用于電加熱器的電流測(cè)量的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量開(kāi)關(guān)模式的供電電路（H）的電流或電壓輸出量的方法，該電路稱為斬波電路，周期為T(mén)且占空比為α，其屬于區(qū)間[0；1]，從而在每個(gè)周期，供電電流在持續(xù)時(shí)間αT的“接通”階段期間是非零的，以及在持續(xù)時(shí)間(1-α)T的“斷開(kāi)”階段期間是零。該測(cè)量方法包括以下步驟：在“接通”階段期間，測(cè)量輸出量的像點(diǎn)的值Gon，在“斷開(kāi)”階段期間，測(cè)量輸出量的像點(diǎn)的值Goff，計(jì)算差ΔG=Gon-Goff；和使用差ΔG，用于評(píng)估輸出量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于電加熱器的電流測(cè)量
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及開(kāi)關(guān)模式供電器的【技術(shù)領(lǐng)域】，也稱為斬波電路，例如用于為電加熱元件或甚至直流電馬達(dá)供電。
【背景技術(shù)】
[0002]開(kāi)關(guān)模式供電電路，稱為斬波電路，設(shè)計(jì)為在其操作的每個(gè)循環(huán)或周期的一部分(可變持續(xù)時(shí)間)期間循環(huán)地傳送電壓和/或電流。這樣的斬波器的速度通過(guò)其周期T和其占空比α (屬于區(qū)間[O ;1])限定。由此，在每個(gè)周期或循環(huán)中，供電電流一方面在持續(xù)時(shí)間αΤ的“接通”階段期間是非零的，另一方面在持續(xù)時(shí)間(1-Ci)T的“斷開(kāi)”階段期間為零。通過(guò)調(diào)整占空比的值，則可以改變?yōu)檫B接到斬波電路的負(fù)載供電的平均功率。
[0003]這樣的斬波電路具有大量應(yīng)用，特別是在電加熱應(yīng)用中，其中，占空比的調(diào)整使得可以調(diào)節(jié)被電加熱元件傳送的平均熱功率。
[0004]為了監(jiān)視斬波電路的操作，用于安全目的以避免連接至其的電路或其功率部件的任何劣化，或用于調(diào)節(jié)目的以了解被斬波電路實(shí)際傳送的平均功率，有必要評(píng)估斬波電路的輸出電流和/或電壓。為此，已知的實(shí)踐是實(shí)施測(cè)量系統(tǒng)，其涉及一個(gè)或多個(gè)操作放大器，該放大器直接測(cè)量輸出電壓或測(cè)量電阻器(measurement resistor)端子處的電壓，也稱為分路，輸出電流在其中流動(dòng)，以從其導(dǎo)出該輸出電流的值。
[0005]但是，每個(gè)操作放大器表現(xiàn)出具有在其反相輸入和其非反相輸入之間的偏移電壓的缺點(diǎn)。在操作放大器的輸入處的該偏移電壓，也稱為輸入偏移電壓或簡(jiǎn)單地稱為偏移量，則產(chǎn)生測(cè)量誤差，該測(cè)量誤差通過(guò)放大器本身被放大。
[0006]為了消除該缺點(diǎn)，操作放大器可被選擇，其具有盡可能低的偏移電壓，與其要測(cè)量的電壓值相容。但是，具有非常低的偏移電壓的操作放大器相對(duì)較貴。
[0007]在通過(guò)測(cè)量電阻器進(jìn)行電流測(cè)量的情況下，可以嘗試通過(guò)選擇測(cè)量電阻器的值而補(bǔ)償通過(guò)偏移電壓導(dǎo)致的誤差，該測(cè)量電阻器的值對(duì)于誤差值來(lái)說(shuō)非常高，以關(guān)于被測(cè)量值具有相對(duì)較低的份額。但是，增加測(cè)量電阻器的值導(dǎo)致大的熱消散，因此應(yīng)用熱消散系統(tǒng)的需要由此增加供電的總成本。此外，測(cè)量電阻器上的該熱消散不利地影響供電的效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了消除上述缺點(diǎn)，因此需要一種方法和裝置，其使得可以執(zhí)行可靠的測(cè)量，而不必使用具有低偏移量或甚至高值測(cè)量電阻器的操作放大器。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)該目的，本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量開(kāi)關(guān)模式的供電電路的電流或電壓輸出量的方法，該電路稱為斬波電路，周期為T(mén)且占空比為α，其屬于區(qū)間[O ;1]，從而在每個(gè)周期，供電電流一方面在持續(xù)時(shí)間a T的“接通”階段期間是非零的，另一方面，在持續(xù)時(shí)間(1-α)Τ的“斷開(kāi)”階段期間是零。根據(jù)本發(fā)明，該測(cè)量方法包括以下步驟:
[0010]在“接通”階段期間，測(cè)量輸出量的像點(diǎn)的值Gm，
[0011 ] 在“斷開(kāi)”階段期間，測(cè)量輸出量的像點(diǎn)的值Gtjff,[0012]計(jì)算差A(yù)G=Gm-Gtjff
[0013] 使用差A(yù)G，以評(píng)估輸出量。
[0014]由此，因?yàn)橛煞糯蠡驕y(cè)量誤差引起的偏移電壓在“斷開(kāi)”階段期間和在“接通”階段期間是相同的，獲得對(duì)輸出量的評(píng)估，其沒(méi)有被偏移電壓或測(cè)量誤差影響。本發(fā)明因此使得可以獲得測(cè)量的永久標(biāo)定。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，6?和Gtjff測(cè)量在同一個(gè)周期的“接通”和“斷開(kāi)”階段期間被執(zhí)行。
[0016]根據(jù)該實(shí)施方式的變體，Gm和Gtjff測(cè)量以高于電源開(kāi)關(guān)頻率的頻率執(zhí)行。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，6。?和Gtjff測(cè)量每一個(gè)在兩個(gè)連續(xù)周期的各“接通”和“斷開(kāi)”階段期間被執(zhí)行。
[0018]根據(jù)本發(fā)明，被評(píng)估的或被測(cè)量的量可以是斬波供電電路的輸出電壓或甚至是輸出電流。由此，根據(jù)本發(fā)明的特征，被評(píng)估量是輸出電流，被測(cè)量像點(diǎn)對(duì)應(yīng)于有輸出電流流過(guò)的測(cè)量電阻器的端子處的電壓的放大值。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的特征，矯正分量被添加到被評(píng)估的量。由此，在評(píng)估輸出電流的背景下，被測(cè)量像點(diǎn)則對(duì)應(yīng)于有輸出電流流過(guò)的測(cè)量電阻器的端子處的電壓和恒定值的矯正電壓的總和的放大值。這樣的矯正分量的執(zhí)行使得可以補(bǔ)償由于放大缺陷導(dǎo)致的偏移量。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的變體，矯正電壓是正DC電壓，其使得可以補(bǔ)償負(fù)值的偏移量。
[0021]本發(fā)明還涉及一種用于測(cè)量開(kāi)關(guān)模式的供電電路的電壓或電流輸出量的裝置，該電路稱為斬波電路，周期為T(mén)且占空比為α，其屬于區(qū)間[O ;1]，從而在每個(gè)周期，供電電路一方面在持續(xù)時(shí)間a T的“接通”階段期間通常是非零的，另一方面，在持續(xù)時(shí)間(1-α)T的“斷開(kāi)”階段期間是零。為了允許根據(jù)本發(fā)明的方法的執(zhí)行，該測(cè)量裝置包括:
[0022]電路，用于放大要被測(cè)量的量的代表電壓，
[0023]單元，用于測(cè)量在放大電路的輸出端處的放大電壓，其被設(shè)計(jì)為:
[0024]在“接通”階段期間測(cè)量放大電壓的值Gm，
[0025]在“斷開(kāi)”階段期間測(cè)量放大電壓的值Gtjff,
[0026]計(jì)算差A(yù)G=Gm-Gtjff
[0027]使用差A(yù)G的值，以評(píng)估輸出量。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，測(cè)量裝置包括一電路，用于(在放大電路的輸入端處)向表示測(cè)量量的電壓添加矯正電壓。
[0029]根據(jù)該實(shí)施例的特征，矯正電壓是正DC電壓。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的變體實(shí)施例，測(cè)量單元被設(shè)計(jì)為在同一個(gè)周期的“接通”和“斷開(kāi)”階段期間執(zhí)行Gm和Gtjff測(cè)量。
[0031]根據(jù)該變體的特征，測(cè)量單元被設(shè)計(jì)為以高于電源開(kāi)關(guān)頻率的頻率執(zhí)行6。?和Gtjff測(cè)量。
[0032]根據(jù)該變體實(shí)施例的另一特征，測(cè)量單元被設(shè)計(jì)為以低于電源開(kāi)關(guān)頻率的頻率計(jì)
