CN104714082B - 用于测量斩波电流的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于测量能够在电路中流动的斩波电流的设备，电路具有包括第一和第二分支的H桥结构。所述设备包括：两个变压器，分别连接到一个分支，变压器包括：被配置用于流过斩波电流的初级电路及次级电路；及两个去磁化电路；及两个测量电路，分别连接到相关变压器的次级电路的端子，测量电路分别包括：至少一个单元，包括反向连接的第一开关和第二开关，两个开关分别由晶体管实现。测量电路包括公共测量电阻器，经由第一端子连接到地，及经由第二端子连接到第一测量电路的第一晶体管的源极以及第二测量电路的第一晶体管的源极。

Description

用于测量斩波电流的设备

技术领域

本发明涉及一种用于测量斩波电流的设备。

背景技术

这样的测量设备特别地可用于测量流动到DC-DC转换器的输入端的斩波电流。

这样的测量设备可以包括脉冲变压器。变压器包括其中斩波电流流过的初级电路，以及与斩波电流成比例的输出电流流过的次级电路。变压器的次级电路包括两个输出端子，在两个输出端子之间连接用于测量输出电流的电路。测量电路一般包括电阻器。

有时候必须测量具有非零平均值的斩波电流，例如用于测量在连接两个不同电压的供电电池的DC-DC转换器中流过的斩波电流。

因此，必须将脉冲变压器有规律地去磁化。真正地，作为第一近似，脉冲变压器的非理想性可以通过在次级电路的输出端子之间布置的磁化电感来建模。测量设备包括用于将变压器去磁化的目的的部件。举例来说，例如通过将磁化电流通过去磁化电路传递使得从而可以释放在磁化电感中存储的能量，去磁化发生。

待测量的电流也可以包括正、负或零瞬时值。为此，根据已知的方案，测量电路包括开关和用于将此开关与斩波电流同步的部件，用于使得当斩波电流非零(正或负)时输出电流能够在测量电路中流过，并且用于防止当斩波电流为零时任何电流在测量电路中流过。

开关使得输出电流能够在测量电路中的两个方向上流过。

去磁化电路一般包括齐纳二极管，将该齐纳二级管与布置在齐纳二极管的相反方向上的一个二极管串联安装。

在斩波电流为零的“续流(freewheel)”时段期间执行去磁化操作。

因此去磁化阶段依赖于续流时段。然而，此时段取决于占空比，并且可能没有足够长到允许变压器的去磁化。

本发明的目标在于通过提供能够在确保足够的去磁化时间的同时测量双向电流的用于测量斩波电流的设备，至少部分地克服现有技术的这些缺点。

发明内容

为此，本发明的主题是一种用于测量能够在电路中流动的斩波电流的设备，电路具有包括第一分支和第二分支的H桥结构，其特征在于所述设备包括：

两个变压器，分别连接到所述H桥的分支，所述变压器分别包括：初级电路，被配置用于斩波电流的流动；以及次级电路；

用于两个变压器的两个去磁化电路；以及

两个测量电路，分别连接到相关变压器的次级电路的端子，所述测量电路分别包括：至少一个单元，至少一个单元被配置以：

当相关变压器的初级电路闭合时，在测量电路中，允许由斩波电流感应的电流的流过；以及

当相关变压器的初级电路断开时，在测量电路中，防止去磁化电流的流过。

因此，H桥的每一分支中的变压器的存在总是使得具有用于对变压器去磁化的半个操作周期。去磁化时间已知且变为恒定，并且不再依赖于占空比。

根据本发明的一个方面，一个单元被配置为允许或防止斩波电流感应的电流在测量电路流过，测量电路包括反向连接的第一开关和第二开关，两个开关能够被控制以便：当相关变压器的初级电路闭合时，在测量电路中，允许由斩波电流感应的电流的流过；以及当相关变压器的初级电路断开时，在测量电路中，防止该电流的流过。

根据一个实施例，第一开关和第二开关分别由例如场效应晶体管的晶体管来实现。

根据本发明的另一方面，测量电路包括经由第一端子连接到地的至少一个测量电阻器。

根据一个示例：

测量电路的第一开关包括连接到测量电阻器的第二端子的端子，测量电阻器的第一端子连接到地；以及

测量电路的第二开关包括连接到地的端子。

根据第一实施例，测量电路包括公共测量电阻器，公共测量电阻器经由第一端子连接到地的公共测量电阻器，以及经由第二端子连接到第一测量电路的第一晶体管的源极以及第二测量电路的第一晶体管的源极。

根据第二实施例，测量电路分别包括经由一端子连接到地的测量电阻器，

第一测量电路的测量电阻器经由其端子之一连接到第一测量电路的第一晶体管的源极以及经由其另一个端子连接到第一测量电路的第二晶体管的源极，以及

第二测量电路的测量电阻器经由其端子之一连接到第二测量电路的第一晶体管的源极以及经由其另一个端子连接到第二测量电路的第二晶体管的源极。

根据实施例的一个示例，第一测量电路包括第一输出电阻器，并且第二测量电路包括第二输出电阻器，使得两个输出电阻器串联。在这种情况中，能够在两个输出电阻器之间的公共节点测量测量电压。

根据本发明的另一个方面：

电路的分支分别包括第一开关和第二开关，

第一变压器连接到第一分支的第一开关，并且第二变压器连接到第二分支的第一开关；以及

第一测量电路的单元被配置为允许或防止斩波电流感应的电流在第一测量电路流过，第一测量电路被配置为通过第一分支的第二开关的控制信号的反向信号来控制；以及

第二测量电路的单元被配置为允许或防止斩波电流感应的电流在第二测量电路流过，第二测量电路被配置为通过第二分支的第二开关的控制信号的反向信号来控制。

根据本发明的一个示例：

第一测量电路包括第一电阻器和第二电阻器，两个电阻器的公共端被连接到第一测量电路的第一晶体管以及第二晶体管的栅极；以及

第二测量电路包括第一电阻器和第二电阻器，两个电阻器的公共端被连接到第二测量电路的第一晶体管以及第二晶体管的栅极。

根据本发明的另一方面，去磁化装置包括连接在相关变压器的次级电路的两个输出端子之间的去磁化电路。

去磁化电路例如包括反向串联安置的两个齐纳二极管。

本发明还涉及一种用于测量能够在电路的分支中流动的斩波电流的设备，其特征在于所述设备包括：

变压器，连接到所述分支，所述变压器包括：初级电路，被配置用于斩波电流的流动；以及次级电路；

用于变压器的去磁化电路；以及

测量电路，连接到变压器的次级电路的端子，所述测量电路包括：

至少一个单元，至少一个单元包括反向连接的第一开关和第二开关，两个开关能够被控制以：当变压器的初级电路闭合时，在测量电路中，允许由斩波电流感应的电流的流过；以及当变压器的初级电路断开时，在测量电路中，防止去磁化电流的流过；以及

至少一个测量电阻器，经由第一端子连接到，使得：

测量电路的第一开关包括连接到测量电阻器的第二端子的端子；以及

测量电路的第二开关包括连接到地的端子。

所述测量设备可以具有与此兼容的前述特征的任何一个，特别是那些与变压器、去磁化电路和/或测量电路相关的特征。特定地，所述设备可以包括以下特征的任意一个：

电路的分支包括第一开关和第二开关，变压器连接到分支的第一开关；以及测量电路的单元被配置为允许或防止斩波电流感应的电流在测量电路流过，测量电路被配置为通过分支的第二开关的控制信号的反向信号来控制；

第一开关和第二开关分别由例如场效应晶体管的晶体管来实现；

测量电路包括第一电阻器和第二电阻器，两个电阻器的公共端被连接到测量电路的第一晶体管以及第二晶体管的栅极；以及

去磁化电路包括反向串联安置的两个齐纳二极管。

本发明还涉及一种用于测量能够在电路中流动的斩波电流的设备，电路具有包括第一分支和第二分支的H桥结构，其特征在于所述设备包括：

两个变压器，分别连接到所述H桥的分支，所述变压器分别包括：初级电路，被配置用于斩波电流的流动；以及次级电路；

用于对两个变压器去磁化的两个电路；以及

两个测量电路，分别连接到相关变压器的次级电路的端子，所述测量电路分别包括：至少一个单元，至少一个单元包括反向连接的第一开关和第二开关，两个开关分别由晶体管实现，并能够被控制以：

当相关变压器的初级电路闭合时，在测量电路中，允许由斩波电流感应的电流的流过；以及

当相关变压器的初级电路断开时，在测量电路中，防止去磁化电

流的流过；

测量电路包括公共测量电阻器，经由第一端子连接到地，经由第二端子连接到第一测量电路的第一晶体管的源极以及第二测量电路的第一晶体管的源极。

所述测量设备可以具有与此兼容的前述特征的任何一个。

附图说明

在阅读作为说明性和非限制性示例给出的以下描述以下附图时，本发明的其它特征和优点将更加清楚地显现，附图中：

-图1表示包括用于测量斩波电流的设备的两个变压器的、斩波电流流过的DC-DC转换器，

-图2示意性地表示根据第一实施例的用于测量斩波电流的设备的两个去磁化电路和两个测量电路，

-图3示意性地表示根据第二实施例的用于测量斩波电流的设备的两个去磁化电路和两个测量电路，

-图4是根据第一实施例的在图2中的用于测量斩波电流的设备的去磁化电路和测量电路的更详细地表示，

-图5是表示被分别连接至H桥结构的转换器的分支的两个变压器的初级电路中的斩波电流的时间演变的图，

-图6是表示图5中的斩波电流和H桥分支开关的脉冲信号的时间演变的时序图的第一示例，

-图7是表示分别被连接至H桥结构的转换器的分支的两个变压器的初级电路中的斩波电流和H桥分支开关的脉冲信号的时间演变的时序图的第二示例，并且

-图8示意性地表示在测量与输入斩波电流成比例的输出电压之后使用的比较器的示例。

在这些图中，一样的元素使用相同的附图标记。

具体实施方式

本发明涉及用于测量斩波电流的设备1，尤其是在DC-DC转换器3内部流过的斩波电流。

转换器

参照图1，所表示的转换器3具有H桥结构，该H桥结构具有第一分支B₁和第二分支B₂。

第一分支B₁包括第一开关Mos₁和第二开关Mos₂。

第二分支B₂包括第一开关Mos₃和第二开关Mos₄。

作为非限制性示例，开关Mos₁至Mos₄包括N型场效应晶体管，已知简称MOSFET。

当控制第一分支B₁时，当第二开关Mos₂被阻断时，第一开关Mos₁被导通，并且相反地，当第一开关Mos₁被阻断时，第二开关Mos₂被导通。

相同情况适用于控制第二分支B₂，当第二开关Mos₄被阻断时第一开关Mos₃被导通，并且相反地，当第一开关Mos₃被阻断时第二开关Mos₄被导通。

两条分支B₁和B₂之间的偏移取决于H桥控制逻辑。

用于测量斩波电流的设备

再次参照图1，用于测量斩波电流的设备1包括具有变压比m_i的两个变压器10_B1和10_B2。两个变压器10_B1和10_B2被分别布置在转换器3的分支B₁或B₂上。

一个变压器10_B1或10_B2包括初级电路12和次级电路14。

第一变压器10_B1的初级电路12被连接至转换器3的第一分支B₁的第一开关Mos₁。第二变压器10_B2的初级电路12被连接至转换器3的第二分支B₂的第一开关Mos₃。

变压器10_B1或10_B2的次级电路14包括两个输出端子16和18。

当斩波电流i_e在转换器3中流过时，它被分开在两条分支B₁和B₂中，使得第一斩波电流i_Mos1在第一变压器10_B1的初级电路12中流过，并且第二斩波电流i_Mos3在第二变压器10_B2的初级电路12中流过。

当第一变压器10_B1或第二变压器10_B2的初级电路12被闭合时，在第一变压器10_B1或第二变压器10_B2的初级电路12中流过的斩波电流i_Mos1或i_Mos3非零，并且相关的变压器10_B1或10_B2被磁化。

当第一变压器10_B1或第二变压器10_B2的初级电路12被断开时，斩波电流i_Mos1或i_Mos3为零，即当没有待测量的电流时，变压器10_B1或10_B2的去磁化发生。

并且另外，当第一变压器10_B1或第二变压器10_B2的初级电路12被闭合时，在第一变压器10_B1或第二变压器10_B2的初级电路12中流过的斩波电流i_Mos1或i_Mos3为非零，设备1可以用于测量斩波电流。

为此目的，参照图2，测量设备1进一步包括：

-分别与变压器10_B1或10_B2相关的两个去磁化电路20_B1、20_B2，以及

-两个斩波电流测量电路22_B1和22_B2，分别被连接至相关变压器10_B1或10_B2的输出端子16、18。

根据所述实施例，去磁化电路20_B1、20_B2与测量电路22_B1和22_B2分离。

每个去磁化电路20_B1和20_B2被连接在相关变压器10_B1或10_B2的两个输出端子16和18之间。

每个去磁化电路20_B1、20_B2使得能够通过去磁化电路20_B1或20_B2中的电流的流过而将相关变压器10_B1或10_B2去磁化。

根据在图2中所示的实施例，去磁化电路20_B1或20_B2包括在输出端子16和18之间的串联连接的第一齐纳二极管24和第二齐纳二极管26。作为说明性示例，齐纳电压是10V左右量级。

第一齐纳二极管24和第二齐纳二极管26以相反方向被安装。作为示例，第一齐纳二极管24可以经由其阴极连接至输出端子16，并且第二齐纳二极管26可以经由其阴极连接至另一个输出端子18。两个齐纳二极管24和26然后经由其阳极彼此连接。

因此，根据斩波电流的平均值是正还是负，去磁化电路20_B1、20_B2是双向的，即它们使能在磁化电流的流过的两个方向上的去磁化。

将第一测量电路22_B1连接至第一变压器10_B1的次级电器14的输出端子16、18，输出端子16、18被连接至转换器3的第一分支B₁。将第一测量电路22_B1与第一去磁化电路20_B1并联连接。

将第二测量电路22_B2连接至第二变压器10_B2的次级电器14的输出端子16、18，输出端子16、18连接至转换器3的第二分支B₂。将第二测量电路22_B2与第二去磁化电路20_B2并联连接。第二测量电路22_B2还被连接至第一测量电路22_B1。

测量电路22_B1和22_B2分别包括至少一个单元，该至少一个单元被配置用于：

-当变压器10_B1；10_B2的初级电路12被闭合时，允许由斩波电流感应的电流i_mes1；i_mes2在测量电路22_B1或22_B2中流过；在这种情况中在初级电路12中流过的斩波电流是非零的，要么严格正要么严格负，以及

-当变压器10_B1；10_B2的初级电路12被断开时，防止去磁化电流在测量电路22_B1或22_B2中流过；在这种情况中，在初级电路12中流过的斩波电流为零。

根据所述实施例，两个测量电路22_B1和22_B2分别包括一单元，该单元被配置用于允许或防止由斩波电流感应的电流在相关测量电路22_B1或22_B2中流过，并且该单元包括第一开关和第二开关。第一测量电路22_B1的单元包括第一开关K_{i1_HS}和第二开关K_{i1_LS}。第二测量电路22_B2的单元包括第一开关K_{i2_HS}和第二开关K_{i2_LS}。

第一开关K_{i1_HS}和K_{i2_HS}也被称为高侧开关。

第二开关K_{i1_LS}和K_{i2_LS}也被称为低侧开关。

根据MOSFET场效应晶体管的所述示例，形成第一测量电路22_B1的第一开关K_{i1_HS}和第二开关K_{i1_LS}以及第二测量电路22_B2的第一开关K_{i2_HS}和第二开关K_{i2_LS}。

此示例中的第一测量电路22_B1的第一开关K_{i1_HS}和第二开关K_{i1_LS}被相反地连接。同样地，第二测量电路22_B2的第一开关K_{i2_LS}和第二开关K_{i2_LS}被相反连接。

此外，参照图3和4，测量电路22_B1、22_B2包括经由第一端子连接到地的至少一个测量电阻器R_mes或R_mes'。

测量电路22_B1、22_B2的第一开关K_{i1_HS}、K_{i2_HS}包括被连接至测量电阻器R_mes或R_mes'的第二端子的端子，测量电阻器R_mes或R_mes'的第一端子连接到地。测量电路22_B1、22_B2的第二开关K_{i1_LS}、K_{i2_LS}依次包括连接到地的端子。

更具体地，关于第一测量电路22_B1：

-将第一晶体管K_{i1_HS}的漏极连接至被连接至转换器3的第一分支B₁的、第一变压器10_B1的第一输出端子16。

-将第一晶体管K_{i1_HS}的源极经由端子连接至测量电阻器R_mes(图2)或R_mes'(图3)的第二端子，测量电阻器R_mes(图2)或R_mes'(图3)的第一端子连接到地，并且

-将第一晶体管K_{i1_HS}的栅极连接至测量电路22_B1的第二晶体管K_{i1_LS}的栅极，

-将第二晶体管K_{i1_LS}的漏极连接至第一变压器10_B1的输出端子18，并且

-将第二晶体管K_{i1_LS}的源极连接到地。

关于第二测量电路22_B2：

-将第一晶体管K_{i2_HS}的漏极连接至被连接至转换器3的第一分支B₂的、第二变压器10_B2的第一输出端子16。

-将第一晶体管K_{i2_HS}的源极经由端子连接至测量电阻器R_mes(图2)或R_mes'(图3)的第二端子，测量电阻器R_mes(图2)或R_mes'(图3)的第一端子连接到地，并且

-将第一晶体管K_{i2_HS}的栅极连接至第二测量电路22_B2的第二晶体管K_{i2_LS}的栅极，

-将第二测量电路22_B2的第二晶体管K_{i2_LS}的漏极连接至第二变压器10_B2的第二输出端子18，

-将第二晶体管K_{i2_LS}的源极连接到地。

另外，第一晶体管K_{i1_HS}和K_{i2_HS}必须如此，使得在栅极和源极之间的电压大于用于激活晶体管的晶体管的阈值电压。

第一测量电路22_B1的晶体管K_{i1_HS}和K_{i1_LS}以及第二测量电路22_B2的晶体管K_{i2_HS}和K_{i2_LS}能够根据H桥控制逻辑而受控。从而，当变压器10_B1或10_B2的初级电路12被闭合时，变压器10_B1或10_B2的初级电路12中的斩波电流非零，并且相关测量电路22_B1或22_B2的两个晶体管K_{i1_HS}和K_{i1_LS}或K_{i2_HS}和K_{i2_LS}处于导通状态。当第一变压器10_B1或10_B2的初级电路12被断开时，斩波电流为零，并且相关测量电路22_B1或22_B2的两个晶体管K_{i1_HS}和K_{i1_LS}或K_{i2_HS}和K_{i2_LS}处于阻断状态。

从而，当变压器10_B1或10_B2的初级电路12被闭合时，在变压器10_B1或10_B2的初级电路12中的斩波电流i_Mos1或i_Mos3非零，并且因此存在待测量的电流，相关测量电路22_B1或22_B2的两个晶体管K_{i1_HS}和K_{i1_LS}或K_{i2_HS}和K_{i2_LS}必须被控制在导通状态中。

并且，当变压器10_B1或10_B2的初级电路12被断开时，斩波电流i_Mos1或iMose3为零并且没有待测量的电流，通过阻断相关测量电路22_B1或22_B2的两个晶体管K_{i1_HS}和ki1_LS或ki2_HS和ki2_LS，从而在相应变压器10_B1或10_B2的去磁化期间将去磁化电路20_B1或20_B2与测量电阻器R_mes或R_mes'断开连接，可以执行变压器10_B1或10_B2的去磁化。

当第一变压器10_B1或第二变压器10_B2的初级电路12被闭合时，斩波电流i_Mos1或i_Mos3在相关变压器10_B1或10_B2的初级电路12中流过，并且在相关变压器10_B1或10_B2的次级电路14中感应出电流。如果第一测量电路22_B1的晶体管K_{i1_HS}和K_{i1_LS}以及第二测量电路22_B2的晶体管K_{i2_HS}和K_{i2_LS}分别被导通，则电流i_mes1和i_mes2分别在相关第一测量电路22_B1或第二测量电路22_B2中流过。

根据在图2中所示的第一实施例，两个测量电路22_B1和22_B2还包括公共测量电阻器R_mes，该公共测量电阻器R_mes首先经由第一端子连接到地并且经由第二端子连接至第一两个晶体管K_{i1_HS}和K_{i2_HS}的源极。因此能够允许或防止由斩波电流感应出的电流在第一测量电路22_B1中流过的单元的第一晶体管K_{i1_HS}的源极被连接至能够允许或防止由斩波电流感应出的电流在第二测量电路22_B2中流过的单元的第一晶体管K_{i2_HS}的源极。

从而，分别在第一测量电路22_B1和在第二测量电路22_B2中流过的电流i_mes1和i_mes2被加在一起，使得公共测量电阻器R_mes被与电流i_mes1和i_mes2的总和对应的电流imes穿过。

根据第一实施例，通过测量在测量电阻器R_mes的端子处的电压V_mes来进行斩波电流测量。实际上，此电压V_mes是根据公式(1)的斩波电流i_e的图像：

其中R_mes＝对两个测量电路22_B1和22_B2公共的测量电阻，

vmes＝在测量电阻器R_mes的端子处测量的电压，

m_i＝变压器10_B1或10_B2的变压比。

因此在连接到地的测量电阻器R_mes的端子处获得直接的测量。

另一方面，在变压器10_B1或10_B2的去磁化的阶段期间，处于阻断状态的相关测量电路22_B1或22_B2的晶体管使得测量电阻器R_mes能够从去磁化电路20_B1或20_B2去耦合。从而电压V_mes的测量不受影响。

作为变形，根据在图3中所示的第二实施例，两个测量电路22_B1和22_B2均包括分离的测量电阻器R_mes'。根据所述的示例，两个测量电阻器R_mes'基本上等值。

根据第二实施例，关于第一测量电路22_B1，将测量电阻器R_mes'连接在第一晶体管K_{i1_HS}和第二晶体管K_{i1_LS}的两个源极之间。另外，第二晶体管K_{i1_LS}的源极连接到地。

关于第二测量电路22_B2，将测量电阻器R_mes2连接在第一晶体管K_{i2_HS}和第二晶体管K_{i2_LS}的两个源极之间。另外，第二晶体管K_{i2_LS}的源极连接到地。

因而，两个测量电路22_B1、22_B2分别包括经由端子连接到地的测量电阻器R_mes'。第一测量电路22_B1的测量电阻器R_mes'经由其一个端子连接至第一测量电路22_B1的第一晶体管K_{i1_HS}的源极，并且经由其另一个端子连接至第一测量电路22_B1的第二晶体管K_{i1_LS}的源极。第二测量电路22_B2的测量电阻器R_mes'经由其一个端子连接至第二测量电路22_B2的第一晶体管K_{i2_HS}的源极，并且经由其另一端子连接至第二测量电路22_B2的第二晶体管K_{i2_LS}的源极。

不管它是图2中的第一实施例，还是图3中的第二实施例，公共测量电阻器R_mes或者两个测量电路22_B1和22_B21的每个分离的测量电阻器R_mes’连接到地。此布置提供相对于噪声的更好的免疫性。

根据第二实施例，第一测量电路22_B1包括被连接至第一晶体管K_{i1_HS}的源极并连接至测量电阻器R_mes'的第一输出电阻器R。

同样地，第二测量电路22_B2包括被连接至第一晶体管K_{i2_HS}的源极并连接至测量电阻器R_mes'的第二输出电阻器R。可以在两个输出电阻器R之间的公共节点处测量电压V_mes。

在这种情况中，存在分别在两个测量电路22_B1和22_B2的测量电阻器R_mes'的端子处的电压v_mes1和v_mes2，其被加在一起(见公式(2))：

根据此第二实施例，通过在两个输出电阻器R之间的公共节点处测量电压vmes来进行斩波电流的测量。实际上，根据公式(3)，此电压vmes是斩波电流i_e的图像：

其中R_mes'＝每个测量电路22_B1和22_B2的测量电阻，

vmes＝在两个输出电阻器R之间的公共节点处测量的电压，

m_i＝变压器10_B1或10_B2的变压比。

按照与第一实施例相似的方式，在相关变压器10_B1或10_B2的去磁化时段期间，将这些测量电阻器R_mes'从相关去磁化电路20_B1或20_B2去耦合。

此外，如果每个测量电路22_B1和22_B2的测量电阻器R_mes'的值基本上等于对两个测量电路22_B1和22_B2公共的测量电阻器R_mes的值，则在传递函数中有1/2的比率。

