SK289120B6 - Device for measurement of switched current by differential amplifier on common ground - Google Patents

Device for measurement of switched current by differential amplifier on common ground Download PDF

Info

Publication number
SK289120B6
SK289120B6 SK85-2018A SK852018A SK289120B6 SK 289120 B6 SK289120 B6 SK 289120B6 SK 852018 A SK852018 A SK 852018A SK 289120 B6 SK289120 B6 SK 289120B6
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
differential amplifier
voltage
common ground
power supply
current
Prior art date
Application number
SK85-2018A
Other languages
Slovak (sk)
Other versions
SK852018A3 (en
Inventor
Ing. Praženica Michal, PhD.
Ing. Kaščák Slavomír, PhD.
Original Assignee
Žilinská Univerzita V Žiline
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Žilinská Univerzita V Žiline filed Critical Žilinská Univerzita V Žiline
Priority to SK85-2018A priority Critical patent/SK289120B6/en
Publication of SK852018A3 publication Critical patent/SK852018A3/en
Publication of SK289120B6 publication Critical patent/SK289120B6/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Control Of Voltage And Current In General (AREA)

Abstract

Device for measuring the switching current with a differential amplifier on a common ground consists of a switching converter (1), a shaping circuit (2), a voltage divider (3), a differential amplifier (4), a low-frequency filter (5), a block (6) of a voltage output and its own power supply (7). The device is characterized by the fact that the current flowing through the inductance can be determined directly from the voltage drop on the given inductance, which makes it unnecessary to use another measuring element. In addition, the connection includes its own power supply (7), connected to the common ground (GND) of the inverter, which eliminates the need to use a separate auxiliary power supply. The device can also be used for high supply voltage applications.

Description

Oblasť technikyThe field of technology

Predmetom vynálezu je zapojenie na meranie spínaného prúdu diferenciálnym zosilňovačom na spoločnej zemi, ktoré je určené predovšetkým pre zdrojové aplikácie. Vynález patrí do oblasti meracej techniky a výkonovej elektroniky a umožňuje merať spínaný prúd meniča priamo z napätia indukčnosti aj je vhodný pre vysokonapäťové aplikácie.The subject of the invention is a connection for measuring the switching current with a differential amplifier on a common ground, which is intended primarily for source applications. The invention belongs to the field of measuring technology and power electronics and allows measuring the switching current of the converter directly from the inductance voltage and is suitable for high-voltage applications.

Doterajší stav technikyCurrent state of the art

Meranie prúdu je nutnou súčasťou každého spínaného meniča a je takmer vždy realizované pomocou prídavných prvkov - merací odpor, prúdový transformátor, Hallov snímač alebo prúd merajúci tranzistor. Každý spôsob merania prúdu je založený na inom princípe, a teda je vhodný pre inú aplikáciu, z čoho vyplývajú aj jeho vlastnosti. Všeobecne ide o prídavné prvky, ktoré je potrebné vhodne určiť a nadimenzovať.Current measurement is a necessary part of every switched converter and is almost always implemented using additional elements - measuring resistance, current transformer, Hall sensor or current measuring transistor. Each method of current measurement is based on a different principle and is therefore suitable for a different application, which also results in its properties. In general, these are additional elements that need to be appropriately determined and dimensioned.

Aplikácia meracieho odporu (Dale Li: Current Shunt & Voltage Measurement Reference Design for EV/HEV Automotive Battery Monitoring, In: TI Designs - Precision: Verified Design, TIDUA81, 2015) je spojená s precíznym dimenzovaním vzhľadom na stratový výkon a merací rozsah s ním spojenej prídavnej elektroniky.The application of the measuring resistance (Dale Li: Current Shunt & Voltage Measurement Reference Design for EV/HEV Automotive Battery Monitoring, In: TI Designs - Precision: Verified Design, TIDUA81, 2015) is associated with precise dimensioning with respect to the power loss and the measurement range with it connected additional electronics.

Aplikácia prúdového transformátora (TI: Three-Phase AC Current Measurement Using Current Transformer Reference Design, In: TI Designs, TIDUBK3A, 2016) je spojená s použitím rozmerného prvku, použiteľného len na meranie striedavých prúdov a s ním spojenej prídavnej elektroniky.The application of a current transformer (TI: Three-Phase AC Current Measurement Using Current Transformer Reference Design, In: TI Designs, TIDUBK3A, 2016) is associated with the use of a dimensional element, usable only for measuring alternating currents and additional electronics connected to it.

Aplikácia Hallovho snímača (Infineon: Current Sensing Using Linear Hall Sensors, In: Application Note, Sense and Control, 2009) je spojená s použitím prvku, využívajúceho Hallov efekt. Použitie tohto meracieho prvku je obmedzené jeho frekvenčným pracovným rozsahom.The application of the Hall sensor (Infineon: Current Sensing Using Linear Hall Sensors, In: Application Note, Sense and Control, 2009) is connected with the use of an element using the Hall effect. The use of this measuring element is limited by its frequency working range.

