CN102947713A - 带有编解码器的隔离式电流传感器 - Google Patents

Abstract

本公开包括功率测量、电路断路器或集成保护系统，所述系统包括隔离的模拟数字调制器，用于利用电流传感器，例如，诸如电流分流器，测量单相或多相功率系统中的电流。在一个实施例中，所述调制器被划分成带有模拟数字调制器的线路侧装置（103）和包括抽取滤波器及处理器的主机侧装置（107）。在一个实施例中，隔离屏障，例如，诸如脉冲变压器（105），将所述线路侧装置与所述主机侧装置划分开。

Description

带有编解码器的隔离式电流传感器

本申请要求于2010年1月28日提交的、名称为“隔离式电流传感器”的美国临时申请NO.61/299,285的优先权益，于此通过引用并入了该申请的全部内容。

技术领域

本发明涉及电功率测量领域。

背景技术

电力是用于居住应用和商业应用中的基本功率源。测量电力消耗量是在确定对用户收取多少费用中的重要操作。此外，电力消耗的历史走向是在确定在任何给定时间需要产生多少电力中的重要工具。

电力通常是以交流电流的形式在功率线上传送。电力能够以单相、双相、或三相供应。每一个附加相通常需要使用一根附加功率线。附加相也能够用附加线供应。

电力通常是根据消耗的总功率的量来测量的。总功率消耗通常涉及在指定时间段内使用的功率的积分。功率是电压（V）和电流（I）的积。电力计量器通常通过测量在给定的时间瞬间的电压和电流的积并将该积在时间上累积（例如积分）来测量消耗的总功率。

测量电流的一种方法是通过使用电流变压器。电流变压器通常包括一系列环绕环形磁芯的线圈回路。当加载有负载电阻器，则线圈回路产生与流过功率线的电流成比例的电压。由于电流变压器的相-相间的固有的DC隔离，电流变压器通常优选用于工业的和商业的多相计量。

测量电流的第二种方法是通过使用罗氏线圈（Rogowski coil）。罗氏线圈通常包括放置在电流待测量的导体周围的环形线圈。在线圈中感应与导体中的电流的变化率成比例的电压。罗氏线圈的输出端通常连接到电积分器电路以便提供与电流成比例的输出信号。罗氏线圈通常比电流变压器便宜。

测量电流的另一个方法是通过使用电流分流器。电流分流器通常包括与功率线串联放置的相对小的电阻器。电流流过电流分流器，产生跨接分流器的小的电压。电压计量器于是测量电压降以确定流过电流分流器的电流的量。电流分流器本身不与功率线隔离，并且因此不优选用于多相功率测量，因为在功率计量装置的输入引脚上产生的相-相差电压能够轻易地超出标准半导体产品中容许的最大水平。电流分流器通常比电流变压器和罗氏线圈便宜，然而，由于隔离问题，电流变压器优选用于商业应用。

发明内容

本公开的方面包括电流传感器和用于提供电隔离的数字屏障。隔离使得分流电流传感器用于多相功率系统中以确定电流流量的精确量。隔离也减轻了通常作为能量窃取或篡改的手段而引入的磁干扰的影响。数字隔离也减小了交叉耦合干扰的影响并提高了电磁兼容性（EMC）和电快速瞬变（EFT）免疫力。数字屏障隔离还通过将前端与主机侧噪声源电隔离而提高了模拟数字转换（ADC）的有效信噪比（SNR）。隔离屏障提供了功率线相之间或相-中线（neutral）之间的相-相隔离。这使得电流传感器利用中线电流测量在一个性价比高的系统中测量多相功率或电流或单向功率或电流。此外，在很多情况中，利用数字屏障隔离减小了计量器或电流保护装置（电路断路器）的整体尺寸。

在一个实施例中，通过减小引入到线路侧装置与主机侧装置之间的通信链路中的线路侧干扰的数量，数字屏障隔离也减小了前向纠错（FEC）所需的有意地增加的冗余数据的数量。换句话说，通过使通信链路从源自线路侧的电磁干扰至少部分地屏蔽，数字隔离屏障减小了线路侧电磁干扰降低通信链路的完整性的程度。

在一个实施例中，通过减小引入到线路侧装置和主机侧装置之间的通信链路中的主机侧干扰的数量，数字屏障隔离也减小了前向纠错（FEC）所需的有意地增加的冗余数据的数量。换句话说，通过使通信链路从源自主机侧的电磁干扰至少部分地屏蔽，数字隔离屏障减小了主机侧电磁干扰降低通信链路的完整性的程度。

在一个实施例，电流传感器用于测量功率线中的电流。在一个实施例中，所述电流传感器为电流分流器、电流变压器、罗氏线圈、或用于测量电流的其它装置。所述电流传感器与模拟数字转换器通信。所述模拟数字转换器与屏障接口模块通信。所述屏障接口模块与屏障隔离模块通信。所述屏障隔离模块包括，例如相对高频率的变压器（例如，诸如脉冲变压器）或电容器。所述屏障隔离模块与第二屏障接口模块通信。所述第二屏障接口模块与信号处理电路通信。所述信号处理电路确定电流和功率用量的指示，并将该指示发送到显示装置或第二处理器用于另外的分析。

在一个实施例中，电流传感器用于测量功率线中的电流。所述电流传感器与模拟数字转换器通信。所述模拟数字转换器与编码器通信。所述编码器与屏障接口模块通信。所述屏障接口模块与屏障隔离模块通信。所述屏障隔离模块与第二屏障接口模块通信。所述第二屏障接口模块与与所述编码器匹配的解码器通信。所述解码器与信号处理电路通信。在一个实施例中，所述解码器和信号处理电路包括在同一模块中。所述信号处理电路确定电流和功率用量的指示，并将该指示发送到显示装置或第二处理器用于另外的分析。

在一个实施例中，所述解码器功能与所述ADC功能或所述隔离功能无关。在一个实施例中，解码器功能与所述ADC功能和所述隔离功能中的至少一个有关。

在一个实施例中，对由所述ADC产生的数字值进行编码增加了输送的比特率，以便通过所述隔离屏障的输送比等于大约50Hz-60Hz的范围大，在所述大约50Hz-60Hz的范围处，输送容易受由光导致的干扰的影响。在一个实施例中，虽然所述输送的比特率比ADC用以产生数字数据值的比特率高，然而通过隔离屏障的输送的数据率基本上等于ADC用以产生数字数据值的比特率。

在一个实施例中，所述编码器包括在硬件、软件、和固件的合适的组合中实施的数据加密方法。在一个实施例中，所述解码器包括对由编码器加密的数据进行破译或解密的方法。在一个实施例中，所述解码器包括硬件、软件、和固件的合适的组合。

所述解码器包括在硬件、软件、和固件的合适的组合中实施的前向纠错方法。在一个实施例中，所述解码器包括确定最可能由编码器编码的数据的方法。在一个实施例中，所述解码器包括硬件、软件、和固件的合适的组合。

在一个实施例中，所述第一电路或线路侧电路包括可连接在所述电流传感器与所述模拟数字转换器之间的前置放大器。在操作中，所述前置放大器调节由所述电流传感器提供给所述模拟数字转换器的信号的幅度。在一个实施例中，所述前置放大器对由所述电流传感器提供的信号的幅度进行放大。在一个实施例中，所述前置放大器对由所述电流传感器提供的信号的幅度进行衰减。在一个实施例中，所述前置放大器对由所述电流传感器提供的信号的幅度进行选择性地放大或衰减。

在一个实施例中，SIGMA-DELTA转换器用于根据欧姆定律将由电流传感器产生的差分模拟信号转换成代表流过所述传感器的电流的数字数据。在一个实施例中，所述SIGMA-DELTA转换器被划分成两个电路，所述两个电路以变压器（包括，例如，诸如脉冲变压器）或电容器而彼此至少部分地电隔离。所述变压器在所述SIGMA-DELTA转换器的两个部分之间提供单向和/或双向数字数据传输和功率传输。

