定電流和功率用量的指示，并將該指示發(fā)送到顯示裝置或第二處理器用于另外的分析。在一個實施例中，電流傳感器用于測量功率線中的電流。所述電流傳感器與模擬數字轉換器通信。所述模擬數字轉換器與編碼器通信。所述編碼器與屏障接口模塊通信。所述屏障接口模塊與屏障隔離模塊通信。所述屏障隔離模塊與第二屏障接口模塊通信。所述第二屏障接口模塊與與所述編碼器匹配的解碼器通信。所述解碼器與信號處理電路通信。在一個實施例中，所述解碼器和信號處理電路包括在同一模塊中。所述信號處理電路確定電流和功率用量的指示，并將該指示發(fā)送到顯示裝置或第二處理器用于另外的分析。在一個實施例中，所述解碼器功能與所述ADC功能或所述隔離功能無關。在一個實施例中，解碼器功能與所述ADC功能和所述隔離功能中的至少一個有關。在一個實施例中，對由所述ADC產生的數字值進行編碼增加了輸送的比特率，以便通過所述隔離屏障的輸送比等于大約50Hz-60Hz的范圍大,在所述大約50Hz-60Hz的范圍處，輸送容易受由光導致的干擾的影響。在一個實施例中，雖然所述輸送的比特率比ADC用以產生數字數據值的比特率高，然而通過隔離屏障的輸送的數據率基本上等于ADC用以產生數字數據值的比特率。在一個實施例中，所述編碼器包括在硬件、軟件、和固件的合適的組合中實施的數據加密方法。在一個實施例中，所述解碼器包括對由編碼器加密的數據進行破譯或解密的方法。在一個實施例中，所述解碼器包括硬件、軟件、和固件的合適的組合。所述解碼器包括在硬件、軟件、和固件的合適的組合中實施的前向糾錯方法。在一個實施例中，所述解碼器包括確定最可能由編碼器編碼的數據的方法。在一個實施例中，所述解碼器包括硬件、軟件、和固件的合適的組合。在一個實施例中，所述第一電路或線路側電路包括可連接在所述電流傳感器與所述模擬數字轉換器之間的前置放大器。在操作中，所述前置放大器調節(jié)由所述電流傳感器提供給所述模擬數字轉換器的信號的幅度。在一個實施例中，所述前置放大器對由所述電流傳感器提供的信號的幅度進行放大。在一個實施例中，所述前置放大器對由所述電流傳感器提供的信號的幅度進行衰減。在一個實施例中，所述前置放大器對由所述電流傳感器提供的信號的幅度進行選擇性地放大或衰減。在一個實施例中，SIGMA-DELTA轉換器用于根據歐姆定律將由電流傳感器產生的差分模擬信號轉換成代表流過所述傳感器的電流的數字數據。在一個實施例中，所述SIGMA-DELTA轉換器被劃分成兩個電路，所述兩個電路以變壓器(包括，例如，諸如脈沖變壓器)或電容器而彼此至少部分地電隔離。所述變壓器在所述SIGMA-DELTA轉換器的兩個部分之間提供單向和/或雙向數字數據傳輸和功率傳輸。在一個實施例中，所述第一電路，或線路側電路，包括SIGMA_DELTA調制器、電壓參考模塊、以及屏障接口模塊。所述線路側電路對到所述隔離屏障和來自所述隔離屏障的數據的輸送及功率的接收進行管理。在一個實施例中，所述線路側電路實施在半導體裝置 中。在一個實施例中，所述線路側電路包括，例如，諸如整個SIGMA-DELTA轉換器(例如調制器和FIR濾波器)或其它類型的模擬數字轉換器。在一個實施例中，所述SIGMA-DELTA調制器或其它的模擬數字轉換器位于所述線路側電路上。在一個實施例中，編碼器可連接在所述SIGMA-DELTA調制器(或其它模擬數字轉換器)與所述屏障接口模塊之間。在一個實施例中，解碼器可連接在所述第二屏障接口模塊與所述FIR濾波器(或抽取濾波器(decimation filter))之間。在一個實施例中，所述主機側電路包括SIGMA-DELTA轉換器的第二半、以及屏障接口模塊，所述SIGMA-DELTA轉換器的第二半通常被稱作FIR濾波器或抽取濾波器。所述主機側裝置對到所述隔離屏障和來自所述隔離屏障的數據及功率的輸送進行管理。在一個實施例中，所述主機側裝置實施在半導體裝置中。在一個實施例中，所述主機側裝置包括在執(zhí)行在電力計量或電路斷路器/保護應用中常見的功能中有用的其它功能，例如，諸如電壓感測、RMS電流測量、功率用量計算、功率用量顯示等。雖然關于SIGMA-DELTA轉換器進行了描述，然而本領域的技術人員從于此的公開將理解到，本公開也能夠使用其它的轉換器。在一個實施例中，所述隔離屏障形成在集成電路上。在一個實施例中，所述隔離屏障包括高頻變壓器。在一個實施例中，所述隔離屏障與所述線路側裝置和所述主機側裝置之一或兩者在同一芯片上。在一個實施例中，所述隔離屏障位于與所述線路側裝置和所述主機側裝置之一或兩者分開的外殼中。在一個實施例中，功率通過所述隔離屏障從所述主機側裝置輸送到所述線路側裝置。在一個實施例中，測量信息和/或其它訊息通過所述隔離屏障從所述線路側裝置發(fā)送到所述主機側裝置。在一個實施例中，命令數據和/或其它訊息通過所述隔離屏障從所述主機側裝置輸送到所述線路側裝置。在一個實施例中，存在從所述主機側裝置可連接到包括在所述線路側裝置中的所述模擬數字轉換器的可選的數據通道。所述數據通道使得主機側處理器或其它控制器改變所述模擬數字轉換器的至少一部分的操作。在一個實施例中，存在從所述主機側裝置到包括在所述線路側裝置中的所述隔離屏障的數據通道。所述數據通道使得主機側處理器或其它控制器改變所述隔離屏障的至少一部分的操作。
在一個實施例中，所述主機側裝置包括可連接到所述數據通道的輸出數據端口。在一個實施例中，所述主機側裝置包括可連接到所述數據通道的輸入數據端口。在一個實施例中，所述主機側裝置包括可連接到所述數據通道的雙向輸入-輸出數據端口。在一個實施例中，所述線路側裝置包括可連接到所述數據通道的輸出數據端口。在一個實施例中，所述線路側裝置包括可連接到所述數據通道的輸入數據端口。在一個實施例中，所述線路側裝置包括可連接到所述數據通道的雙向輸入-輸出數據端口。


圖I示例了電流測量裝置的實施例；圖2示例了電流測量裝置的另一實施例；圖3A示例了帶有用于一相計量器或兩相計量器或電路斷路器或集成保護裝置的 變壓器的電流測量裝置的實施例；圖3B示例了帶有用于三相計量器或電路斷路器或集成保護裝置的變壓器的電流測量裝置的實施例；圖3C示例了帶有用于三相計量器的變壓器的電流測量裝置的另一實施例；圖4A示例了帶有用于一相計量器或兩相計量器的外部變壓器的電流測量裝置的實施例；圖4B示例了帶有用于三相計量器的外部變壓器的電流測量裝置的實施例；圖5為示例了電流測量過程的流程圖；圖6示例了線路側裝置的實施例；圖7為示例了線路側和主機側通信的時序圖；圖8示例了電流測量裝置的另一實施例；圖9示例了電流測量裝置的另一實施例；圖10示例了線路側裝置的另一實施例。
具體實施例方式圖I示例了電流傳感器測量系統(tǒng)的實施例。傳感器101，例如，諸如電流分流器、羅氏線圈、電流變壓器等，感測流過功率線的電流。傳感器101與線路側(Iine-Side)裝置103通信。線路側裝置103與隔離屏障(isolation barrier) 105通信,所述隔離屏障105與主機側裝置107通信。雖然被稱為線路側裝置和主機側裝置，但該名稱僅為稱號，并不意味著限制該裝置的位置。此外，于此使用的描述性文字，例如，諸如裝置、模塊等，僅意味著描述整個系統(tǒng)的某些部分，并不意味著將系統(tǒng)的部分限制于包括在相同的或分開的外殼中或在相同的或分開的芯片上。如本領域的普通技術人員從本公開將理解到的，系統(tǒng)的各個部分能夠并入到相同的或分開的外殼、板和/或芯片中。線路側裝置103包括模擬數字轉換器109以及屏障接口(barrier interface)
