用于電流互感器的取樣電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于電流互感器的取樣電路，包括一電流感應(yīng)單元、一整流單元、一取樣單元以及一切換單元。整流單元電性連接電流感應(yīng)單元。取樣單元電性連接整流單元，并輸出一第一信號(hào)，取樣單元包括一泄能元件及一切換元件，切換元件并聯(lián)連接泄能元件，并依據(jù)一第二信號(hào)及一第三信號(hào)導(dǎo)通或截止。切換單元電性連接取樣單元，并依據(jù)第二信號(hào)導(dǎo)通或截止。
【專利說(shuō)明】用于電流互感器的取樣電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明關(guān)于電流互感技術(shù)，特別關(guān)于一種用于電流互感器的取樣電路。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的發(fā)展，電流互感器(Current Transformer, CT)普遍地存在于許多電子產(chǎn)品中，例如電源供應(yīng)器、檢測(cè)器、變壓器等，依據(jù)電流互感器的轉(zhuǎn)換類型可大致分為交流轉(zhuǎn)直流(AC to DC)及直流轉(zhuǎn)直流(DC to DC)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，交流轉(zhuǎn)直流或直流轉(zhuǎn)直流的電流互感器一般采用鎖相鎖頻的方式，以取得電流信號(hào)。但當(dāng)輸入的交流電源或是直流電源突然有瞬間的變動(dòng)，電流互感器便必須等待一段時(shí)間，待正確判斷出相位與頻率才繼續(xù)開(kāi)始工作，在這段時(shí)間，仍必須持續(xù)提供能量，因而必須加大濾波電容量，造成空間與成本增加。
[0004]此外，對(duì)于直流轉(zhuǎn)直流的電流互感器，一般只會(huì)工作在第一象限，故必須提供額外時(shí)間讓其泄能，以避免飽和，而導(dǎo)致無(wú)法達(dá)到100%的工作周期(duty cycle)。
[0005]因此，如何提供一種不會(huì)因輸入的交流電源或是直流電源突然有瞬間的變動(dòng)，而必須加大濾波電容量，造成空間與成本增加，同時(shí)能達(dá)到100%工作周期的電流互感器的取樣電路，已成為重要的課題之一。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于上述課題，本發(fā)明的目的為提供一種不會(huì)因輸入的交流電源或是直流電源突然有瞬間的變動(dòng)，而必須加大濾波電容量，造成空間與成本增加，同時(shí)能達(dá)到100%工作周期的電流互感器。
[0007]為達(dá)上述目的，依據(jù)本發(fā)明的一種用于電流互感器的取樣電路，包括一電流感應(yīng)單元、一整流單元、一取樣單元以及一切換單元。整流單元電性連接電流感應(yīng)單元。取樣單元電性連接整流單元，并輸出一第一信號(hào)，取樣單元包括一泄能元件及一切換元件，切換元件并聯(lián)連接泄能元件，并依據(jù)一第二信號(hào)及一第三信號(hào)導(dǎo)通或截止。切換單元電性連接取樣單元，并依據(jù)第二信號(hào)導(dǎo)通或截止。
[0008]在一實(shí)施例中，切換元件為晶體管開(kāi)關(guān)。
[0009]在一實(shí)施例中，泄能元件為齊納二極管。
[0010]在一實(shí)施例中，取樣單元還包括一電阻元件,并聯(lián)連接泄能元件及切換元件。
[0011]在一實(shí)施例中，切換單元包括一晶體管開(kāi)關(guān)以及一電阻元件，電性連接晶體管開(kāi)關(guān)。
[0012]在一實(shí)施例中，第二信號(hào)為脈沖寬度調(diào)變信號(hào)。
[0013]為達(dá)上述目的，依據(jù)本發(fā)明的一種用于電流互感器的取樣電路，包括一電流感應(yīng)單元、一整流單元、一高通濾波單元以及一取樣單元。整流單元電性連接電流感應(yīng)單元。高通濾波單元電性連接電流感應(yīng)單元及整流單元。取樣單元電性連接整流單元，并輸出一輸出信號(hào)。