在一个实施例中，所述第一电路，或线路侧电路，包括：SIGMA-DELTA调制器、电压参考模块、以及屏障接口模块。所述线路侧电路对到所述隔离屏障和来自所述隔离屏障的数据的输送及功率的接收进行管理。在一个实施例中，所述线路侧电路实施在半导体装置中。在一个实施例中，所述线路侧电路包括，例如，诸如整个SIGMA-DELTA转换器（例如调制器和FIR滤波器）或其它类型的模拟数字转换器。在一个实施例中，所述SIGMA-DELTA调制器或其它的模拟数字转换器位于所述线路侧电路上。

在一个实施例中，编码器可连接在所述SIGMA-DELTA调制器（或其它模拟数字转换器）与所述屏障接口模块之间。在一个实施例中，解码器可连接在所述第二屏障接口模块与所述FIR滤波器（或抽取滤波器（decimation filter））之间。

在一个实施例中，所述主机侧电路包括：SIGMA-DELTA转换器的第二半、以及屏障接口模块，所述SIGMA-DELTA转换器的第二半通常被称作FIR滤波器或抽取滤波器。所述主机侧装置对到所述隔离屏障和来自所述隔离屏障的数据及功率的输送进行管理。在一个实施例中，所述主机侧装置实施在半导体装置中。在一个实施例中，所述主机侧装置包括在执行在电力计量或电路断路器/保护应用中常见的功能中有用的其它功能，例如，诸如电压感测、RMS电流测量、功率用量计算、功率用量显示等。虽然关于SIGMA-DELTA转换器进行了描述，然而本领域的技术人员从于此的公开将理解到，本公开也能够使用其它的转换器。

在一个实施例中，所述隔离屏障形成在集成电路上。在一个实施例中，所述隔离屏障包括高频变压器。在一个实施例中，所述隔离屏障与所述线路侧装置和所述主机侧装置之一或两者在同一芯片上。在一个实施例中，所述隔离屏障位于与所述线路侧装置和所述主机侧装置之一或两者分开的外壳中。

在一个实施例中，功率通过所述隔离屏障从所述主机侧装置输送到所述线路侧装置。在一个实施例中，测量信息和/或其它讯息通过所述隔离屏障从所述线路侧装置发送到所述主机侧装置。在一个实施例中，命令数据和/或其它讯息通过所述隔离屏障从所述主机侧装置输送到所述线路侧装置。

在一个实施例中，存在从所述主机侧装置可连接到包括在所述线路侧装置中的所述模拟数字转换器的可选的数据通道。所述数据通道使得主机侧处理器或其它控制器改变所述模拟数字转换器的至少一部分的操作。

在一个实施例中，存在从所述主机侧装置到包括在所述线路侧装置中的所述隔离屏障的数据通道。所述数据通道使得主机侧处理器或其它控制器改变所述隔离屏障的至少一部分的操作。

在一个实施例中，所述主机侧装置包括可连接到所述数据通道的输出数据端口。在一个实施例中，所述主机侧装置包括可连接到所述数据通道的输入数据端口。在一个实施例中，所述主机侧装置包括可连接到所述数据通道的双向输入-输出数据端口。

在一个实施例中，所述线路侧装置包括可连接到所述数据通道的输出数据端口。在一个实施例中，所述线路侧装置包括可连接到所述数据通道的输入数据端口。在一个实施例中，所述线路侧装置包括可连接到所述数据通道的双向输入-输出数据端口。

附图说明

图1示例了电流测量装置的实施例；

图2示例了电流测量装置的另一实施例；

图3A示例了带有用于一相计量器或两相计量器或电路断路器或集成保护装置的变压器的电流测量装置的实施例；

图3B示例了带有用于三相计量器或电路断路器或集成保护装置的变压器的电流测量装置的实施例；

图3C示例了带有用于三相计量器的变压器的电流测量装置的另一实施例；

图4A示例了带有用于一相计量器或两相计量器的外部变压器的电流测量装置的实施例；

图4B示例了带有用于三相计量器的外部变压器的电流测量装置的实施例；

图5为示例了电流测量过程的流程图；

图6示例了线路侧装置的实施例；

图7为示例了线路侧和主机侧通信的时序图；

图8示例了电流测量装置的另一实施例；

图9示例了电流测量装置的另一实施例；

图10示例了线路侧装置的另一实施例。

具体实施方式

图1示例了电流传感器测量系统的实施例。传感器101，例如，诸如电流分流器、罗氏线圈、电流变压器等，感测流过功率线的电流。传感器101与线路侧（line-side）装置103通信。线路侧装置103与隔离屏障（isolationbarrier）105通信，所述隔离屏障105与主机侧装置107通信。虽然被称为线路侧装置和主机侧装置，但该名称仅为称号，并不意味着限制该装置的位置。此外，于此使用的描述性文字，例如，诸如装置、模块等，仅意味着描述整个系统的某些部分，并不意味着将系统的部分限制于包括在相同的或分开的外壳中或在相同的或分开的芯片上。如本领域的普通技术人员从本公开将理解到的，系统的各个部分能够并入到相同的或分开的外壳、板和/或芯片中。

线路侧装置103包括：模拟数字转换器109以及屏障接口（barrierinterface）111。模拟数字转换器109将通过电流传感器的电流的模拟测量结果转换成数字值。该数字值然后被传送到屏障接口111，所述屏障接口111将数字信息通输送过隔离屏障105到达主机侧装置107。

隔离屏障105包括高频变压器，例如将主机侧装置107与线路侧装置103电隔离的脉冲变压器。在一个实施例中，除了高频变压器之外或代替高频变压器，使用电容器来提供隔离。主机侧装置107包括：屏障接口113以及信号处理电路115。屏障接口113将功率输送至线路侧装置103，并接收来自线路侧装置103的数据。在一个实施例中，屏障接口113将数据输送至线路侧装置103，并且屏障接口111接收该数据。屏障接口113与信号处理电路115通信。信号处理电路115确定功率用量的指示，并传送该指示用于另外的用途，例如，诸如用于通过显示装置来显示或用于到功率供应器的通信。

隔离屏障105在线路侧装置103与主机侧装置107之间提供DC和低频隔离。这对于多相功率测量来说是期望的。在一个实施例中，数据率相对地低，以减小功率消耗并减小隔离屏障105的尺寸。在一个实施例中，功率从主机侧装置107通过隔离屏障供应到线路侧装置103。在一个实施例中，供应的功率低于50mW。在一个实施例中，供应的功率低于5mW。在一个实施例中，数据从线路侧装置103通过隔离屏障105发送到主机侧装置107。在一个实施例中，数据从主机侧装置107通过隔离屏障105发送到线路侧装置103。在一个实施例中，数据双向发送，通过隔离屏障105送入和送出主机侧装置和线路侧装置103、107。

继续参考图1，在操作中，电流流过功率线和传感器101。由传感器101生成代表电流的电压，并且该电压被输送到线路侧装置103上的ADC 109。ADC 109可以为，例如，诸如SIGMA-DELTA调制器（SDM）。ADC 109将该电压转换成数字值并将该数字值传送到屏障接口111。屏障接口111对该数字值进行调制或将该数字值传送通过隔离屏障105。通过隔离屏障105的传送能够为中频或高频的形式。使用高频变压器作为隔离屏障具有减小所需的变压器的尺寸的附加好处。屏障接口113解调或接收发送通过隔离屏障105的数字值，并将该数字值传送到信号处理器115用于处理。信号处理器115利用该数字值进行滤波、分析、处理、和/或确定功率消耗测量结果，并将测量结果输出。此外，屏障接口113将功率从主机侧装置107输送通过隔离屏障到达线路侧装置103以给线路侧装置103上电。在一个实施例中，功率作为正弦信号或脉冲信号以相对于功率线的频率高的频率通过隔离屏障105进行输送。在一个实施例中，功率作为供应给模拟数字转换器的时钟信号的一部分通过隔离屏障105进行输送。包括在线路侧装置103上的电压转换装置（见图6）通过，例如，诸如对时钟脉冲信号进行整流和滤波，将时钟信号的一部分变换成所期望的DC电压。该DC电压然后被供应给线路侧装置103的各种组件。在一个实施例中，数据从线路侧装置103输送通过隔离屏障105到达主机侧装置107以便提供，例如，诸如时钟信息、配置数据、命令数据等。时钟信号和数据能够以同一频率或不同频率来回传递通过隔离屏障105。

图2示例了带有变压器，例如高频脉冲变压器的电流传感器测量装置的实施例。流过功率线的电流利用电流传感器201进行测量。该测量装置包括：线路侧装置203、隔离屏障205、以及主机侧装置207。线路侧装置203包括：模拟数字转换器209、屏障接口211、以及电压参考210。ADC 209将代表功率线中流动的电流的模拟输入转换成数字值，并将该数字值传送到屏障接口211。屏障接口213通过隔离屏障205与线路侧装置207通信。通过隔离屏障205的通信能够为单向或双向通信。在一个实施例中，ADC包括SIGMA-DELTA调制器。在一个实施例中，功率通过隔离屏障205被屏障接口211接收。电压参考210传送从隔离屏障205接收的AC功率，并将该AC功率转换成所期望的电压的DC功率。该DC功率提供给线路侧装置203，包括ADC 209。屏障接口211与ADC 209通信，以接收数字化的电流信息并且可选地将采样、时钟或其它信息输送到ADC 209。

主机侧装置207包括：屏障接口213、抽取滤波器214、以及信号处理电路215。与线路侧装置203中的屏障接口211类似，屏障接口213允许主机侧装置207与线路侧装置203之间通过隔离屏障205的通信。屏障接口213将从线路侧装置接收到的信息传送到抽取滤波器214。抽取滤波器214为数字滤波器，对从线路侧装置203接收的数字信号进行滤波。抽取滤波器214然后将指示跨接分流器201的电压的滤波的数字信号传送到信号处理电路215。信号处理电路对滤波的数字信号进行分析，并输出流过功率线的电流或功率的指示。

继续参考图2，在操作中，电流流过功率线和传感器201。与电流成比例的电压由传感器201生成，并且该电压被输送到线路侧装置203上的ADC209。ADC 209将电压转换成数字值并将该数字值传送到屏障接口211。屏障接口211对该数字值进行调制或将该数字值传送通过隔离屏障205。屏障接口213解调或接收发送通过隔离屏障205的数字值，并将该数字值传送到抽取滤波器214用于处理。抽取滤波器214然后将滤波的数字值发送到信号处理器用于另外的处理。信号处理器215利用该数字值进行滤波、分析、处理、和/或确定功率消耗测量结果，并将测量结果输出。在一个实施例中，屏障接口213将功率从主机侧装置207输送通过隔离屏障205到达线路侧装置203以给线路侧装置203上电。在一个实施例中，功率为相对高频的正弦功率信号或脉冲功率信号。在一个实施例中，功率作为供应给模拟数字转换器的时钟信号的一部分通过隔离屏障111进行输送。包括在线路侧装置上的电压转换装置通过，例如，诸如对时钟脉冲信号进行整流和滤波，将时钟信号的一部分变换成所期望的DC电压。该DC电压然后被供应给线路侧装置203的各种组件。包括在线路侧装置203上的电压参考装置210将功率信号变换成所期望的DC电压。DC电压然后被供应给线路侧装置203的各种组件用于上电。在一个实施例中，数据从主机侧装置207输送通过隔离屏障205到达线路侧装置203以便提供，例如，诸如时钟信息、配置数据、命令数据等。

图3A示例了带有用于单相加中线（neutral）计量器或两相计量器的内部变压器的电流测量装置的实施例。图3A包括：两个电流传感器301；线路侧装置303，包括ADC 309及屏障接口311；隔离屏障305；以及主机侧装置307，包括屏障接口313、多路复用器306、抽取滤波器314及信号处理器315。ADC 309，屏障接口311、313，隔离屏障305，以及抽取滤波器314与关于图2描述的那些ADC、屏障接口、隔离屏障、以及抽取滤波器类似地操作。除了这些组件之外，还给主机侧装置307提供了第二电流传感器301和电压测量线。多路复用器316将各种电流和电压输入多路复用到信号处理电路315。此配置使测量装置更便宜，所述测量装置能够通过使用少数的芯片组件来测量单和多相功率。可选地还包括的是包括电阻器331和332的衰减网络。在对两相功率进行计量的实施例中，第三中性线也能够与从每一个相至中性线的衰减网络一起被包括。在一个实施例中，ADC包含SIGMA-DELTA调制器。

继续参考图3A，在操作中，电流流过功率线和传感器301。与流过每一条线的电流成比例的电压分别由传感器301生成，并且该电压被输送到线路侧装置303上的ADC 309。ADC 309将电压转换成数字值并将该数字值传送到屏障接口311。屏障接口311对该数字值进行调制或将该数字值传送通过隔离屏障305。屏障接口313解调或接收发送通过隔离屏障305的数字值，并将该数字值传送到抽取滤波器314用于处理。抽取滤波器314然后将滤波的数字值发送到信号处理器用于另外的处理。信号处理器315利用该数字值进行滤波、分析、处理、和/或确定功率消耗测量结果，并将测量结果输出。在一个实施例中，屏障接口313将功率从主机侧装置307输送通过隔离屏障305到达线路侧装置303以给线路侧装置303上电。在一个实施例中，功率以正弦功率信号或脉冲功率信号或时钟信号的形式进行输送。包括在线路侧装置303上的电压参考装置将功率信号变换成所期望的DC电压。该DC电压然后被供应给线路侧装置303的各种组件用于上电。在一个实施例中，数据从主机侧装置307输送通过隔离屏障305到达线路侧装置303以便提供，例如，诸如时钟信息、配置数据、命令数据等。

此外，每一条功率线的电压水平和用于功率线的一条或更多条的附加电流值被发送到多路复用器316。多路复用器316将电压信号和附加电流信号的每一个进行多路复用，并将它们一次一个或数个地输送到处理器315用于处理。

图3B示例了包括用于测量多相功率的三个分开的隔离的转换器的实施例。本领域的技术人员从于此的公开将理解到，基于待测量的功率的相的数量，可以使用一个、两个、三个、四个、或更多个隔离的转换器。此外，虽然示出了中性线没有数字隔离屏障，但本领域的技术人员从于此的公开能够理解，关于测量中线电流，也能够使用数字隔离。图3B的实施例包括三个隔离的转换器，每个隔离的转换器包括：线路侧装置359、隔离屏障355、以及屏障接口363。在图3B的实施例中，抽取滤波器314与主机侧装置357一起被包括。可选地，在一个实施例中，能够使用多路复用器将来自三个屏障接口363的信号多路复用通过抽取滤波器，以便一次只有三个信号中的一个能传递到抽取滤波器。在一个实施例中，为每一个转换器提供分开的抽取滤波器，并且所有三个信号都被传递到信号处理电路365中。除了测量来自每一个相的电流、来自每一个相的电压之外，还可选地测量包括中线电压和可选地测量通过中性线的电流，以便精确地计算功率消耗。在实施例中，在每一个相与中性线之间能够可选地包括衰减网络。图3B示例了带有包括电阻器385、386、387、388、389、390的衰减网络的实施例。

继续参考图3B，在操作中，电流流过功率线和传感器301。与流过每一条线的电流成比例的电压分别由传感器301生成，并且该电压被输送到线路侧装置359。ADC将电压转换成数字值并将该数字值传送到屏障接口。屏障接口将数字值调制到一个或更多个载波频率上或将数字值传送通过隔离屏障355。屏障接口363解调或接收发送通过隔离屏障355的数字值，并将该数字值传送到抽取滤波器364用于处理。抽取滤波器364然后将滤波的数字值发送到信号处理器365用于另外的处理。信号处理器365利用该数字值进行滤波、分析、处理、和/或确定功率消耗测量结果，并将测量结果输出。在一个实施例中，屏障接口363将功率从主机侧装置357输送通过隔离屏障355到达线路侧装置359以给线路侧装置359上电。在一个实施例中，功率以功率信号或时钟信号的形式进行输送。包括在线路侧装置359上的电压参考装置将时钟脉冲变换成所期望的DC电压。该DC电压然后被供应给线路侧装置359的各种组件用于上电。在一个实施例中，数据从主机侧装置359输送通过隔离屏障355到达线路侧装置357以便提供，例如，诸如时钟信息、配置数据、命令数据等。