111。模擬數字轉換器109將通過電流傳感器的電流的模擬測量結果轉換成數字值。該數字值然后被傳送到屏障接口 111，所述屏障接口 111將數字信息通輸送過隔離屏障105到達主機側裝置107。隔離屏障105包括高頻變壓器，例如將主機側裝置107與線路側裝置103電隔離的脈沖變壓器。在一個實施例中，除了高頻變壓器之外或代替高頻變壓器，使用電容器來提供隔離。主機側裝置107包括屏障接口 113以及信號處理電路115。屏障接口 113將功率輸送至線路側裝置103，并接收來自線路側裝置103的數據。在一個實施例中，屏障接口113將數據輸送至線路側裝置103，并且屏障接口 111接收該數據。屏障接口 113與信號處理電路115通信。信號處理電路115確定功率用量的指示，并傳送該指示用于另外的用途，例如，諸如用于通過顯示裝置來顯示或用于到功率供應器的通信。隔離屏障105在線路側裝置103與主機側裝置107之間提供DC和低頻隔離。這對于多相功率測量來說是期望的。在一個實施例中，數據率相對地低，以減小功率消耗并減小隔離屏障105的尺寸。在一個實施例中，功率從主機側裝置107通過隔離屏障供應到線路側裝置103。在一個實施例中，供應的功率低于50mW。在一個實施例中，供應的功率低于5mW。在一個實施例中，數據從線路側裝置103通過隔離屏障105發(fā)送到主機側裝置107。在一個實施例中，數據從主機側裝置107通過隔離屏障105發(fā)送到線路側裝置103。在一個實施例中，數據雙向發(fā)送，通過隔離屏障105送入和送出主機側裝置和線路側裝置103、
107。繼續(xù)參考圖1，在操作中，電流流過功率線和傳感器101。由傳感器101生成代表電流的電壓，并且該電壓被輸送到線路側裝置103上的ADC 109。ADC 109可以為，例如，諸如SIGMA-DELTA調制器(SDM)。ADC 109將該電壓轉換成數字值并將該數字值傳送到屏障接口 111。屏障接口 111對該數字值進行調制或將該數字值傳送通過隔離屏障105。通過隔離屏障105的傳送能夠為中頻或高頻的形式。使用高頻變壓器作為隔離屏障具有減小所需的變壓器的尺寸的附加好處。屏障接口 113解調或接收發(fā)送通過隔離屏障105的數字值，并將該數字值傳送到信號處理器115用于處理。信號處理器115利用該數字值進行濾波、分析、處理、和/或確定功率消耗測量結果，并將測量結果輸出。此外，屏障接口 113將功率從主機側裝置107輸送通過隔離屏障到達線路側裝置103以給線路側裝置103上電。在一個實施例中，功率作為正弦信號或脈沖信號以相對于功率線的頻率高的頻率通過隔離屏障105進行輸送。在一個實施例中，功率作為供應給模擬數字轉換器的時鐘信號的一部分通過隔離屏障105進行輸送。包括在線路側裝置103上的電壓轉換裝置(見圖6)通過，例如，諸如對時鐘脈沖信號進行整流和濾波，將時鐘信號的一部分變換成所期望的DC電壓。該DC電·壓然后被供應給線路側裝置103的各種組件。在一個實施例中，數據從線路側裝置103輸送通過隔離屏障105到達主機側裝置107以便提供，例如，諸如時鐘信息、配置數據、命令數據等。時鐘信號和數據能夠以同一頻率或不同頻率來回傳遞通過隔離屏障105。圖2示例了帶有變壓器，例如高頻脈沖變壓器的電流傳感器測量裝置的實施例。流過功率線的電流利用電流傳感器201進行測量。該測量裝置包括線路側裝置203、隔離屏障205、以及主機側裝置207。線路側裝置203包括模擬數字轉換器209、屏障接口 211、以及電壓參考210。ADC 209將代表功率線中流動的電流的模擬輸入轉換成數字值，并將該數字值傳送到屏障接口 211。屏障接口 213通過隔離屏障205與線路側裝置207通信。通過隔離屏障205的通信能夠為單向或雙向通信。在一個實施例中，ADC包括SIGMA-DELTA調制器。在一個實施例中，功率通過隔離屏障205被屏障接口 211接收。電壓參考210傳送從隔離屏障205接收的AC功率，并將該AC功率轉換成所期望的電壓的DC功率。該DC功率提供給線路側裝置203，包括ADC 209。屏障接口 211與ADC 209通信，以接收數字化的電流信息并且可選地將采樣、時鐘或其它信息輸送到ADC 209。主機側裝置207包括屏障接口 213、抽取濾波器214、以及信號處理電路215。與線路側裝置203中的屏障接口 211類似，屏障接口 213允許主機側裝置207與線路側裝置203之間通過隔離屏障205的通信。屏障接口 213將從線路側裝置接收到的信息傳送到抽取濾波器214。抽取濾波器214為數字濾波器，對從線路側裝置203接收的數字信號進行濾波。抽取濾波器214然后將指示跨接分流器201的電壓的濾波的數字信號傳送到信號處理電路215。信號處理電路對濾波的數字信號進行分析，并輸出流過功率線的電流或功率的指
/Jn ο繼續(xù)參考圖2，在操作中，電流流過功率線和傳感器201。與電流成比例的電壓由傳感器201生成，并且該電壓被輸送到線路側裝置203上的ADC209。ADC 209將電壓轉換 成數字值并將該數字值傳送到屏障接口 211。屏障接口 211對該數字值進行調制或將該數字值傳送通過隔離屏障205。屏障接口 213解調或接收發(fā)送通過隔離屏障205的數字值，并將該數字值傳送到抽取濾波器214用于處理。抽取濾波器214然后將濾波的數字值發(fā)送到信號處理器用于另外的處理。信號處理器215利用該數字值進行濾波、分析、處理、和/或確定功率消耗測量結果，并將測量結果輸出。在一個實施例中，屏障接口 213將功率從主機側裝置207輸送通過隔離屏障205到達線路側裝置203以給線路側裝置203上電。在一個實施例中，功率為相對高頻的正弦功率信號或脈沖功率信號。在一個實施例中，功率作為供應給模擬數字轉換器的時鐘信號的一部分通過隔離屏障111進行輸送。包括在線路側裝置上的電壓轉換裝置通過，例如，諸如對時鐘脈沖信號進行整流和濾波，將時鐘信號的一部分變換成所期望的DC電壓。該DC電壓然后被供應給線路側裝置203的各種組件。包括在線路側裝置203上的電壓參考裝置210將功率信號變換成所期望的DC電壓。DC電壓然后被供應給線路側裝置203的各種組件用于上電。在一個實施例中，數據從主機側裝置207輸送通過隔離屏障205到達線路側裝置203以便提供，例如，諸如時鐘信息、配置數據、命令數據等。圖3A示例了帶有用于單相加中線(neutral)計量器或兩相計量器的內部變壓器的電流測量裝置的實施例。圖3A包括兩個電流傳感器301 ;線路側裝置303，包括ADC 309及屏障接口 311 ;隔離屏障305 ;以及主機側裝置307，包括屏障接口 313、多路復用器306、抽取濾波器314及信號處理器315。ADC 309，屏障接口 311、313，隔離屏障305，以及抽取濾波器314與關于圖2描述的那些ADC、屏障接口、隔離屏障、以及抽取濾波器類似地操作。除了這些組件之外，還給主機側裝置307提供了第二電流傳感器301和電壓測量線。多路復用器316將各種電流和電壓輸入多路復用到信號處理電路315。此配置使測量裝置更便宜，所述測量裝置能夠通過使用少數的芯片組件來測量單和多相功率?？蛇x地還包括的是包括電阻器331和332的衰減網絡。在對兩相功率進行計量的實施例中，第三中性線也能夠與從每一個相至中性線的衰減網絡一起被包括。