專利名稱：一種電功率計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交直流電功率測量儀器。
現(xiàn)有交直流電功率測量儀器有經(jīng)模-數(shù)轉(zhuǎn)換后進行數(shù)字運算求值的(如英國專利GB2133594)，也有用電流和電壓的模擬量經(jīng)過霍爾器件或集成電路的模擬乘法器直接運算求值的。無論是前者還是后者均有結(jié)構(gòu)復(fù)雜與成本較高的缺陷。
為了實現(xiàn)簡便價廉的電功率計，本發(fā)明采用具有電壓-電導(dǎo)線性轉(zhuǎn)換功能的電路或器件直接進行電功率的模擬運算，特別是利用具有這種轉(zhuǎn)換功能的雙柵MOS器件直接進行電功率的模擬運算，這樣制成的電功率計不僅結(jié)構(gòu)簡單而且兼具高可靠的性能。
圖1是本發(fā)明的電功率計的邏輯示意圖。圖2示出具有電壓-電導(dǎo)線性轉(zhuǎn)換功能的電路或器件(4)的特性曲線，它的橫座標(biāo)表示加在控制端(5)的電力負載瞬時電壓V，縱座標(biāo)表示S和D之間通道的電導(dǎo)G，若曲線的斜率為k則G和V之間的關(guān)系表示為G＝kV-①電流傳感器(3)使流經(jīng)1、2兩端的電力負載瞬時電流I變換成輸往S與D之間的電壓V1，變換系數(shù)為m，其相互關(guān)系為V1＝mI-②由①②兩式可得電力負載上耗用的瞬時功率P為
P＝VI＝ 1/(mk) V1G＝hI1-③其中I1為S與D之間的通道電流，h＝ 1/(mk) 為常數(shù)。因此，用一個按式③校正為功率讀數(shù)的電流計(6)接入回路便可直接讀出實測的功率P。若電流計(6)的讀數(shù)為有效值，則按式③換算的功率亦為有效值。
在本發(fā)明電功率計的實施例中利用一種雙柵MOS器件(中國專利申請?zhí)?8220839)作為電壓-電導(dǎo)轉(zhuǎn)換功能器件(4)。雙柵MOS器件的引出端如圖3所示，S和D兩端的通道電導(dǎo)G與加在厚柵柵極g1端具有特定極性的直流柵壓V成正比，P溝道與n溝道雙柵MOS器件的G～V特性曲線分別如圖4(a)與(b)所示，它在一般情況下不會通過原點，若在薄柵柵極g2端加上直流電壓則可使G～V曲線平移，從而能夠調(diào)節(jié)到使之通過原點建立①式那樣的關(guān)系。由于在g1端所加電壓具有極性限制，對于P溝道器件只能限于Vg1＜O，n溝道器件則限于Vg1＞O，用于測量直流負載的功率時，必須按此極性要求引接?xùn)艍?測量交流負載功率時則應(yīng)經(jīng)過整流使加于g1端的柵壓極性符合此要求。
圖5是本發(fā)明電功率計應(yīng)用于交流負載的一項實施例電路示意圖。該實施例的電壓-電導(dǎo)線性轉(zhuǎn)換功能是用一個P溝道雙柵MOS器件(18)與一全波整流電路(19)實現(xiàn)的。整流電路的負壓輸出連接在厚柵柵極g1端，它的輸入連接控制端(15)。所用電流傳感器為一電流互感器(13)，當(dāng)電流流經(jīng)與電力負載串接的初級線圈便會在次級線圈兩端產(chǎn)生與之成正比的電壓。電流計(16)為已按式③校正為功率讀數(shù)的低內(nèi)阻指針式電流計(讀數(shù)為有效值)。


圖1是本發(fā)明電功率計的邏輯示意圖，其中1和2為負載電流引入端，3為電流傳感器，4為電壓-電導(dǎo)線性轉(zhuǎn)換電路或器件，5為引接負載電壓的控制端，6為校正為功率讀數(shù)的電流計，7為地線，S和D為電流通道的兩端。
圖2為本發(fā)明所用電壓-電導(dǎo)線性轉(zhuǎn)換電路或器件的特性曲線，橫座標(biāo)V為控制端電壓，縱座標(biāo)G為電流通道的電導(dǎo)。
圖3為雙柵MOS器件外引端示意圖，其中g(shù)1為厚柵柵極引出端，g2為薄柵柵極引出端，S為源極引出端，D為漏極引出端。
圖4為雙柵MOS器件的厚柵柵壓Vg1～溝道電導(dǎo)G特性曲線族，(a)為P溝道雙柵MOS器件的情形，(b)為n溝道雙柵MOS器件的情形，Vg2為薄柵柵壓。
圖5為本發(fā)明電功率計應(yīng)用于交流負載的一項實施例電路示意圖，其中11和12為負載電流引入端，13為電流互感器，14為電壓～電導(dǎo)線性轉(zhuǎn)換電路，15為引接負載電壓的控制端，16為校正為功率讀數(shù)的電流計，17為地線，18為雙柵MOS器件，19為整流電路。
權(quán)利要求
1.一種交直流電功率計，其特征在于，它的組成包括一個電壓一電導(dǎo)線性轉(zhuǎn)換電路或器件，一個電流傳感器以及一個較正為電功率讀數(shù)的電流計，電壓一電導(dǎo)線性轉(zhuǎn)換電路或器件有一控制端引接電力負載上的電壓，并有一受控制端電壓線性調(diào)制電導(dǎo)的電流通道，電流傳感器的初級可與電力負載串接引入負載電流，它的次級能夠產(chǎn)生正比于初級電流的電壓，并將此電壓加于電壓-電導(dǎo)線性轉(zhuǎn)換電路或器件的電流通道兩端，電流計串接在通道電流流經(jīng)的回路中。
2.按照權(quán)利要求1所述直流電功率計的特征為，所述電壓-電導(dǎo)線性轉(zhuǎn)換電路或器件就是雙柵MOS器件，所述其中的控制端就是雙柵MOS器件的厚柵柵極引出端，所述電流通道的兩端即雙柵MOS器件的源極與漏極的引出端，選用P溝雙柵MOS器件時控制端引接電力負載負壓端的電壓，選用n溝雙柵MOS器件時控制端引接電力負載正壓端的電壓。
3.按照權(quán)利要求1所述交流電功率計的特征為，所述電壓-電導(dǎo)線性轉(zhuǎn)換電路或器件是由一個雙柵MOS器件與一整流電路組成，用整流電路的輸入端作為所述的控制端，整流電路的輸出端與雙柵MOS器件的厚柵柵極連接，用雙柵MOS器件源極與漏極的引出端作為所述電流通道的兩端，選用P溝雙柵MOS器件時厚柵柵極與整流電路的負壓輸出相連，選用n溝雙柵MOS器件時厚柵柵極與整流電路的正壓輸出相連。
4.按照權(quán)利要求1和3所述交流電功率計的特征為，所述電流傳感器就是一個電流互感器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可用通道電流模擬交直流電力負載耗用功率的電功率計。它用雙柵MOS器件實現(xiàn)負載電壓對通道電導(dǎo)的線性調(diào)制，用電流傳感器輸出與負載電流成正比的電壓加于通道兩端，以此產(chǎn)生的通道電流與電力負載上的耗用功率成正比。這種電功率計具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉以及可靠性較高等優(yōu)點。
文檔編號G01R21/06GK1044343SQ8910024
公開日1990年8月1日 申請日期1989年1月18日 優(yōu)先權(quán)日1989年1月18日
發(fā)明者林雨, 胡升, 王志英 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所