此外，每一条功率线的电压水平和用于功率线的一条或更多条的附加电流值被发送到多路复用器366。多路复用器366将电压信号和附加电流信号的每一个进行多路复用，并将它们一次一个或数个地输送到处理器365用于处理。在一个实施例中，多路复用器366为模拟多路复用器，并且多路复用的值在它们被多路复用后从模拟值转换成数字值。在一个实施例中，多路复用器366为数字装置，并且多路复用的值在它们被多路复用之前从模拟值转换成数字值。

图3C示例了带有数字多路复用器的功率测量装置的实施例。除了转换器370被用于将测量到的通过功率线的模拟电压转换成数字值外，该功率测量装置的操作和组件与图3B的类似。数字值然后被多路复用并被发送到信号处理器365用于处理。在一个实施例中，电流传感器将电流信息输送至模拟多路复用器，所述模拟多路复用器在电流信息输送通过隔离屏障之前，通过一个或多个线路侧装置将电流信息进行多路复用用于转换。在一个实施例中，转换器在主机侧装置中。

除了隔离屏障408位于线路侧装置和主机侧装置403、407的外部外，图4A示例了与图3A类似的实施例。即，隔离屏障没有与线路侧装置403和主机侧装置407位于同一芯片上。虽然没有示例，但是衰减网络也能够如图3A中所描述地用于此实施例。除了，如以上论述的，隔离屏障455位于线路侧装置和主机侧装置459、457的外部外，图4B示例了与图3B类似的实施例。

在一个实施例中，线路侧装置与主机侧装置相隔较远。在一个实施例中，线路侧装置与主机侧装置分开封装。在一个实施例中，线路侧装置位于主机侧装置以外的分开的芯片和/或板上。在一个实施例中，隔离屏障与线路侧装置位于同一芯片和/或板和/或外壳上。在一个实施例中，隔离屏障与主机侧装置位于同一芯片和/或板和/或外壳上。此外，线路侧装置、主机侧装置、以及隔离屏障的位置的其它组合也是可能的。

图5为示例用于测量电流的过程的流程图。当功率流过功率线时，在框501处感测电流的指示。然后在框503处将感测的电流指示从模拟值转换成数字值。如以上所述，在框505中，将数字值传递通过隔离屏障。一旦数字值传递通过了隔离屏障，则它在框507处由信号处理器和/或抽取滤波器进行处理。然后过程重复。并行的电流感测过程，诸如关于图5描述的，也能够用于每一个附加相。类似地，如以上所述，能够使用单个多路复用过程利用隔离屏障来测量电流。

图6示例了线路侧装置600的实施例的框图。线路侧装置600包括：脉冲变压器601、脉冲IO 603、有源整流器605、ADC调制器607、放大框608、温度（TEMP）电路609、熔断器611、带隙（bandgap）613、带隙缓冲器615、偏置电流（Ibias）617、测试多路复用器（TMUX）619、以及接口框621。

如以上所述，线路侧装置接收来自电流传感器的电流指示，并通过数字隔离屏障将数字化的电流指示输送到主机侧装置。电流指示在输入端623、625处被接收。指示在放大框608处被放大，并由ADC调制器607转换成数字值。在一个实施例中，放大框608的增益大约为8。转换的数字值被传送到接口框621用于缓冲和变形。接口框将数字值传送到脉冲IO 603用于从数字隔离屏障到主机侧装置的输送。

在一个实施例中，操作功率通过隔离屏障601从主机侧装置以如关于图7的进一步详细描述的功率脉冲的形式被接收。功率脉冲通过有源整流器605被转换成操作功率（VDD）。在一个实施例中，当瞬时正电流为大约20ma时，有源整流器605提供具有小于大约150mv的下降的整流功能。在一个实施例中，主机侧装置将控制命令通过隔离屏障601传送到线路侧装置。在一个实施例中，线路侧装置将控制、测量结果、和/或状态信息通过隔离屏障601传送到主机侧装置。

继续参考图6，TEMP电路609执行温度测量。在一个实施例中，温度电路609用于确定通过带隙613、带隙缓冲器615、及偏置电流（Ibias）617传送到ADC调制器的参考电压和偏置电流。在一个实施例中，TEMP电路609等待来自接口框621的启用信号。当接收到启用信号时，TEMP电路609上电，完成温度测量，然后掉电。在一个实施例中，TEMP电路609仅在由主机侧装置如通过接口框621所传送地指示执行温度测量的时候才执行温度测量。在一个实施例中，TEMP电路609执行16比特温度测量。在一个实施例中，来自TEMP电路609的数据在接口框621中被缓冲。进行数据缓冲以便当主机装置请求温度输出时，接口框621首先输出缓冲的值，然后启用TEMP电路以产生新的值。在一个实施例中，TEMP电路为VCO，所述电压控制振荡器的时钟频率与温度成比例。在一个实施例中，最高时钟率为10MHz。将VCO输出计算为P脉冲。在一个实施例中，P为3800。计数器的最终值为TEMP字码（word）。

在一个实施例中，熔断器611提供了可编程存储器。在一个实施例中，提供8个熔断器以存储关于线路侧装置的信息。熔断器611在制造期间被程序化，例如通过熔断熔断器611中的一个或更多个，以便提供关于线路侧装置的信息，例如，诸如电压和电流参考信息、操作温度、制造信息、或其它和线路侧装置操作有关的信息。在一个实施例中，存储在熔断器上的信息由数字框621读取，并通过数字隔离屏障601传送到主机侧装置。

在一个实施例中，线路侧装置600包括用于测试线路侧装置的6管脚测试模式。在一个实施例中，通过把INN输入端625拉到地来确立6管脚测试模式。在此模式中，VDD和GND直接上电，并且INP输入端623变成TMUX 619输出端。SP和SN仍旧为串行接口。也能够将SP和SN提升到高于和低于功率供应以评估有源整流器的性能。在一个实施例中，电流传感器600包括8管脚测试模式。通过将电压施加到TEST管脚输入端来进入此测试模式。在此模式中，INN和INP管脚625、623保持它们的正常功能。在一个实施例中，熔断器修正在6管脚测试模式或8管脚测试模式中执行。在一个实施例中，在一个或所有测试模式中，VDD和GND从外部上电以确保用于可靠熔断器写入的足够的电流。在一个实施例中，当接收到熔断器读取请求时，熔断器缓冲区的内容被输出。在一个实施例中，当读取完成时，线路侧装置600将内部读取序列初始化以刷新其熔断器缓冲区。在熔断器缓冲区被刷新后，关断所有熔断器电路偏置电流以节约供应电流。

在一个实施例中，电流传感器600具有核心电源。在一个实施例中，电流传感器600没有核心电源。在一个实施例中，电路根据VDD供应操作。在一个实施例中，VDD供应为3.3v。在一个实施例中，不包括用于VDD的调节器以便减少管脚的数量。在一个实施例中，局部调节器与带隙613、带隙缓冲器615、和/或ADC调制器607的前置放大器增益一起使用。这能够具有将它们的DC和60Hz电源抑制比（PSRR）最大化的效果。在一个实施例中，当电源变化时，调节变压器的匝数比规格以将VDD保持在合理的范围中。例如，在一个实施例中，电源从3.0v变化到3.6v。在一个实施例中，匝数比为1:1.3。在一个实施例中，功率测量装置精确到全尺寸的大约1%。在一个实施例中，功率测量装置精确到全尺寸的大约0.1%。

图7为通过脉冲变压器在主机侧装置和线路侧装置之间的通信的过程的时序图。图示750示例了当测试输入710低时，或，换句话说，当线路侧装置不处于测试模式时，的过程的实施例。在功率周期751N处，写入标志（WR）753被线路侧装置接收。WR标志763将写入数据的通信初始化。写入数据包括：斩波极性（CHOP POL）指令741以及读取代码指令（RDCODE）743。在一个实施例中，WR标志将ADC时钟（ADC_CLK）755、读取ADC（RD_ADC）757和读取数据（RD_DATA）759重新初始化。在一个实施例中，当测试输入711高时，或，换句话说，当线路侧装置处于测试模式时，在写入数据字符串中，写入数据包括附加TMUX和熔断器设定755信息。在一个实施例中，CHOP POL指令741使运算放大器(op-amp)的极性反转同步。极性反转每隔RD_ADC 757的一个其它ADC读取代码761、761、763、765进行反转，以避免ADC信息的通信中的60Hz成分。

在一个实施例中，输出RD_DAT波形为即时的并且与脉冲时钟不同步。

在一个实施例中，如由时序图720示例的，在每一个功率周期期间，操作功率脉冲701由线路侧装置接收。此外，在某些功率周期期间，读取脉冲或读取脉冲串由线路侧装置输送，和/或写入脉冲或写入脉冲串由线路侧装置接收。在功率脉冲与读取和写入脉冲之间为高阻抗时段。高阻抗状态使得脉冲变压器反激（fly back）并且将由脉冲感应的感应电流进行释放。

图8示例了电流测量装置的另一实施例，该实施例与图1中示出的电流传感器测量系统的实施例类似。传感器101感测流过功率线的电流。传感器101与线路侧装置103通信。线路侧装置103与隔离屏障105通信，所述隔离屏障105与主机侧装置107通信。

图8的线路侧装置103包括：前置放大器108、模拟数字转换器109、编码-解码模块（CODEC）112、以及屏障接口111。

前置放大器108调节由电流传感器101提供的信号的幅度，并向模拟数字转换器109提供输出。在一个实施例中，前置放大器108放大由电流传感器101提供的信号的幅度。在一个实施例中，前置放大器108衰减由电流传感器101提供的信号的幅度。在一个实施例中，前置放大器108选择性地放大或衰减由电流传感器提供的信号的幅度。

模拟数字转换器109将通过电流传感器101的电流的模拟测量结果转换成数字值。该数字值然后传送到CODEC 112。

CODEC 112对由模拟数字转换器109提供的数字值进行编码。编码的数字值或编码的数据传送到屏障接口111，所述屏障接口111将编码的数字信息输送通过隔离屏障105到达主机侧装置107。

在一个实施例中，CODEC 112对在主机侧装置107上编码并从主机侧装置107发送的编码的数字数据进行解码。在一个实施例中，CODEC 112对由模拟数字转换器109提供的数字数据进行编码并且也对从主机侧装置传送的编码的数据进行解码。由CODEC 112解码的数据也能够提供给包括在线路侧装置103中的组件的任何组合。例如，在一个实施例中，解码的数据提供给模拟数字转换器109的配置、测试、或复位组件。类似地，例如，在一个实施例中，提供解码的数据以调节前置放大器108和屏障接口111中的至少一个，或其子组件的操作。

CODEC 112可配置为根据编码或解码的各种方法来对数据进行编码或解码，以便实施特定功能。

在一个范例中，CODEC 112的实施例包括在硬件、软件、和固件的合适的组合中实施的数据加密方法。通常地，加密是将数据变换成对不具有使得能够解密加密的数据的特定信息（例如密钥）的其它装置来说是难以理解的形式的方法。包括数据加密或解密的方法的CODEC适合于其中特定装置的保密和/或唯一识别是所期望的特征的系统。例如，在某些应用中，期望对未经证实的观测者隐瞒由功率计量器收集的信息。

加密还通过减小数据在线路侧装置103到主机侧装置107之间传送时，未被授权的使用者或装置操纵或窃取数据的能力来提供数据完整性。在一个实施例中，由线路侧装置103收集的数据在其被传送到主机侧装置107之前被加密。

在一个实施例中，CODEC 112包括对在主机侧装置107上加密的、在硬件、软件、和固件的合适的组合中实施的数据进行破译或解密的方法。如以上提到的，在一个实施例中，来自主机侧装置107的数据用于调节线路侧装置103的一个或更多个组件的操作。同样，在恶意的环境中，包括已知的或未知的恶意的干扰者，期望对来自主机侧装置107的数据进行加密以防止线路侧装置103的一个或更多个组件受到已知的或未知的恶意的干扰者企图的错误的调节。

存在数据加密的各种形式和方法，和破译加密的数据的各种形式和方法。本领域的技术人员从于此的公开将理解到，数据加密/解密的类型和方法选择为满足特定系统的需求。同样，在各种实施例中使用的数据加密/解密的类型和方法能够从一个实施例到下一个实施例变化。

在另一范例中，CODEC 112的实施例包括在硬件、软件、和固件的合适的组合中实施的前向纠错（forward error correction）的方法。通常地，前向纠错是通过在输送之前增加冗余的数据来变换数据的方法。增加的冗余数据通常作为被编码的数据的函数而导出。包括前向纠错方法的CODEC在信息通过通信链路传送的系统中是有用的，所述通信链路在输送的信号中引起动态相位误差。增加的冗余数据使得接收装置检测并纠正有界数量的错误，而无需原始数据的重新输送，这是基于自动重复请求（ARQ）协议所需要的。

在一个实施例中，CODEC 112包括确定最有可能由编码器编码的、在硬件、软件、和固件的合适的组合中实施的数据的方法。如以上提到的，在一个实施例中，来自主机侧装置107的数据用于调节线路侧装置103的一个或更多个组件的操作。同样如以上所述，存在线路侧装置103与主机侧装置107相隔较远的实施例。同样，在一个实施例中，从主机侧装置107传输到线路侧装置103和从线路侧装置103传输到主机侧装置107的数据将通过，例如，诸如无线通信链路、卫星通信链路、光纤通信链路等的通信链路进行传送。某些通信链路，诸如无线和卫星通信链路，引入了动态相位误差，所述动态相位误差损坏输送的信号。前向纠错方法使得接收器检测并纠正有界数量的错误，而无需来自输送器的数据的重新输送。

存在前向纠错的各种形式和方法，和解码接收到的编码的数据的各种形式和方法。本领域的技术人员将从于此的公开理解到，前向纠错的类型和方法选择为满足特定系统的需求。同样，在各种实施例中使用的前向纠错的类型和方法能够从一个实施例到下一个实施例变化。

在一个实施例中，CODEC 112将由模拟数字转换器109产生的数字值进行编码以便通过隔离屏障105的输送的比特率（其包括用以输送所有数据及冗余比特的速率）从而比等于大约50Hz-60Hz的范围大，在所述大约50Hz-60Hz的范围处，输送有时候容易受由光源导致的干扰的影响。相应地，在一个实施例中，输送的比特率比模拟数字转换器109产生数字值的速率大，所述数字值随后被CODEC 112进行编码。在一个实施例中，虽然通过隔离屏障105的输送的比特率比模拟数字转换器109用以产生数字数据值的速率大，然而通过隔离屏障105的输送的数据率实质上等于模拟数字转换器109用以产生数字数据值的速率，以便在数据用以从线路侧装置103传输到主机侧装置105的速度中不存在实质上的退化。

隔离屏障105包括高频变压器，例如将主机侧装置107与线路侧装置103电隔离的脉冲变压器。在一个实施例中，除高频变压器之外或代替高频变压器，使用电容器来提供隔离。

主机侧装置107包括：屏障接口113、第二CODEC 116以及信号处理电路115。屏障接口113将功率输送至线路侧装置103，并接收来自线路侧装置103的数据。在一个实施例中，屏障接口113将数据输送到线路侧装置103，并且屏障接口111接收该数据。

屏障接口113与第二CODEC 116通信，所述第二CODEC 116与线路侧装置103上的CODEC 112匹配。所述第二CODEC 116与信号处理电路115通信。信号处理电路115确定功率用量的指示，并传送该指示用于另外的用途，例如，诸如用于通过显示装置来显示或用于到功率供应器的通信。

