负载电流测量制造技术

在示例实施例中，一种设备包括：桥式整流器电路，具有在AC节点和DC节点之间由晶体管集合形成的支路。负载电流测量电路包括耦接至所述桥式整流器电路的流控电流源。流控电流源配置为产生镜像电流，所述镜像电流是通过所述晶体管集合的至少一个的电流的缩放版本。电流积分电路配置为通过在第一模式下利用缩放的电流对电容器充电以及在第二模式下对所述电容器放电，对镜像电流进行积分。采样和保持电路配置为响应于所述电流积分电路进入第二模式并且在所述电容器的放电之前，将输出节点设置为与由电容器存储的电压相等的电压。

Load current measurement

In the example embodiment, an apparatus includes a bridge rectifier circuit having a branch formed by a transistor set between the AC node and the DC node. The load current measuring circuit includes a current controlled current source coupled to the bridge rectifier circuit. A flow control current source is configured to generate a mirror current that is a scaled version of the current through at least one of the sets of transistors. The current integrating circuit is configured to integrate the mirror current by charging the capacitor with a scaled current in the first mode and discharging the capacitor in the second mode. The sampling and holding circuit is configured to enter the second mode in response to the current integrating circuit and to set the output node to a voltage equal to the voltage stored by the capacitor before the discharge of the capacitor.