算差Δ。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的變體實(shí)施例，測(cè)量單元被設(shè)計(jì)為在兩個(gè)不同周期的“接通”接通”和“斷開(kāi)”階段期間執(zhí)行Gm和Gtjff測(cè)量。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，裝置被設(shè)計(jì)為測(cè)量斬波電路的輸出電流，且包括測(cè)量電阻器，電流在該測(cè)量電阻器中流動(dòng)，放大電路被設(shè)計(jì)為放大在測(cè)量電阻器的端子處的電壓。
[0035]顯然，本發(fā)明的各個(gè)特征、變體和實(shí)施例可在各個(gè)組合中彼此關(guān)聯(lián)，只要它們沒(méi)有彼此不兼容或排他。
[0036]【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】此外，參考單個(gè)附圖，本發(fā)明的各個(gè)其他特征從以下詳細(xì)描述浮現(xiàn)，該附圖示意性地示出執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的測(cè)量裝置以測(cè)量開(kāi)關(guān)模式的供電電路的輸出電流的非限制性實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0037]根據(jù)所示例子，本發(fā)明在監(jiān)視和調(diào)節(jié)電加熱元件I的操作的背景下執(zhí)行，該電加熱元件用于加熱車(chē)輛乘客艙。加熱元件I由開(kāi)關(guān)模式供電電路供電，也稱為斬波器H。該供電電路H具有操作周期T和占空比α，該占空比可在區(qū)間[0;1]內(nèi)變化。供電電路H被控制單元UC驅(qū)動(dòng),該控制單元依據(jù)加熱元件I所需的加熱功率來(lái)調(diào)節(jié)占空比α的值。在每個(gè)周期Τ，在時(shí)間區(qū)間[ηΤ;ηΤ+αΤ](稱為“接通”階段)中，輸出電流Is具有非零值，而在時(shí)間區(qū)間[ηΤ+αΤ;(η+1)Τ](稱為“斷開(kāi)”階段)中，輸出電流Is為零。
[0038]為了了解通過(guò)加熱元件I實(shí)際提供的加熱功率或甚至檢查由供電電路H傳遞的輸出電流對(duì)于電纜線(將供電電路H鏈接至加熱元件I)是否可接受，提出測(cè)量輸出電流Is。為此，測(cè)量電阻器S，還稱為“分路”，被執(zhí)行，其與加熱元件I串聯(lián)連接。如已知，在后者端子處的電壓U的測(cè)量使得可以評(píng)估傳遞至加熱元件I的輸出電流Is的值。
[0039]本發(fā)明因此提出執(zhí)行測(cè)量裝置2，其將通過(guò)放大電路3而放大電壓U，以便隨后通過(guò)測(cè)量單元UM評(píng)估該電壓。
[0040]根據(jù)所示例子，放大電路3包括操作放大器4，其反相輸入端(_)經(jīng)由電阻器Rl連接到測(cè)量電阻器S的第一端子。放大電路3還包括逆反饋線5，該逆反饋線通過(guò)電阻器R2將反相輸入端(_)鏈接至操作放大器4的輸出端6。操作放大器的非反相輸入端(+ )還經(jīng)由電阻器R3連接到測(cè)量電阻器S的第二端子，以及通過(guò)電阻器R4接地。最后，放大電路3包括用于添加矯正電壓的電路7，其通過(guò)電阻器R5形成，其一個(gè)端子連接至非反相輸入端(+ )而另一端子通過(guò)恒定值的DC矯正電壓Vc供電。
[0041]根據(jù)本發(fā)明，供電電路、測(cè)量電阻器、放大電路和測(cè)量單元可以單個(gè)集成電路的形式或以彼此相關(guān)聯(lián)的分散部件的形式或甚至以集成電路和分散部件的組合的形式制造。
[0042]在放大電路輸出端處的電壓Vs通過(guò)以下關(guān)系給出:
[0043]
【權(quán)利要求】
1.一種用于測(cè)量開(kāi)關(guān)模式的供電電路(H)的電流或電壓輸出量的方法，該電路稱為斬波電路，周期為T(mén)且占空比為α，其屬于區(qū)間[O ;1]，從而在每個(gè)周期，供電電流一方面在持續(xù)時(shí)間a T的“接通”階段期間是非零的，另一方面，在持續(xù)時(shí)間(1-α)Τ的“斷開(kāi)”階段期間是零，該測(cè)量方法的特征在于其包括以下步驟: 在“接通”階段期間，測(cè)量輸出量的像點(diǎn)的值Gm， 在“斷開(kāi)”階段期間，測(cè)量輸出量的像點(diǎn)的值Gtjff, 計(jì)算差 AG=Gm-Gtjff 使用差A(yù)G，以評(píng)估輸出量。
