[发明专利]具有PFC电路的电子装置和测量所输入的交流电流的方法

说明书

具有PFC电路的电子装置和测量所输入的交流电流的方法。用于测量输入电流Iac的电子装置(100)包括控制器(102)，在该控制器(102)上运行PFC；功率开关(103)，电流流过该功率开关(103)，利用连接在所述功率开关(103)与所述控制器(102)之间的脉宽调制器(105)对所述电流进行同步采样；以及电流感测元件(104)，该电流感测元件(104)连接到所述功率开关(103)，并且由所述电流感测元件(104)测量感测电流I_sense，所述控制器(102)使用该感测电流I_sense以执行PFC。所述控制器(102)还使用由所述脉宽调制器(105)在所述功率开关(103)处于导通状态的任何时段中采样的感测电流I_sense来估计输入交流电流Iac的均方根值。

技术领域

本发明应用在提供电源单元和/或变电设备的电力行业中。更具体地，本发明可以应用于由交流(AC)干线供电并且包括PFC(功率因数校正)预调节电路的电源和变电器。

本发明涉及用于通过电力输送系统的PFC电路来测量电流输入的电子装置和方法。

背景技术

用于测量由AC干线/电网提供的电流的传统方法需要专用电路。通常，用于测量AC干线的现有解决方案基于以下电流感测装置中的一种：分流电阻器、电流感测变压器、霍尔效应传感器或罗高夫斯基传感器(rogowsky sensor)。

图1示出了AC输入电流(Iac)感测电路C1、C2、C3、C4在由AC干线10供电的典型电源或变电器中的四个可能位置1、2、3、4的示例，该电源或变电器包括在向最终负载或AC/DC转换级(14)输送电力之前实现功率因数校正(PFC)的交流/直流转换器或AC/DC转换器(13)。在由电磁干扰或EMI滤波器11对来自AC干线10的AC输入电流Iac进行滤波之后，AC输入电流感测电路C1、C2可以位于EMI滤波器11与整流器12之间。其它传统实现选项如下：感测电路C3、C4位于整流器12之后并且在到达AC/DC转换器13处的PFC之前。

总是需要专用电流感测装置和用于电流感测装置的专用信号调节电路。因为所测量的信号通常是差分信号(相对于信号调节电路的零电位/基准点浮动)，所以信号调节电路通常更复杂。如果需要将电流测量数字化(例如要由微控制器测量)，则需要专用的模数转换器(ADC)。因此，需要更多的部件数量并且消耗印刷电路板(PCB)上更大的面积/空间。

在一些方法中，为了估计/计算AC干线电流(Iac)的均方根(rms)值，通常使用PFC电路组件值(易于波动)。然而，这些PFC组件值(例如PFC线圈电感)会因公差和偏差而发生改变。

因此，非常希望提供一种电子装置，该电子装置能够利用非专用电路来感测AC干线输入电流，具有用于其它目的的共用电路并且在AC干线电流均方根值的计算/估计中不需要使用PFC组件值。

发明内容

本发明通过提供具有有源PFC电路和连续电流输出的电子装置解决上述问题并克服先前解释的现有技术的限制。除了校正功率因数之外，PFC电路还用于测量输入到PFC电路自身的电流，以用于诸如对电子装置自身进行诊断或控制。

所提出的电子装置重复使用由PFC预调节器提供的感测电路来实现双重功能：执行PFC自身的正常操作以及感测AC干线电流。所提出的电子装置可以直接根据由PFC预调节器中的感测电路获得的流过功率开关(即MOSFET、双极晶体管、绝缘栅双极晶体管或IGBT)的电流(Ids)来估计/计算AC干线输入均方根(rms)值。

本发明适用于具有以连续导通模式(CCM)工作的PFC电路的电子装置，其中，PFC(模拟的或数字的)的控制算法由控制器(即控制IC、实时(RT)微控制器单元(MCU)、数字信号处理单元(DSP))运行。

本发明的一个方面涉及一种具有功率因数校正(PFC)电路的电子装置，该电子装置用于测量输入到电子装置的交流电流，所述电子装置包括：