在一個實施例中，ADC包含SIGMA-DELTA調制器。繼續(xù)參考圖3A，在操作中，電流流過功率線和傳感器301。與流過每一條線的電流成比例的電壓分別由傳感器301生成，并且該電壓被輸送到線路側裝置303上的ADC 309。ADC 309將電壓轉換成數字值并將該數字值傳送到屏障接口 311。屏障接口 311對該數字值進行調制或將該數字值傳送通過隔離屏障305。屏障接口 313解調或接收發(fā)送通過隔離屏障305的數字值，并將該數字值傳送到抽取濾波器314用于處理。抽取濾波器314然后將濾波的數字值發(fā)送到信號處理器用于另外的處理。信號處理器315利用該數字值進行濾波、分析、處理、和/或確定功率消耗測量結果，并將測量結果輸出。在一個實施例中，屏障接口 313將功率從主機側裝置307輸送通過隔離屏障305到達線路側裝置303以給線路側裝置303上電。在一個實施例中，功率以正弦功率信號或脈沖功率信號或時鐘信號的形式進行輸送。包括在線路側裝置303上的電壓參考裝置將功率信號變換成所期望的DC電壓。該DC電壓然后被供應給線路側裝置303的各種組件用于上電。在一個實施例中，數據從主機側裝置307輸送通過隔離屏障305到達線路側裝置303以便提供，例如，諸如時鐘信息、配置數據、命令數據等。此外，每一條功率線的電壓水平和用于功率線的一條或更多條的附加電流值被發(fā)送到多路復用器316。多路復用器316將電壓信號和附加電流信號的每一個進行多路復用，并將它們一次一個或數個地輸送到處理器315用于處理。圖3B示例了包括用于測量多相功率的三個分開的隔離的轉換器的實施例。本領 域的技術人員從于此的公開將理解到，基于待測量的功率的相的數量，可以使用一個、兩個、三個、四個、或更多個隔離的轉換器。此外，雖然示出了中性線沒有數字隔離屏障，但本領域的技術人員從于此的公開能夠理解，關于測量中線電流，也能夠使用數字隔離。圖3B的實施例包括三個隔離的轉換器，每個隔離的轉換器包括線路側裝置359、隔離屏障355、以及屏障接口 363。在圖3B的實施例中，抽取濾波器314與主機側裝置357 —起被包括?？蛇x地，在一個實施例中，能夠使用多路復用器將來自三個屏障接口 363的信號多路復用通過抽取濾波器，以便一次只有三個信號中的一個能傳遞到抽取濾波器。在一個實施例中，為每一個轉換器提供分開的抽取濾波器，并且所有三個信號都被傳遞到信號處理電路365中。除了測量來自每一個相的電流、來自每一個相的電壓之外，還可選地測量包括中線電壓和可選地測量通過中性線的電流，以便精確地計算功率消耗。在實施例中，在每一個相與中性線之間能夠可選地包括衰減網絡。圖3B示例了帶有包括電阻器385、386、387、388、389、390的衰減網絡的實施例。繼續(xù)參考圖3B，在操作中，電流流過功率線和傳感器301。與流過每一條線的電流成比例的電壓分別由傳感器301生成，并且該電壓被輸送到線路側裝置359。ADC將電壓轉換成數字值并將該數字值傳送到屏障接口。屏障接口將數字值調制到一個或更多個載波頻率上或將數字值傳送通過隔離屏障355。屏障接口 363解調或接收發(fā)送通過隔離屏障355的數字值，并將該數字值傳送到抽取濾波器364用于處理。抽取濾波器364然后將濾波的數字值發(fā)送到信號處理器365用于另外的處理。信號處理器365利用該數字值進行濾波、分析、處理、和/或確定功率消耗測量結果，并將測量結果輸出。在一個實施例中，屏障接口363將功率從主機側裝置357輸送通過隔離屏障355到達線路側裝置359以給線路側裝置359上電。在一個實施例中，功率以功率信號或時鐘信號的形式進行輸送。包括在線路側裝置359上的電壓參考裝置將時鐘脈沖變換成所期望的DC電壓。該DC電壓然后被供應給線路側裝置359的各種組件用于上電。在一個實施例中，數據從主機側裝置359輸送通過隔離屏障355到達線路側裝置357以便提供，例如，諸如時鐘信息、配置數據、命令數據等。此外，每一條功率線的電壓水平和用于功率線的一條或更多條的附加電流值被發(fā)送到多路復用器366。多路復用器366將電壓信號和附加電流信號的每一個進行多路復用，并將它們一次一個或數個地輸送到處理器365用于處理。在一個實施例中，多路復用器366為模擬多路復用器，并且多路復用的值在它們被多路復用后從模擬值轉換成數字值。在一個實施例中，多路復用器366為數字裝置，并且多路復用的值在它們被多路復用之前從模擬值轉換成數字值。圖3C示例了帶有數字多路復用器的功率測量裝置的實施例。除了轉換器370被用于將測量到的通過功率線的模擬電壓轉換成數字值外，該功率測量裝置的操作和組件與圖3B的類似。數字值然后被多路復用并被發(fā)送到信號處理器365用于處理。在一個實施例中，電流傳感器將電流信息輸送至模擬多路復用器，所述模擬多路復用器在電流信息輸送通過隔離屏障之前，通過一個或多個線路側裝置將電流信息進行多路復用用于轉換。在一個實施例中，轉換器在主機側裝置中。除了隔離屏障408位于線路側裝置和主機側裝置403、407的外部外，圖4A示例了與圖3A類似的實施例。即，隔離屏障沒有與線路側裝置403和主機側裝置407位于同一芯片上。雖然沒有示例，但是衰減網絡也能夠如圖3A中所描述地用于此實施例。除了，如以上論述的，隔尚屏障455位于線路側裝置和主機側裝置459、457的外部外，圖4B不例了與圖3B類似的實施例。在一個實施例中，線路側裝置與主機側裝置相隔較遠。在一個實施例中，線路側裝置與主機側裝置分開封裝。在一個實施例中，線路側裝置位于主機側裝置以外的分開的芯片和/或板上。在一個實施例中，隔離屏障與線路側裝置位于同一芯片和/或板和/或外殼上。在一個實施例中，隔離屏障與主機側裝置位于同一芯片和/或板和/或外殼上。此夕卜，線路側裝置、主機側裝置、以及隔離屏障的位置的其它組合也是可能的。圖5為示例用于測量電流的過程的流程圖。當功率流過功率線時，在框501處感測電流的指示。然后在框503處將感測的電流指示從模擬值轉換成數字值。如以上所述，在框505中，將數字值傳遞通過隔離屏障。一旦數字值傳遞通過了隔離屏障，則它在框507處由信號處理器和/或抽取濾波器進行處理。然后過程重復。并行的電流感測過程，諸如關于圖5描述的，也能夠用于每一個附加相。類似地，如以上所述，能夠使用單個多路復用過程利用隔離屏障來測量電流?！?br> 圖6示例了線路側裝置600的實施例的框圖。線路側裝置600包括脈沖變壓器601、脈沖IO 603、有源整流器605、ADC調制器607、放大框608、溫度(TEMP)電路609、熔斷器611、帶隙(bandgap)613、帶隙緩沖器615、偏置電流(Ibias)617、測試多路復用器(TMUX)619、以及接口框621。如以上所述，線路側裝置接收來自電流傳感器的電流指示，并通過數字隔離屏障將數字化的電流指示輸送到主機側裝置。電流指示在輸入端623、625處被接收。指示在放大框608處被放大，并由ADC調制器607轉換成數字值。在一個實施例中，放大框608的增益大約為8。轉換的數字值被傳送到接口框621用于緩沖和變形。接口框將數字值傳送到脈沖IO 603用于從數字隔離屏障到主機側裝置的輸送。在一個實施例中，操作功率通過隔離屏障601從主機側裝置以如關于圖7的進一步詳細描述的功率脈沖的形式被接收。功率脈沖通過有源整流器605被轉換成操作功率(VDD)。在一個實施例中，當瞬時正電流為大約20ma時，有源整流器605提供具有小于大約150mv的下降的整流功能。