CN2456284Y - 一种电流互感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了开关电源技术领域里电流检测的一种装置。它由一个磁环上的两个初级和两个次级绕组构成,并辅以次级的整流元件构成完整电路。其优点是可以将原来的两个互感器简化成一个体积更小的互感器。
Description
本实用新型属于电力电子技术领域，确切地说，是开关电源中单向脉冲电流电路中应用的电流互感器的改进。
电流的检测一般有电阻、霍尔元件和互感器三种方法。功率不太大时使用电阻是最简单而又经济方法。大功率时，常使用霍尔元件和互感器。霍尔元件的优点是它既可以应用于交流电路也可以用于直流电路，同时还能提供电气隔离；缺点是需要单供电源，电路稍复杂，而且成本较高。互感器是个廉价简单的方法，但这种方法一般只适用于纯交流电路。
电容滤波整流器具有尖峰状的电流波形，因而对电网的污染很严重；它的功率因数低，一般只有0.65左右，使得电网的利用率很低。为改进这种状况，高功率因数的整流器(PFC)已经出现，其中以BOOST型PFC电路最为普遍。附图1是典型的PFC电路原理图，其基本原理是通过随时将电感L中的电流与输入电压波形相比较，由比较结果来控制开关K的通断，从而强迫电感电流跟随输入电压的变化，于是输入电流基本保持与输入电压同样的正弦形状，达到功率因数基本为1的理想状态。因为电感中流过的是单向的锯齿状半波正弦电流(附图2)，其中的直流成分相当大，因而互感器不能直接接在电感回路中，否则将立刻饱和，除非互感器磁芯(一般都使用磁环)非常大。由于电感器电流IL=ID(二极管电流)+IK(开关电流)，因而可以采用两个互感器分别采集ID和IK，再将它们合成。美国UNITRODE公司出版的Product & ApplicationsHandbook(95～96)中的DN-39E一文详细叙述了这种技术，附图3是其原理。互感器B1和B2分别采集断续的开关K中的电流IK和二极管D中的电流ID，其中的直流成分有所减小，而交流成分大大增加，所以可以使用较小的磁环；两个互感器次级B1-2和B2-2输出的信号在电阻Rs上合成。但由于互感器中还有较大的直流成分，因而仍需考虑磁环的磁通复位问题。
本实用新型的目的是提供一种用于检测开关电源中单向脉冲电流、并且只使用一个互感器的采样装置。
本实用新型是这样实现的：将双互感器B1和B2合并为一个互感器T1，在同一个磁芯(一般常采用磁环)上有两个初级绕组T1-1、T1-2和两个次级绕组T1-3、T1-4。初级绕组T1-2和二极管D1相串联，T1-2的异名端(带点的是同名端，不带点的是异名端)和主电路中二极管D1的正极相连；初级绕组T1-1和开关K1相串联，T1-1的同名端和开关管K1的漏级相连(开关管是MOS管时是漏极；如是普通三极管，则是集电极)。两个绕组T1-1的异名端和T1-2的同名端接在一起，与BOOST电路中的电感L1的输出端(右端)相连接。
当然，在BOOST电路的检测中，绕组T1-2和二极管D1的位置、绕组T1-1和开关管K1的位置都可以顺序交换。
次级两个绕组T1-3和T1-4与二极管D11、D12以及互感器负载电阻Rs组成普通的全波整流电路，绕组T1-3的同名端与二极管D11的负极相连，绕组T1-4的异名端与二极管D12的负极相连，二极管D11和D12的正极、负载电阻Rs的上端相连后作为检测信号的一个输出端，绕组T1-3的异名端、绕组T1-4的同名端和负载电阻Rs的下端相连后作为检测信号的另一个输出端。
本新型互感器的次级也可以采用桥式整流电路结构，次级绕组T1-5的两端与整流桥DB1的两个交流输入端～相连，整流桥DB1的直流正输出端与负载电阻Rs的上端相连后作为检测信号的一个输出端，整流桥DB1的直流负输出端与负载电阻Rs的下端相连后作为检测信号的另一个输出端。
本实用新型提供的互感器，其优点是：1．与传统的双互感器检测电路相比，只需一个体积更小的互感器；2．无需考虑磁通复位问题。
附图1是BOOST型PFC电路原理图。
附图2是BOOST型PFC电路里电感电流波形。
附图3是采用双互感器的BOOST电感电流IL检测电路。
附图4是本实用新型提供的互感器。
附图5是本实用新型提供的互感器用于BOOST型PFC电路中的电感电流检测的一个实施例。
对照附图5，进一步详细地叙述本新型的实施例将有助于对其原理和优点的理解。
附图5中，当开关管K1导通时，电感电流流经初级绕组T1-1，次级绕组T1-3中的感生电流通过二极管D11在负载电阻Rs上产生采样电压；当二极管D1导通时，电感电流流经初级绕组T1-2，次级绕组T1-4中的感生电流通过二极管D12也在负载电阻Rs上产生采样电压；二极管D1和开关管K1轮流导通，就在负载电阻Rs上产生了完整的电感L1电流IL的采样电压。图中小电容Cs并联在负载电阻Rs的两端用以滤除可能产生的尖峰干扰。
在本实施例中，由于互感器T1的两个初级绕组中交替流进相反方向的电流，因而其合成激磁电流的直流成分很小，在理论上可以使用比双互感器电路中的每一个更小的磁环，在实用中完全无需考虑磁通复位问题，可以只从结构上来设计互感器。
显然，本新型中绕组T1-2和二极管D1的位置可以顺序交换，绕组T1-1和开关管K1的位置也可以顺序交换。
Claims (4)
1．一种电流互感器，它由一个磁芯、绕在其上的初、次级绕组和次级的整流电路所组成，其特征是：在同一个磁芯上有两个初级绕组(T1-1、T1-2)，绕组(T1-1)的异名端和(T1-2)的同名端接在一起，与BOOST电路中的电感(L1)的输出端相连接；绕组(T1-2)的异名端和主电路中二极管(D1)的正极相连；绕组(T1-1)同名端和开关管(K1)的漏级相连。
2．根据权利要求1所述的电流互感器，其特征是：绕组(T1-2)和二极管(D1)的位置、绕组(T1-1)和开关管(K1)的位置都可以顺序交换。
3．根据权利要求1或2所述的电流互感器，其特征是：
次级的整流电路采用全波整流器，绕组(T1-3)的同名端与二极管(D11)的负极相连，绕组(T1-4)的异名端与二极管(D12)的负极相连，二极管(D11)和(D12)的正极、负载电阻(Rs)的上端相连后作为检测信号的一个输出端，绕组(T1-3)的异名端、绕组(T1-4)的同名端和负载电阻(Rs)的下端相连后作为检测信号的另一个输出端。
4．根据权利要求1或2所述的电流互感器，其特征是：
次级的整流电路采用全桥式整流器，次级绕组(T1-5)的两端与整流桥(DB1)的两个交流输入端～相连，整流桥(DB1)的直流正输出端与负载电阻(Rs)的上端相连后作为检测信号的一个输出端，整流桥(DB1)的直流负输出端与负载电阻(Rs)的下端相连后作为检测信号的另一个输出端。
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|---|---|---|---|---|
| CN113162421A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-23 | 西安麦格米特电气有限公司 | 一种电源电路及电源设备 |
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- 2000-11-29 CN CN 00260649 patent/CN2456284Y/zh not_active Expired - Fee Related
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