【技术实现步骤摘要】
负载电流测量
各个实施例的方面涉及功率转换电路。在各种应用中，可以例如对通过由功率转换器供电的负载电路的电流进行监控，以保护功率转换器和/或负载。具体的方面涉及无线充电站和设备。
技术介绍
在各种应用中，无线电力传输正逐渐用于传送用于激活一个或更多个功能和/或操作设备的电力，而无需设备内部的(工作)电池或主电源。可以实现多种无线电力传输方法以便适应特定实施例。例如，感性功率或谐振感性功率可以通过产生交流电磁场，在耦接至整流器的交流电(AC)节点的线圈中产生AC来向负载供电。为了便于参考，可以将提供给负载的电流称作负载电流。一些用于感测负载电流的技术将外部电阻器放置为与负载串联，并测量电阻器两端的电压降。电阻器两端的电压降与负载电流成正比，并且与电阻器的电阻值成反比。这些和其他内容已经向针对多种应用的功率转换器实施方式的效率提出了挑战。
技术实现思路
各种示例实施例针对一种包括桥式整流器电路在内的设备。桥式整流器电路具有第一和第二AC节点、第一和第二直流(DC)节点以及形成AC节点和DC节点之间的支路的晶体管集合。所述设备还包括耦接至所述桥式整流器的负载电流测量电路。所述负载电流测量电路包括流控电流源，耦接至所述桥式整流器电路，并且配置为产生镜像电流，所述镜像电流是通过所述晶体管集合中的至少一个晶体管的电流的缩放版本。电流积分电路配置为在第一模式下通过用缩放的电流对电容器充电并且在第二模式下对电容器放电来对镜像电流进行积分。采样和保持电路配置为响应于所述电流积分电路进入第二模式并且在电容器放电之前，将输出节点设置为与电容器存储的电压相等的电压。所述电压指示了流过与DC节点相连的负载的平均电流。一些示例实施例针对一种用于操作功率转换器的方法。使用桥式整流器电路，将第一和第二AC节点之间的AC电压转换为第一和第二DC节点之间的DC电压。产生镜像电流，所述镜像电流是流过所述桥式整流器电路的至少一个支路的电流的缩放版本。在第一模式下，用镜像电流对电容器充电。在第二模式下，对所述电容器存储的电压进行采样。在对电压进行采样之后，将输出节点设置为与采样电压相等的电压，并且对电容器进行放电。以上讨论/概述并非意欲描述本公开的每一个实施例或者每一种实施方式。以下附图和详细描述还例示了多种实施例。附图说明考虑结合以下关于附图的具体实施方式，可以更加完整地理解各种示例实施例，其中：图1示出了根据本公开的一个或多个实施例的功率转换器电路的方框图；图2示出了根据本公开的一个或多个实施例的功率转换器电路的方框图；图3示出了根据本公开的一个或多个实施例的图2所示功率转换器在操作期间产生的波形的示例集合；图4示出了根据本公开的一个或多个实施例在有源整流器中用于操作晶体管的控制电路的方框图；图5示出了根据本公开的一个或多个实施例的确定由整流器电路提供的负载电流的流程；图6示出了根据本公开的一个或多个实施例的用于操作功率转换器的示例流程；图7示出了根据本公开的一个或多个实施例的配置负载电流测量电路的示例流程；虽然这里讨论的各种实施例适合修改和替代形式，但是已经在附图中通过示例的方式示出了并且将在以下详细描述其多个方案。然而，应该理解，目的并非将本专利技术限于所描述的特定实施例。相反，意欲覆盖落在本公开范围内的所有修改、等同物和替换物，所述本公开范围包括由权利要求限定的多个方面。另外，贯穿本申请中所使用的术语“示例”仅作为说明，而不是限制。具体实施方式应当相信，本专利技术的各方面适用于涉及功率转换的多种不同类型的设备、系统和方法。在特定实现中，已经将本公开的方面示出为当用于AC至DC功率转换系统的场景时是有益的。虽然不必这样限制，可以通过使用这种示范性场景的示例的讨论来理解各个方面。各种实施例包括基于以下认知的多个方面：使用外部电阻器来测量负载电流会增加制造和操作成本。例如，负载电流测量的精度依赖于这种外部电阻器的精度。高电阻可以是电阻器创建较大电压降并且耗散大量功率的值，所述高电阻会不利地影响功率转换器的性质。然而，低电阻会减小电流测量的灵敏度。此外，各种电阻器会经受由于环境温度变化导致的电阻变化。使用具有低电阻的温度不敏感旁路电阻器要求额外的注意和精力，使得更难以感测负载电流。利用外部电阻器测量负载电流还可能要求集成电路封装中的附加管脚，以向功率转换器的控制电路输入所确定的负载电流。管脚的附加增加了封装面积，并且不太适用于紧凑的应用，例如可穿戴设备。使用与负载串联的电阻器来感测负载电流也降低了功率效率，这是因为即使当不需要负载电流测量时电阻器也会不断地消耗电力。各种示例实施例针对用于确定流过与功率转换器相连的负载的电流的电路和方法。在一些实施例中，功率转换器包括桥式整流器电路，配置为根据提供给一对AC节点的AC电压在一对DC节点处产生DC电压。所述桥式整流器电路包括晶体管集合，所述晶体管集合形成了AC节点和DC节点之间的支路。所述功率转换器还包括耦接至所述桥式整流器的负载电流测量电路。所述负载电流测量电路包括耦接至所述桥式整流器电路的流控电流源。所述负载电流测量电路配置为产生镜像电流，所述镜像电流是通过所述晶体管集合的至少一个的电流的缩放版本。电流积分电路配置为通过在第一模式下利用缩放的电流对电容器充电并且在第二模式下对所述电容器放电，在一段时间段内对镜像电流进行积分。采样和保持电路配置为响应于所述电流积分电路进入第二模式并且在所述电容器放电之前，将输出节点设置为与由所述电容器存储的电压相等的电压。所述电压表示通过与所述DC节点相连的负载的平均电流。在多个实施例中，负载电流测量电路可以在电容器放电之前的不同时间段对电容器充电。例如在一些实施方式中，负载电流测量电路可以配置为在提供给功率转换器的AC电压的每一个周期的末端使电容器放电。在一些其他实施方式中，负载电流测量电路可以配置为在电容器放电之前的AC电压的多个周期内对电容器充电。通过针对较长时间段取平均，在多个周期内对所述电容器充电可以减小平均负载电流测量中不想要的变化。例如，提供给功率转换器的AC电压的频率可以具有显著的变化。如果基于AC电压周期来设置对电流进行积分的时间长度，那么AC频率的变化会在测量的电流值中产生偏差(例如，通过改变积分时间段的长度)。这尤其与低频率AC功率传输相关，因为低电压处的AC功率趋向于在周期长度中产生较大的变化。为了便于参考，可以将利用镜像电流对电容器充电而电容器没有放电的时间段称作测量时间段。在一些实施方式中，可以响应于输入至功率转换器或者在功率转换器中包括的寄存器或存储器中存储的值控制信号，来调整由负载电流测量电路使用的测量时间段。在一些实施例中，可以使用可编程电容器来实现所述电容器，可以调整可编程电容器以展现不同的电容。例如，可以调整电容以利于调整测量时间段。例如，对于类似的电流条件，较小的电容值会导致较快的充电。(例如，由模数转换器(ADC)进行)的电压测量的精度(有效分辨率)可以是相对于正在测量的电流而测量的电压的函数。确定这种电压的两个因素是电容的大小以及在放电之后并且在测量之前允许对电容器充电的时间长度。因此，通过减小电容，可以在测量保持相同精度(例如，针对具体电流值具有相同的输出电压)的同时减少充电时间。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，包括：桥式整流器电路，具有第一和第二AC节点、第一和第二DC节点以及形成AC和DC节点之间的支路的晶体管集合；以及负载电流测量电路，包括：流控电流源，耦接至所述桥式整流器电路，并且配置为产生镜像电流，所述镜像电流是通过所述晶体管集合的至少一个的电流的缩放版本；电路积分电路，包括电容器并且配置为通过以下操作对镜像电流进行积分：在第一模式下利用缩放的电流对电容器充电；以及在第二模式下对所述电容器进行放电；以及采样和保持电路，配置为响应于所述电流积分电路进入第二模式并且在所述电容器的放电之前，将输出节点设置为与由所述电容器存储的电压相等的电压。