在一個實施例中，主機側裝置將控制命令通過隔離屏障601傳送到線路側裝置。在一個實施例中，線路側裝置將控制、測量結果、和/或狀態(tài)信息通過隔離屏障601傳送到主機側裝置。繼續(xù)參考圖6，TEMP電路609執(zhí)行溫度測量。在一個實施例中，溫度電路609用于確定通過帶隙613、帶隙緩沖器615、及偏置電流(Ibias) 617傳送到ADC調制器的參考電壓和偏置電流。在一個實施例中，TEMP電路609等待來自接口框621的啟用信號。當接收到啟用信號時，TEMP電路609上電，完成溫度測量，然后掉電。在一個實施例中，TEMP電路609僅在由主機側裝置如通過接口框621所傳送地指示執(zhí)行溫度測量的時候才執(zhí)行溫度測量。在一個實施例中，TEMP電路609執(zhí)行16比特溫度測量。在一個實施例中，來自TEMP電路609的數據在接口框621中被緩沖。進行數據緩沖以便當主機裝置請求溫度輸出時，接口框621首先輸出緩沖的值，然后啟用TEMP電路以產生新的值。在一個實施例中，TEMP電路為VC0，所述電壓控制振蕩器的時鐘頻率與溫度成比例。在一個實施例中，最高時鐘率為IOMHz0將VCO輸出計算為P脈沖。在一個實施例中，P為3800。計數器的最終值為TEMP 字碼(word)。在一個實施例中，熔斷器611提供了可編程存儲器。在一個實施例中，提供8個熔斷器以存儲關于線路側裝置的信息。熔斷器611在制造期間被程序化，例如通過熔斷熔斷器611中的一個或更多個，以便提供關于線路側裝置的信息，例如，諸如電壓和電流參考信息、操作溫度、制造信息、或其它和線路側裝置操作有關的信息。在一個實施例中，存儲在熔斷器上的信息由數字框621讀取，并通過數字隔離屏障601傳送到主機側裝置。在一個實施例中，線路側裝置600包括用于測試線路側裝置的6管腳測試模式。在一個實施例中，通過把INN輸入端625拉到地來確立6管腳測試模式。在此模式中，VDD和GND直接上電，并且INP輸入端623變成TMUX 619輸出端。SP和SN仍舊為串行接口。也能夠將SP和SN提升到高于和低于功率供應以評估有源整流器的性能。在一個實施例中，電流傳感器600包括8管腳測試模式。通過將電壓施加到TEST管腳輸入端來進入此測試模式。在此模式中，INN和INP管腳625、623保持它們的正常功能。在一個實施例中，熔斷器修正在6管腳測試模式或8管腳測試模式中執(zhí)行。在一個實施例中，在一個或所有測試模式中，VDD和GND從外部上電以確保用于可靠熔斷器寫入的足夠的電流。在一個實施例中，當接收到熔斷器讀取請求時，熔斷器緩沖區(qū)的內容被輸出。在一個實施例中，當讀取完成時，線路側裝置600將內部讀取序列初始化以刷新其熔斷器緩沖區(qū)。在熔斷器緩沖區(qū)被刷新后，關斷所有熔斷器電路偏置電流以節(jié)約供應電流。在一個實施例中，電流傳感器600具有核心電源。在一個實施例中，電流傳感器600沒有核心電源。在一個實施例中，電路根據VDD供應操作。在一個實施例中，VDD供應為3.3v。在一個實施例中，不包括用于VDD的調節(jié)器以便減少管腳的數量。在一個實施例中，局部調節(jié)器與帶隙613、帶隙緩沖器615、和/或ADC調制器607的前置放大器增益一起使用。這能夠具有將它們的DC和60Hz電源抑制比(PSRR)最大化的效果。在一個實施例中，當電源變化時，調節(jié)變壓器的匝數比規(guī)格以將VDD保持在合理的范圍中。例如，在一個實施例中，電源從3. Ov變化到3. 6v。在一個實施例中，匝數比為1:1.3。在一個實施例中，功率測量裝置精確到全尺寸的大約1%。在一個實施例中，功率測量裝置精確到全尺寸的大約 O. 1%。圖7為通過脈沖變壓器在主機側裝置和線路側裝置之間的通信的過程的時序圖。圖示750示例了當測試輸入710低時，或，換句話說，當線路側裝置不處于測試模式時，的過程的實施例。在功率周期751N處，寫入標志(WR) 753被線路側裝置接收。WR標志763將寫入數據的通信初始化。寫入數據包括斬波極性(CHOP POL)指令741以及讀取代碼指令(RD CODE) 743。在一個實施例中，WR 標志將 ADC 時鐘(ADC_CLK) 755、讀取 ADC (RD_ADC)757和讀取數據(RD_DATA)759重新初始化。在一個實施例中，當測試輸入711高時，或，換句話說，當線路側裝置處于測試模式時，在寫入數據字符串中，寫入數據包括附加TMUX和熔斷器設定755信息。在一個實施例中，CHOP POL指令741使運算放大器(op-amp)的極性反轉同步。極性反轉每隔RD_ADC 757的一個其它ADC讀取代碼761、761、763、765進行反轉，以避免ADC信息的通信中的60Hz成分。在一個實施例中，輸出RD_DAT波形為即時的并且與脈沖時鐘不同步。在一個實施例中，如由時序圖720示例的，在每一個功率周期期間，操作功率脈沖701由線路側裝置接收。此外，在某些功率周期期間，讀取脈沖或讀取脈沖串由線路側裝置輸送，和/或寫入脈沖或寫入脈沖串由線路側裝置接收。在功率脈沖與讀取和寫入脈沖之間為高阻抗時段。高阻抗狀態(tài)使得脈沖變壓器反激(fly back)并且將由脈沖感應的感應 電流進行釋放。圖8示例了電流測量裝置的另一實施例，該實施例與圖I中示出的電流傳感器測量系統(tǒng)的實施例類似。傳感器101感測流過功率線的電流。傳感器101與線路側裝置103通信。線路側裝置103與隔離屏障105通信，所述隔離屏障105與主機側裝置107通信。圖8的線路側裝置103包括前置放大器108、模擬數字轉換器109、編碼-解碼模塊(CODEC) 112、以及屏障接口 111。前置放大器108調節(jié)由電流傳感器101提供的信號的幅度，并向模擬數字轉換器109提供輸出。在一個實施例中，前置放大器108放大由電流傳感器101提供的信號的幅度。在一個實施例中，前置放大器108衰減由電流傳感器101提供的信號的幅度。在一個實施例中，前置放大器108選擇性地放大或衰減由電流傳感器提供的信號的幅度。模擬數字轉換器109將通過電流傳感器101的電流的模擬測量結果轉換成數字值。該數字值然后傳送到CODEC 112。CODEC 112對由模擬數字轉換器109提供的數字值進行編碼。編碼的數字值或編碼的數據傳送到屏障接口 111，所述屏障接口 111將編碼的數字信息輸送通過隔離屏障105到達主機側裝置107。在一個實施例中，CODEC 112對在主機側裝置107上編碼并從主機側裝置107發(fā)送的編碼的數字數據進行解碼。在一個實施例中，CODEC 112對由模擬數字轉換器109提供的數字數據進行編碼并且也對從主機側裝置傳送的編碼的數據進行解碼。由CODEC 112解碼的數據也能夠提供給包括在線路側裝置103中的組件的任何組合。例如，在一個實施例中，解碼的數據提供給模擬數字轉換器109的配置、測試、或復位組件。類似地，例如，在一個實施例中，提供解碼的數據以調節(jié)前置放大器108和屏障接口 111中的至少一個，或其子組件的操作。CODEC 112可配置為根據編碼或解碼的各種方法來對數據進行編碼或解碼，以便實施特定功能。在一個范例中，CODEC 112的實施例包括在硬件、軟件、和固件的合適的組合中實施的數據加密方法。