隔离屏障105在线路侧装置103与主机侧装置107之间提供DC和低频隔离。这对于多相功率测量来说是期望的。在一个实施例中，数据率相对地低，以减小功率消耗并减小隔离屏障105的尺寸。在一个实施例中，功率通过隔离屏障从主机侧装置107供应到线路侧装置103。在一个实施例中，数据通过隔离屏障105从线路侧装置103发送到主机侧装置107。在一个实施例中，数据通过隔离屏障105从主机侧装置107发送到线路侧装置103。在一个实施例中，数据双向发送，通过隔离屏障105送入和送出主机侧装置和线路侧装置103、107。在一个实施例中，从线路侧装置103发送的数据被编码，并且随后在主机侧装置107上被解码。在一个实施例中，从主机侧装置107发送的数据被编码，并且随后在线路侧装置103上被解码。

继续参考图8，在操作中，电流流过功率线和传感器101。由传感器101生成代表电流的电压，并且该电压被输送到前置放大器108，所述前置放大器108调节由电流传感器101提供的信号的幅度，并向模拟数字转换器109提供输出。ADC 109能够为，例如，诸如SIGMA-DELTA调制器（SDM）。ADC 109将电压转换成数字值并将该数字值传送到CODEC 112。CODEC112将数字值变换成编码的数字值，并将该编码的数字值传送到屏障接口111。屏障接口111对编码的数字值进行调制或将编码的数字值传送通过隔离屏障105。通过隔离屏障105的传送能够为中频或高频的形式。使用高频变压器作为隔离屏障具有减小所需的变压器的尺寸的附加好处。屏障接口113解调或接收发送通过隔离屏障105的编码的数字值，并将该编码的数字值传送到第二CODEC 116。第二CODEC 116将该编码的数字值变换成解码的数字值。该解码的数字值为由模拟数字转换器109提供的数字值的相对精确的再现。

第二CODEC 116将解码的数字值传送到信号处理器115用于处理。信号处理器115利用该解码的数字值进行滤波、分析、处理、和/或确定功率消耗测量结果，并将测量结果输出。

此外，屏障接口113将功率从主机侧装置107输送通过隔离屏障到达线路侧装置103以给线路侧装置103上电。在一个实施例中，功率作为正弦信号或脉冲信号以相对于功率线的频率高的频率通过隔离屏障105进行输送。在一个实施例中，功率作为供应给模拟数字转换器的时钟信号的一部分通过隔离屏障105进行输送。包括在线路侧装置103上的电压转换装置（见图6）通过，例如，诸如对时钟脉冲信号进行整流和滤波，将时钟信号的一部分变换成所期望的DC电压。该DC电压然后被供应给线路侧装置103的各种组件。在一个实施例中，数据从线路侧装置103输送通过隔离屏障105到达主机侧装置107以便提供，例如，诸如时钟信息、配置数据、命令数据等。时钟信号和数据能够以同一频率或不同频率来回传递通过隔离屏障105。在一个实施例中，时钟信号和数据中的至少一个能够在线路侧装置103上被编码。在一个实施例中，时钟信号和数据中的至少一个能够在主机侧装置107上被编码。

图9示例了电流测量装置的另一实施例，该实施例与图2中示出的电流传感器测量系统的实施例类似。流过功率线的电流利用电流传感器201来测量。测量装置包括：线路侧装置203、隔离屏障205、以及主机侧装置207。

线路侧装置203包括：前置放大器:208、模拟数字转换器209、编码-解码模块（CODEC）212、屏障接口211、以及电压参考210。

前置放大器208调节由电流传感器201提供的信号的幅度，并向模拟数字转换器209提供输出。模拟数字转换器209将通过电流传感器201的电流的模拟测量结果转换成数字值。该数字值然后传送到CODEC 212。CODEC 212对由模拟数字转换器209提供的数字值进行编码。编码的数字值或编码的数据被传送到屏障接口211，所述屏障接口211将编码的数字信息输送通过隔离屏障205到达主机侧装置207。

在一个实施例中，CODEC 212对在主机侧装置207上编码并从主机侧装置207发送的编码的数字数据进行解码。在一个实施例中，CODEC 212对由模拟数字转换器209提供的数字数据进行编码并且也对从主机侧装置207传送的编码的数据进行解码。由CODEC 212解码的数据能够提供给包括在线路侧装置203中的组件的任何组合。例如，在一个实施例中，解码的数据提供给模拟数字转换器209或电压参考210的配置、测试或复位组件。类似地，例如，在一个实施例中，提供解码的数据以调节前置放大器208和屏障接口211中的至少一个，或其子组件的操作。CODEC 212配置为根据编码或解码的各种方法对数据进行编码或解码，以便实施特定功能。

屏障接口211通过隔离屏障205与线路侧装置207通信。通过隔离屏障205的通信能够为单向或双向通信。在一个实施例中，ADC包括SIGMA-DELTA调制器。在一个实施例中，功率通过隔离屏障205由屏障接口211接收。电压参考210传送从隔离屏障205接收的AC功率，并将该AC功率转换成所期望的电压的DC功率。该DC功率提供给线路侧装置203，包括ADC 209。屏障接口211与CODEC 212通信，以接收编码的数字化的电流信息并且可选地经由CODEC 212或电压参考210将采样、时钟或其它信息输送给ADC 209。

主机侧装置207包括：屏障接口213、第二CODEC 216、抽取滤波器214、以及信号处理电路215。与线路侧装置203中的屏障接口211类似，屏障接口213允许主机侧装置207与线路侧装置203之间通过隔离屏障205的通信。屏障接口213将从线路侧装置203接收到的编码的信息传送到第二CODEC 216。第二CODEC 216将编码的信息变换成解码的信息。在一个实施例中，该解码的信息为由包括在模拟数字转换器209中的SIGMA-DELTA调制器提供的信息的相对精确的再现。

第二CODEC 216将解码的信息传送到抽取滤波器214。抽取滤波器214为数字滤波器，其对从线路侧装置203接收的解码的数字信号进行滤波。抽取滤波器214然后将指示跨接分流器201的电压的滤波的数字信号传送到信号处理电路215。信号处理电路对该滤波的数字信号进行分析，并输出流过功率线的电流或功率的指示。

继续参考图9，在操作中，电流流过功率线和传感器201。由传感器201生成与电流成比例的电压，并且该电压被输送到前置放大器208，所述前置放大器208调节由传感器201提供的信号的幅度。前置放大器将幅度调节的信号传送到线路侧装置203上的ADC 209。ADC 209将电压转换成数字值并将该数字值传送到CODEC 212。CODEC 212将数字值变换成编码的数字值，并将该编码的数字值传送到屏障接口211。屏障接口211对该编码的数字值进行调制或将该编码的数字值传送通过隔离屏障205。屏障接口213解调或接收发送通过隔离屏障205的编码的数字值，并将该数字值传送到第二CODEC 216。第二CODEC 216将该编码的数字值变换成解码的数字值并将该解码的数字值传送到抽取滤波器214用于处理。抽取滤波器214然后将滤波的数字值发送至信号处理器用于另外的处理。信号处理器215利用该数字值进行滤波、分析、处理、和/或确定功率消耗测量结果，并将测量结果输出。在一个实施例中，屏障接口213将功率从主机侧装置207输送通过隔离屏障205到达线路侧装置203以给线路侧装置203上电。在一个实施例中，功率为相对高频率的正弦功率信号或脉冲功率信号。在一个实施例中，功率作为供应给模拟数字转换器的时钟信号的一部分通过隔离屏障105进行输送。包括在线路侧装置上的电压转换装置通过，例如，诸如对时钟脉冲信号进行整流和滤波，将时钟信号的一部分变换成所期望的DC电压。该DC电压然后被供应给线路侧装置203的各种组件。包括在线路侧装置203上的电压参考装置210将功率信号变换成所期望的DC电压。该DC电压然后被供应给线路侧装置203的各种组件用于上电。在一个实施例中，数据从主机侧装置207输送通过隔离屏障205到达线路侧装置203以便提供，例如，诸如时钟信息、配置数据、命令数据等。在一个实施例中，时钟信号和数据中的至少一个能够在线路侧装置203上被编码。在一个实施例中，时钟信号和数据中的至少一个能够在主机侧装置207上被编码。

