專利名稱：一種電流互感器雙向采樣及復(fù)位電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采樣及復(fù)位電路，尤其是涉及一種電流互感器雙向采樣及 復(fù)位電路。
技術(shù)背景電流互感器(current transformer ，簡稱CT )是一種常用的電流檢測磁 性器件，常用的CT采樣及復(fù)位電路如圖1所示。圖1中CT的原邊兩端 串聯(lián)連接于被檢測輸入母線中，復(fù)位電阻Rl并聯(lián)連接在CT的副邊兩端。 二極管Dl和采樣電阻Rs組成的串聯(lián)支路也并聯(lián)連接在電流互感器CT的 副邊兩端。該采樣和復(fù)位電路的設(shè)計僅考慮到檢測CT副邊的正向電流， 主功率開關(guān)管Q1關(guān)斷期間，二極管D1截止，通過復(fù)位電阻R1對CT進(jìn) 行復(fù)位。其存在的缺陷是在主開關(guān)管Ql開通期間如果有反向電流，而二 極管D1截止，反向電流通過較大的復(fù)位電阻R1產(chǎn)生很大電壓尖峰，復(fù)位 時逋過采樣電阻Rs進(jìn)行復(fù)位，由采樣電阻Rs得到的電流傳感端Isense的 采樣信號并非實際的電流信號，而且采樣電阻Rs通常很小，使得復(fù)位時 正向電壓較低，CT磁芯得不到有效復(fù)位，多次反向電流會導(dǎo)致CT發(fā)生反 向飽和，影響控制電路正常工作，驅(qū)動波形會發(fā)生紊亂。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出一 種CT雙向采樣及復(fù)位電路。不僅能夠檢測到CT副邊的正向電流和反向 電流，而且能夠保證CT在連續(xù)反向電流情況下能夠有效正常復(fù)位。本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案予以解決。這種電流互感器雙向采樣及復(fù)位電路，包括串聯(lián)連接于被檢測輸入母 線中的CT原邊、并聯(lián)連接在CT副邊兩端的第一個復(fù)位電阻。 這種電流互感器雙向采樣及復(fù)位電路的特點是設(shè)有兩個開關(guān)器件，所述兩個開關(guān)器件的G極與同一個驅(qū)動端相連 接，D極分別與所述CT副邊兩端相連接，第一個開關(guān)器件的S極與采樣 電阻的一端相連接作為電流傳感端，所述采樣電阻的另一端與公共地相連 接，第二個開關(guān)器件的S極也與公共地相連接，在CT原邊的主功率開關(guān) 管開通期間，所述第一、二個開關(guān)器件同步導(dǎo)通，由采樣電阻進(jìn)行電流采樣，同時正向勵磁，主功率開關(guān)管關(guān)斷時，所述第一、二個開關(guān)器件同步關(guān)斷，由第一個復(fù)位電阻進(jìn)行復(fù)位。本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下進(jìn)一步的技術(shù)方案予以解決。在CT副邊一端與公共地之間設(shè)有第二個復(fù)位電阻，主功率開關(guān)管關(guān)斷時，所述第一、二個開關(guān)器件同步關(guān)斷，由第一、二個復(fù)位電阻進(jìn)行復(fù)位。.所述第二個復(fù)位電阻的一端與連接在CT副邊一端的第二個開關(guān)器件的D極相連接，另一端與公共地相連接。所述第二個復(fù)位電阻的一端與連接在CT副邊一端的第一個開關(guān)器件 的D極相連接，另一端與公共地相連接。當(dāng)MOSFET關(guān)斷后，電流流通 支路斷開，會產(chǎn)生應(yīng)力尖峰，增加復(fù)位電阻泄放部分電流，可以起到減小 應(yīng)力尖峰的作用。所述開關(guān)器件包括N型溝道MOSFET、 P型溝道MOSFET、 NPN型 開關(guān)三極管、PNP型開關(guān)三極管。優(yōu)選的，所述開關(guān)器件是N型溝道MOSFET。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對比的有益效果是本發(fā)明的雙向采樣及復(fù)位電路采用兩個開關(guān)器件同步開通和關(guān)斷，不 僅能夠檢測到CT副邊的正向電流和反向電流，且無論檢測到CT副邊的 正向電流或反向電流都可通過同步開通和關(guān)斷兩個開關(guān)器件，使采樣電流 通過兩個開關(guān)器件以及采樣電阻形成回路進(jìn)行電流采樣，保證CT在連續(xù) 反向電流情況下能夠有效正常復(fù)位，不會因為采樣電流沒有流通回路而造 成很大電壓尖峰，導(dǎo)致CT發(fā)生反向飽和。本發(fā)明的雙向采樣及復(fù)位電路 可以適用于各種瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)存在反向電流的電流采樣環(huán)境中，如同步整流 降壓(BUCK)拓?fù)浼捌湓黾右唤M對稱拓?fù)?推挽、半橋、全橋電路)的 兩級復(fù)合拓?fù)洹?


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的采樣及復(fù)位電路圖； 圖2是本發(fā)明的雙向采樣及復(fù)位電路圖； 圖3是本發(fā)明具體實施方式
的電路圖；圖4是圖3電路的相應(yīng)電壓VgsQl、 VgsQ2、 VgsQ3、 VgsQ4波形圖；圖5是圖3電路的開關(guān)管采用分壓電路獲取驅(qū)動電壓的電路圖(雙向 采樣及復(fù)位電路未畫出)；圖6是圖5電路的分壓電路圖；圖7是圖3電路的開關(guān)管采用時序電路獲取驅(qū)動電壓的電路圖(雙向采樣及復(fù)位電路未畫出)；圖8是圖2的復(fù)位電阻連接在另一開關(guān)管上的電路圖。
具體實施方式
下面對照附圖并結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。如圖3所示的一種用于同步整流BUCK拓?fù)涞腃T雙向采樣及復(fù)位電路，同步整流BUCK拓?fù)涞腃T電流采樣存在瞬態(tài)反向電流。圖3的左邊是如圖2所示的CT雙向采樣及復(fù)位電路，右邊是同步整流BUCK拓?fù)?。CT雙向采樣及復(fù)位電路包括串聯(lián)連接于被檢測輸入母線中的CT原 邊、并聯(lián)連接在CT副邊兩端的第一個復(fù)位電阻R1。采用兩個開關(guān)器件 N型溝道MOSFET Q3和N型溝道MOSFETQ4，它們的柵極G與同一個 驅(qū)動端Qdrive相連接，漏極D分別與CT副邊兩端相連接，MOSFET Q3 的源極S與采樣電阻Rs的一端相連接作為電流傳感端Isense，采樣電阻 Rs的另一端與公共地GND相連接，MOSFET Q4的源極S也與公共地GND 相連接。如圖2所示，還設(shè)有一端與MOSFETQ4的漏極D相連接，另一端與 公共地GND相連接的第二個復(fù)位電阻R2。或者如圖8所示，還設(shè)有一端與MOSFETQ3的漏極D相連接，另一 端與公共地GND相連接的第二個復(fù)位電阻R2。在無反向電流時，當(dāng)整流管即主功率開關(guān)管Q1開通時，電感U上電 流開始增加，CT上流過的電流與其相同，MOSFET Q3、 MOSFET Q4與 主功率開關(guān)管Q1同步導(dǎo)通，CT副邊通過MOSFET Q4、采樣電阻Rs、 MOSFET Q3形成回路，采樣電阻Rs上電壓反映CT原邊的電流大小。 主功率開關(guān)管Ql關(guān)斷期間，電感L1上的電流經(jīng)過續(xù)流開關(guān)管Q2續(xù)流， CT原邊無電流，MOSFET Q3、 MOSFET Q4關(guān)斷，通過復(fù)位電阻R1、 R2對CT進(jìn)行復(fù)位。如果在續(xù)流開關(guān)管Q2開通期間，電感L1上的電流已經(jīng)開始反向，則 情況與上述有所不同。續(xù)流開關(guān)管Q2關(guān)斷，主功率開關(guān)管Q1開通，電感 Ll上的反向電流從續(xù)流開關(guān)管Q2轉(zhuǎn)移到主功率開關(guān)管Ql并流經(jīng)CT原 邊，MOSFET Q3、 MOSFET Q4與主功率開關(guān)管Ql同步導(dǎo)通，CT副邊 通過MOSFETQ4、采樣電阻Rs、 MOSFET Q3形成回路，檢測到反向電流，同時CT反向勵磁，該反向電流幅值線性減小，如果主功率開關(guān)管Q1開通時間足夠長，電感L1上的電流將由反向轉(zhuǎn)為正向。主功率開關(guān)管Q1 關(guān)斷時，MOSFET Q3、 MOSFET Q4同步關(guān)斷，通過復(fù)位電阻Rl、 R2 對CT進(jìn)行復(fù)位。實際應(yīng)用中，由于主功率開關(guān)管Q1和續(xù)流開關(guān)管Q2之間存在死區(qū)， 當(dāng)電感L1上的電流反向、續(xù)流開關(guān)管Q2關(guān)斷時，主功率開關(guān)管Q1尚未 開通，但電感Ll上的反向電流通過主功率開關(guān)管Ql的體內(nèi)二極管流經(jīng) CT到輸入端。如果MOSFET Q3、 MOSFET Q4與主功率開關(guān)管Ql同步 開通，則在死區(qū)內(nèi)MOSFET Q3、 MOSFET Q4無法開通，CT通過復(fù)位電 阻R1、 R2產(chǎn)生很大的反向電壓，致使CT在一個或幾個周期內(nèi)伏秒累計 達(dá)到飽和，反向電流峰值越大則越容易飽和。因此在MOSFET Q3、MOSFET Q4的驅(qū)動至少應(yīng)該包括主功率開關(guān)管Q1開通以及死區(qū)這兩部分，相應(yīng)的 電壓VgsQl、 VgsQ2、 VgsQ3、 VgsQ4波形如圖4所示。MOSFET Q3、 MOSFET Q4的驅(qū)動可以采用續(xù)流開關(guān)管Q2的Vds電 壓進(jìn)行適當(dāng)分壓和時序調(diào)整獲得，其驅(qū)動脈寬已經(jīng)包括整流管Ql的驅(qū)動 脈寬以及死區(qū)部分，也可以由續(xù)流管Q2的驅(qū)動進(jìn)行時序調(diào)整獲得。其電 路圖分別如圖5、 6、 7所示。如果將MOSFET Q3、 MOSFETQ4改用P型溝道MOSFET，其雙向采 樣及復(fù)位的工作過程與上述說明類同，同樣可以保證CT在連續(xù)反向電流 情況下能夠有效正常復(fù)位，不會因為采樣電流沒有流通回路而造成很大電 壓尖峰，導(dǎo)致CT發(fā)生反向飽和。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說 明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù) 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若 干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種電流互感器雙向采樣及復(fù)位電路，包括串聯(lián)連接于被檢測輸入母線中的CT原邊、并聯(lián)連接在CT副邊兩端的第一個復(fù)位電阻，其特征在于設(shè)有兩個開關(guān)器件，所述兩個開關(guān)器件的G極與同一個驅(qū)動端相連接，D極分別與所述CT副邊兩端相連接，第一個開關(guān)器件的S極與采樣電阻的一端相連接作為電流傳感端，所述采樣電阻的另一端與公共地相連接，第二個開關(guān)器件的S極也與公共地相連接，所述第一、二個開關(guān)器件同步導(dǎo)通時，由采樣電阻進(jìn)行電流采樣，同時正向勵磁，所述第一、二個開關(guān)器件同步關(guān)斷時，由第一個復(fù)位電阻進(jìn)行復(fù)位。
2. 如權(quán)利要求1所述的電流互感器雙向采樣及復(fù)位電路，其特征在于 在所述CT副邊一端與公共地之間設(shè)有第二個復(fù)位電阻，在CT副邊一端與公共地之間設(shè)有第二個復(fù)位電阻，所述第一、二個開關(guān)器件同步關(guān) 斷時，由第一、二個復(fù)位電阻進(jìn)行復(fù)位。
3. 如權(quán)利要求2所述的電流互感器雙向采樣及復(fù)位電路，其特征在于 所述第二個復(fù)位電阻的一端與連接在CT副邊一端的第二個開關(guān)器件的D極相連接，另一端與公共地相連接。
4. 如權(quán)利要求2所述的電流互感器雙向采樣及復(fù)位電路，其特征在于 所述第二個復(fù)位電阻的一端與連接在CT副邊一端的第一個開關(guān)器件的D極相連接，另一端與公共地相連接。
5. 如權(quán)利要求1至4中任意一項所述的電流互感器雙向采樣及復(fù)位電 路，其特征在于所述開關(guān)器件包括N型溝道MOSFET、 P型溝道MOSFET、 NPN型 開關(guān)三極管、PNP型開關(guān)三極管。
全文摘要
一種電流互感器雙向采樣及復(fù)位電路，包括CT原邊、第一個復(fù)位電阻，設(shè)有兩個G極與同一個驅(qū)動端連接的開關(guān)器件，兩個開關(guān)器件的D極分別與所述CT副邊兩端相連接，其中第一個開關(guān)器件的S極與采樣電阻的一端相連接作為電流傳感端，采樣電阻的另一端與公共地相連接，第二個開關(guān)器件的S極也與公共地相連接。無論檢測到CT副邊的正向電流或反向電流都可通過同步開通和關(guān)斷兩個開關(guān)器件，保證CT在連續(xù)反向電流情況下能夠有效正常復(fù)位，不會因為采樣電流沒有流通回路而造成很大電壓尖峰，導(dǎo)致CT發(fā)生反向飽和?？梢赃m用于各種瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)存在反向電流的電流采樣環(huán)境中，如同步整流降壓拓?fù)浼捌湓黾右唤M對稱拓?fù)?推挽、半橋、全橋電路)的兩級復(fù)合拓?fù)洹?br> 文檔編號G01R15/18GK101286415SQ200810065249
公開日2008年10月15日 申請日期2008年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月29日
發(fā)明者張昌盛, 徐兵常 申請人:艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司