在这种情况中，如果期望对于两个实施例以相同增益工作，则必须选择每个电路22_B1和22_B2的电阻器R_mes'的值，使得它为根据第一实施例的公共测量电阻器R_mes的值的两倍左右，(见公式(4))：

(4) R_mes’＝2×R_mes

具有对两个测量电路22_B1和22_B2公共的测量电阻器R_mes的第一实施例保证测量精确度，因为存在较少的电阻器。

此外，在图4中的示图呈现了根据图2中所示的第一实施例的测量电路22_B1或22_B2的细节。当然，这些附加或细节也适用于图3中所示的第二实施例。

在图4中的示图中，看到第一测量电路22_B1还包括第一电阻器R₁₁和第二电阻器R₂₁，它们经由端子被公共地连接到测量电路22_B1的两个晶体管K_{i1_HS}和K_{i1_LS}的栅极，其次连接到第三开关K_i1。第一测量电路22_B1的第三开关K_i1被控制信号K₂控制，控制信号K₂还控制第一分支B₁的第二开关Mos₂。

同样地，第二测量电路22_B2还包括第一电阻器R₁₂和第二电阻器R₂₂，它们经由公共节点连接至测量电路22_B2的两个晶体管K_{i2_HS}和K_{i2_LS}的栅极，并且其次连接至第三开关K_i2。第二测量电路22_B2的第三开关K_i1被控制信号K₄控制，控制信号K₄还控制第二分支B₂的第二开关Mos₄。

将第一电阻器R₁₁或R₁₂连接至例如15V的电势，并且将第二电阻器R₂₁或R₂₂连接到地。

第一和第二电阻器R₁₁和R₂₁或R₁₂和R₂₂确保正确地将第一晶体管K_{i1_HS}或K_{i2_HS}切换至导通状态。更精确地，当第三开关K_i1或K_i2被阻断时，分别在晶体管的栅极处的电压V_G1和V_G2是正的，例如10V左右。10V的值使能获得如下条件，根据该条件，在第一晶体管K_{i1_HS}或K_{i2_HS}的源极和栅极之间的电压大于晶体管的阈值电压。

否则，此电压分别取决于两个晶体管R₁₁和R₂₁、R₁₂和R₂₂的值，此电压为零。

参照图5至7，描述用于根据一个或其它先前描述的实施例的测量斩波电流的设备1的控制逻辑的示例。

测量设备的操作

斩波电流的时间演进

图5表示在变压器10_B1和10_B2的初级电路12中流动的斩波电流i_Mos1或者i_Mos3的时间演进的示例。图5中示出的非限制性示例具有高的占空比。

在图5的图形上：

-具有圆点的第一曲线，表示连接到转换器3的第一分支B₁的第一变压器10_B1的初级电路12中的斩波电流i_Mos1的时间演进，以及

-具有正方形的第二曲线，表示连接到转换器3的第二分支B₂的第二变压器10_B2的初级电路12中的斩波电流i_Mos3的时间演进。

在变压器10_B1或者10_B2的初级电路12中流动的斩波电流i_Mos1或者i_Mos3是周期性的，并且能够采取零值和非零值。当变压器10_B1或者10_B2的初级电路12断开(open)时，在变压器10_B1或者10_B2的初级电路12中流动的斩波电流i_Mos1或者i_Mos3为零，并且相应的变压器10_B1或者10_B2被去磁化。

在第一变压器10_B1的初级电路12中流动的斩波电流i_Mos1与在第二变压器10_B2的初级电路12中流动的斩波电流i_Mos3之间的偏移(offset)取决于分支B₁和B₂之间的偏移。

第一测量电路22_B1 的控制

如先前所提到的，当第一分支B₁的第二开关M_OS2被阻断(block)时，第一分支B₁的第一开关M_OS1被接通，并且相反地，当第二开关M_OS2被接通时，第一开关M_OS1被阻断。并且，根据图6或图7中所示的控制逻辑的示例，死区时间tm被提供在两次开关之间。

第一测量电路22_B1的第一晶体管K_{i1_HS}和第二晶体管K_{i1_LS}被联合控制。

当第一分支B₁的第二开关M_OS2被阻断时，第一测量电路22_B1的第一晶体管K_{i1_HS}和第二晶体管K_{i1_LS}被导通。

换句话说，被配置用于允许或者防止在第一测量电路22_B1中的由斩波电流i_Mos1感应的电流的流动的第一测量电路22_B1的单元K_{i1_HS}、K_{i1_LS}被配置由控制信号的反向信号(inverse)控制，被命名为第一分支B₁的第二开关M_OS2的因此，是由被命名为的、第二开关M_OS2的控制信号的反向信号来控制第一控制电路22_B1的晶体管K_{i1_HS}和K_{i1_LS}的状态(参见图6或者图7)。