图10示例了线路侧装置的另一实施例，该实施例与图6中示出的线路侧装置的实施例类似。图10中示出的线路侧装置包括包括在图6中的元件，并且还包括编码-解码模块（CODEC）612。CODEC 612可连接到模拟数字转换器607，并且在操作中，CODEC 612接收来自模拟数字转换器607的数字值。CODEC 612也可连接到屏障接口框621，并且在操作中，CODEC612将编码的数字值传送到屏障接口框621。

如以上所述，参照图8，在一个实施例中，CODEC 612对在主机侧装置上编码并从主机侧装置发送的编码的数字数据进行解码。在一个实施例中，CODEC 612对由模拟数字转换器607提供的数字数据进行编码并且也对从主机侧装置传送的编码的数据进行解码。由CODEC 612解码的数据能够提供给包括在线路侧装置中的组件的任何组合。例如，在一个实施例中，解码的数据提供给模拟数字转换器607的配置、测试或复位组件。类似地，例如，在一个实施例中，提供解码的数据以调节前置放大器608和屏障接口框621中的至少一个，或其子组件的操作。

CODEC 612可配置为根据编码或解码的各种方法对数据进行编码或解码，以便实施特定功能。

在一个范例中，CODEC 612的实施例包括在硬件、软件、和固件的合适的组合中实施的数据加密方法。通常地，加密是将数据变换成对不具有使得能够解密加密的数据的特定信息（例如密钥）的其它装置来说是难以理解的形式的方法。包括数据加密或解密的方法的CODEC适合于其中特定装置的保密和/或唯一识别是所期望的特征的系统。例如，在某些应用中，期望对未经证实的观测者隐瞒由功率计量器收集的信息。

加密还通过减小数据在线路侧装置与主机侧装置之间传送时，未被授权的使用者或装置操纵或窃取数据的能力来提供数据完整性。在一个实施例中，由线路侧装置收集的数据在其被传送到主机侧装置之前被加密。

在一个实施例中，CODEC 612包括对在主机侧装置上加密的、在硬件、软件、和固件的合适的组合中实施的数据进行破译或解密的方法。如以上提到的，在一个实施例中，来自主机侧装置的数据用于调节线路侧装置103的一个或更多个组件的操作。同样，在恶意的环境中，包括已知的或未知的恶意的干扰者，期望对来自主机侧装置的数据进行加密以防止线路侧装置103的一个或更多个组件受到已知的或未知的恶意的干扰者企图的错误的调节。

存在数据加密的各种形式和方法，和破译加密的数据的各种形式和方法。本领域的技术人员从于此的公开将理解到，数据加密/解密的类型和方法选择为满足特定系统的需求。同样，在各种实施例中使用的数据加密/解密的类型和方法能够从一个实施例到下一个实施例变化。

在另一范例中，CODEC 612的实施例包括在硬件、软件、和固件的合适的组合中实施的前向纠错方法。通常地，前向纠错是通过在输送之前增加冗余的数据来变换数据的方法。增加的冗余数据通常作为被编码的数据的函数而导出。包括前向纠错方法的CODEC在信息通过通信链路传送的系统中是有用的，所述通信链路在输送的信号中引起动态相位误差。增加的冗余数据使得接收装置检测并纠正有界数量的错误，而无需原始数据的重新输送，这是基于自动重复请求（ARQ）协议所需要的。

在一个实施例中，CODEC 612包括确定最有可能由编码器编码的、在硬件、软件、和固件的合适的组合中实施的数据的方法。如以上提到的，在一个实施例中，来自主机侧装置的数据用于调节线路侧装置的一个或更多个组件的操作。同样如以上所述，存在线路侧装置与主机侧装置相隔较远的实施例。同样，在一个实施例中，从主机侧装置传输到线路侧装置和从线路侧装置传输到主机侧装置的数据将通过，例如，诸如无线通信链路、卫星通信链路、光纤通信链路等的通信链路进行传送。某些通信链路，诸如无线和卫星通信链路，引入了动态相位误差，所述动态相位误差损坏输送的信号。前向纠错方法使得接收器检测并纠正有界数量的错误，而无需来自输送器的数据的重新输送。

存在前向纠错的各种形式和方法，和解码接收到的编码的数据的各种形式和方法。本领域的技术人员将从于此的公开理解到，前向纠错的类型和方法选择为满足特定系统的需求。同样，在各种实施例中使用的前向纠错的类型和方法能够从一个实施例到下一个实施例变化。

虽然已经就某些优选的实施例描述了前述的发明，但根据于此的公开，其它的实施例对本领域的普通技术人员来说将是显而易见的。例如，本领域技术人员将从于此的公开意识到，能够使用各种制造、设计方法和材料来制作于此描述的各种组件。例如，代替使用电流分流器，本领域的普通技术人员将理解到，也能够使用，例如，诸如电流传感器、罗氏线圈等的用于测量电流的其它装置。此外，鉴于于此的公开，其它的组合、省略、替代、以及改变对本领域的技术人员来说将是显而易见的。预期的是描述的本发明的各个方面和特征能够分开地、组合在一起地、或互相取代地实施，并且能够实现特征和方面的各种组合和子组合，并且仍落入本发明的范围内。此外，以上描述的系统不需要包括在优选的实施例中描述的所有的模块和功能。相应地，本发明不是意在由优选的实施例的记载限制，而是通过参照附加的权利要求来限定。

Claims (50)

1.一种电流测量系统，包括：

电流感测装置，所述电流感测装置配置为生成与流自功率源的电流成比例的电压；

与所述电流感测装置通信的模拟数字转换器，所述模拟数字转换器配置为将所述电压转换成数字数据；

与所述模拟数字转换器通信的编码器，所述编码器配置为将所述数字数据变换成编码的数字数据；

解码器，配置为将所述编码的数字数据变换成解码的数字数据；

与所述解码器通信的处理器，配置为至少部分地基于所述解码的数字数据来计算功率消耗的指示；以及

隔离屏障，配置为在所述编码器与所述解码器之间提供至少部分的电隔离，其中，操作功率通过所述隔离屏障至少供应给所述模拟数字转换器，并且其中，所述编码的数字数据通过所述隔离屏障提供给所述解码器。

2.如权利要求1所述的电流测量系统，还包括通过所述隔离屏障通信的第一屏障接口装置和第二屏障接口装置，其中，所述第一屏障接口装置配置为至少将信息输送通过所述隔离屏障，并且所述第二屏障接口装置配置为至少接收通过所述隔离屏障的信息。

3.如权利要求2所述的电流测量系统，其中，所述处理器利用输送通过所述隔离屏障的所述信息来计算所述功率消耗。

4.如权利要求2所述的电流测量系统，其中，所述编码器与所述第一屏障接口装置通信，并且所述第二屏障接口装置与所述解码器通信。

5.如权利要求1所述的电流测量系统，其中，所述模拟数字转换器包括SIGMA-DELTA转换器的调制器部分。

6.如权利要求5所述的电流测量系统，其中，所述SIGMA-DELTA调制器包括模拟SIGMA-DELTA调制器。

7.如权利要求5所述的电流测量系统，还包括数字滤波器，所述数字滤波器配置为在所述解码的数字数据由所述处理器接收之前对所述解码的数字数据进行滤波。

8.如权利要求7所述的电流测量系统，其中，所述滤波器包括抽取滤波器。

9.如权利要求1所述的电流测量系统，还包括配置为测量通过两个或更多个电流感测装置的两相或更多相功率的两个或更多个隔离屏障、两个或更多个模拟数字转换器、两个或更多个编码器以及两个或更多个编码器。

10.如权利要求1所述的电流测量系统，其中，所述隔离屏障包括脉冲变压器。

11.如权利要求1所述的电流测量系统，其中，时钟信号通过所述隔离屏障提供给所述模拟数字调制器。

12.如权利要求1所述的电流测量系统，其中，操作功率输送通过所述隔离屏障。

13.如权利要求1所述的电流测量系统，其中，所述编码器配置为根据前向纠错方法对所述数字数据进行编码。

14.如权利要求13所述的电流测量系统，其中，所述编码器配置为对所述数字数据进行编码以便通过所述隔离屏障的所输送的数据率实质上等于所述模拟数字转换器用以产生用于由所述编码器进行编码的数字值的速率。

