JP5883008B2 - スイッチモード増幅器を有するクローズドループ電流変換器 - Google Patents
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Description
・二つのスイッチモードパワー段により、増幅回路のロスが大幅に低減できる(例えば4000A/巻数2500の電流変換器の場合基準条件下で30W(クラスABパワー段)から5W(バランシング付きクラスDパワー段)。
・上記提案の回路により、スイッチモードパワー段および双極性の電流出力の利点が同時に活用できる。測定抵抗器Rmの接地電圧への接続は常に可能であり、このことは高精度なセンサにとって非常に有利である。
・クラスABパワー段に比べ、供給電流が大幅に低減されしかも常にバランスが保たれており、それゆえ変換器に供給する電源容量を低減できる(同等の変換器および条件下で、典型的には±1.7Aから±0.3A)(図6a、6bの「クラスAB」の曲線および「ダブルクラスD」の曲線参照)。
・外部の大型の放熱材を備える必要がない。これにより変換器の軽量化、小型化が実現できるだけでなく、変換器をより高温の環境下で作動させることが可能となる。
Claims (14)
- 一次導体を流れる電流(Ip)を測定するクローズドループ電流変換器システムであって、該システムは直列に接続された電圧源(V_H、V_L)から電力を供給されるものであり、磁界検出器と、前記磁界検出器に接続された増幅回路を含む信号処理回路と、前記増幅回路に接続され、前記一次導体を流れる電流が発生させた磁界を打ち消そうとする対向磁界を発生させるよう構成された補償コイルとを備え、前記増幅回路は、前記電圧源(V_H、V_L)から電力を供給され、前記補償コイルを駆動して第一の基準電圧(Vref)に接続された測定抵抗器(Rm)に出力電流(Is)を供給するよう構成された第一のスイッチモードパワー段(1)を有し、前記測定抵抗器にかかる電圧は前記一次導体を流れる電流の像を形成し、前記増幅回路はまた、少なくとも自身の制御ループによって調整される第二のスイッチモードパワー段(2)を有し、該第二のスイッチモードパワー段(2)は前記電圧源(V_H、V_L)から電力を供給され、出力を第二の基準電圧(Vref2)にインダクタ(L2)を介して接続しており、バランス電流(Ibal)を出力するよう構成され、前記第一および第二の基準電圧は同一または異なっているクローズドループ電流変換器システム。
- 一次導体を流れる電流(Ip)を測定するクローズドループ電流変換器システムであって、該システムは直列に接続された電圧源(V_H、V_L)から電力を供給されるものであり、磁界検出器と、前記磁界検出器に接続された増幅回路を含む信号処理回路と、前記増幅回路に接続され、前記一次導体を流れる電流が発生させた磁界を打ち消そうとする対向磁界を発生させるよう構成された補償コイルとを備え、前記増幅回路は、前記電圧源(V_H、V_L)から電力を供給され、前記補償コイルを駆動して第一の基準電圧(Vref)に接続された測定抵抗器(Rm)に出力電流(Is)を供給するよう構成された第一のスイッチモードパワー段(1)を有し、前記測定抵抗器にかかる電圧は前記一次導体を流れる電流の像を形成し、前記増幅回路はまた、少なくとも第二のスイッチモードパワー段(2)を有し、該第二のスイッチモードパワー段(2)は前記電圧源(V_H、V_L)から電力を供給され、出力を第二の基準電圧(Vref2)にインダクタ(L2)を介して接続しており、バランス電流(Ibal)を出力するよう構成され、前記増幅回路はさらに、差動電流変換器(24)を備え、該差動電流変換器(24)が前記電圧源の供給電流(I_L、I_H)間の差を検出するよう構成され、かつ前記第二のスイッチモードパワー段(2)のバランス電流(Ibal)を調整する調整回路(23)に接続され、前記第一および第二の基準電圧は同一または異なっているクローズドループ電流変換器システム。