通常地，加密是將數據變換成對不具有使得能夠解密加密的數據的特定信息(例如密鑰)的其它裝置來說是難以理解的形式的方法。包括數據加密或解密的方法的CODEC適合于其中特定裝置的保密和/或唯一識別是所期望的特征的系統(tǒng)。例如，在某些應用中，期望對未經證實的觀測者隱瞞由功率計量器收集的信息。加密還通過減小數據在線路側裝置103到主機側裝置107之間傳送時，未被授權的使用者或裝置操縱或竊取數據的能力來提供數據完整性。在一個實施例中，由線路側裝置103收集的數據在其被傳送到主機側裝置107之前被加密。在一個實施例中，CODEC 112包括對在主機側裝置107上加密的、在硬件、軟件、和固件的合適的組合中實施的數據進行破譯或解密的方法。如以上提到的，在一個實施例中， 來自主機側裝置107的數據用于調節(jié)線路側裝置103的一個或更多個組件的操作。同樣，在惡意的環(huán)境中，包括已知的或未知的惡意的干擾者，期望對來自主機側裝置107的數據進行加密以防止線路側裝置103的一個或更多個組件受到已知的或未知的惡意的干擾者企圖的錯誤的調節(jié)。存在數據加密的各種形式和方法，和破譯加密的數據的各種形式和方法。本領域的技術人員從于此的公開將理解到，數據加密/解密的類型和方法選擇為滿足特定系統(tǒng)的需求。同樣，在各種實施例中使用的數據加密/解密的類型和方法能夠從一個實施例到下一個實施例變化。在另一范例中，CODEC 112的實施例包括在硬件、軟件、和固件的合適的組合中實施的前向糾錯(forward error correction)的方法。通常地,前向糾錯是通過在輸送之前增加冗余的數據來變換數據的方法。增加的冗余數據通常作為被編碼的數據的函數而導出。包括前向糾錯方法的CODEC在信息通過通信鏈路傳送的系統(tǒng)中是有用的，所述通信鏈路在輸送的信號中引起動態(tài)相位誤差。增加的冗余數據使得接收裝置檢測并糾正有界數量的錯誤，而無需原始數據的重新輸送，這是基于自動重復請求(ARQ)協(xié)議所需要的。在一個實施例中，CODEC 112包括確定最有可能由編碼器編碼的、在硬件、軟件、和固件的合適的組合中實施的數據的方法。如以上提到的，在一個實施例中，來自主機側裝置107的數據用于調節(jié)線路側裝置103的一個或更多個組件的操作。同樣如以上所述，存在線路側裝置103與主機側裝置107相隔較遠的實施例。同樣，在一個實施例中，從主機側裝置107傳輸到線路側裝置103和從線路側裝置103傳輸到主機側裝置107的數據將通過，例如，諸如無線通信鏈路、衛(wèi)星通信鏈路、光纖通信鏈路等的通信鏈路進行傳送。某些通信鏈路，諸如無線和衛(wèi)星通信鏈路，引入了動態(tài)相位誤差，所述動態(tài)相位誤差損壞輸送的信號。前向糾錯方法使得接收器檢測并糾正有界數量的錯誤，而無需來自輸送器的數據的重新輸送。存在前向糾錯的各種形式和方法，和解碼接收到的編碼的數據的各種形式和方法。本領域的技術人員將從于此的公開理解到，前向糾錯的類型和方法選擇為滿足特定系統(tǒng)的需求。同樣，在各種實施例中使用的前向糾錯的類型和方法能夠從一個實施例到下一個實施例變化。在一個實施例中，CODEC 112將由模擬數字轉換器109產生的數字值進行編碼以便通過隔離屏障105的輸送的比特率(其包括用以輸送所有數據及冗余比特的速率)從而比等于大約50Hz-60Hz的范圍大，在所述大約50Hz-60Hz的范圍處，輸送有時候容易受由光源導致的干擾的影響。相應地，在一個實施例中，輸送的比特率比模擬數字轉換器109產生數字值的速率大，所述數字值隨后被CODEC 112進行編碼。在一個實施例中，雖然通過隔離屏障105的輸送的比特率比模擬數字轉換器109用以產生數字數據值的速率大，然而通過隔離屏障105的輸送的數據率實質上等于模擬數字轉換器109用以產生數字數據值的速率，以便在數據用以從線路側裝置103傳輸到主機側裝置105的速度中不存在實質上的退化。隔離屏障105包括高頻變壓器，例如將主機側裝置107與線路側裝置103電隔離的脈沖變壓器。在一個實施例中，除高頻變壓器之外或代替高頻變壓器，使用電容器來提供隔離。主機側裝置107包括屏障接口 113、第二 CODEC 116以及信號處理電路115。屏障接口 113將功率輸送至線路側裝置103，并接收來自線路側裝置103的數據。在一個實施例中，屏障接口 113將數據輸送到線路側裝置103，并且屏障接口 111接收該數據。屏障接口 113與第二 CODEC 116通信，所述第二 CODEC 116與線路側裝置103上 的CODEC 112匹配。所述第二 CODEC 116與信號處理電路115通信。信號處理電路115確定功率用量的指示，并傳送該指示用于另外的用途，例如，諸如用于通過顯示裝置來顯示或用于到功率供應器的通信。隔離屏障105在線路側裝置103與主機側裝置107之間提供DC和低頻隔離。這對于多相功率測量來說是期望的。在一個實施例中，數據率相對地低，以減小功率消耗并減小隔離屏障105的尺寸。在一個實施例中，功率通過隔離屏障從主機側裝置107供應到線路側裝置103。在一個實施例中，數據通過隔離屏障105從線路側裝置103發(fā)送到主機側裝置107。在一個實施例中，數據通過隔離屏障105從主機側裝置107發(fā)送到線路側裝置103。在一個實施例中，數據雙向發(fā)送，通過隔離屏障105送入和送出主機側裝置和線路側裝置103、107。在一個實施例中，從線路側裝置103發(fā)送的數據被編碼，并且隨后在主機側裝置107上被解碼。在一個實施例中，從主機側裝置107發(fā)送的數據被編碼，并且隨后在線路側裝置103上被解碼。繼續(xù)參考圖8，在操作中，電流流過功率線和傳感器101。由傳感器101生成代表電流的電壓，并且該電壓被輸送到前置放大器108，所述前置放大器108調節(jié)由電流傳感器101提供的信號的幅度，并向模擬數字轉換器109提供輸出。ADC 109能夠為，例如，諸如SIGMA-DELTA調制器(SDM)。ADC 109將電壓轉換成數字值并將該數字值傳送到CODEC 112。C0DEC112將數字值變換成編碼的數字值，并將該編碼的數字值傳送到屏障接口 111。屏障接口 111對編碼的數字值進行調制或將編碼的數字值傳送通過隔離屏障105。通過隔離屏障105的傳送能夠為中頻或高頻的形式。使用高頻變壓器作為隔離屏障具有減小所需的變壓器的尺寸的附加好處。屏障接口 113解調或接收發(fā)送通過隔離屏障105的編碼的數字值，并將該編碼的數字值傳送到第二 CODEC 116。第二 CODEC 116將該編碼的數字值變換成解碼的數字值。該解碼的數字值為由模擬數字轉換器109提供的數字值的相對精確的再現。第二 CODEC 116將解碼的數字值傳送到信號處理器115用于處理。信號處理器115利用該解碼的數字值進行濾波、分析、處理、和/或確定功率消耗測量結果，并將測量結果輸出。此外，屏障接口 113將功率從主機側裝置107輸送通過隔離屏障到達線路側裝置103以給線路側裝置103上電。在一個實施例中，功率作為正弦信號或脈沖信號以相對于功率線的頻率高的頻率通過隔離屏障105進行輸送。在一個實施例中，功率作為供應給模擬數字轉換器的時鐘信號的一部分通過隔離屏障105進行輸送。包括在線路側裝置103上的電壓轉換裝置(見圖6)通過，例如，諸如對時鐘脈沖信號進行整流和濾波，將時鐘信號的一部分變換成所期望的DC電壓。