[发明专利]一种直流-直流变换器中无损测量双向电流装置及方法

说明书

本发明公开了一种直流‑直流变换器中无损测量双向电流装置，低通滤波器并联设置在电感两端，低通滤波器包括电容和电阻，电压‑电流转换电路并联设置在电容两端，电压‑电流转换电路的输出端连接PNP极性的双输出镜像电流源，偏置电流产生电路连接NPN极性的双输出镜像电流源，NPN极性的双输出镜像电流源的两路输出电路和PNP极性的双输出镜像电流源的两路输出电路分别对接后形成一号电路和二号电路，一号电路上设有一号支路，二号电路上连接有二号支路，二号支路上连接有输出电阻。本发明还提供了一种直流‑直流变换器中无损测量双向电流方法。本发明中无需额外的电流采样电阻，极大降低了欧姆损耗，提高了整体效率。

技术领域

本发明涉及高电流低压直流-直流变换器领域，尤其涉及一种直流-直流变换器中无损测量双向电流装置及方法。

背景技术

在低压高电流的直流直流变换器中，由于单体半导体开关器件性能的限制，一般需要并联多组直流直流变换器以提供足够的电流。并联多组直流变换器时需要确保负载电流的均匀分配，需要采集每一个变换器的电感电流信息来对单一变换器的输出电流进行控制。传统的电流采样需要在电流路径上增加一个采样电阻，在低压大电流的工作条件下会产生可观的损耗，严重影响变换器的整体效率。此外，常用的对采样电阻两端电压信号进行放大的差分放大电路也存在对元件误差要求严格、带宽受限等问题。使用霍尔电流传感器可以实现电流的双向无损检测，但是霍尔传感器体积较大，带宽普遍受限并且比较昂贵，会显著提高变换器的成本。因此，在双向的低压高电流变换器中急需一种可以高速无损地检测电流的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种直流-直流变换器中无损测量双向电流的装置。

本发明还提供了一种直流-直流变换器中无损测量双向电流的方法。

本发明的创新点在于本发明中无需额外的电流采样电阻，极大降低了欧姆损耗，提高了整体效率；并在低损耗的前提下实现了双向电流检测。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种直流-直流变换器中无损测量双向电流装置，包括双向直流-直流变换器、低通滤波器、正负压供电电路、电压-电流转换电路、偏置电流产生电路、NPN极性的双输出镜像电流源、PNP极性的双输出镜像电流源、输出电阻，双向直流-直流变换器内设有电感，低通滤波器并联设置在电感两端，低通滤波器包括电容和电阻，电压-电流转换电路并联设置在电容两端，正负压供电电路给电压-电流转换电路供电，电压-电流转换电路的输出端连接PNP极性的双输出镜像电流源，偏置电流产生电路连接NPN极性的双输出镜像电流源，NPN极性的双输出镜像电流源的两路输出电路和PNP极性的双输出镜像电流源的两路输出电路分别对接，对接后形成一号电路和二号电路，一号电路上设有一号支路，一号支路连接至电压-电流转换电路，二号电路上连接有二号支路，二号支路上连接有输出电阻。

进一步地，NPN极性的双输出镜像电流源、PNP极性的双输出镜像电流源中的输出管为孪生三极管对管。使用了孪生三极管对管，可以极大降低反馈电流和输出电流的不匹配，提高电流检测电路的精度和线性度。

一种直流-直流变换器中无损测量双向电流的方法，包括以下步骤：

（1）低通滤波器产生一个极点，调整低通滤波器使得极点的频率与电感零点的频率重合；

（2）电压-电流转换电路将低通滤波器中电容的电压按比例转换成一个电流信号；

（3）电压-电流转换电路输出端连接PNP极性的双输出镜像电流源后，PNP极性的双输出镜像电流源产生两路与电压-电流转换电路输出电流大小一样的电流；

（4）偏置电流产生电路输入NPN极性的双输出镜像电流源产生两路一样大小的偏置电流；

（5）NPN极性的双输出镜像电流源的两路输出电路和PNP极性的双输出镜像电流源的两路输出电路分别对接后，NPN极性的双输出镜像电流源将两路偏置电流同时从PNP极性的双输出镜像电流源的两个输出同时减去；