Aplikácia prúd merajúceho tranzistora (ON Semiconductor: Current Sensing Power MOSFETs, In: AND8093/D, 2017) je spojená s použitím špecifického prvku „meracieho tranzistora s ním spojenej prídavnej elektroniky. Inou možnosťou je využitie odporu RDSon MOSFET tranzistora na meranie prúdu (R. Pajer, M. Milanovič, B. Premzel, M. Rodič: MOS-FET as a Current Sensor in Power Electronics Converters, In: Sensors 2015, 15, 18061-18079; doi: 10.3390/s150818061), ale v tomto prípade je možné merať prúd tečúci len tranzistorom a len v jeho zopnutom stave. Ďalšou možnosťou je použitie doplňujúceho prúd merajúceho zapojenia tranzistora k výkonovému tranzistoru (T. Ribarich - International Rectifier: Enhancing switch-mode power petformance with RDS(on) current sensing, In: Power Systems Design: Empowering Global Innovation, 2014), ale aj v tomto prípade je možné merať len prúd tečúci tranzistorom.The application of the current measuring transistor (ON Semiconductor: Current Sensing Power MOSFETs, In: AND8093/D, 2017) is connected with the use of a specific element of the "measuring transistor" and additional electronics connected to it. Another option is to use the resistance of the RDSon MOSFET transistor to measure the current (R. Pajer, M. Milanovič, B. Premzel, M. Rodič: MOS-FET as a Current Sensor in Power Electronics Converters, In: Sensors 2015, 15, 18061-18079 ; doi: 10.3390/s150818061), but in this case it is possible to measure the current flowing only through the transistor and only in its switched state. Another option is to use an additional current-measuring transistor connection to the power transistor (T. Ribarich - International Rectifier: Enhancing switch-mode power performance with RDS(on) current sensing, In: Power Systems Design: Empowering Global Innovation, 2014), but also in in this case, only the current flowing through the transistor can be measured.

Podstata vynálezuThe essence of the invention

Zapojenie na meranie spínaného prúdu diferenciálnym zosilňovačom na spoločnej zemi pozostáva z troch častí.The connection for measuring the switching current with a differential amplifier on a common ground consists of three parts.

Prvá časť systému sníma napätie priamo na spínanej indukčnosti zariadenia. Toto napätie sa v tvarovacom obvode, napäťovom deliči a následne v diferenciálnom zosilňovači prevedie na zodpovedajúci tvar a hodnotu meraného prúdu indukčnosťou, ale vo forme napätia. Časová konštanta tvarovacieho obvodu musí byť zhodná s časovou konštantou indukčnosti meniča.The first part of the system senses the voltage directly on the switched inductance of the device. This voltage is converted into the corresponding shape and value of the measured current by inductance, but in the form of a voltage, in the shaping circuit, the voltage divider and subsequently in the differential amplifier. The time constant of the shaping circuit must be the same as the time constant of the inductance of the converter.

Druhú časť systému tvorí nízkofrekvenčný filter, ktorý potláča vysokofrekvenčné zložky a napäťový výstup, v ktorom je možné veľkosťou výstupného odporu vhodne nastaviť úroveň výstupného napätia zapojenia podľa potrieb ďalších zariadení (operačných zosilňovačov, prevodníkov atď.).The second part of the system consists of a low-frequency filter that suppresses high-frequency components and a voltage output, in which the level of the output voltage of the connection can be appropriately adjusted by the size of the output resistance according to the needs of other devices (operational amplifiers, converters, etc.).

Poslednú časť systému tvorí vlastný napájací zdroj, ktorý napája ostatné súčasti zapojenia. Vďaka tomuto zdroju je zapojenie úplne sebestačné (nie sú potrebné žiadne iné napájacie zdroje) a zároveň je zapojenie možné použiť aj vo vysokonapäťových aplikáciách, kde napätie výkonovej časti presahuje dovolené napätia pridruženej elektroniky.The last part of the system is its own power supply, which powers the other components of the connection. Thanks to this source, the connection is completely self-sufficient (no other power sources are needed) and at the same time, the connection can also be used in high-voltage applications, where the voltage of the power part exceeds the permissible voltages of the associated electronics.

Zapojenie na meranie spínaného prúdu diferenciálnym zosilňovačom na spoločnej zemi umožňuje merať prúd pretekajúci indukčnosťou bez prídavného snímača prúdu, a to priamo z napätia na indukčnosti.The connection for measuring the switched current with a differential amplifier on the common ground makes it possible to measure the current flowing through the inductance without an additional current sensor, directly from the voltage on the inductance.

