[發明專利]一種直流-直流變換器中無損測量雙向電流裝置及方法

在審

• 申請號: 201911086237.5
• 申請日: 2019-11-08
• 公開（公告）號: CN112688555A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 周行;約翰·弗萊徹
• 申請（專利權）人: 新南創新有限公司
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155
• 代理公司: 無錫市天宇知識產權代理事務所(普通合伙) 32208
• 代理人: 周舟

本發明公開了一種直流?直流變換器中無損測量雙向電流裝置，低通濾波器并聯設置在電感兩端，低通濾波器包括電容和電阻，電壓?電流轉換電路并聯設置在電容兩端，電壓?電流轉換電路的輸出端連接PNP極性的雙輸出鏡像電流源，偏置電流產生電路連接NPN極性的雙輸出鏡像電流源，NPN極性的雙輸出鏡像電流源的兩路輸出電路和PNP極性的雙輸出鏡像電流源的兩路輸出電路分別對接后形成一號電路和二號電路，一號電路上設有一號支路，二號電路上連接有二號支路，二號支路上連接有輸出電阻。本發明還提供了一種直流?直流變換器中無損測量雙向電流方法。本發明中無需額外的電流采樣電阻，極大降低了歐姆損耗，提高了整體效率。

技術領域

本發明涉及高電流低壓直流-直流變換器領域，尤其涉及一種直流-直流變換器中無損測量雙向電流裝置及方法。

背景技術

在低壓高電流的直流直流變換器中，由于單體半導體開關器件性能的限制，一般需要并聯多組直流直流變換器以提供足夠的電流。并聯多組直流變換器時需要確保負載電流的均勻分配，需要采集每一個變換器的電感電流信息來對單一變換器的輸出電流進行控制。傳統的電流采樣需要在電流路徑上增加一個采樣電阻，在低壓大電流的工作條件下會產生可觀的損耗，嚴重影響變換器的整體效率。此外，常用的對采樣電阻兩端電壓信號進行放大的差分放大電路也存在對元件誤差要求嚴格、帶寬受限等問題。使用霍爾電流傳感器可以實現電流的雙向無損檢測，但是霍爾傳感器體積較大，帶寬普遍受限并且比較昂貴，會顯著提高變換器的成本。因此，在雙向的低壓高電流變換器中急需一種可以高速無損地檢測電流的方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種直流-直流變換器中無損測量雙向電流的裝置。

本發明還提供了一種直流-直流變換器中無損測量雙向電流的方法。

本發明的創新點在于本發明中無需額外的電流采樣電阻，極大降低了歐姆損耗，提高了整體效率；并在低損耗的前提下實現了雙向電流檢測。

為實現上述發明目的，本發明的技術方案是：一種直流-直流變換器中無損測量雙向電流裝置，包括雙向直流-直流變換器、低通濾波器、正負壓供電電路、電壓-電流轉換電路、偏置電流產生電路、NPN極性的雙輸出鏡像電流源、PNP極性的雙輸出鏡像電流源、輸出電阻，雙向直流-直流變換器內設有電感，低通濾波器并聯設置在電感兩端，低通濾波器包括電容和電阻，電壓-電流轉換電路并聯設置在電容兩端，正負壓供電電路給電壓-電流轉換電路供電，電壓-電流轉換電路的輸出端連接PNP極性的雙輸出鏡像電流源，偏置電流產生電路連接NPN極性的雙輸出鏡像電流源，NPN極性的雙輸出鏡像電流源的兩路輸出電路和PNP極性的雙輸出鏡像電流源的兩路輸出電路分別對接，對接后形成一號電路和二號電路，一號電路上設有一號支路，一號支路連接至電壓-電流轉換電路，二號電路上連接有二號支路，二號支路上連接有輸出電阻。

進一步地，NPN極性的雙輸出鏡像電流源、PNP極性的雙輸出鏡像電流源中的輸出管為孿生三極管對管。使用了孿生三極管對管，可以極大降低反饋電流和輸出電流的不匹配，提高電流檢測電路的精度和線性度。

一種直流-直流變換器中無損測量雙向電流的方法，包括以下步驟：

（1）低通濾波器產生一個極點，調整低通濾波器使得極點的頻率與電感零點的頻率重合；

（2）電壓-電流轉換電路將低通濾波器中電容的電壓按比例轉換成一個電流信號；

（3）電壓-電流轉換電路輸出端連接PNP極性的雙輸出鏡像電流源后，PNP極性的雙輸出鏡像電流源產生兩路與電壓-電流轉換電路輸出電流大小一樣的電流；

（4）偏置電流產生電路輸入NPN極性的雙輸出鏡像電流源產生兩路一樣大小的偏置電流；

（5）NPN極性的雙輸出鏡像電流源的兩路輸出電路和PNP極性的雙輸出鏡像電流源的兩路輸出電路分別對接后，NPN極性的雙輸出鏡像電流源將兩路偏置電流同時從PNP極性的雙輸出鏡像電流源的兩個輸出同時減去；