專利名稱：電功率轉(zhuǎn)換器中的負(fù)載電流檢測(cè)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電功率轉(zhuǎn)換器中的負(fù)載電流檢測(cè)，具體地涉及諧振轉(zhuǎn)換器。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了 一種電功率轉(zhuǎn)換器，包括具有初級(jí)電路和次級(jí)電 路的變壓器，所述初級(jí)電路由AC信號(hào)供電，以在用于輸送負(fù)載電流的所述次級(jí)電路上感應(yīng) 次級(jí)AC信號(hào)；檢測(cè)電路，操作用于檢測(cè)表示所述初級(jí)電路中電流的第一電信號(hào)和表示所述 初級(jí)電路兩端電壓的時(shí)間積分的第二電信號(hào)；縮放電路，用于根據(jù)所述變壓器的泄露和磁 化電感將所述第一電信號(hào)相對(duì)于第二電信號(hào)進(jìn)行縮放或者按比例調(diào)節(jié)；以及計(jì)算電路，用 于將縮放的第一和第二信號(hào)進(jìn)行組合，以便有效地從所縮放的第一電信號(hào)中減去所縮放的 第二電信號(hào)以獲得差信號(hào)，所述差信號(hào)表示反映到變壓器的初級(jí)側(cè)的負(fù)載電流，并且因此 表示實(shí)際的負(fù)載電流。這樣，在無需輔助線圈的情況下，可以實(shí)現(xiàn)輸出或者負(fù)載電流的重建。這是通過確 定初級(jí)電流與變壓器的初級(jí)線圈兩端電壓的時(shí)間積分之間的差來實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提出了一種電功率轉(zhuǎn)換器，包括具有初級(jí)電路和次級(jí) 電路的變壓器，所述初級(jí)電路由AC信號(hào)供電，以在用于輸送負(fù)載電流的所述次級(jí)電路上感 應(yīng)次級(jí)AC信號(hào)；檢測(cè)電路，用于獲得表示負(fù)載電流的電信號(hào)，其中所述檢測(cè)電路包括電路 元件，用于獲得表示初級(jí)電路中的電流的第一電信號(hào)；輔助電路，用于獲得表示變壓器中流 動(dòng)的磁化電流的第二電信號(hào)；以及計(jì)算電路，用于將第一和第二信號(hào)進(jìn)行組合，以便從第一 信號(hào)中有效地減去第二信號(hào)以獲得差信號(hào)，所述差信號(hào)表示反映到變壓器的初級(jí)側(cè)的負(fù)載 電流，并且因此表示實(shí)際的負(fù)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(yīng)輔助電壓；以及積分電路，用于將所述輔助電壓相對(duì)于時(shí)間進(jìn)行積分以獲得第二 電信號(hào)，并且根據(jù)所述輔助線圈相對(duì)于初級(jí)電路和次級(jí)電路的耦合程度來縮放或者按比例 調(diào)節(jié)所述第一和第二電信號(hào)的相對(duì)幅度。通過這一方面，通過利用適當(dāng)縮放的這些信號(hào)來計(jì)算初級(jí)電流和輔助線圈兩端電 壓的時(shí)間積分之間的差，可以實(shí)現(xiàn)輸出電流重建。這樣，可以將輔助線圈與變壓器的初級(jí)線 圈耦合，得到的益處是無需針對(duì)輔助線圈的干線隔離(mains isolation)。


現(xiàn)在將參考附圖作為示例描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中圖1示出了串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器的通用電路圖；圖2示出了圖1的轉(zhuǎn)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(fā)明的第一方面使用的輸出信號(hào)；圖4示出了如何處理圖3的輸出信號(hào)；圖5與圖1類似，但是示出了根據(jù)本發(fā)明第二方面與轉(zhuǎn)換器的變壓器相關(guān)聯(lián)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(hào)。
具體實(shí)施例方式圖1示出了串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器的通用電路圖。轉(zhuǎn)換器包括轉(zhuǎn)換電路1，用于將DC輸 入2(標(biāo)記為Vbus)轉(zhuǎn)換為AC信號(hào)，所述AC信號(hào)對(duì)變壓器4的初級(jí)線圈3供電。在變壓器 4的分離的次級(jí)線圈5a、恥兩端感應(yīng)的次級(jí)AC信號(hào)由包括兩個(gè)二極管6和7的第二轉(zhuǎn)換器 電流整流為用Vout標(biāo)記的DC輸出電壓8，用于輸送負(fù)載電流。第一轉(zhuǎn)換器電路在受控的頻率按照交替的順序感應(yīng)矩形輪廓脈沖( 和G1。將所 述脈沖饋送至諧振電路，所述諧振電路包括電容器9、串聯(lián)泄露電感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(shù)比的理想變壓器，所述匝數(shù)比是 初級(jí)線圈3、分離的次級(jí)線圈的一半fe和分離的次級(jí)線圈的另一半恥的匝數(shù)之比。示出 了初級(jí)線圈3和磁化電感12并聯(lián)，這種并聯(lián)結(jié)構(gòu)承載初級(jí)電流，并且與泄露電感10和電容 器9串聯(lián)。這種并聯(lián)結(jié)構(gòu)也與承載初級(jí)電流的感測(cè)電阻器12串聯(lián)。這樣，電阻器13兩端 的電壓表示初級(jí)電流。圖2示出了變壓器的等效電路，在初級(jí)側(cè)模型化泄露電感。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(jí)電流相對(duì)于時(shí) 間的一階導(dǎo)數(shù)，得到以下等式
權(quán)利要求
1.一種電功率轉(zhuǎn)換器，包括具有初級(jí)電路和次級(jí)電路的變壓器G)，所述初級(jí)電路由AC信號(hào)供電，以在用于輸送 負(fù)載電流的所述次級(jí)電路上感應(yīng)次級(jí)AC信號(hào)；檢測(cè)電路，操作用于檢測(cè)表示所述初級(jí)電路中電流的第一電信號(hào)(Iprim)和表示所述 初級(jí)電路兩端電壓(Vcap)的時(shí)間積分的第二電信號(hào)；縮放電路(18、19)，用于根據(jù)所述變壓器的泄露和磁化電感，將所述第一電信號(hào)相對(duì)于 第二電信號(hào)進(jìn)行縮放或者按比例調(diào)節(jié)；以及計(jì)算電路(22)，用于將縮放的第一和第二信號(hào)進(jìn)行組合，以便有效地從所縮放的第一 電信號(hào)中減去所縮放的第二電信號(hào)，以獲得差信號(hào)，所述差信號(hào)表示反映到變壓器的 初級(jí)側(cè)的負(fù)載電流，并且因此表示實(shí)際的負(fù)載電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器，其中所述縮放電路操作用于將第一和第二信號(hào)按照
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)換器，其中所述計(jì)算電路根據(jù)上述等式1計(jì)算負(fù)載電流。
4.一種電功率轉(zhuǎn)換器，包括具有初級(jí)電路(3、12)和次級(jí)電路的變壓器G)，所述初級(jí)電路由AC信號(hào)供電，以在用 于輸送負(fù)載電流的所述次級(jí)電路上感應(yīng)次級(jí)AC信號(hào)；檢測(cè)電路，用于獲得表示負(fù)載電流的電信號(hào)，其中所述檢測(cè)電路包括電路元件(13)， 用于獲得表示初級(jí)電路(3、12)中的電流的第一電信號(hào)；輔助電路04、25)，用于獲得表示 變壓器中流動(dòng)的磁化電流的第二電信號(hào)；以及計(jì)算電路(27)，用于將第一和第二信號(hào) 進(jìn)行組合，以便有效地從第一信號(hào)中減去第二信號(hào)以獲得差信號(hào)，所述差信號(hào)表示反映到 變壓器的初級(jí)側(cè)的負(fù)載電流，并且因此表示實(shí)際的負(fù)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(yīng)輔助電壓；以及積分電 路(25)，用于將所述輔助電壓相對(duì)于時(shí)間進(jìn)行積分以獲得第二電信號(hào)，并且根據(jù)所述輔助 線圈相對(duì)于初級(jí)電路和次級(jí)電路的耦合程度來縮放或者按比例調(diào)節(jié)所述第一和第二電信 號(hào)的相對(duì)幅度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)換器，其中所述計(jì)算電路根據(jù)上述等式2計(jì)算輸出電流。
全文摘要
電功率轉(zhuǎn)換器具有變壓器(4)和檢測(cè)電路，所述檢測(cè)電路用于獲得重構(gòu)的輸出或者負(fù)載電流。在本發(fā)明的第一方面，通過從縮放的初級(jí)電流(Iprim)減去縮放的初級(jí)電壓(Vcap)的時(shí)間積分。在本發(fā)明的第二方面，通過從縮放的初級(jí)電流(Iprim)減去輔助線圈(24)兩端電壓(Vaux)的縮放電壓的時(shí)間積分。
文檔編號(hào)H02M3/338GK102124641SQ200980132113
公開日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2009年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月21日
發(fā)明者漢斯·哈貝爾施塔特 申請(qǐng)人:Nxp股份有限公司