Vynález dosahuje vysokú presnosť a dynamiku pri zachovaní všetkých vlastností klasických spôsobov merania prúdu a v porovnaní s pôvodnými riešeniami prináša ďalšie výhodné vlastnosti - nie je potrebný ďalší snímač prúdu (merací odpor, Hallov snímač...) a nie je potrebný žiaden ďalší napájací zdroj.The invention achieves high accuracy and dynamics while preserving all the features of classical current measurement methods and, compared to the original solutions, brings other advantageous features - no additional current sensor (measuring resistance, Hall sensor...) is required and no additional power source is required.

Prehľad obrázkov na výkresochOverview of images on drawings

Na obr. 1 je zobrazená bloková schéma zapojenia na meranie spínaného prúdu diferenciálnym zosilňovačom na spoločnej zemi.In fig. 1 shows a block diagram of a circuit for measuring switching current with a common ground differential amplifier.

Príklady uskutočnenia vynálezuExamples of implementation of the invention

Zapojenie na meranie spínaného prúdu diferenciálnym zosilňovačom na spoločnej zemi, podľa obr. 1, sa skladá zo spínaného meniča 1, ktorý obsahuje indukčnosť L spolu so sériovým odporom Rl indukčnosti L, na ktorých sa sníma žiadané napätie pre tvarovací obvod 2, ktorý pomocou odporu Rt a kondenzátora Ct tvarovacieho obvodu 2 vytvára požadované napätie pre napäťový delič 3. V napäťovom deliči 3 je napätie pomocou odporov upravené tak, aby nepresahovalo dovolenú napäťovú úroveň pre diferenciálny zosilňovač 4. Výstup z diferenciálneho zosilňovača 4 je privedený do nízkofrekvenčného filtra 5 a následne je pomocou bloku 6 napäťového výstupu prevedený na napätie zodpovedajúce meranému prúdu indukčnosti L. Z výkonového napájacieho zdroja Vin je pomocou vlastného napájacieho zdroja 7 vytvorené napájacie napätie Vcc elektroniky, ktorým je proti spoločnej zemi GND zariadenia napájaný diferenciálny zosilňovač 4.Connection for measuring the switching current with a differential amplifier on the common ground, according to fig. 1, consists of a switched converter 1, which contains an inductance L together with a series resistance Rl of inductance L, on which the desired voltage is sensed for the shaping circuit 2, which, using the resistance Rt and the capacitor Ct of the shaping circuit 2, creates the desired voltage for the voltage divider 3. In the voltage divider 3, the voltage is adjusted with the help of resistors so that it does not exceed the permitted voltage level for the differential amplifier 4. The output from the differential amplifier 4 is fed to the low-frequency filter 5 and is subsequently converted to a voltage corresponding to the measured inductance current L. Z using the voltage output block 6 of the power supply Vin, the supply voltage Vcc of the electronics is created using its own power supply 7, which is used to power the differential amplifier 4 against the common ground GND of the device.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial applicability

Zapojenie na meranie spínaného prúdu diferenciálnym zosilňovačom na spoločnej zemi je možné použiť vo všetkých aplikáciách vyžadujúcich si meranie prúdu tečúceho indukčnosťou (v meničoch pre pohony, elektromobily, záložných zdrojoch, v meničoch pre obnoviteľné zdroje energie, bežných napájacích zdrojoch a pod.).The connection for measuring the switching current with a differential amplifier on the common ground can be used in all applications requiring the measurement of the current flowing through inductance (in converters for drives, electric cars, backup sources, in converters for renewable energy sources, common power sources, etc.).

Zoznam vzťahových značiekList of relationship tags

1 2 5 3 4 5 6 7 10 Vin Vcc L Rl Rt 15 Ct 1 2 5 3 4 5 6 7 10 Vin Vcc L Rl Rt 15 Ct - Spínaný menič - Tvarovací obvod - Napäťový delič - Diferenciálny zosilňovač - Nízkofrekvenčný filter - Blok napäťového výstupu - Vlastný napájací zdroj - Výkonový napájací zdroj - Napájacie napätie elektroniky - Indukčnosť - Sériový odpor indukčnosti - Odpor tvarovacieho obvodu - Kondenzátor tvarovacieho obvodu - Switched converter - Shaping circuit - Voltage divider - Differential amplifier - Low frequency filter - Voltage output block - Own power supply - Powerful power supply - Supply voltage of the electronics - Inductance - Series resistance of inductance - Resistance of the shaping circuit - Shaping circuit capacitor

