电流测量电路制造技术

根据本发明专利技术，用于为用于控制电源转换器的电源开关的切换的控制器提供测量信号的电流测量电路包括用于感测表示通过电源转换器的第一电源开关的电流的第一双向电流的第一电流感测电路。第一电流感测电路适于提供指示第一双向电流的第一感测信号。电流测量电路还包括用于感测表示通过电源转换器的第二电源开关的电流的第二双向电流的第二电流感测电路。第二电流感测电路适于提供指示第二双向电流的第二感测信号。此外，电流测量电路包括适于基于第一感测信号、第二感测信号和表示电源转换器的输入电压的极性的极性信号来提供第一测量信号的切换电路，其中第一测量信号在第一时间间隔期间指示第一双向电流并在第三时间间隔期间指示第二双向电流。

Current measurement circuit

According to the present invention, a current measurement circuit for providing a measurement signal to a controller for controlling the switching of a power switch of a power converter includes a first current sensing circuit for sensing the first bidirectional current representing the current through the first power switch of a power converter. The first current sensing circuit is adapted to provide a first sensing signal indicating the first bidirectional current. The current measurement circuit also includes a second current sensing circuit for sensing the second bidirectional current representing the current through the second power switch of the power converter. The second current sensing circuit is adapted to provide a second sensing signal indicating the second bidirectional current. In addition, the current measurement circuit includes a switching circuit adapted to provide the first measurement signal based on the first sensing signal, the second sensing signal and the polarity signal indicating the input voltage of the power converter, where the first measurement signal indicates the first bidirectional current during the first time interval and the second bidirectional current during the third time interval.