【技术特征摘要】
1.一种设备，包括：桥式整流器电路，具有第一和第二AC节点、第一和第二DC节点以及形成AC和DC节点之间的支路的晶体管集合；以及负载电流测量电路，包括：流控电流源，耦接至所述桥式整流器电路，并且配置为产生镜像电流，所述镜像电流是通过所述晶体管集合的至少一个的电流的缩放版本；电路积分电路，包括电容器并且配置为通过以下操作对镜像电流进行积分：在第一模式下利用缩放的电流对电容器充电；以及在第二模式下对所述电容器进行放电；以及采样和保持电路，配置为响应于所述电流积分电路进入第二模式并且在所述电容器的放电之前，将输出节点设置为与由所述电容器存储的电压相等的电压。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述输出节点处的电压指示了经由所述第一DC节点和第二DC节点提供给负载电路的平均电流。3.根据权利要求1所述的设备，还包括模数转换器，配置为对所述输出节点的电压进行量化。4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述桥式整流器电路中的晶体管集合包括：第一高侧晶体管，配置为当启用时提供所述第一AC节点和所述第一DC节点之间的电流路径；第一低侧开关，配置为当启用时提供所述第一AC节点和所述第二DC节点之间的电流路径；第二高侧晶体管，配置为当启用时提供所述第二AC节点和所述第一DC节点之间的电流路径；以及第二低侧开关，配置为当启用时提供所述第二AC节点和所述第二DC节点之间的电流路径。5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述桥式整流器电路还包括控制电路，配置为：响应于所述第一AC节点的电压大于所述第二AC节点的电压，启用所述第一高侧晶体管和第二低侧晶体管，并且禁用所述第二高侧晶体管和第一低侧晶体管；以及响应于所述第一AC节点的电压小于所述第二AC节点的电压，禁用所述第一高侧晶体管和第二低侧晶体管，并且启用所述第二高侧晶体管和第一低侧晶体管。6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电流积分电路配置为响应于将控制信号设置为第一值：在提供给所述第一和第二AC节点的AC信号的每一个周期的第一半周期期间，按照第一模式操作；以及在所述AC信号的每一个周期的第二半周期期间，按照第二模式操作。7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述电流积分电路配置为：响应于将控制信号设置为第二值，在包括所述AC信号的多个周期在内的时间段按照第一模式操作。8.根据权利要求7所述的设备，还包括功率控制电路，配置为在第一时间段将所述负载电流测量电路加电，并且在第二时间段将所述负载电流测量电路断电。9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电流积分电路的电容器是可编程电容器。10.根据权利要求1所述的设备，还包括IC封装，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·克里斯蒂安·彼得，罗伯特·克兰II·科斯比，詹福春，
申请(专利权)人：恩智浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL