专利名称：一种电流互感器双向采样及复位电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及采样及复位电路，尤其是涉及一种电流互感器双向采样及 复位电路。
技术背景电流互感器(current transformer ，简称CT )是一种常用的电流检测磁 性器件，常用的CT采样及复位电路如图1所示。图1中CT的原边两端 串联连接于被检测输入母线中，复位电阻Rl并联连接在CT的副边两端。 二极管Dl和采样电阻Rs组成的串联支路也并联连接在电流互感器CT的 副边两端。该采样和复位电路的设计仅考虑到检测CT副边的正向电流， 主功率开关管Q1关断期间，二极管D1截止，通过复位电阻R1对CT进 行复位。其存在的缺陷是在主开关管Ql开通期间如果有反向电流，而二 极管D1截止，反向电流通过较大的复位电阻R1产生很大电压尖峰，复位 时逋过采样电阻Rs进行复位，由采样电阻Rs得到的电流传感端Isense的 采样信号并非实际的电流信号，而且采样电阻Rs通常很小，使得复位时 正向电压较低，CT磁芯得不到有效复位，多次反向电流会导致CT发生反 向饱和，影响控制电路正常工作，驱动波形会发生紊乱。 发明内容本发明所要解决的技术问题是解决上述现有技术存在的缺陷，提出一 种CT双向采样及复位电路。不仅能够检测到CT副边的正向电流和反向 电流，而且能够保证CT在连续反向电流情况下能够有效正常复位。本发明的技术问题通过以下技术方案予以解决。这种电流互感器双向采样及复位电路，包括串联连接于被检测输入母 线中的CT原边、并联连接在CT副边两端的第一个复位电阻。 这种电流互感器双向采样及复位电路的特点是设有两个开关器件，所述两个开关器件的G极与同一个驱动端相连 接，D极分别与所述CT副边两端相连接，第一个开关器件的S极与采样 电阻的一端相连接作为电流传感端，所述采样电阻的另一端与公共地相连 接，第二个开关器件的S极也与公共地相连接，在CT原边的主功率开关 管开通期间，所述第一、二个开关器件同步导通，由采样电阻进行电流采样，同时正向励磁，主功率开关管关断时，所述第一、二个开关器件同步关断，由第一个复位电阻进行复位。本发明的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。在CT副边一端与公共地之间设有第二个复位电阻，主功率开关管关断时，所述第一、二个开关器件同步关断，由第一、二个复位电阻进行复位。.所述第二个复位电阻的一端与连接在CT副边一端的第二个开关器件的D极相连接，另一端与公共地相连接。所述第二个复位电阻的一端与连接在CT副边一端的第一个开关器件 的D极相连接，另一端与公共地相连接。当MOSFET关断后，电流流通 支路断开，会产生应力尖峰，增加复位电阻泄放部分电流，可以起到减小 应力尖峰的作用。所述开关器件包括N型沟道MOSFET、 P型沟道MOSFET、 NPN型 开关三极管、PNP型开关三极管。优选的，所述开关器件是N型沟道MOSFET。 本发明与现有技术对比的有益效果是本发明的双向采样及复位电路采用两个开关器件同步开通和关断，不 仅能够检测到CT副边的正向电流和反向电流，且无论检测到CT副边的 正向电流或反向电流都可通过同步开通和关断两个开关器件，使采样电流 通过两个开关器件以及采样电阻形成回路进行电流采样，保证CT在连续 反向电流情况下能够有效正常复位，不会因为采样电流没有流通回路而造 成很大电压尖峰，导致CT发生反向饱和。本发明的双向采样及复位电路 可以适用于各种瞬态或稳态存在反向电流的电流采样环境中，如同步整流 降压(BUCK)拓扑及其增加一组对称拓扑(推挽、半桥、全桥电路)的 两级复合拓扑。
图1是现有技术的采样及复位电路图； 图2是本发明的双向采样及复位电路图； 图3是本发明具体实施方式
的电路图；图4是图3电路的相应电压VgsQl、 VgsQ2、 VgsQ3、 VgsQ4波形图；图5是图3电路的开关管采用分压电路获取驱动电压的电路图(双向 采样及复位电路未画出)；图6是图5电路的分压电路图；图7是图3电路的开关管采用时序电路获取驱动电压的电路图(双向采样及复位电路未画出)；图8是图2的复位电阻连接在另一开关管上的电路图。
具体实施方式
下面对照附图并结合具体实施方式
对本发明作进一步的说明。如图3所示的一种用于同步整流BUCK拓扑的CT双向采样及复位电路，同步整流BUCK拓扑的CT电流采样存在瞬态反向电流。图3的左边是如图2所示的CT双向采样及复位电路，右边是同步整流BUCK拓扑。CT双向采样及复位电路包括串联连接于被检测输入母线中的CT原 边、并联连接在CT副边两端的第一个复位电阻R1。采用两个开关器件 N型沟道MOSFET Q3和N型沟道MOSFETQ4，它们的栅极G与同一个 驱动端Qdrive相连接，漏极D分别与CT副边两端相连接，MOSFET Q3 的源极S与采样电阻Rs的一端相连接作为电流传感端Isense，采样电阻 Rs的另一端与公共地GND相连接，MOSFET Q4的源极S也与公共地GND 相连接。如图2所示，还设有一端与MOSFETQ4的漏极D相连接，另一端与 公共地GND相连接的第二个复位电阻R2。或者如图8所示，还设有一端与MOSFETQ3的漏极D相连接，另一 端与公共地GND相连接的第二个复位电阻R2。