CN103869137A - 电流感测电路及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种电流感测电路及其方法。电流感测电路包括高频信号产生器、电磁转换电路及解调电路。高频信号产生器产生高频信号。电磁转换电路耦接高频信号产生器，并接收高频信号以产生一高频磁场。高频磁场调制一电流所产生的感应磁场以产生一调制磁场。电磁转换电路感应调制磁场以输出一调制信号。解调电路耦接电磁转换电路，并根据调制信号进行解调以输出一感测结果。

Description

电流感测电路及其方法
技术领域
本公开涉及一种电流感测电路及电流感测方法。
背景技术
电流感测技术(current sensing)被广泛地应用在各种领域，如马达监控、能源测量、照明设备的保护等等。电流感测技术的种类大抵上分为侵入式和非侵入式两种。所谓侵入式电流感测是指在待测电流路径上插入一额外的元件，再通过此元件对于电流变化产生的压差或感应电流来取得电流的信息。
非侵入式电流感测不需要在待测电流路径上插入一额外的元件。非侵入式电流感测利用电流磁效应在带电导线周围产生磁场，再辅以一可感测磁场的元件来将磁场变化转换成电子信号。
发明内容
本公开有关于一种电流感测电路及电流感测方法。
根据本公开，提出一种电流感测电路。。本电流感测电路包括高频信号产生器、电磁转换电路及解调电路。高频信号产生器产生高频信号。电磁转换电路耦接高频信号产生器，并接收高频信号以产生一高频磁场。高频磁场调制一电流所产生的感应磁场以产生一调制磁场。电磁转换电路感应调制磁场以输出一调制信号。解调电路耦接电磁转换电路，并根据调制信号进行解调以输出一感测结果。
根据本公开，提出一种电流感测方法。本电流感测方法包括如下步骤。产生一高频信号。接收高频信号以产生一高频磁场。高频磁场调制一电流所产生的感应磁场以产生一调制磁场。感应调制磁场以输出一调制信号。根据调制信号进行解调以输出一感测结果。
为了对本公开的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下：
附图说明
图1绘示为依照一实施例的一种电流感测电路的示意图。
图2绘示为依照一实施例的一种电流感测方法的流程图。
图3绘示为依照一实施例的一种电流感测电路的细部方块图。
图4绘示为依照另一实施例的一种电流感测电路的示意图。
【主要元件符号说明】
1、3：电流感测电路
2：导体
11：高频信号产生器
12：电磁转换电路
13：解调电路
21～25：步骤
121：磁场产生器
122：磁场传感器
123：信号处理电路
131：解调器
132：滤波器
I：电流
S1：高频信号
S2：调制信号
S3：感应信号
S4：解调信号
SR：感测结果
Φ1：感应磁场
Φ2：高频磁场
Φ3：调制磁场
具体实施方式
请同时参照图1及图2，图1绘示为依照一实施例的一种电流感测电路的示意图，图2绘示为依照本实施例的一种电流感测方法的流程图。电流感测电路1用以感测一电流I，且电流I流经导体2以产生感应磁场Φ1。电流感测电路1包括高频信号产生器11、电磁转换电路12及解调电路13。电磁转换电路12耦接高频信号产生器11，且解调电路13耦接至电磁转换电路12。电流感测方法适用于前述电流感测电路1，且包括如下步骤。
如步骤21所示，高频信号产生器11产生高频信号S1，而高频信号S1例如为高频电压信号。如步骤22所示，电磁转换电路12接收高频信号S1以产生高频磁场Φ2。如步骤23所示，高频磁场Φ2调制感应磁场Φ1以产生调制磁场Φ3。如步骤24所示，电磁转换电路12感应调制磁场Φ3以输出调制信号S2。如步骤25所示，解调电路13根据调制信号S2进行解调以输出感测结果SR，而感测结果SR用以表示电流I大小。
请参照图3，图3绘示为依照本实施例的一种电流感测电路的细部方块图。前述电磁转换电路12进一步包括磁场产生器121、磁场传感器122及信号处理电路123，而解调电路13包括解调器131及滤波器132。磁场产生器121例如为线圈、电感或罗可夫斯基(Rogowski)线圈等可将电子信号转换成磁场的元件或装置，且磁场产生器121接收高频信号S1以产生高频磁场Φ2。高频信号S1会使磁场产生器121操作在近乎磁饱和的状态而造成非线性的磁场效应。如此一来，高频磁场Φ2与感应磁场Φ1会彼此相乘和相加而产生调制的作用。高频磁场Φ2注入感应磁场Φ1后即产生调制磁场Φ3。
磁场传感器122例如为霍尔效应传感器(Hall effect sensor)、磁阻传感器(Magneto resistive sensor)、磁抗(magnetic impedance)元件、线圈、电感或罗可夫斯基(Rogowski)线圈等可对磁场产生对应反应的元件或装置，且磁场传感器122感应调制磁场Φ3以输出感应信号S3。前述磁场产生器121及磁场传感器122可以是两个独立的元件，也可以是单一元件。当磁场产生器121及磁场传感器122以单一元件实现时，此单一元件需兼具磁场产生及磁场感应的功能。此单一元件例如为线圈、电感或罗可夫斯基(Rogowski)线圈等。
信号处理电路123耦接磁场传感器122及解调电路13的解调器131，并将感应信号S3转换为调制信号S2。信号处理电路123所进行的信号处理可视磁场传感器122及解调器131而定。举例来说，当磁场传感器122输出的感应信号S3过小，信号处理电路123能将感应信号S3放大至解调器131可接收的调制信号S2。或者，当感应信号S3不是解调器131所能处理的信号类型时，信号处理电路123将感应信号S3转换为解调器131可处理的调制信号S2。前述磁场传感器122及信号处理电路123可以是两个独立的元件，也可以是单一元件。信号处理电路123可以进一步地被整合至磁场传感器122中。
解调器131解调调制信号S2以输出解调信号S4。滤波器13例如为低通滤波器，且滤波器132耦接解调器131。一般来说，解调的过程中可能产生不必要的谐波成分。滤波器132滤除解调信号S4的谐波成分以输出感测结果SR。当解调信号S4的谐波成分在可容许范围内，也可不使用滤波器132，而将解调信号S4作为感测结果SR。
请同时参照图1及图4，图4绘示为依照另一实施例的一种电流感测电路的示意图。电流感测电路3与电流感测电路1主要不同之处在解调电路13将感测结果SR反馈至高频信号产生器11，使得高频信号产生器11根据感测结果SR调整高频信号S1。
综上所述，虽然本公开已以实施例公开如上，然其并非用以限定本公开。本公开本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本公开的保护范围当视所附权利要求书界定范围为准。