- 前記第二のスイッチモードパワー段が、前記第一のスイッチモードパワー段の出力電流(Is)の0.1から1.5倍の振幅の、逆符号であるバランス電流(Ibal)を出力するよう構成されている請求項1又は2記載の電流変換器システム。
- 前記第二のスイッチモードパワー段が、前記第一のスイッチモードパワー段の出力電流(Is)の0.7から1.2倍の振幅の、逆符号であるバランス電流(Ibal)を出力するよう構成されている請求項3記載の電流変換器システム。
- 前記第二のスイッチモードパワー段が、前記基準電圧(Vref、Vref2)に流入するバランス電流(Ibal)を出力するよう構成されている請求項1又は2記載の電流変換器システム。
- 前記第一のスイッチモードパワー段が、変調器と、一つ以上のドライバと、単相ハーフブリッジ回路とを備える請求項1〜5のいずれかに記載の電流変換器システム。
- 前記第二のスイッチモードパワー段が、変調器と、一つ以上のドライバと、単相ハーフブリッジ回路とを備え、前記変調器およびドライバが、前記第一および第二のパワー段の双方において同一または本質的に同一である請求項1〜6のいずれかに記載の電流変換器システム。
- 前記磁界検出器が、処理され前記第一のスイッチモードパワー段の変調器に接続された出力を有するフラックスゲートインダクタを含む請求項1〜7のいずれかに記載の電流変換器システム。
- 前記磁界検出器が、第一のフラックスゲートインダクタおよび第二のフラックスゲートインダクタを備え、前記第一のフラックスゲート出力が前記信号処理回路を介して前記第一のスイッチモードパワー段に接続されている請求項1〜8のいずれかに記載の電流変換器システム。
- 前記第一のフラックスゲートインダクタが、自励発振回路により駆動され、前記補償コイルを駆動する補償電流を決定するための信号を生成するよう構成されている請求項9記載の電流変換器システム。
- 前記調整回路がPIコントローラを備える請求項2記載の電流変換器システム。
- 一次導体を流れる電流(Ip)を測定するクローズドループ電流変換器システムであって、該システムは直列に接続された電圧源(V_H、V_L)から電力を供給されるものであり、磁界検出器と、前記磁界検出器に接続された増幅回路を含む信号処理回路と、前記増幅回路に接続され、前記一次導体を流れる電流が発生させた磁界を打ち消そうとする対向磁界を発生させるよう構成された補償コイルとを備え、前記増幅回路は、前記電圧源(V_H、V_L)から電力を供給され、前記補償コイルを駆動して第一の基準電圧(Vref)に接続された測定抵抗器(Rm)に出力電流(Is)を供給するよう構成された第一のスイッチモードパワー段(1)を有し、前記測定抵抗器にかかる電圧は前記一次導体を流れる電流の像を形成し、前記増幅回路はまた、少なくとも第二のスイッチモードパワー段(2)を有し、該第二のスイッチモードパワー段(2)は前記電圧源(V_H、V_L)から電力を供給され、出力を第二の基準電圧(Vref2)にインダクタ(L2)を介して接続しており、バランス電流(Ibal)を出力するよう構成され、前記増幅回路はさらに、前記電圧源(V_H、V_L)上のダイオード(D1、D2)にかかる逆電圧を測定するよう構成されている電圧検知回路と、前記電圧源(V_H、V_L)上のキャパシタ(C1、C2)に蓄電する電流を減少させるため前記バランス電流(Ibal)を調整するよう構成されているレギュレータ(25)とを備え、前記第一および第二の基準電圧は同一または異なっているクローズドループ電流変換器システム。
- 前記レギュレータが前記ダイオード(D1、D2)の逆電圧を測定するよう構成されている差動増幅器(A4、A5)を備え、前記レギュレータがこれらの逆電圧(V_L−B_L、B_H−V_H)を所定の幅内で調整するよう構成されている請求項12記載の電流変換器システム。
- 前記所定の幅が0Vから5Vの範囲である請求項13記載の電流変換器システム。
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