【技术实现步骤摘要】
电流测量电路
本专利技术涉及一种用于为用于控制电源转换器的电源开关的切换的控制器提供测量信号的电流测量电路，其包括用于感测表示通过电源转换器的第一电源开关的电流的第一双向电流的第一电流感测电路。第一电流感测电路适于提供指示第一双向电流的第一感测信号。电流测量电路还包括用于感测表示通过电源转换器的第二电源开关的电流的第二双向电流的第二电流感测电路。第二电流感测电路适于提供指示第二双向电流的第二感测信号。此外，电流测量电路包括适于基于第一感测信号、第二感测信号和表示电源转换器的输入电压的极性的极性信号来提供第一测量信号的切换电路。此外，本专利技术涉及一种用于为用于控制电源转换器的电源开关的切换的控制器提供测量信号的方法。该方法包括以下步骤：a）通过感测表示通过电源转换器的第一电源开关的电流的第一双向电流来提供第一感测信号；b）通过感测表示通过电源转换器的第二电源开关的电流的第二双向电流来提供第二感测信号；和c）基于第一感测信号、第二感测信号和表示电源转换器的输入电压的极性的极性信号来提供第一测量信号。此外，本专利技术涉及电源转换器及用于其的控制装置，两者都包括所述电流测量电路。
技术介绍
用于电流测量的电路广泛用于电源转换器中。通常，电流测量用于例如通过过电流保护来控制电源转换器并确保可靠的操作。电源转换器的最新开发趋势对电流测量施加了新的要求。例如，电源转换器开发的一个趋势是零电压切换。零电压切换被认为由于降低了电源开关的切换损耗而提高了电源转换器的效率。此外，零电压切换允许增加切换频率而不会过度损害效率。增加的切换频率继而允许电源转换器的更小且更具成本效益的电感器。然而，切换频率越高，通过电源转换器的电感器和/或电源开关的电流的精确实时测量就变得越复杂。因此，在一些电源转换器中，例如在具有三角形电流模式（TCM）的功率因数校正器（PFC）中，电流测量仅用于检测电感器电流的过零（zero-crossing），其继而用于控制电源转换器的电源开关的零电压切换。这对过电流保护和具有开环电流控制的这种转换器的电流控制的准确性施加了限制。通常，过零检测不允许闭环电流控制，而只允许开环电流控制。真实的幅度电流测量使得能够实现闭环电流控制，其促进更高质量的干线（mains）电流波形，尤其是在电源线干扰情形下。这是针对PFC的关键性能标准。US2016/0134185A1（中兴通讯公司，中国）公开了一种用于图腾柱无桥电源转换器的电流过零检测设备。该电流过零检测设备包括电流互感器和开关，其被控制成使得在电流互感器中存储能量。在通过电源开关的电流的过零时释放该能量。释放的能量用于检测通过电源开关的电流的过零。尽管电流过零检测设备输出指示通过电源开关的电流的过零的信号，但电流过零设备并不意图测量通过电源开关的电流的真实幅度，尤其不在所述电流增加并接近它的最大值时。因此，过电流保护是不可能的。EP3043460A1（中兴通讯公司，中国）公开了一种图腾柱无桥功率因数校正（PFC）软开关控制设备。电压检测模块包括添加到PFC电感器的两个辅助绕组，其中每个辅助绕组馈送分压器和两个电压钳位二极管。电压检测模块用于在AC输入电压的正半周期和负半周期期间检测PFC电感器两端的电压。然而，检测到的电压保持在预定范围内，并且仅适合于检测通过PFC电感器的电流的过零。电压检测模块不能测量通过PFC电感器的电流的确切值，也不能测量通过任何电源开关的电流的确切值。US2014/0002033A1（华为技术有限公司，中国）公开了一种无桥功率因数校正（PFC）电路，其包括具有电流采样组件的控制单元，该电流采样组件对通过电源开关的电流进行采样并且包括电流互感器和电阻器。控制单元还包括三角形电流模式（TCM）控制器，其根据电流样本信息中的电流的方向和值来控制电源开关的接通/关断，以便最终实现电源开关的软切换。特别地，当TCM控制器检测到电感器的电流下降到某个负电流时，TCM控制器关断例如MOSFET的电源开关，使得电流不流过MOSFET的体二极管，从而减少MOSFET的体二极管的反向恢复电流引起的损耗。然而，电流采样对于高切换频率变得不切实际。现有技术没有提供甚至在期望的高切换频率处例如在零电压切换电源转换器中适合于电源转换器的精确和实时控制以及适合于提供实时过电流保护的电流测量。
技术实现思路
本专利技术的目的是创建一种与最初提到的
相关的、克服了现有技术的缺点或者至少部分地克服了现有技术的缺点的电流测量。特别地，本专利技术的目的是提供一种甚至在期望的高切换频率处例如在零电压切换电源转换器中适合于电源转换器的精确和实时控制以及适合于提供实时过电流保护的电流测量。本专利技术的解决方案由方案1的特征规定。本专利技术涉及一种用于为用于控制电源转换器的电源开关的切换的控制器提供测量信号的电流测量电路，其包括用于感测表示通过电源转换器的第一电源开关的电流的第一双向电流的第一电流感测电路。第一电流感测电路适于提供指示第一双向电流的第一感测信号。电流测量电路还包括用于感测表示通过电源转换器的第二电源开关的电流的第二双向电流的第二电流感测电路。第二电流感测电路适于提供指示第二双向电流的第二感测信号。此外，电流测量电路包括适于基于第一感测信号、第二感测信号和表示电源转换器的输入电压的极性的极性信号来提供第一测量信号的切换电路。根据本专利技术，第一测量信号在第一时间间隔期间指示第一双向电流并在第三时间间隔期间指示第二双向电流。双向电流是可以例如通过转换器的电源开关在两个方向上（即在第一方向上以及在与第一方向相反的第二方向上）流动的电流。在某一时间，双向电流只能在一个方向上流动。随着时间的推移，双向电流可以改变其方向。电源开关可以是任何半导体开关。例如，电源开关可以是任何晶体管，诸如双极晶体管、绝缘栅双极晶体管（IGBT）或单极晶体管。特别地，晶体管可以是场效应晶体管（FET），更特别地是金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），并且最特别地是具有集成二极管的晶体管。双向电流可以例如在第一方向上从FET或MOSFET的漏极端子流到FET或MOSFET晶体管的源极端子，并且在第二方向上从FET或MOSFET的源极端子流到漏极端子。在具有集成二极管的晶体管的情况下，双向电流可以例如在第一方向上流过实际晶体管，并且在具有第二方向时流过二极管。表示通过电源开关的电流的电流可以是至少间歇地等于通过电源开关的电流的任何电流。这种电流可以是例如通过电感器的电流，其之后间歇地流过电源开关。表述“X指示Y”意味着X和Y之间存在一对一关系。这种一对一关系的示例可以包括但不限于：线性关系、指数关系、对数关系、平方关系或平方根关系。典型示例可以进一步包括例如电流传感器或磁场传感器的传感器的特性曲线。不是一对一关系的关系的示例可以包括比如“X等于Y的符号”的关系，即，对于任何正Y，X等于1，而对于任何负Y，X等于负1，因为对于一个X，存在多于一个（在该示例中：无限）Y值。表述“X基于Y”意味着X是Y的任何函数。表述“X基于Y和Z”意味着X是Y和Z的任何函数。表示电源转换器的输入电压的极性的信号可以是具有用于电源转换器的每个正输入电压的第一值和用于电源转换器的每个负输入电压的第二值的信号。第一值和第二值不同。例如，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于为用于控制电源转换器（50）的电源开关（51，52，53，54）的切换的控制器（70）提供测量信号（31，32）的电流测量电路（1），包括：a）第一电流感测电路（10），其用于感测表示通过电源转换器（50）的第一电源开关（51）的电流的第一双向电流（11），第一电流感测电路（10）适于提供指示第一双向电流（11）的第一感测信号（12）；b）第二电流感测电路（20），其用于感测表示通过电源转换器（50）的第二电源开关（52）的电流的第二双向电流（21），第二电流感测电路（20）适于提供指示第二双向电流（21）的第二感测信号（22）；和c）切换电路（30），适于基于第一感测信号（12）、第二感测信号（22）和表示电源转换器（50）的输入电压的极性的极性信号（33）提供第一测量信号（31），其特征在于，d）第一测量信号（31）在第一时间间隔（61）期间指示第一双向电流（11），并且在第三时间间隔（63）期间指示第二双向电流（21）。