[0014]在一實(shí)施例中，整流單元為橋式整流器。
[0015]在一實(shí)施例中，高通濾波單元包括一電容元件。
[0016]在一實(shí)施例中，取樣單元包括一電阻元件。
[0017]在一實(shí)施例中,取樣單元還包括一電容元件，電性連接電阻元件。
[0018]承上所述，本發(fā)明的用于電流互感器的取樣電路，不僅不會(huì)因輸入的交流電源或是直流電源突然有瞬間的變動(dòng)，而必須加大濾波電容量，造成空間與成本增加，同時(shí)能使工作周期達(dá)到100%，兼具節(jié)能、環(huán)保、低制作成本的優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種用于電流互感器的取樣電路的電路圖。
[0020]圖2為本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的一種用于電流互感器的取樣電路的電路圖。
[0021]其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下:
[0022]1、2:取樣電路
[0023]11、21:電流感應(yīng)單元
[0024]12,22:整流單元
[0025]13,24:取樣單元
[0026]14:切換單元
[0027]23:高通濾波單元
[0028]C1、C2:電容元件
[0029]Dl:第一二極管
[0030]D2:第二二極管
[0031]D3、D4、D5、D6: 二極管元件
[0032]L1、L3:第一線圈
[0033]L2、L4:第二線圈
[0034]nl ?nl2:節(jié)點(diǎn)
[0035]Rl、R2、R3、R4:電阻元件
[0036]S1:第一信號(hào)
[0037]S2:第二信號(hào)
[0038]S3:輸出信號(hào)
[0039]Sffl:切換元件
[0040]SW2:晶體管開(kāi)關(guān)
[0041]V:第三信號(hào)
[0042]Zl:泄能元件

【具體實(shí)施方式】
[0043]以下將參照相關(guān)圖式，說(shuō)明依本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種用于電流互感器的取樣電路，其中相同的元件將以相同的參照符號(hào)加以說(shuō)明。
[0044]請(qǐng)參照?qǐng)D1所示，其為本發(fā)明較佳實(shí)施例之一種用于電流互感器的取樣電路的電路圖。用于電流互感器的取樣電路I包括一電流感應(yīng)單元11、一整流單元12、一取樣單元13以及一切換單元14。取樣電路I例如是可用于交流轉(zhuǎn)直流或直流轉(zhuǎn)直流的電流互感器。
[0045]電流感應(yīng)單元11例如是包括一第一線圈LI及一第二線圈L2，第一線圈LI與第二線圈L2電磁I禹合。當(dāng)電流的方向是由第一線圈LI的節(jié)點(diǎn)nl流向節(jié)點(diǎn)n2，第二線圈L2感應(yīng)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是由節(jié)點(diǎn)n3流向節(jié)點(diǎn)n4 ;同理,當(dāng)電流的方向是由第一線圈LI的節(jié)點(diǎn)n2流向節(jié)點(diǎn)nl,第二線圈L2感應(yīng)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是由節(jié)點(diǎn)n3流向節(jié)點(diǎn)n5。需要特別注意的是，第一線圈LI與第二線圈L2的繞線周數(shù)可依據(jù)實(shí)際應(yīng)用時(shí)的需要，而有不同的設(shè)計(jì)，本發(fā)明于此并不予以限定。