該DC電壓然后被供應給線路側裝置103的各種組件。在一個實施例中，數據從線路側裝置103輸送通過隔離屏障105到達主機側裝置107以便提供，例如，諸如時鐘信息、配置數據、命令數據等。時鐘信號和數據能夠以同一頻率或不同頻率來回傳遞通過隔離屏障105。在一個實施例中，時鐘信號和數據中的至少一個能夠在線路側裝置103上被編碼。在一個實施例中，時鐘信號和數據中的至少一個能夠在主機側裝置107上被編碼。圖9示例了電流測量裝置的另一實施例，該實施例與圖2中示出的電流傳感器測量系統(tǒng)的實施例類似。流過功率線的電流利用電流傳感器201來測量。測量裝置包括線路側裝置203、隔離屏障205、以及主機側裝置207。線路側裝置203包括前置放大器208、模擬數字轉換器209、編碼-解碼模塊(CODEC) 212、屏障接口 211、以及電壓參考210。前置放大器208調節(jié)由電流傳感器201提供的信號的幅度，并向模擬數字轉換器209提供輸出。模擬數字轉換器209將通過電流傳感器201的電流的模擬測量結果轉換成數字值。該數字值然后傳送到CODEC 212。CODEC 212對由模擬數字轉換器209提供的數字值進行編碼。編碼的數字值或編碼的數據被傳送到屏障接口 211，所述屏障接口 211將編碼的數字信息輸送通過隔離屏障205到達主機側裝置207。在一個實施例中，CODEC 212對在主機側裝置207上編碼并從主機側裝置207發(fā)送的編碼的數字數據進行解碼。在一個實施例中，CODEC 212對由模擬數字轉換器209提供的數字數據進行編碼并且也對從主機側裝置207傳送的編碼的數據進行解碼。由CODEC212解碼的數據能夠提供給包括在線路側裝置203中的組件的任何組合。例如，在一個實施例中，解碼的數據提供給模擬數字轉換器209或電壓參考210的配置、測試或復位組件。類·似地，例如，在一個實施例中，提供解碼的數據以調節(jié)前置放大器208和屏障接口 211中的至少一個，或其子組件的操作。CODEC 212配置為根據編碼或解碼的各種方法對數據進行編碼或解碼，以便實施特定功能。屏障接口 211通過隔離屏障205與線路側裝置207通信。通過隔離屏障205的通信能夠為單向或雙向通信。在一個實施例中，ADC包括SIGMA-DELTA調制器。在一個實施例中，功率通過隔離屏障205由屏障接口 211接收。電壓參考210傳送從隔離屏障205接收的AC功率，并將該AC功率轉換成所期望的電壓的DC功率。該DC功率提供給線路側裝置203，包括ADC 209。屏障接口 211與CODEC 212通信，以接收編碼的數字化的電流信息并且可選地經由CODEC 212或電壓參考210將采樣、時鐘或其它信息輸送給ADC 209。主機側裝置207包括屏障接口 213、第二 CODEC 216、抽取濾波器214、以及信號處理電路215。與線路側裝置203中的屏障接口 211類似，屏障接口 213允許主機側裝置207與線路側裝置203之間通過隔離屏障205的通信。屏障接口 213將從線路側裝置203接收到的編碼的信息傳送到第二 CODEC 216。第二 CODEC 216將編碼的信息變換成解碼的信息。在一個實施例中，該解碼的信息為由包括在模擬數字轉換器209中的SIGMA-DELTA調制器提供的信息的相對精確的再現。
第二 CODEC 216將解碼的信息傳送到抽取濾波器214。抽取濾波器214為數字濾波器，其對從線路側裝置203接收的解碼的數字信號進行濾波。抽取濾波器214然后將指示跨接分流器201的電壓的濾波的數字信號傳送到信號處理電路215。信號處理電路對該濾波的數字信號進行分析，并輸出流過功率線的電流或功率的指示。繼續(xù)參考圖9，在操作中，電流流過功率線和傳感器201。由傳感器201生成與電流成比例的電壓，并且該電壓被輸送到前置放大器208，所述前置放大器208調節(jié)由傳感器201提供的信號的幅度。前置放大器將幅度調節(jié)的信號傳送到線路側裝置203上的ADC209。ADC 209將電壓轉換成數字值并將該數字值傳送到CODEC 212。CODEC 212將數字值變換成編碼的數字值，并將該編碼的數字值傳送到屏障接口 211。屏障接口 211對該編碼的數字值進行調制或將該編碼的數字值傳送通過隔離屏障205。屏障接口 213解調或接收發(fā)送通過隔離屏障205的編碼的數字值，并將該數字值傳送到第二 CODEC 216。第二 CODEC216將該編碼的數字值變換成解碼的數字值并將該解碼的數字值傳送到抽取濾波器214用于處理。抽取濾波器214然后將濾波的數字值發(fā)送至信號處理器用于另外的處理。信號處 理器215利用該數字值進行濾波、分析、處理、和/或確定功率消耗測量結果，并將測量結果輸出。在一個實施例中，屏障接口 213將功率從主機側裝置207輸送通過隔離屏障205到達線路側裝置203以給線路側裝置203上電。在一個實施例中，功率為相對高頻率的正弦功率信號或脈沖功率信號。在一個實施例中，功率作為供應給模擬數字轉換器的時鐘信號的一部分通過隔離屏障105進行輸送。包括在線路側裝置上的電壓轉換裝置通過，例如，諸如對時鐘脈沖信號進行整流和濾波，將時鐘信號的一部分變換成所期望的DC電壓。該DC電壓然后被供應給線路側裝置203的各種組件。包括在線路側裝置203上的電壓參考裝置210將功率信號變換成所期望的DC電壓。該DC電壓然后被供應給線路側裝置203的各種組件用于上電。在一個實施例中，數據從主機側裝置207輸送通過隔離屏障205到達線路側裝置203以便提供，例如，諸如時鐘信息、配置數據、命令數據等。在一個實施例中，時鐘信號和數據中的至少一個能夠在線路側裝置203上被編碼。在一個實施例中，時鐘信號和數據中的至少一個能夠在主機側裝置207上被編碼。圖10示例了線路側裝置的另一實施例，該實施例與圖6中示出的線路側裝置的實施例類似。圖10中示出的線路側裝置包括包括在圖6中的元件，并且還包括編碼-解碼模塊(CODEC) 612。CODEC 612可連接到模擬數字轉換器607，并且在操作中，CODEC 612接收來自模擬數字轉換器607的數字值。CODEC 612也可連接到屏障接口框621，并且在操作中，C0DEC612將編碼的數字值傳送到屏障接口框621。如以上所述，參照圖8，在一個實施例中，CODEC 612對在主機側裝置上編碼并從主機側裝置發(fā)送的編碼的數字數據進行解碼。在一個實施例中，CODEC 612對由模擬數字轉換器607提供的數字數據進行編碼并且也對從主機側裝置傳送的編碼的數據進行解碼。由CODEC 612解碼的數據能夠提供給包括在線路側裝置中的組件的任何組合。例如，在一個實施例中，解碼的數據提供給模擬數字轉換器607的配置、測試或復位組件。類似地，例如，在一個實施例中，提供解碼的數據以調節(jié)前置放大器608和屏障接口框621中的至少一個，或其子組件的操作。CODEC 612可配置為根據編碼或解碼的各種方法對數據進行編碼或解碼，以便實施特定功能。
在一個范例中，CODEC 612的實施例包括在硬件、軟件、和固件的合適的組合中實施的數據加密方法。通常地，加密是將數據變換成對不具有使得能夠解密加密的數據的特定信息(例如密鑰)的其它裝置來說是難以理解的形式的方法。包括數據加密或解密的方法的CODEC適合于其中特定裝置的保密和/或唯一識別是所期望的特征的系統(tǒng)。例如，在某些應用中，期望對未經證實的觀測者隱瞞由功率計量器收集的信息。加密還通過減小數據在線路側裝置與主機側裝置之間傳送時，未被授權的使用者或裝置操縱或竊取數據的能力來提供數據完整性。在一個實施例中，由線路側裝置收集的數據在其被傳送到主機側裝置之前被加密。在一個實施例中，CODEC 612包括對在主機側裝置上加密的、在硬件、軟件、和固件的合適的組合中實施的數據進行破譯或解密的方法。如以上提到的，在一個實施例中，來自主機側裝置的數據用于調節(jié)線路側裝置103的一個或更多個組件的操作。同樣，在惡意的 環(huán)境中，包括已知的或未知的惡意的干擾者，期望對來自主機側裝置的數據進行加密以防止線路側裝置103的一個或更多個組件受到已知的或未知的惡意的干擾者企圖的錯誤的調節(jié)。存在數據加密的各種形式和方法，和破譯加密的數據的各種形式和方法。本領域的技術人員從于此的公開將理解到，數據加密/解密的類型和方法選擇為滿足特定系統(tǒng)的需求。同樣，在各種實施例中使用的數據加密/解密的類型和方法能夠從一個實施例到下一個實施例變化。在另一范例中，CODEC 612的實施例包括在硬件、軟件、和固件的合適的組合中實施的前向糾錯方法。通常地，前向糾錯是通過在輸送之前增加冗余的數據來變換數據的方法。增加的冗余數據通常作為被編碼的數據的函數而導出。包括前向糾錯方法的CODEC在信息通過通信鏈路傳送的系統(tǒng)中是有用的，所述通信鏈路在輸送的信號中引起動態(tài)相位誤差。增加的冗余數據使得接收裝置檢測并糾正有界數量的錯誤，而無需原始數據的重新輸送，這是基于自動重復請求(ARQ)協(xié)議所需要的。在一個實施例中，CODEC 612包括確定最有可能由編碼器編碼的、在硬件、軟件、和固件的合適的組合中實施的數據的方法。如以上提到的，在一個實施例中，來自主機側裝置的數據用于調節(jié)線路側裝置的一個或更多個組件的操作。同樣如以上所述，存在線路側裝置與主機側裝置相隔較遠的實施例。同樣，在一個實施例中，從主機側裝置傳輸到線路側裝置和從線路側裝置傳輸到主機側裝置的數據將通過，例如，諸如無線通信鏈路、衛(wèi)星通信鏈路、光纖通信鏈路等的通信鏈路進行傳送。某些通信鏈路，諸如無線和衛(wèi)星通信鏈路，引入了動態(tài)相位誤差，所述動態(tài)相位誤差損壞輸送的信號。前向糾錯方法使得接收器檢測并糾正有界數量的錯誤，而無需來自輸送器的數據的重新輸送。存在前向糾錯的各種形式和方法，和解碼接收到的編碼的數據的各種形式和方法。本領域的技術人員將從于此的公開理解到，前向糾錯的類型和方法選擇為滿足特定系統(tǒng)的需求。同樣，在各種實施例中使用的前向糾錯的類型和方法能夠從一個實施例到下一個實施例變化。雖然已經就某些優(yōu)選的實施例描述了前述的發(fā)明，但根據于此的公開，其它的實施例對本領域的普通技術人員來說將是顯而易見的。例如，本領域技術人員將從于此的公開意識到，能夠使用各種制造、設計方法和材料來制作于此描述的各種組件。例如，代替使用電流分流器，本領域的普通技術人員將理解到，也能夠使用，例如，諸如電流傳感器、羅氏線圈等的用于測量電流的其它裝置。此外，鑒于于此的公開，其它的組合、省略、替代、以及改變對本領域的技術人員來說將是顯而易見的。預期的是描述的本發(fā)明的各個方面和特征能夠分開地、組合在一起地、或互相取代地實施，并且能夠實現特征和方面的各種組合和子 組合，并且仍落入本發(fā)明的范圍內。此外，以上描述的系統(tǒng)不需要包括在優(yōu)選的實施例中描述的所有的模塊和功能。相應地，本發(fā)明不是意在由優(yōu)選的實施例的記載限制，而是通過參照附加的權利要求來限定。
權利要求
1.一種電流測量系統(tǒng)，包括 電流感測裝置，所述電流感測裝置配置為生成與流自功率源的電流成比例的電壓； 與所述電流感測裝置通信的模擬數字轉換器，所述模擬數字轉換器配置為將所述電壓轉換成數字數據； 與所述模擬數字轉換器通信的編碼器，所述編碼器配置為將所述數字數據變換成編碼的數字數據； 解碼器，配置為將所述編碼的數字數據變換成解碼的數字數據； 與所述解碼器通信的處理器，配置為至少部分地基于所述解碼的數字數據來計算功率消耗的指示；以及 隔離屏障，配置為在所述編碼器與所述解碼器之間提供至少部分的電隔離，其中，操作功率通過所述隔離屏障至少供應給所述模擬數字轉換器，并且其中，所述編碼的數字數據通過所述隔離屏障提供給所述解碼器。
2.如權利要求I所述的電流測量系統(tǒng)，還包括通過所述隔離屏障通信的第一屏障接口裝置和第二屏障接口裝置，其中，所述第一屏障接口裝置配置為至少將信息輸送通過所述隔離屏障，并且所述第二屏障接口裝置配置為至少接收通過所述隔離屏障的信息。
3.如權利要求2所述的電流測量系統(tǒng)，其中，所述處理器利用輸送通過所述隔離屏障的所述信息來計算所述功率消耗。
4.如權利要求2所述的電流測量系統(tǒng)，其中，所述編碼器與所述第一屏障接口裝置通信，并且所述第二屏障接口裝置與所述解碼器通信。
5.如權利要求I所述的電流測量系統(tǒng)，其中，所述模擬數字轉換器包括SIGMA-DELTA轉換器的調制器部分。
6.如權利要求5所述的電流測量系統(tǒng)，其中，所述SIGMA-DELTA調制器包括模擬SIGMA-DELTA 調制器。
7.如權利要求5所述的電流測量系統(tǒng)，還包括數字濾波器，所述數字濾波器配置為在所述解碼的數字數據由所述處理器接收之前對所述解碼的數字數據進行濾波。
8.如權利要求7所述的電流測量系統(tǒng)，其中，所述濾波器包括抽取濾波器。
9.如權利要求I所述的電流測量系統(tǒng)，還包括配置為測量通過兩個或更多個電流感測裝置的兩相或更多相功率的兩個或更多個隔離屏障、兩個或更多個模擬數字轉換器、兩個或更多個編碼器以及兩個或更多個編碼器。
10.如權利要求I所述的電流測量系統(tǒng)，其中，所述隔離屏障包括脈沖變壓器。
11.如權利要求I所述的電流測量系統(tǒng)，其中，時鐘信號通過所述隔離屏障提供給所述模擬數字調制器。
12.如權利要求I所述的電流測量系統(tǒng)，其中，操作功率輸送通過所述隔離屏障。
13.如權利要求I所述的電流測量系統(tǒng)，其中，所述編碼器配置為根據前向糾錯方法對所述數字數據進行編碼。
14.如權利要求13所述的電流測量系統(tǒng)，其中，所述編碼器配置為對所述數字數據進行編碼以便通過所述隔離屏障的所輸送的數據率實質上等于所述模擬數字轉換器用以產生用于由所述編碼器進行編碼的數字值的速率。
15.如權利要求I所述的電流測量系統(tǒng)，其中，所述編碼器配置為根據加密方法對所述數字數據進行編碼。
16.一種電流測量系統(tǒng)，包括 電流感測裝置，所述電流感測裝置配置為生成與流自功率源的電流成比例的電壓； 與所述電流感測裝置通信的模擬數字轉換器，所述模擬數字轉換器配置為將所述電壓轉換成數字數據； 與所述模擬數字轉換器通信的第一編碼器，所述第一編碼器配置為將所述數字數據變換成編碼的數字數據； 第一解碼器，配置為將所述編碼的數字數據變換成解碼的數字數據； 與所述第一解碼器通信的處理器，并配置為至少部分地基于所述解碼的數字數據來計算功率消耗的指示；以及 隔離屏障，配置為在所述第一編碼器與所述第一解碼器之間提供至少部分的電隔離，其中，操作功率通過所述隔離屏障至少供應給所述模擬數字轉換器，并且其中，所述編碼的數字數據通過所述隔離屏障提供給所述第一解碼器。