15.如权利要求1所述的电流测量系统，其中，所述编码器配置为根据加密方法对所述数字数据进行编码。

16.一种电流测量系统，包括：

电流感测装置，所述电流感测装置配置为生成与流自功率源的电流成比例的电压；

与所述电流感测装置通信的模拟数字转换器，所述模拟数字转换器配置为将所述电压转换成数字数据；

与所述模拟数字转换器通信的第一编码器，所述第一编码器配置为将所述数字数据变换成编码的数字数据；

第一解码器，配置为将所述编码的数字数据变换成解码的数字数据；

与所述第一解码器通信的处理器，并配置为至少部分地基于所述解码的数字数据来计算功率消耗的指示；以及

隔离屏障，配置为在所述第一编码器与所述第一解码器之间提供至少部分的电隔离，其中，操作功率通过所述隔离屏障至少供应给所述模拟数字转换器，并且其中，所述编码的数字数据通过所述隔离屏障提供给所述第一解码器。

17.如权利要求16所述的电流测量系统，还包括：

数据源，配置为提供数字信号；

与所述数据源通信的第二编码器，所述第二编码器配置为将所述数字数据变换成编码的数字信号；

第二解码器，配置为将所述编码的数字信号变换成解码的数字信号；并且

其中，所述隔离屏障配置为在所述第二编码器与所述第二解码器之间提供至少部分的电隔离。

18.如权利要求16所述的电流测量系统，其中，所述数据源包括在所述处理器内。

19.如权利要求16所述的电流测量系统，其中，所述数字信号包括控制信号。

20.如权利要求16所述的电流测量系统，其中，所述解码的数字信号用于上电。

21.一种功率计量器或电路断路器或集成保护装置，包括：

模拟数字转换器，配置为将流过功率源的电流的指示从模拟值转换成数字值；

与所述模拟数字转换器通信的编码器，所述编码器配置为将所述数字值变换成编码的数字值；

解码器，配置为将所述编码的数字值变换成解码的数字值；

抽取滤波器，配置为对所述解码的数字值进行抽取；

处理器，配置为接收所抽取的值和所述电压的指示并计算功率用量测量结果；以及

隔离屏障，配置为在从所述编码器发送到所述解码器的信号之间提供电隔离。

22.如权利要求21所述的功率计量器，其中，所述隔离屏障包括脉冲变压器。

23.如权利要求21所述的功率计量器，还包括电流分流器，所述电流分流器配置为提供流过所述功率源到达所述模拟数字调制器的电流的指示。

24.如权利要求21所述的功率计量器，其中，所述模拟数字转换器和所述抽取滤波器包括SIGMA-DELTA装置。

25.如权利要求21所述的功率计量器，其中，所述隔离屏障包括脉冲变压器。

26.如权利要求21所述的功率计量器，其中，操作功率输送通过所述隔离屏障。

27.如权利要求21所述的功率计量器，还包括通过所述隔离屏障通信的第一屏障接口装置和第二屏障接口装置，其中，所述第一屏障接口装置配置为至少将信息输送通过所述隔离屏障，并且所述第二屏障接口装置配置为至少接收通过所述隔离屏障的信息。

28.如权利要求27所述的功率计量器，其中，所述编码器与所述第一屏障接口装置通信，并且所述第二屏障接口装置与所述解码器通信。

29.如权利要求27所述的功率计量器，其中，所述编码器配置为根据前向纠错方法对所述数字数据进行编码。

30.如权利要求29所述的功率计量器，其中，所述编码器配置为对所述数字数据进行编码以便通过所述隔离屏障的所输送的数据率实质上等于所述模拟数字转换器用以产生用于由所述编码器编码的数字值的速率。

31.如权利要求27所述的功率计量器，其中，所述编码器配置为根据加密方法对所述数字数据进行编码。

32.一种测量功率的方法，包括：

在功率测量装置的线路侧部分上将流过功率源的电流的指示从模拟电流信号转换成数字电流信号；

在所述线路侧部分上将所述数字电流信号编码成编码的数字电流信号；

将所述编码的数字电流信号通过电隔离屏障从所述线路侧部分传送到所述功率测量装置的主机侧部分；

在所述主机侧部分上将所述编码的数字信号解码成解码的数字电流信号；

对所述解码的数字电流信号进行抽取；

确定跨接功率源的电压的指示；以及

计算功率消耗测量结果。

33.如权利要求32所述的方法，其中，转换包括过采样。

34.如权利要求32所述的方法，其中，传送包括每隔一比特进行反转。

35.如权利要求32所述的方法，还包括将操作功率通过所述隔离屏障从所述主机侧输送到所述线路侧。

36.一种功率计量器或电路断路器或集成保护装置，包括：

一个或更多个模拟数字转换器，配置为将流过多相功率源的电流的指示从模拟值转换成数字值；

一个或更多个编码器，配置为将所述数字值变换成编码的数字值；

一个或更多个编码器，配置为将所述编码的数字值变换成解码的数字值；

一个或更多个抽取滤波器，配置为对所述解码的数字值进行抽取；

处理器，配置为接收所抽取的值和所述电压的指示并计算功率用量测量结果；以及

一个或更多个隔离屏障，配置为在从所述编码器发送到所述解码器的信号之间提供电隔离。

37.如权利要求36所述的功率计量器，其中，所述一个或更多个隔离屏障包括脉冲变压器。

38.如权利要求36所述的功率计量器，还包括一个或更多个电流分流器，所述电流分流器配置为提供流过所述功率源到达所述模拟数字调制器的电流的指示。

39.如权利要求36所述的功率计量器，其中，所述一个或更多个模拟数字转换器和所述一个或更多个抽取滤波器包括SIGMA-DELTA装置。

40.如权利要求36所述的功率计量器，其中，所述一个或更多个隔离屏障包括脉冲变压器。

41.如权利要求36所述的功率计量器，其中，操作功率输送通过一个或更多个所述隔离屏障。

42.如权利要求36所述的功率计量器，还包括通过所述隔离屏障通信的第一屏障接口装置和第二屏障接口装置，其中，所述第一屏障接口装置配置为至少将信息输送通过所述隔离屏障，并且所述第二屏障接口装置配置为至少接收通过所述隔离屏障的信息。

43.如权利要求42所述的功率计量器，其中，所述编码器与所述第一屏障接口装置通信，并且所述第二屏障接口装置与所述解码器通信。

44.如权利要求36所述的功率计量器，其中，所述编码器配置为根据前向纠错方法对所述数字数据进行编码。

45.如权利要求44所述的功率计量器，其中，所述编码器配置为对所述数字数据进行编码以便通过所述隔离屏障的所输送的数据率实质上等于所述模拟数字转换器用以产生用于由所述编码器编码的数字值的速率。

46.如权利要求36所述的功率计量器，其中，所述编码器配置为根据加密方法对所述数字数据进行编码。

47.一种测量在多相系统中消耗的功率的方法，包括：

在功率测量装置的一个或更多个线路侧部分上将流过多相功率源的电流的两个或更多个指示从模拟电流信号转换成数字电流信号；

在所述一个或更多个线路侧部分上将所述数字电流信号编码成编码的数字电流信号；

将所述编码的数字电流信号通过一个或更多个电隔离屏障从所述一个或更多个线路侧部分传送到所述功率测量装置的一个或更多个主机侧部分；

在所述一个或更多个主机侧部分上将所述编码的数字电流信号解码成解码的数字电流信号；

对所述解码的数字电流信号进行抽取；

确定跨接所述多相功率源的电压的指示；以及

计算功率消耗测量结果。

48.如权利要求47所述的方法，其中，转换包括过采样。

49.如权利要求47所述的方法，其中，编码包括每隔一比特进行反转。

50.如权利要求47所述的方法，还包括将操作功率通过所述一个或更多个隔离屏障从所述主机侧输送到所述线路侧。

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