在无反向电流时，当整流管即主功率开关管Q1开通时，电感U上电 流开始增加，CT上流过的电流与其相同，MOSFET Q3、 MOSFET Q4与 主功率开关管Q1同步导通，CT副边通过MOSFET Q4、采样电阻Rs、 MOSFET Q3形成回路，采样电阻Rs上电压反映CT原边的电流大小。 主功率开关管Ql关断期间，电感L1上的电流经过续流开关管Q2续流， CT原边无电流，MOSFET Q3、 MOSFET Q4关断，通过复位电阻R1、 R2对CT进行复位。如果在续流开关管Q2开通期间，电感L1上的电流已经开始反向，则 情况与上述有所不同。续流开关管Q2关断，主功率开关管Q1开通，电感 Ll上的反向电流从续流开关管Q2转移到主功率开关管Ql并流经CT原 边，MOSFET Q3、 MOSFET Q4与主功率开关管Ql同步导通，CT副边 通过MOSFETQ4、采样电阻Rs、 MOSFET Q3形成回路，检测到反向电流，同时CT反向励磁，该反向电流幅值线性减小，如果主功率开关管Q1开通时间足够长，电感L1上的电流将由反向转为正向。主功率开关管Q1 关断时，MOSFET Q3、 MOSFET Q4同步关断，通过复位电阻Rl、 R2 对CT进行复位。实际应用中，由于主功率开关管Q1和续流开关管Q2之间存在死区， 当电感L1上的电流反向、续流开关管Q2关断时，主功率开关管Q1尚未 开通，但电感Ll上的反向电流通过主功率开关管Ql的体内二极管流经 CT到输入端。如果MOSFET Q3、 MOSFET Q4与主功率开关管Ql同步 开通，则在死区内MOSFET Q3、 MOSFET Q4无法开通，CT通过复位电 阻R1、 R2产生很大的反向电压，致使CT在一个或几个周期内伏秒累计 达到饱和，反向电流峰值越大则越容易饱和。因此在MOSFET Q3、MOSFET Q4的驱动至少应该包括主功率开关管Q1开通以及死区这两部分，相应的 电压VgsQl、 VgsQ2、 VgsQ3、 VgsQ4波形如图4所示。MOSFET Q3、 MOSFET Q4的驱动可以采用续流开关管Q2的Vds电 压进行适当分压和时序调整获得，其驱动脉宽已经包括整流管Ql的驱动 脉宽以及死区部分，也可以由续流管Q2的驱动进行时序调整获得。其电 路图分别如图5、 6、 7所示。如果将MOSFET Q3、 MOSFETQ4改用P型沟道MOSFET，其双向采 样及复位的工作过程与上述说明类同，同样可以保证CT在连续反向电流 情况下能够有效正常复位，不会因为采样电流没有流通回路而造成很大电 压尖峰，导致CT发生反向饱和。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说 明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术 领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若 干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种电流互感器双向采样及复位电路，包括串联连接于被检测输入母线中的CT原边、并联连接在CT副边两端的第一个复位电阻，其特征在于设有两个开关器件，所述两个开关器件的G极与同一个驱动端相连接，D极分别与所述CT副边两端相连接，第一个开关器件的S极与采样电阻的一端相连接作为电流传感端，所述采样电阻的另一端与公共地相连接，第二个开关器件的S极也与公共地相连接，所述第一、二个开关器件同步导通时，由采样电阻进行电流采样，同时正向励磁，所述第一、二个开关器件同步关断时，由第一个复位电阻进行复位。
2. 如权利要求1所述的电流互感器双向采样及复位电路，其特征在于 在所述CT副边一端与公共地之间设有第二个复位电阻，在CT副边一端与公共地之间设有第二个复位电阻，所述第一、二个开关器件同步关 断时，由第一、二个复位电阻进行复位。
3. 如权利要求2所述的电流互感器双向采样及复位电路，其特征在于 所述第二个复位电阻的一端与连接在CT副边一端的第二个开关器件的D极相连接，另一端与公共地相连接。
4. 如权利要求2所述的电流互感器双向采样及复位电路，其特征在于 所述第二个复位电阻的一端与连接在CT副边一端的第一个开关器件的D极相连接，另一端与公共地相连接。
5. 如权利要求1至4中任意一项所述的电流互感器双向采样及复位电 路，其特征在于所述开关器件包括N型沟道MOSFET、 P型沟道MOSFET、 NPN型 开关三极管、PNP型开关三极管。
全文摘要
一种电流互感器双向采样及复位电路，包括CT原边、第一个复位电阻，设有两个G极与同一个驱动端连接的开关器件，两个开关器件的D极分别与所述CT副边两端相连接，其中第一个开关器件的S极与采样电阻的一端相连接作为电流传感端，采样电阻的另一端与公共地相连接，第二个开关器件的S极也与公共地相连接。无论检测到CT副边的正向电流或反向电流都可通过同步开通和关断两个开关器件，保证CT在连续反向电流情况下能够有效正常复位，不会因为采样电流没有流通回路而造成很大电压尖峰，导致CT发生反向饱和。可以适用于各种瞬态或稳态存在反向电流的电流采样环境中，如同步整流降压拓扑及其增加一组对称拓扑(推挽、半桥、全桥电路)的两级复合拓扑。
文档编号G01R15/18GK101286415SQ200810065249
公开日2008年10月15日 申请日期2008年1月29日 优先权日2008年1月29日
发明者张昌盛, 徐兵常 申请人:艾默生网络能源有限公司