【技术特征摘要】
2017.11.14 EP 17201666.91.一种用于为用于控制电源转换器（50）的电源开关（51，52，53，54）的切换的控制器（70）提供测量信号（31，32）的电流测量电路（1），包括：a）第一电流感测电路（10），其用于感测表示通过电源转换器（50）的第一电源开关（51）的电流的第一双向电流（11），第一电流感测电路（10）适于提供指示第一双向电流（11）的第一感测信号（12）；b）第二电流感测电路（20），其用于感测表示通过电源转换器（50）的第二电源开关（52）的电流的第二双向电流（21），第二电流感测电路（20）适于提供指示第二双向电流（21）的第二感测信号（22）；和c）切换电路（30），适于基于第一感测信号（12）、第二感测信号（22）和表示电源转换器（50）的输入电压的极性的极性信号（33）提供第一测量信号（31），其特征在于，d）第一测量信号（31）在第一时间间隔（61）期间指示第一双向电流（11），并且在第三时间间隔（63）期间指示第二双向电流（21）。2.根据权利要求1所述的电流测量电路（1），其中，两个感测信号（12，22）与电源开关（51，52）流电隔离，其中特别地电流感测电路（10，20）是电流互感器，每个具有初级绕组和次级绕组，每个初级绕组用于传导双向电流（11，21），并且最特别地其与电源开关（51，52）串联连接，并且每个次级绕组用于递送感测信号（12，22）。3.根据权利要求1-2中任一项所述的电流测量电路（1），其中，第一测量信号（31）在第一时间间隔（61）期间与第一双向电流（11）成比例并且在第三时间间隔（63）期间与第二双向电流（21）成比例。4.根据权利要求1-3中任一项所述的电流测量电路（1），其中，a）如果极性信号（33）具有第一值，则切换电路（30）适于在第一双向电流（11）具有过零时开始第一时间间隔（61），并且在第一电源开关（51）关断时结束第一时间间隔（61），和b）如果极性信号（33）具有第二值，则切换电路（30）适于在第二双向电流（21）具有过零时开始第三时间间隔（63），并且在第二电源开关（52）关断时结束第三时间间隔（63）。5.根据权利要求1-4中任一项所述的电流测量电路（1），其中，切换电路（30）适于基于第一感测信号（12）、第二感测信号（22）和表示电源转换器（50）的输入电压的极性的极性信号（33）提供第二测量信号（32），并且第二测量信号（32）在第二时间间隔（62）期间指示第二双向电流（21），并在第四时间间隔（64）期间指示第一双向电流（11）。6.根据权利要求5所述的电流测量电路（1），其中，第二测量信号（32）在第二时间间隔（62）期间与第二双向电流（21）成比例，并且在第四时...

【专利技术属性】
技术研发人员：R波曼，F沙弗梅斯特，R李，
申请(专利权)人：泰达电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：泰国,TH