[發(fā)明專利]用于高頻諧振變換器的隔離型電流檢測電路和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810989984.9
• 申請(qǐng)日: 2018-08-28
• 公開（公告）號(hào): CN108988651B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王康平;尉哲元;王來利;楊旭;邱愛慈
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M3/335
• 分類號(hào): H02M3/335
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

本發(fā)明公開一種用于高頻諧振變換器的隔離型電流檢測方法，包括電阻R、變壓器和諧振電容C_r；電阻R和變壓器的一次側(cè)繞組串聯(lián)，然后并聯(lián)到諧振電容C_r的兩端；變壓器的二次側(cè)繞組兩端電壓為輸出電壓。和傳統(tǒng)的電流互感器方法相比，該方法能夠顯著減小變壓器繞組中的電流，從而利于減小變壓器的損耗和體積，在測量高頻大電流時(shí)具有明顯的優(yōu)勢。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的準(zhǔn)確性和可行性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及用于高頻諧振變換器的隔離型電流檢測電路和方法。

背景技術(shù)

諧振變換器由于效率高、功率密度大等優(yōu)點(diǎn)，在整個(gè)電源領(lǐng)域正得到越來越廣泛的應(yīng)用。隨著寬禁帶器件的出現(xiàn)，諧振變換器的開關(guān)頻率進(jìn)一步被推到1MHz以上以進(jìn)一步提高功率密度。對(duì)于高頻諧振變換器，準(zhǔn)確地檢測諧振腔的電流能夠幫助變換器實(shí)現(xiàn)反饋控制、保護(hù)、軟啟動(dòng)、同步驅(qū)動(dòng)等功能。

用于檢測諧振腔電流的方法可以分為兩類：非隔離型方法和隔離型方法。非隔離型方法包括電阻法和電容分壓法，隔離型方法包括霍爾效應(yīng)傳感器和電流互感器。隔離型方法由于具有隔離、噪聲小等優(yōu)點(diǎn)而獲得更為廣泛的應(yīng)用。霍爾效應(yīng)傳感器可以封裝在一個(gè)小芯片中，結(jié)構(gòu)緊湊，但是其帶寬較低并且成本較高。相比之下，電流互感器的成本更低，帶寬可以做的更高，因而電流互感器更加受歡迎。然而，當(dāng)測量高頻大電流時(shí)，電流互感器中變壓器的損耗比較大，為了減小損耗，不得不選擇截面更大的繞組或體積更大的磁芯，這導(dǎo)致了電流互感器難以小型化。此外，這兩種隔離型方法的另一個(gè)缺點(diǎn)是需要打斷被測電流的導(dǎo)線，然后將傳感器串聯(lián)進(jìn)去，這會(huì)導(dǎo)致布線更加復(fù)雜以及由于導(dǎo)線長度的增加而引起的損耗增加。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于高頻諧振變換器的隔離型電流檢測電路和方法，該方法具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、損耗小等優(yōu)點(diǎn)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

用于高頻諧振變換器的隔離型電流檢測電路，包括電阻R和變壓器；電阻R和變壓器的一次側(cè)繞組串聯(lián)后并聯(lián)到高頻諧振變換器的諧振電容C_r的兩端。

用于高頻諧振變換器的隔離型電流檢測電路的檢測方法，采集變壓器的二次側(cè)繞組兩端的輸出電壓V_s，采用輸出電壓V_s表征諧振電路中的被測電流I_r，當(dāng)1/sC_rR且sL_mR時(shí)，根據(jù)輸出電壓V_s和被測電流I_r成正比，計(jì)算得到被測電流I_r。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，輸出電壓V_s和被測電流I_r成正比具體計(jì)算步驟如下：

變壓器等效到一次側(cè)的勵(lì)磁電感為L_m，匝比為1：N；由拉普拉斯變換得到，變壓器的二次側(cè)電壓V_s：

當(dāng)1/sC_rR且sL_mR時(shí)，忽略上式中1/sC_r和sL_m，得到：

因此，當(dāng)信號(hào)頻率在1/2πRC_r到R/2πL_m之間時(shí)，輸出電壓V_s和被測電流I_r成正比，增益為NL_m/RC_r。

用于高頻諧振變換器的隔離型電流檢測電路，包括電阻R和變壓器；諧振電容C_r的兩端并聯(lián)一個(gè)支路，該支路由兩個(gè)串聯(lián)的電容C₁和C₂組成，電阻R和變壓器的一次側(cè)繞組串聯(lián)，然后并聯(lián)到諧振電容C₂的兩端。