[0046]整流單元12是電性連接電流感應(yīng)單元11。更進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，整流單元12例如是包括一第一二極管(d1de) Dl及一第二二極管D2，第一二極管Dl的陽(yáng)極端是電性連接第二線圈L2的節(jié)點(diǎn)n4，而第二二極管D2的陽(yáng)極端是電性連接第二線圈L2的節(jié)點(diǎn)n5。當(dāng)電流是由第二線圈L2的節(jié)點(diǎn)n3流向節(jié)點(diǎn)n4，第一二極管Dl會(huì)導(dǎo)通，而第二二極管D2會(huì)截止，電流可由第一二極管Dl通過(guò)，由其陽(yáng)極端流向陰極端；反之，當(dāng)電流是由第二線圈L2的節(jié)點(diǎn)n3流向節(jié)點(diǎn)n5，第一二極管Dl會(huì)截止，而第二二極管D2會(huì)導(dǎo)通，電流可由第二二極管D2通過(guò)，由其陽(yáng)極端流向陰極端。此外，第一二極管Dl及第二二極管D2可分別以一高端場(chǎng)效應(yīng)晶體管(high-side MOSFET)開(kāi)關(guān)取代，也可達(dá)到相同的功效。
[0047]取樣單元13是電性連接整流單元12，并輸出一第一信號(hào)SI。取樣單元13包括一泄能元件Zl以及一切換元件SWl，切換元件SWl是電性連接泄能元件Zl，且切換元件SWl依據(jù)一第二信號(hào)S2及一第三信號(hào)V導(dǎo)通或截止。更進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，泄能元件Zl可例如是一齊納二極管，其陰極端是電性連接第一二極管Dl及第二二極管D2的陰極端，其陽(yáng)極端是輸出第一信號(hào)SI。切換元件SWl可例如是一晶體管開(kāi)關(guān)，其第一端是電性連接第一二極管Dl及第二二極管D2的陰極端，第二端是耦接第二信號(hào)S2及第三信號(hào)V，第三端是輸出第一信號(hào)SI。當(dāng)切換元件SWl導(dǎo)通，電流便可由切換元件SWl的第一端流至第三端，而不會(huì)從泄能元件Zl通過(guò)；反之，當(dāng)切換元件SWl截止,則泄能元件Zl會(huì)崩潰,使得電流可通過(guò),且由于其崩潰時(shí)的特性曲線為線性，故可通過(guò)泄能元件Zl將能量消耗掉。在本實(shí)施例中，取樣單元13更可包括一電阻元件Rl并聯(lián)連接泄能元件Zl及切換元件SW1，以防止切換元件SWl及泄能元件Zl損壞。
[0048]切換單元14是電性連接取樣單元13，并依據(jù)第二信號(hào)S2導(dǎo)通或截止。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，切換單元14可例如包括一晶體管開(kāi)關(guān)SW2，其第一端是耦接切換元件SWl的第二端，第二端是耦接第二信號(hào)S2，第三端是接地。當(dāng)晶體管開(kāi)關(guān)SW2導(dǎo)通，節(jié)點(diǎn)n6的電壓值會(huì)因接地而被限制在O伏特；反之，當(dāng)晶體管開(kāi)關(guān)SW2截止，節(jié)點(diǎn)n6的電壓值則會(huì)相依于第三信號(hào)V。切換單元14更可包括一電阻元件R2電性連接晶體管開(kāi)關(guān)SW2，以防止晶體管開(kāi)關(guān)SW2損壞。
[0049]第一信號(hào)SI是取樣電路I的輸出信號(hào)。第二信號(hào)S2可例如是一脈沖寬度調(diào)變信號(hào)，以控制切換元件SWl及晶體管開(kāi)關(guān)SW2的導(dǎo)通或截止。第三信號(hào)V可例如是一電壓信號(hào)，其透過(guò)一電阻元件R3耦接切換元件SWl的第二端及晶體管開(kāi)關(guān)SW2的第一端，以使節(jié)點(diǎn)π6的電壓值與第三信號(hào)V有相依性(例如線性關(guān)系)，而控制切換元件SWl導(dǎo)通或截止。
