本发明涉及电源领域,特别涉及一种交流电流检测电路及包括其的功率变换器。
背景技术:
1、在电源变换领域,根据不同的应用场合和功率变换的需求,ac/dc变换器、ac/ac变换器、dc/ac变换器、以及dc/dc变换器均为常用的功率变换器。为了保证功率变换器满足期望的功率变换需求以及可靠性的需求,常需要电流检测,以根据电流检测值进行功率变换器的控制或实现过流保护。
2、上述的功率变换器内均包括开关管,上述的电流检测常需要检测流过开关管的电流。对于ac/dc变换器、ac/ac变换器、或dc/ac变换器,流过其中的开关管的电流可能为交流电流,为了检测流过开关管的该交流电流,现有的做法是,交流电流的正半周采用一个电流互感器,交流电流的负半周采用另一个电流互感器,因此需要两个电流互感器。
3、然而电流互感器的体积大、价格高,这与目前对功率变换器的高功率密度、小体积以及低成本的追求相悖。
技术实现思路
1、针对上文提到的功率变换器的功率密度小、体积大以及成本高等问题。
2、本技术提出了一种交流电流检测电路,包括:
3、电流互感器,包括原边绕组和与原边绕组耦合的副边绕组,其中原边绕组用于与一开关单元串联连接,其中流过开关单元的电流为交流电流;
4、第一开关桥臂,包括串联连接的第一桥臂开关单元和第一二极管,第一桥臂开关单元包括串联连接的第一开关管和第三二极管;
5、第二开关桥臂,包括串联连接的第二桥臂开关单元和第二二极管,第二桥臂开关单元包括串联连接的第二开关管和第四二极管,第二开关桥臂与第一开关桥臂并联连接,其中副边绕组的第一端和第二端分别连接第一桥臂开关单元与第一二极管的共节点和第二桥臂开关单元与第二二极管的共节点;
6、采样电阻单元,与第一开关桥臂和第二开关桥臂并联连接,用于输出电流检测信号;
7、开关控制信号产生单元,包括输入端、第一输出端和第二输出端,输入端用于接受交流电流指示信号,开关控制信号产生单元被配置为根据交流电流指示信号在第一输出端和第二输出端分别输出控制第一开关管和第二开关管的开关控制信号,以使开关单元上流过交流电流的正半周期和负半周期时,均在采样电阻单元上产生代表流过开关单元的电流的电流检测信号。
8、更进一步的,电流互感器原边绕组与副边绕组同名端耦合,当流经开关单元的电流为正半周期时,交流电流指示信号为第一电平,开关控制信号产生单元被配置为在其第一输出端输出高电平的开关控制信号,在其第二输出端输出低电平的开关控制信号;并且当流经开关单元的电流为负半周期时,交流电流指示信号为第二电平,在其第一输出端输出低电平的开关控制信号,在其第二输出端输出高电平的开关控制信号。
9、更进一步的,电流互感器原边绕组与副边绕组异名端耦合,当流经开关单元的电流为正半周期时,交流电流指示信号为第一电平,开关控制信号产生单元被配置为在其第一输出端输出低电平的开关控制信号,在其第二输出端输出高电平的开关控制信号;并且当流经开关单元的电流为负半周期时,在其第一输出端输出高电平的开关控制信号,在其第二输出端输出低电平的开关控制信号。
10、更进一步的,开关控制信号产生单元包括第三开关管、第四开关管和第五开关管,第三开关管和第四开关管的控制端连接开关控制信号产生单元的输入端,第三开关管、第四开关管和第五开关管的第二端均接地,第一端均通过一电阻连接一直流电压源,第三开关管的第一端还连接第五开关管的控制端,其中第四开关管的第一端和第五开关管的第一端分别形成开关控制信号产生单元的第一输出端和第二输出端。
11、更进一步的,电流互感器原边绕组与副边绕组同名端耦合时,第一电平为低电平,第二电平为高电平。