GND - Spoločná zem zariadeniaGND - Common ground of the device

Claims (1)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS Zapojenie na meranie spínaného prúdu diferenciálnym zosilňovačom na spoločnej zemi pozostávajúce zo spínaného meniča (1), tvarovacieho obvodu (2), napäťového deliča (3), diferenciálneho zosilňovača (4), 5 nízkofrekvenčného filtra (5), bloku (6) napäťového výstupu a vlastného napájacieho zdroja (7), vyznačujúce sa tým, že indukčnosť (L) spolu so sériovým odporom (Rl) indukčnosti (L) spínaného meniča (1) sú pomocou signálových vodičov pripojené na tvarovací obvod (2), tvorený odporom (Rt) a kondenzátorom (Ct) tvarovacieho obvodu (2); výstup tvarovacieho obvodu (2) je pripojený na napäťový delič (3), ktorého výstup je pripojený na vstup diferenciálneho zosilňovača (4); k výstupu diferenciálneho 10 zosilňovača (4) je pripojený nízkofrekvenčný filter (5), pričom výstup z nízkofrekvenčného filtra (5) je pripojený k bloku (6) napäťového výstupu; výkonový napájací zdroj (Vin) je pomocou silových vodičov pripojený k vlastnému napájaciemu zdroju (7); napájacie napätie (VCC) elektroniky vlastného napájacieho zdroja (7) je pomocou silových vodičov pripojené k diferenciálnemu zosilňovaču (4) a spoločná zem (GND) je pomocou silových vodičov pripojená k spínanému meniču (1), napäťovému deliču (3), diferenciálnemu 15 zosilňovaču (4) a vlastnému napájaciemu zdroju (7).Connection for measuring switched current with a differential amplifier on a common ground, consisting of a switched-mode converter (1), a shaping circuit (2), a voltage divider (3), a differential amplifier (4), 5 a low-frequency filter (5), a block (6) of a voltage output and of its own power source (7), characterized by the fact that the inductance (L) together with the series resistance (Rl) of the inductance (L) of the switching converter (1) are connected by means of signal wires to the forming circuit (2), formed by the resistance (Rt) and capacitor (Ct) of the shaping circuit (2); the output of the shaping circuit (2) is connected to the voltage divider (3), the output of which is connected to the input of the differential amplifier (4); a low-frequency filter (5) is connected to the output of the differential amplifier (4), while the output of the low-frequency filter (5) is connected to the block (6) of the voltage output; the power supply (Vin) is connected to its own power supply (7) by means of power wires; the supply voltage (VCC) of the electronics of the own power supply (7) is connected to the differential amplifier (4) with the help of power wires, and the common ground (GND) is connected with the power wires to the switching converter (1), the voltage divider (3), the differential 15 amplifier (4) and its own power supply (7).
SK85-2018A 2018-08-30 2018-08-30 Device for measurement of switched current by differential amplifier on common ground SK289120B6 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK85-2018A SK289120B6 (en) 2018-08-30 2018-08-30 Device for measurement of switched current by differential amplifier on common ground

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK85-2018A SK289120B6 (en) 2018-08-30 2018-08-30 Device for measurement of switched current by differential amplifier on common ground

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SK852018A3 SK852018A3 (en) 2020-03-03
SK289120B6 true SK289120B6 (en) 2023-09-27

Family

ID=69636734

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK85-2018A SK289120B6 (en) 2018-08-30 2018-08-30 Device for measurement of switched current by differential amplifier on common ground

Country Status (1)

Country Link
SK (1) SK289120B6 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
SK852018A3 (en) 2020-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9831824B2 (en) Current sensing on a MOSFET
EP2690774B1 (en) Voltage sensing in isolated DC/DC converters
US20130214804A1 (en) Current sensor
US9966844B2 (en) Switching power supply apparatus
KR20170120592A (en) Semiconductor device for power control
US8836525B2 (en) Isolated resistive current sensor
US20140015533A1 (en) Current sensor
WO2015136592A1 (en) Current detector and power converter
CN110431429A (en) The damage forecast device and damage forecast method, AC-DC converter, DC-DC converter of power semiconductor switch element
JP4824007B2 (en) Current measuring device
US9424741B2 (en) Combined sense signal generation and detection
EP3167295B1 (en) Sensing current flowing through a capacitor
SK289120B6 (en) Device for measurement of switched current by differential amplifier on common ground
SK289119B6 (en) Current measuring device with current measuring amplifier on virtual ground
SK289122B6 (en) Current measuring device with common measuring amplifier
SK289121B6 (en) Device for measurement of switched current by differential amplifier on virtual ground
JP2022137162A (en) Power module and DC-DC converter
SK289079B6 (en) Connection for measuring phase currents of interleaved converter
SK289035B6 (en) Device for measurement of common current of interleaved converter
JP6798395B2 (en) DC AC converter
JP5141611B2 (en) Remote sensing potential detection type vehicle power supply
JP5286017B2 (en) Isolated converter
US11979084B2 (en) Active clamp DC/DC converter including current sense peak control mode control
CN107093952A (en) Circuit structure for current filtering
JP5447232B2 (en) Power calculation device