因此，当第一分支B₁的第二开关M_OS2被阻断时，第一变压器10_B1的初级电路12闭合(closed)，在第一变压器10_B1的初级电路12中流动的斩波电流i_Mos1是非零的并且感应在第一变压器10_B1的次级电路14中流动的电流。因为第一测量电路22_B1的两个晶体管K_{i1_HS}和K_{i1_LS}被导通，因此，电流imes1能够在与第一变压器10_B1相关联的测量电路22_B1中自由地流动。另一方面，假定端子18和16之间的电压可变并且不等于第二齐纳二极管26的齐纳电压，则没有电流在去磁化电路20_B1中流动，因为第二齐纳二极管26没有被导通。

当第一分支B₁的第二开关M_OS2被接通并且第一开关M_OS1被阻断时，第一变压器10_B1的初级电路12断开，斩波电流i_Mos1取零值。第一测量电路22_B1的两个晶体管K_{i1_HS}和K_{i1_LS}变为阻断状态，不再允许测量电路22_B1中的电流的流动。

在这个时段期间，去磁化电流在去磁化电路20_B1中流动，然后，根据图2和图3中的示例，次级电路14的端子18和16之间的电势差被第二齐纳二极管26的齐纳电压强加。处于阻断状态的、第一测量电路22_B1的两个晶体管K_{i1_HS}和K_{i1_LS}不允许测量电路22_B1中的去磁化电流的流动。

只要斩波电流i_Mos1为零，去磁化电流在去磁化电路20_B1中减小流动。

第二测量电路22_B2 的控制

类似地，当第二分支B₂的第二开关M_OS4被阻断时，第二分支B₂的第一开关M_OS3被接通，并且相反地，当第二开关M_OS4被接通时，第一开关M_OS3被阻断。根据图6或者图7中示出的控制逻辑的示例，死区时间t_m也提供在两次开关之间。

第二测量电路22_B2的第一晶体管K_{i2_HS}和第二晶体管K_{i2_LS}被联合控制。

当第二分支B₂的第二开关M_OS4被阻断时，第二测量电路22_B2的第一晶体管K_{i2_HS}和第二晶体管K_{i2_LS}被接通。

被配置用于允许或者防止在第二测量电路22_B2中的被斩波电流i_Mos3感应的电流的流动的第二测量电路22_B2的单元K_{i2_HS}、K_{i2_LS}被配置由控制信号的反向信号控制，被命名为第二分支B₂的第二开关M_OS4的

因此，是由被命名为的、第二开关M_OS4的控制信号的反向信号来控制第二测量电路22_B2的晶体管K_{i2_HS}和K_{i2_LS}的状态(参见图6或者图7)。

因此，当第二分支B₂的第二开关M_OS4被阻断时，第二变压器10_B2的初级电路12闭合，在第二变压器10_B2的初级电路12中流动的斩波电流i_Mos3是非零的，并且感应在第二变压器10_B2的次级电路14中流动的电流。因为第二测量电路22_B2的两个晶体管K_{i2_HS}和K_{i2_LS}被导通，因此电流imes2能够在与第二变压器10_B2相关联的测量电路22_B2中自由地流动。另一方面，假定端子18和16之间的电压可变并且不等于第二齐纳二极管26的齐纳电压，则没有电流在去磁化电路20_B2中流动，因为第二齐纳二极管26没有被导通。

一旦第二分支B₂的第二开关M_OS4被接通并且第一开关M_OS3被阻断，则第二变压器10_B2的初级电路12断开，斩波电流i_Mos3取零值。第二测量电路22_B2的两个晶体管K_{i2_HS}和K_{i2_LS}变为阻断状态，不再允许测量电路22_B2中的电流的流动。

然而，在这个时段期间，根据图2和图3中示出的示例，去磁化电流在去磁化电路20_B2中流动，然后，次级电路14的端子18和16之间的电势差被第二齐纳二极管26的齐纳电压强加。只要斩波电流i_Mos3为零，则去磁化电流在去磁化电路20_B2中减小流动。处于阻断状态的、第二测量电路22_B2的两个晶体管K_{i2_HS}和K_{i2_LS}不允许测量电路22_B2中的去磁化电流的流动。

从而，在操作时段T上，总是存在斩波电流为零的一半时段，从而去磁化时间恒定并且保证变压器10_B1和10_B2的去磁化。因此，去磁化独立于占空比。

因此，无论去磁化电流的方向如何，当变压器10_B1或者10_B2的初级电路12断开时，斩波电流i_Mos1或者i_Mos3取零值，设备1就启动相关变压器10_B1或者10_B2的去磁化。换句话说，假定磁化电流(magnetizing current)的方向取决于斩波电流i_Mos1或者i_Mos3的平均值，则无论斩波电流i_Mos1或者i_Mos3的平均值是什么，设备1都启动相关变压器10_B1或者10_B2的去磁化。

对于斩波电流的测量，其通过以下方法实现：通过根据图2或者图4中示出的第一实施例测量在测量电阻器Rmes的端子处的电压vmes，或者通过根据图3中示出的第二实施例测量两个测量电路22_B1和22_B2的输出电阻器R之间的公共节点处的电压vmes，根据用于第一实施例的公式(1)或者根据用于第二实施例的公式(3)，所述电压vmes与斩波电流i_e成比例。