Claims (16)

1.一种电流感测电路，该电路包括：
一高频信号产生器，用以产生一高频信号；
一电磁转换电路，耦接该高频信号产生器，并接收该高频信号以产生一高频磁场，该高频磁场调制一电流所产生的一感应磁场以产生一调制磁场，该电磁转换电路感应该调制磁场以输出一调制信号；以及
一解调电路，耦接该电磁转换电路，并根据该调制信号进行解调以输出一感测结果。
2.如权利要求1所述的电流感测电路，其中该电磁转换电路包括：
一磁场产生器，用以接收该高频信号以产生该高频磁场；以及
一磁场传感器，用以感应该调制磁场以输出一感应信号。
3.如权利要求2所述的电流感测电路，还包括：
一信号处理电路，耦接该磁场传感器及该解调电路，并将该感应信号转换为该调制信号。
4.如权利要求3所述的电流感测电路，其中该解调电路包括：
一解调器，耦接该信号处理电路，并解调该调制信号以输出一解调信号；以及
一滤波器，耦接该解调器，并滤除该解调信号的谐波成分以输出该感测结果。
5.如权利要求3所述的电流感测电路，其中该解调电路包括：
一解调器，耦接该信号处理电路，并解调该调制信号以输出一解调信号做为该感测结果。
6.如权利要求3所述的电流感测电路，其中该信号处理电路系整合至该磁场传感器。
7.如权利要求2所述的电流感测电路，其中该磁场产生器为线圈、电感或罗可夫斯基(Rogowski)线圈。
8.如权利要求2所述的电流感测电路，其中该磁场传感器为霍尔效应传感器(Hall effect sensor)、磁阻传感器(Magneto resistive sensor)、磁抗(magneticimpedance)元件、线圈、电感或罗可夫斯基(Rogowski)线圈。
9.如权利要求1所述的电流感测电路，其中该解调电路包括：
一解调器，用以解调该调制信号以输出一解调信号；以及
一滤波器，耦接该解调器，并滤除该解调信号的谐波成分以输出该感测结果。
10.如权利要求1所述的电流感测电路，其中该解调电路包括：
一解调器，用以解调该调制信号以输出一解调信号做为该感测结果。
11.如权利要求1所述的电流感测电路，其中该高频信号产生器根据该感测结果调整该高频信号。
12.一种电流感测方法，该方法包括：
产生一高频信号；
接收该高频信号以产生一高频磁场；
该高频磁场调制一电流所产生的一感应磁场以产生一调制磁场；
感应该调制磁场以输出一调制信号；以及
根据该调制信号进行解调以输出一感测结果。
13.如权利要求12所述的电流感测方法，其中该感应步骤包括：
感应该调制磁场以输出一感应信号；以及
将该感应信号转换为该调制信号。
14.如权利要求12所述的电流感测方法，其中该解调步骤包括：
解调该调制信号以输出一解调信号；以及
滤除该解调信号的谐波成分以输出该感测结果。
15.如权利要求12所述的电流感测方法，其中该解调步骤包括：
解调该调制信号以输出一解调信号做为该感测结果。
16.如权利要求12所述的电流感测方法，还包括：
根据该感测结果调整该高频信号。
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