[0050]從取樣電路I的整體觀之，其工作原理如下所述:當(dāng)流過(guò)第一線圈LI的電流是由節(jié)點(diǎn)nl流向節(jié)點(diǎn)n2,第二線圈L2感應(yīng)產(chǎn)生的電流是由節(jié)點(diǎn)n5流向節(jié)點(diǎn)n3、節(jié)點(diǎn)n3流向節(jié)點(diǎn)n4,使得第一二極管Dl導(dǎo)通,第二二極管D2截止,于此電流流向狀態(tài)(節(jié)點(diǎn)nl流向節(jié)點(diǎn)n2)下,第二信號(hào)S2及第三信號(hào)V控制切換兀件SWl導(dǎo)通,取樣單兀13輸出的第一信號(hào)SI便是電流感應(yīng)單元11的電流信號(hào)；當(dāng)流過(guò)第一線圈LI的電流方向逆轉(zhuǎn)，是由節(jié)點(diǎn)n2流向節(jié)點(diǎn)nl,第二線圈L2感應(yīng)產(chǎn)生的電流是由節(jié)點(diǎn)n4流向節(jié)點(diǎn)n3、節(jié)點(diǎn)n3流向節(jié)點(diǎn)n5,使得第一二極管Dl截止，第二二極管D2導(dǎo)通，于此電流流向狀態(tài)(節(jié)點(diǎn)n2流向節(jié)點(diǎn)nl)下，第二信號(hào)S2及第三信號(hào)V控制切換元件SWl截止，導(dǎo)致泄能元件Zl崩潰，將能量消耗掉，而達(dá)到重置(reset)的功效。
[0051]請(qǐng)參照?qǐng)D2所示，其為本發(fā)明另一較佳實(shí)施例之一種用于電流互感器的取樣電路的電路圖。取樣電路2包括一電流感應(yīng)單元21、一整流單元22、一高通濾波單元23以及一取樣單元24。取樣電路2例如是可用于直流轉(zhuǎn)直流的電流互感器。
[0052]電流感應(yīng)單元21例如是包括一第一線圈L3以及一第二線圈L4，第一線圈L3與第二線圈L4電磁I禹合。當(dāng)電流的方向是由第一線圈L3的節(jié)點(diǎn)n7流向節(jié)點(diǎn)n8，第二線圈L4感應(yīng)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是由節(jié)點(diǎn)n9流向節(jié)點(diǎn)nlO ;同理，當(dāng)電流的方向是由第一線圈L3的節(jié)點(diǎn)n8流向節(jié)點(diǎn)n7,第二線圈L4感應(yīng)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是由節(jié)點(diǎn)nlO流向節(jié)點(diǎn)n9。需要特別注意的是，第一線圈L3與第二線圈L4的繞線周數(shù)可依據(jù)實(shí)際應(yīng)用時(shí)的需要，而有不同的設(shè)計(jì)，本發(fā)明于此并不予以限定。
[0053]整流單元22是電性連接電流感應(yīng)單元21。整流單元22可例如是一橋式整流器，其包括多數(shù)個(gè)二極管元件D3、D4、D5及D6，用以將電流感應(yīng)單元21的輸出電流進(jìn)行全波整流。
[0054]高通濾波單元23是電性連接電流感應(yīng)單元21及整流單元22。高通濾波單元23可例如包括一電容元件Cl，用以將電流感應(yīng)單元21的輸出電流低頻部份濾去，而防止磁偏，其電容值可依據(jù)實(shí)際應(yīng)用時(shí)的需要，而有不同設(shè)計(jì)，本發(fā)明于此并不予以限定。
[0055]取樣單元24是電性連接整流單元22，并輸出一輸出信號(hào)S3。更進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，取樣單元24可例如包括一電阻元件R4，用以將整流單元22輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。除此之外，取樣單元24更可包括一電容元件C2，用以降低輸出信號(hào)的漣波值(ripplevalue)。
