[發明專利]用于計量電力的電路及方法

有效

• 申請號: 201010624781.3
• 申請日: 2010-12-31
• 公開（公告）號: CN102539908A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 李曉先
• 申請（專利權）人: 意法半導體(中國)投資有限公司
• 主分類號: G01R21/133
• 分類號: G01R21/133;G01R22/10
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 鄭立柱

技術領域

本公開一般涉及電子電路，特別涉及用于計量電力的電路及方法。

背景技術

電表(electricity?meter)是一種用于測量電能的計量裝置，其可以精確測量由電力供應商提供給用戶的電能消耗量。由電表測得的電能消耗量一般用于確定用戶需要支付給電力供應商的電費賬單。

根據一些行業或地區標準，一個合格的電表應能夠提供很多的工作狀態參數，例如零線電流或火線電流的有效值，火線電壓的有效值，以及由相應電流產生的電能累積值。其中，火線電壓是指火線與參考電勢間的電勢差，該參考電勢例如為地或零線。特別地，對于具有防竊電功能的電表，通常需要能夠同時監控火線電流與零線電流。當這兩個電流之間存在顯著差值時，電表會發出警示信號，以提示用電異常。

為了同時監控零線電流與火線電流，一種傳統的電力計量方法采用了兩路檢測通道，每路檢測通道各自包括電流檢測器和模數轉換器。在該方法中，零線電流與火線電流分別由一路檢測通道檢測。具體而言，電流檢測器用于對電流進行采樣，并生成各自的電線上的電流所對應的電流檢測信號。而每個檢測通道中的模數轉換器則用于將該電流檢測信號轉換為數字信號，進而提供給信號處理模塊。模數轉換器可以采用具有高精度的∑-Δ模數轉換器。然而，這種方法需要兩個模數轉換器，因此需要占用更大的芯片面積，并相應增加了功耗及成本。

發明內容

為同時監控零線電流與火線電流，另一種傳統的電力計量方法采用了兩路檢測通道，這兩路檢測通道會周期性地被多路復用器(multiplexer)所切換，從而為后續處理電路提供時分復用的輸入信號，該時分復用的輸入信號將會由一個模數轉換器轉換為相應的數字信號。這兩路檢測通道的復用切換可以由控制模塊進行控制，該控制模塊例如為微控制器。因而，零線電流與火線電流的電流值可以在不同的時段內被進行檢測，其中，該電流值是指零線電流或火線電流在某一時刻的數值。此外，根據檢測得到的電流值，可以通過特定的算法來計算電流的有效值，該有效值通常是由隨時間變化的電流值在給定時間間隔內的均方根值所確定，該給定時間間隔例如為周期信號的一個周期。對于大多數傳統的計量方法，需要基于一段時間內的電流值來計算電流有效值。然而，在零線電流與火線電流間存在顯著差值的情況下，多路復用器在兩個電流檢測通道間進行切換時，其輸出的電流檢測信號需要較長的時間才能夠穩定，這會嚴重地影響測量精度。

因此，需要一種能夠在較短時間內精確計量電力的電路及方法。

在本公開的一個實施例中，公開了一種電路。該電路包括：一種電路，包括：電流檢測模塊，用于生成與第一電力線上的第一電流對應的第一電流檢測信號，以及與第二電力線上的第二電流對應的第二電流檢測信號，其中第一和第二電力線中的一個為火線；多路復用器，用于響應于控制信號而周期性地在所述第一電流檢測信號與所述第二電流檢測信號間切換，在每一周期的第一時段輸出所述第一電流檢測信號，在每一周期的第二時段輸出所述第二電流檢測信號；信號處理模塊，用于基于所述多路復用器的輸出以及火線電壓的電壓檢測信號生成能量累積信號；控制模塊，用于向所述多路復用器提供所述控制信號，并在所述第二時段生成所述第二電流的有效值，該有效值由(ΔE/ΔT)/U確定，其中ΔE/ΔT表示所述能量累積信號的變化速率，而U表示所述火線電壓的有效值。

在本公開的另一實施例中，公開了一種電表。該電表包括一種電路，包括：電流檢測模塊，用于生成與第一電力線上的第一電流對應的第一電流檢測信號，以及與第二電力線上的第二電流對應的第二電流檢測信號，其中第一和第二電力線中的一個為火線；多路復用器，用于響應于控制信號而周期性地在所述第一電流檢測信號與所述第二電流檢測信號間切換，在每一周期的第一時段輸出所述第一電流檢測信號，在每一周期的第二時段輸出所述第二電流檢測信號；信號處理模塊，用于基于所述多路復用器的輸出以及火線電壓的電壓檢測信號生成能量累積信號；控制模塊，用于向所述多路復用器提供所述控制信號，并在所述第二時段生成所述第二電流的有效值，該有效值由(ΔE/ΔT)/U確定，其中ΔE/ΔT表示所述能量累積信號的變化速率，而U表示所述火線電壓的有效值。