推薦閱讀:
可遇而不可求的高性價(jià)比測量電路交流功耗方案
發(fā)布時(shí)間:2015-11-17 來源:EDN 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】通過采樣電壓與電流的乘積并進(jìn)行平均處理可以完成60Hz電路的平均功耗測量(相當(dāng)于VRMS × IRMS × cos(φ))。這里要用四象限乘法,因?yàn)樗矔r(shí)電壓和電流可能具有相反的極性。它有很多種實(shí)現(xiàn)方法,包括模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換+數(shù)字信號(hào)處理,或者使用相對(duì)昂貴的模擬乘法器芯片+模擬或數(shù)字處理。本文介紹了第三種方法,即使用便宜的運(yùn)放和模擬開關(guān)實(shí)現(xiàn)脈沖寬度/脈沖幅度調(diào)制器(PWM/PAM)并將它用作四象限乘法器。這種電路經(jīng)過修改可以用于許多不同的應(yīng)用。
PWM/PAM乘法器的基本概念是,一個(gè)(非重疊)脈沖波形在單個(gè)周期內(nèi)的平均值等于脈沖面積除以脈沖重復(fù)周期。由于每個(gè)矩形脈沖幅度正比于電壓值,寬度正比于電流,矩形面積正比于電壓與電流的乘積。如果脈沖重復(fù)速率遠(yuǎn)高于被測頻率,那么就可以假設(shè)在脈沖波形的一個(gè)周期內(nèi)電壓和電流不會(huì)有明顯的變化。PWM/PAM輸出連到一個(gè)低通濾波器,用于濾除脈沖頻率及其諧波,并恢復(fù)出想要的平均值。
電路共使用了兩個(gè)變壓器:一個(gè)是降壓變壓器TR1,用于產(chǎn)生低電平的電壓信號(hào);另一個(gè)是電流變壓器TR2,用于產(chǎn)生低電平的電流信號(hào),并具有完全的電流隔離。
圖1:使用脈沖調(diào)制技術(shù)測量交流功耗。
運(yùn)放IC1-A用作比較器,產(chǎn)生頻率約為6kHz且相當(dāng)線性的三角波(圖2)。為了取得低于滿刻度1%的誤差,這種過采樣是必須的(100乘以60Hz信號(hào)頻率,或50乘以理論上的奈奎斯特頻率)。三角波的峰峰幅度必須滿足兩個(gè)條件才能獲得可接受的線性響應(yīng)。首先,它必須大于或等于T2產(chǎn)生的交流電流最大峰峰值電壓,這樣才能實(shí)現(xiàn)100%的PWM占空比。其次,它必須至少比±VCC低10%。
圖2:IC1-B(-)輸入。
運(yùn)放IC1-B被配置為產(chǎn)生零基線的雙極方波(圖3),其占空比取決于T2產(chǎn)生的電流信號(hào)的瞬時(shí)值。電容C2用于獲得陡峭的輸出電壓轉(zhuǎn)換。運(yùn)放的壓擺率必須大于等于10V/μs,以便產(chǎn)生最優(yōu)的方波PWM信號(hào)。當(dāng)T2產(chǎn)生的瞬時(shí)電流信號(hào)值為0時(shí),IC1-B將輸出占空比為50%的信號(hào)。隨著電流信號(hào)從0增加到滿刻度,占空比隨之從50%增加到100%。當(dāng)電流信號(hào)從0降低到負(fù)的滿刻度時(shí),占空比將從50%減小到0%。
圖3:IC1-B輸出。
運(yùn)放IC2-A、開關(guān)IC3-A和相關(guān)的電阻實(shí)現(xiàn)了一個(gè)四象限乘法器,實(shí)現(xiàn)形式相當(dāng)于增益為+1(開關(guān)閉合)或-1(開關(guān)斷開)的放大器。開關(guān)由IC1-B的PWM輸出進(jìn)行控制。當(dāng)IC1-B的輸出為正時(shí),開關(guān)閉合;當(dāng)IC1-B的輸出為負(fù)時(shí),開關(guān)斷開。從IC2-A產(chǎn)生的輸出(圖4)是IC1-BPWM輸出的復(fù)制(占空比正比于電流),除了幅度正比于電壓外。
圖4:IC2-A輸出。
IC2-B是電路的最后一級(jí),是一個(gè)低通濾波器,用于移除6kHz的PWM頻率及其諧波以及60Hz調(diào)制信號(hào)。它的輸出正比于PWM信號(hào)的平均值,因此就是平均的60Hz功耗值。
推薦閱讀:
特別推薦
- 授權(quán)代理商貿(mào)澤電子供應(yīng)Same Sky多樣化電子元器件
- 使用合適的窗口電壓監(jiān)控器優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)
- ADI電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制解決方案 驅(qū)動(dòng)智能運(yùn)動(dòng)新時(shí)代
- 倍福推出采用 TwinSAFE SC 技術(shù)的 EtherCAT 端子模塊 EL3453-0090
- TDK推出新的X系列環(huán)保型SMD壓敏電阻
- Vishay 推出新款采用0102、0204和 0207封裝的精密薄膜MELF電阻
- Microchip推出新款交鑰匙電容式觸摸控制器產(chǎn)品 MTCH2120
技術(shù)文章更多>>
- 中微公司成功從美國國防部中國軍事企業(yè)清單中移除
- 華邦電子白皮書:滿足歐盟無線電設(shè)備指令(RED)信息安全標(biāo)準(zhǔn)
- 功率器件熱設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(九)——功率半導(dǎo)體模塊的熱擴(kuò)散
- 準(zhǔn) Z 源逆變器的設(shè)計(jì)
- 第12講:三菱電機(jī)高壓SiC芯片技術(shù)
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
單向可控硅
刀開關(guān)
等離子顯示屏
低頻電感
低通濾波器
低音炮電路
滌綸電容
點(diǎn)膠設(shè)備
電池
電池管理系統(tǒng)
電磁蜂鳴器
電磁兼容
電磁爐危害
電動(dòng)車
電動(dòng)工具
電動(dòng)汽車
電感
電工電路
電機(jī)控制
電解電容
電纜連接器
電力電子
電力繼電器
電力線通信
電流保險(xiǎn)絲
電流表
電流傳感器
電流互感器
電路保護(hù)
電路圖