[0056]從取樣電路2的整體觀之，其工作原理如下所述:當(dāng)流過(guò)第一線圈L3的電流是由節(jié)點(diǎn)n7流向節(jié)點(diǎn)n8,第二線圈L4感應(yīng)產(chǎn)生的電流是由節(jié)點(diǎn)n9流向節(jié)點(diǎn)nlO,接著電流由節(jié)點(diǎn)nlO經(jīng)由二極管元件D6流向節(jié)點(diǎn)nil，再經(jīng)由取樣單元24流向節(jié)點(diǎn)nl2，最后經(jīng)由二極管元件D3流回節(jié)點(diǎn)n9，完成回路，其中當(dāng)電流流經(jīng)取樣單元24，取樣單元24輸出輸出信號(hào)S3，即電流感應(yīng)單元21輸出的電流信號(hào)；反之，當(dāng)流過(guò)第一線圈L3的電流是由節(jié)點(diǎn)n8流向節(jié)點(diǎn)n7,第二線圈L4感應(yīng)產(chǎn)生的電流是由節(jié)點(diǎn)nlO流向節(jié)點(diǎn)n9,接著電流由節(jié)點(diǎn)n9經(jīng)由二極管元件D4流向節(jié)點(diǎn)nil，再經(jīng)由取樣單元24流向節(jié)點(diǎn)nl2，最后經(jīng)由二極管元件D5流回節(jié)點(diǎn)η10，完成回路，其中當(dāng)電流流經(jīng)取樣單元24，取樣單元24輸出輸出信號(hào)S3，即電流感應(yīng)單元21輸出的電流信號(hào)。
[0057]綜合上述，依據(jù)本發(fā)明揭露的一種用于電流互感器的取樣電路，不僅不會(huì)因輸入的交流電源或是直流電源突然有瞬間的變動(dòng)，而必須加大濾波電容量，造成空間與成本增力口，同時(shí)能使工作周期達(dá)到100%，兼具節(jié)能、環(huán)保、低制作成本的優(yōu)點(diǎn)。
[0058]以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發(fā)明之精神與范疇，而對(duì)其進(jìn)行之等效修改或變更，均應(yīng)包含于后附之申請(qǐng)專利范圍中。
【權(quán)利要求】
1.一種用于電流互感器的取樣電路，包括: 一電流感應(yīng)單元； 一整流單元，電性連接該電流感應(yīng)單元； 一取樣單元，電性連接該整流單元，并輸出一第一信號(hào)，該取樣單元包括一泄能元件及一切換元件，該切換元件并聯(lián)連接該泄能元件，并依據(jù)一第二信號(hào)及一第三信號(hào)導(dǎo)通或截止；以及 一切換單元，電性連接該取樣單元，并依據(jù)該第二信號(hào)導(dǎo)通或截止。
2.如權(quán)利要求1所述的取樣電路，其中該切換元件為晶體管開(kāi)關(guān)。
3.如權(quán)利要求1所述的取樣電路，其中該泄能元件為齊納二極管。
4.如權(quán)利要求1所述的取樣電路，其中該取樣單元還包括一電阻元件，并聯(lián)連接該泄能元件及該切換元件。
5.如權(quán)利要求1所述的取樣電路，其中該切換單元包括一晶體管開(kāi)關(guān)以及一電阻元件，電性連接該晶體管開(kāi)關(guān)。
6.如權(quán)利要求1所述的取樣電路，其中該第二信號(hào)為脈沖寬度調(diào)變信號(hào)。
7.一種用于電流互感器的取樣電路，包括: 一電流感應(yīng)單元； 一整流單元，電性連接該電流感應(yīng)單元； 一高通濾波單元，電性連接該電流感應(yīng)單元及該整流單元；以及 一取樣單元，電性連接該整流單元，并輸出一輸出信號(hào)。
8.如權(quán)利要求7所述的取樣電路，其中該整流單元為橋式整流器。
9.如權(quán)利要求7所述的取樣電路，其中該高通濾波單元包括一電容元件。
10.如權(quán)利要求7所述的取樣電路，其中該取樣單元包括一電阻元件。
11.如權(quán)利要求10所述的取樣電路，其中該取樣單元還包括一電容元件，電性連接該電阻元件。
【文檔編號(hào)】H01F38/32GK104425120SQ201310373644
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月23日
【發(fā)明者】林驊笙, 葉永盛 申請(qǐng)人:臺(tái)達(dá)電子工業(yè)股份有限公司