17.如權利要求16所述的電流測量系統(tǒng)，還包括 數據源，配置為提供數字信號； 與所述數據源通信的第二編碼器，所述第二編碼器配置為將所述數字數據變換成編碼的數字信號； 第二解碼器，配置為將所述編碼的數字信號變換成解碼的數字信號；并且其中，所述隔離屏障配置為在所述第二編碼器與所述第二解碼器之間提供至少部分的電隔離。
18.如權利要求16所述的電流測量系統(tǒng)，其中，所述數據源包括在所述處理器內。
19.如權利要求16所述的電流測量系統(tǒng)，其中，所述數字信號包括控制信號。
20.如權利要求16所述的電流測量系統(tǒng)，其中，所述解碼的數字信號用于上電。
21.—種功率計量器或電路斷路器或集成保護裝置，包括 模擬數字轉換器，配置為將流過功率源的電流的指示從模擬值轉換成數字值； 與所述模擬數字轉換器通信的編碼器，所述編碼器配置為將所述數字值變換成編碼的數字值； 解碼器，配置為將所述編碼的數字值變換成解碼的數字值； 抽取濾波器，配置為對所述解碼的數字值進行抽取； 處理器，配置為接收所抽取的值和所述電壓的指示并計算功率用量測量結果；以及 隔離屏障，配置為在從所述編碼器發(fā)送到所述解碼器的信號之間提供電隔離。
22.如權利要求21所述的功率計量器，其中，所述隔離屏障包括脈沖變壓器。
23.如權利要求21所述的功率計量器，還包括電流分流器，所述電流分流器配置為提供流過所述功率源到達所述模擬數字調制器的電流的指示。
24.如權利要求21所述的功率計量器，其中，所述模擬數字轉換器和所述抽取濾波器包括SIGMA-DELTA裝置。
25.如權利要求21所述的功率計量器，其中，所述隔離屏障包括脈沖變壓器。
26.如權利要求21所述的功率計量器，其中，操作功率輸送通過所述隔離屏障。
27.如權利要求21所述的功率計量器，還包括通過所述隔離屏障通信的第一屏障接口裝置和第二屏障接口裝置，其中，所述第一屏障接口裝置配置為至少將信息輸送通過所述隔離屏障，并且所述第二屏障接口裝置配置為至少接收通過所述隔離屏障的信息。
28.如權利要求27所述的功率計量器，其中，所述編碼器與所述第一屏障接口裝置通信，并且所述第二屏障接口裝置與所述解碼器通信。
29.如權利要求27所述的功率計量器，其中，所述編碼器配置為根據前向糾錯方法對所述數字數據進行編碼。
30.如權利要求29所述的功率計量器，其中，所述編碼器配置為對所述數字數據進行編碼以便通過所述隔離屏障的所輸送的數據率實質上等于所述模擬數字轉換器用以產生用于由所述編碼器編碼的數字值的速率。
31.如權利要求27所述的功率計量器，其中，所述編碼器配置為根據加密方法對所述數字數據進行編碼。
32.—種測量功率的方法，包括 在功率測量裝置的線路側部分上將流過功率源的電流的指示從模擬電流信號轉換成數字電流信號； 在所述線路側部分上將所述數字電流信號編碼成編碼的數字電流信號； 將所述編碼的數字電流信號通過電隔離屏障從所述線路側部分傳送到所述功率測量裝置的主機側部分； 在所述主機側部分上將所述編碼的數字信號解碼成解碼的數字電流信號； 對所述解碼的數字電流信號進行抽??； 確定跨接功率源的電壓的指示；以及 計算功率消耗測量結果。
33.如權利要求32所述的方法，其中，轉換包括過采樣。
34.如權利要求32所述的方法，其中，傳送包括每隔一比特進行反轉。
35.如權利要求32所述的方法，還包括將操作功率通過所述隔離屏障從所述主機側輸送到所述線路側。
36.一種功率計量器或電路斷路器或集成保護裝置，包括 一個或更多個模擬數字轉換器，配置為將流過多相功率源的電流的指示從模擬值轉換成數字值； 一個或更多個編碼器，配置為將所述數字值變換成編碼的數字值； 一個或更多個編碼器，配置為將所述編碼的數字值變換成解碼的數字值； 一個或更多個抽取濾波器，配置為對所述解碼的數字值進行抽??； 處理器，配置為接收所抽取的值和所述電壓的指示并計算功率用量測量結果；以及一個或更多個隔離屏障，配置為在從所述編碼器發(fā)送到所述解碼器的信號之間提供電隔離。
37.如權利要求36所述的功率計量器，其中，所述一個或更多個隔離屏障包括脈沖變壓器。
38.如權利要求36所述的功率計量器，還包括一個或更多個電流分流器，所述電流分流器配置為提供流過所述功率源到達所述模擬數字調制器的電流的指示。
39.如權利要求36所述的功率計量器，其中，所述一個或更多個模擬數字轉換器和所述一個或更多個抽取濾波器包括SIGMA-DELTA裝置。
40.如權利要求36所述的功率計量器，其中，所述一個或更多個隔離屏障包括脈沖變壓器。
41.如權利要求36所述的功率計量器，其中，操作功率輸送通過一個或更多個所述隔離屏障。
42.如權利要求36所述的功率計量器，還包括通過所述隔離屏障通信的第一屏障接口裝置和第二屏障接口裝置，其中，所述第一屏障接口裝置配置為至少將信息輸送通過所述隔離屏障，并且所述第二屏障接口裝置配置為至少接收通過所述隔離屏障的信息。
43.如權利要求42所述的功率計量器，其中，所述編碼器與所述第一屏障接口裝置通信，并且所述第二屏障接口裝置與所述解碼器通信。
44.如權利要求36所述的功率計量器，其中，所述編碼器配置為根據前向糾錯方法對所述數字數據進行編碼。
45.如權利要求44所述的功率計量器，其中，所述編碼器配置為對所述數字數據進行編碼以便通過所述隔離屏障的所輸送的數據率實質上等于所述模擬數字轉換器用以產生用于由所述編碼器編碼的數字值的速率。
46.如權利要求36所述的功率計量器，其中，所述編碼器配置為根據加密方法對所述數 字數據進行編碼。
47.一種測量在多相系統(tǒng)中消耗的功率的方法，包括 在功率測量裝置的一個或更多個線路側部分上將流過多相功率源的電流的兩個或更多個指示從模擬電流信號轉換成數字電流信號； 在所述一個或更多個線路側部分上將所述數字電流信號編碼成編碼的數字電流信號; 將所述編碼的數字電流信號通過一個或更多個電隔離屏障從所述一個或更多個線路側部分傳送到所述功率測量裝置的一個或更多個主機側部分； 在所述一個或更多個主機側部分上將所述編碼的數字電流信號解碼成解碼的數字電流號; 對所述解碼的數字電流信號進行抽??； 確定跨接所述多相功率源的電壓的指示；以及 計算功率消耗測量結果。
48.如權利要求47所述的方法，其中，轉換包括過采樣。
49.如權利要求47所述的方法，其中，編碼包括每隔一比特進行反轉。
50.如權利要求47所述的方法，還包括將操作功率通過所述一個或更多個隔離屏障從所述主機側輸送到所述線路側。
全文摘要
本公開包括功率測量、電路斷路器或集成保護系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括隔離的模擬數字調制器，用于利用電流傳感器，例如，諸如電流分流器，測量單相或多相功率系統(tǒng)中的電流。在一個實施例中，所述調制器被劃分成帶有模擬數字調制器的線路側裝置(103)和包括抽取濾波器及處理器的主機側裝置(107)。在一個實施例中，隔離屏障，例如，諸如脈沖變壓器(105)，將所述線路側裝置與所述主機側裝置劃分開。
文檔編號G01R15/14GK102947713SQ201080065814
公開日2013年2月27日 申請日期2010年3月10日 優(yōu)先權日2010年1月28日
發(fā)明者B·懷特, K·布托拉比 申請人:馬克西姆綜合產品公司