2.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量方法，其特征在于，Gm和Gtjff測(cè)量在同一個(gè)周期的“接通”和“斷開(kāi)”階段期間被執(zhí)行。
3.如權(quán)利要求2所述的測(cè)量方法，其特征在于，Gm和Gtjff測(cè)量以高于電源開(kāi)關(guān)頻率的頻率執(zhí)行。
4.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量方法，其特征在于，Gm和Gtjff測(cè)量每一個(gè)在兩個(gè)連續(xù)周期的各“接通”和“斷開(kāi)”階段期間被執(zhí)行。
5.如權(quán)利要求1至4中的一項(xiàng)所述的測(cè)量方法，其特征在于，矯正分量在測(cè)量之前添加到被評(píng)估的量。
6.如權(quán)利要求1至4中的一項(xiàng)所述的測(cè)量方法，其特征在于，被評(píng)估量是輸出電流，且在于，被測(cè)量像點(diǎn)對(duì)應(yīng)于有輸出電流流過(guò)的測(cè)量電阻器的端子處的電壓的放大值。
7.如權(quán)利要求1至4中的一項(xiàng)所述的測(cè)量方法，其特征在于，被評(píng)估量是輸出電流，且在于，被測(cè)量像點(diǎn)對(duì)應(yīng)于一方面有輸出電流流動(dòng)的測(cè)量電阻器的端子處的電壓和另一方面恒定值的矯正電壓的總和的放大值。
8.如權(quán)利要求7所述的測(cè)量方法，其特征在于，矯正電壓是正DC電壓。
9.一種用于測(cè)量開(kāi)關(guān)模式的供電電路(H)的輸出量的裝置，該電路稱為斬波電路，周期為T(mén)且占空比為α，其屬于區(qū)間[O ;1]，從而在每個(gè)周期，供電電流一方面在持續(xù)時(shí)間a T的“接通”階段期間通常是非零的，另一方面，在持續(xù)時(shí)間(1- a ) T的“斷開(kāi)”階段期間是零，該裝置包括: 電路(3)，用于放大要被測(cè)量的量的代表電壓(U)， 單元(UM)，用于測(cè)量在放大電路的輸出端處的放大電壓(Vs)，其被設(shè)計(jì)為: 在“接通”階段期間測(cè)量放大電壓(Vs)的值Gm， 在“斷開(kāi)”階段期間測(cè)量放大電壓(Vs)的值Gtjff, 計(jì)算差 AG=Gm-Gtjff 使用差A(yù)G的值，以評(píng)估輸出量。
10.如權(quán)利要求9所述的測(cè)量裝置，其特征在于，其包括一電路(7)，用于在放大電路的輸入端處向表示測(cè)量量的電壓(U)添加矯正電壓(Vc)。
11.如權(quán)利要求10所述的測(cè)量裝置，其特征在于，矯正電壓是正DC電壓。
12.如權(quán)利要求9至11中的任一項(xiàng)所述的測(cè)量裝置，其特征在于，測(cè)量單元被設(shè)計(jì)為在同一個(gè)周期的“接通”和“斷開(kāi)”階段期間執(zhí)行Gm和Gtjff測(cè)量。
13.如權(quán)利要求13所述的測(cè)量裝置，其特征在于，測(cè)量單元被設(shè)計(jì)為以高于電源開(kāi)關(guān)頻率的頻率執(zhí)行Gm和Gtjff測(cè)量。
14.如權(quán)利要求13所述的測(cè)量裝置，其特征在于，測(cè)量單元被設(shè)計(jì)為以低于電源開(kāi)關(guān)頻率的頻率計(jì)算差A(yù)G。
15.如權(quán)利要求9至11中的任一項(xiàng)所述的測(cè)量裝置，其特征在于，測(cè)量單元被設(shè)計(jì)為在兩個(gè)不同周期的“接通”和“斷開(kāi)”階段期間執(zhí)行Gm和Gtjff測(cè)量。
16.如權(quán)利要求9至15中的任一項(xiàng)所述的測(cè)量裝置，其特征在于，其被設(shè)計(jì)為測(cè)量斬波電路(H)的輸出電流，且包括測(cè)量電阻器(S)，電流在該測(cè)量電阻器中流動(dòng)，放大電路(3)被設(shè)計(jì)為放大在測(cè)量電阻器的端子處的電壓。
【文檔編號(hào)】G01R19/00GK103492887SQ201180064122
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2011年11月9日 優(yōu)先權(quán)日:2010年11月9日
【發(fā)明者】L.戈斯塔斯, B.普澤納特 申請(qǐng)人:法雷奧熱系統(tǒng)公司