12、更进一步的,当流经开关单元的电流为正半周期时,低电平的交流电流指示信号使得第三开关管和第四开关管关断,则开关控制信号产生单元的第一输出端输出高电平的开关控制信号,第五开关管的控制端接收直流电压源的直流电而导通,则开关控制信号产生单元的第二输出端输出低电平的开关控制信号;当流经开关单元的电流为负半周期时,高电平的交流电流指示信号使得第三开关管和第四开关管导通,则第三开关管和第四开关管的第一端均被拉低,开关控制信号产生单元的第一输出端输出低电平的开关控制信号,且第五开关管关断,则开关控制信号产生单元的第二输出端输出高电平的开关控制信号。
13、更进一步的,电流互感器原边绕组与副边绕组异名端耦合时,第一电平为高电平,第二电平为低电平。
14、更进一步的,当流经开关单元的电流为正半周期时,高电平的交流电流指示信号使得第三开关管和第四开关管导通,则第三开关管和第四开关管的第一端均被拉低,开关控制信号产生单元的第一输出端输出低电平的开关控制信号,且第五开关管关断,则开关控制信号产生单元的第二输出端输出高电平的开关控制信号;当流经开关单元的电流为负半周期时,低电平的交流电流指示信号使得第三开关管和第四开关管关断,则开关控制信号产生单元的第一输出端输出高电平的开关控制信号,第五开关管的控制端接收直流电压源的直流电而导通,则开关控制信号产生单元的第二输出端输出低电平的开关控制信号。
15、本技术还提出一种功率变换器,包括:
16、开关单元,其中流过开关单元的电流为交流电流;
17、上述的交流电流检测电路,用于检测流过开关单元的电流,输出电流检测信号。
18、更进一步的,开关单元包括串联连接的第一功率开关管和第二功率开关管,其中与第一功率开关管并联的二极管和与第二功率开关管并联的二极管为背对背的二极管。
19、更进一步的,第一功率开关管和第二功率开关管的占空比大于50%。
20、更进一步的,在第一功率开关管和第二功率开关管导通期间,电流互感器的副边绕组产生较低的第一电压,在第一功率开关管和第二功率开关管关断期间的第一时间内,电流互感器的副边绕组产生较高的第二电压,第一电压和第二电压反向,使得在第一功率开关管和第二功率开关管的一个开关周期内电流互感器的副边绕组达到伏秒平衡。
21、更进一步的,所述功率变换器为ac/dc变换器,ac/dc变换器还包括二极管全桥单元、电感、第一功率二极管至第四功率二极管和母线电容,二极管全桥单元的第一端和第二端之间用于接收交流电流,二极管全桥单元的第一端通过电感连接开关单元的第一端以及第一功率二极管和第二功率二极管的共节点,二极管全桥单元的第二端连接开关单元的第二端以及第三功率二极管和第四功率二极管的共节点,第一功率二极管和第二功率二极管串联连接形成第一二极管桥臂,第三功率二极管和第四功率二极管串联连接形成第二二极管桥臂,母线电容与第一二极管桥臂和第二二极管桥臂并联连接,二极管全桥单元的第三端和第四端分别连接母线电容的正电压端和负电压端,第一电容连接在二极管全桥单元的第一端与第四端之间。
22、更进一步的,还包括控制器,控制器接收功率变换器的交流输入信号,当交流输入信号为正半周时,输出第一电平的交流电流指示信号至开关控制信号产生单元的输入端,当交流输入信号为负半周时,输出第二电平的交流电流指示信号至开关控制信号产生单元的输入端。
23、本技术可实现下列有益效果中的至少一者:
24、本技术仅需要一个电流互感器及其外围电路即可检测流过开关单元的交流电流,相对于采用两个电流互感器的现有技术,本技术可减小功率变换器的体积和成本,提高其功率密度。
25、上文相当广泛地概述了本技术的特征和技术优点,以便可以更好地理解以下对本技术的详细描述。下文将描述本技术的额外特征和优点,它们形成本技术的权利要求的主题。本领域技术人员应明白,可容易地利用公开的概念和特定实施例作为修改或设计用于实现本技术的相同目的的其它结构或过程的基础。本领域技术人员还应意识到,此类等效构造没有偏离随附权利要求中所阐述的本技术的精神和范围。