专利名称：一种电流互感器的制作方法
技术领域：
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。
权利要求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。
专利摘要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。
文档编号G01R15/00GK2456284SQ00260649
公开日2001年10月24日 申请日期2000年11月29日 优先权日2000年11月29日
发明者陈亚宁 申请人:陈亚宁