常用的電流互感器檢測電路分析————————————————————————————————————————————————————————————————日期：常用的電流互感器檢測電路分析在高頻開關電源中，需要檢測出開關管、電感等元器件的電流供給應掌握、保護電路μs比較大。電流互感器具有能耗小、頻帶寬、信號復原性好、價格廉價、掌握和主功率Push-Pull、Bridge稱的雙極性電流脈沖，沒有直流重量，電流互感器可以得到很好的應用。但在Buck、Boost電路進展一些改進。電流互感器檢測單極性電流脈沖的應用電路分析依據電流互感器磁芯復一個大的復位電壓，實現磁芯短時間內快速復位。電流互感器檢測電路常用的電流互感器檢測電路如圖1(a)所示。圖1(b)表示原邊有電流脈沖時的等效電路勵磁電感ms當占空比<0.5時，在電流互感器原邊電流脈沖消逝后，磁芯依靠勵磁電流流過采樣電阻s產生負的伏秒值，實現自復位〔如圖1〔d1〕～〔i1〕所示〕，由于采樣電阻s(>0.5)，復位時間很短，沒有足夠的復位伏秒值，使得磁芯中直流重量d增大，有可能造成磁芯漸漸正向偏磁飽和〔如圖1〔d2〕～〔i2〕所示〕，失去檢測的作用，所以自復位只能應用于電流脈沖占空比<0.5的場合。檢測電路原邊有脈沖時等效電路(c)磁芯復位時等效電路1常用的電流互感器檢測電路分析可以看出，此電路對于檢測單極性直流脈沖存在諸多缺點。勵磁電感電流m中存在直流重量d，簡潔導致磁芯飽和。輸出電壓信號R為雙極性，不便于后級電路處理。改進的自復位電流互感器為了實現輸出電壓R的單極性輸出，在電流互感器端加上一個二極管，依據1與輸出電壓R422改進的電流互感器檢測電路對圖2(c)的電路工作過程進展分析所示。檢測電路原邊有脈沖時等效電路磁芯復位時等效電路3改進的電流互感器檢測電路分析3(c)表示電流互感器磁芯復位時的等效電路，T為電流互感器副邊分布電容，D3(d)～(i)繪出了占空比小時，磁芯充分復位的各參數波形。在電流互感器原邊電流脈沖消逝后，磁芯的復位依靠勵磁電流在m、T、D諧振產生負的復位電壓值，實現自復位，如圖3(g)所示。m、T構成的諧振電路特征阻抗遠大于s，所以復位效果好于圖1電路。但是，諧振產生的復位電壓并不是很大，當脈沖占空沖占空比<0.5由于互感器副邊線圈匝數很多，分布電容大，諧振電流主要從電流互感器流過；流經s、D支路的電流很小，并且s很小，所以復位電流經D支路的諧振電流在s生的負向電壓可以無視，取樣輸出電壓R波形如圖3(h)所示。由于二極管的作用，輸出電壓信號R強迫復位在單端應用中，特別是Boost電路中，需要準確地再現高占空比的單極性脈沖424對圖4(c5(b)表示原邊有電流脈沖時的等效電路，由于二極管的隔離作用，復位電壓＋Vr5(c)表示磁芯復位5(d)～(i)所示，0～1時間內原邊有直流脈沖，1～22～為復位完畢后波形。4檢測電路原邊有脈沖時等效電路磁芯復位時等效電路(j)復位電壓對采樣影響5強迫復位的電流互感器檢測電路分析在電流互感器原邊電流脈沖消逝后，磁芯開頭復位，二極管反向阻斷，復位電壓r加在勵磁電感上，強迫磁芯快速復位。圖5(g)繪出了激磁電感上的電壓，由于復位脈沖占空比>0.9VR(error)=·Vr〔1〕圖5(j)表示復位電壓Vr器副邊相當于一根導線，VrrVR(error)=·Vr〔1〕im=－〔2〕由于Rr遠大于RsVR(errort2～Tim=－〔2〕由于Rr多個電流互感器的組合使用多個電流互感器可以組合起來，用于檢測含有低頻重量的單極性高頻直流脈Boost電路構成的單相PFC電路，工作于CCM60.5，所以磁芯需要強迫復位。6電流互感器組合使用合成電感電流電流互感器的設計方法Ae=〔3〕依據原邊電流i1UmAe=〔3〕式中：Ae為磁路有效截面積；UmNB1/2～1/3；fsRsUmIRRrRsRs50～100試驗結果在Boost控制電路電流反饋環。磁芯選用錳鋅鐵氧體，磁路有效截0.25mm2，變比100，采樣電阻3.9Ω。開關頻率20kHz，電流互感器原邊電流峰值3.6A，0.45。實驗波形如圖7mR7實驗波形在雙極性SPWM逆變電路中，直流母線流過正負不對稱的雙極性電流脈沖，承受強迫復位電流互感器檢測出來，供給應的過流、直通保護電路。磁芯選用錳鋅鐵氧體，0.35mm2100，采樣電阻16Ω。開關頻率20kHz，逆變輸出正弦波頻率50Hz3