参考图8，对于例如在测量电阻器Rmes的端子处测量的电压v_mes的这种测量，借助于例如用于获取与电压V_mes的平均值相对应的电压V_IE的双RC滤波器(double RC filter)，来提供关于被转换器3吸收的输入电流i_e的平均值的信息。

此外，可能期望监视瞬时电流i_e的峰值。两个比较器可以被提供用于这个目的。第一比较器，例如，被提供用于限制电流，而第二比较器用于故障检测。

Claims (7)

1.一种用于测量能够在电路(3)中流动的斩波电流(i_e)的设备(1)，电路(3)具有包括第一分支(B₁)和第二分支(B₂)的H桥结构，其特征在于所述设备(1)包括：

两个变压器(10_B1；10_B2)，分别连接到所述H桥的分支(B₁,B₂)，所述变压器(10_B1；10_B2)分别包括：初级电路(12)，被配置用于斩波电流(i_Mos1；i_Mos3)的流动；以及次级电路(14)；

两个电路(20_B1；20_B2)，用于对两个变压器(10_B1；10_B2)去磁化；以及

两个测量电路(22_B1；22_B2)，分别连接到相关变压器(10_B1；10_B2)的次级电路(14)的端子(16,18)，所述测量电路(22_B1；22_B2)分别包括：至少一个单元，包括反向连接的第一开关(K_{i1_HS}；K_{i2_HS})和第二开关(K_{i1_LS}；K_{i2_LS})，两个开关(K_{i1_HS},K_{i1_LS}；K_{i2_HS},K_{i2_LS})分别由晶体管实现，并且能被控制以：

当相关变压器(10_B1；10_B2)的初级电路(12)闭合时，在测量电路(22_B1；22_B2)中，允许由斩波电流(i_Mos1；i_Mos3)感应的电流(i_mes1；i_mes2)的流过；以及

当相关变压器(10_B1；10_B2)的初级电路(12)断开时，在测量电路(22_B1；22_B2)中，防止去磁化电流的流过；

测量电路(22_B1；22_B2)包括公共测量电阻器(R_mes)，经由第一端子连接到地，以及经由第二端子连接到第一测量电路(22_B1)的第一晶体管(K_{i1_HS})的源极以及第二测量电路(22_B2)的第一晶体管(K_{i2_HS})的源极。

2.如权利要求1所述的设备，其中第一开关(K_{i1_HS}；K_{i2_HS})和第二开关(K_{i1_LS}；K_{i2_LS})分别由场效应晶体管来实现。

3.如权利要求1或2所述的设备，其中

测量电路(22_B1；22_B2)的第一开关(K_{i1_HS}；K_{i2_HS})包括连接到测量电阻器(R_mes；R_mes’)的第二端子的端子，测量电阻器(R_mes；R_mes’)的第一端子连接到地；以及

测量电路(22_B1；22_B2)的第二开关(K_{i1_LS}；K_{i2_LS})包括连接到地的端子。

4.如权利要求1或2所述的设备，其中

电路(3)的分支(B₁,B₂)分别包括第一开关(Mos₁,Mos₃)和第二开关(Mos₂,Mos₄)；

第一变压器(10_B1)连接到第一分支(B₁)的第一开关(Mos₁)，并且第二变压器(10_B2)连接到第二分支(B₂)的第一开关(Mos₃)；以及

第一测量电路(22_B1)的单元(K_{i1_HS},K_{i1_LS})被配置为允许或防止由斩波电流(i_Mos1)感应的电流在第一测量电路(22_B1)流过，单元(K_{i1_HS},K_{i1_LS})被配置为通过第一分支(B₁)的第二开关的控制信号的反向信号来控制；以及

第二测量电路(22_B2)的单元(K_{i2_HS},K_{i2_LS})被配置为允许或防止由斩波电流(i_Mos3)感应的电流在第二测量电路(22_B2)流过，单元(K_{i2_HS},K_{i2_LS})被配置为通过第二分支(B₂)的第二开关的控制信号的反向信号来控制。

5.如权利要求1或2所述的设备，其中

第一测量电路(22_B1)包括第一电阻器(R₁₁)和第二电阻器(R₂₁)，两个电阻器(R₁₁,R₂₁)的公共端子被连接到第一测量电路(22_B1)的第一晶体管(K_{i1_HS})以及第二晶体管(K_{i1_LS})的栅极；以及

第二测量电路(22_B2)包括第一电阻器(R₁₂)和第二电阻器(R₂₂)，两个电阻器(R₁₂,R₂₂)的公共端子被连接到第二测量电路(22_B2)的第一晶体管(K_{i2_HS})以及第二晶体管(K_{i2_LS})的栅极。

6.如权利要求1或2所述的设备，其中去磁化电路(20_B1；20_B2)连接在相关变压器(10_B1；10_B2)的次级电路(14)的两个输出端子(16,18)之间。

7.如权利要求1或2所述的设备，其中去磁化电路(20_B1；20_B2)包括反向串联安置的两个齐纳二极管(24,26)。