防止電流檢測電路飽和的方法

      如果電源適配器電流互感器的磁芯不能復(fù)位,將導致磁芯飽和?電流互感器飽和是一個很嚴重的問題?首先,不能正確測量電流值,就不能進行有效的電流控制;其次,使電流誤差放大器總是“認為”電流值小于設(shè)定值,這將使電流誤差放大器過補償,導致電流波形失真

      電流互感器檢測較適合應(yīng)用于對稱的電路,如推挽電路?全橋電路?對于單端電路,特別是升壓電路,會產(chǎn)生一些我們必須關(guān)注的問題?

對于升壓電路,電感電流就是輸入電流?在采用電流連續(xù)工作方式時,不管充電還是放電,電感電流總是大于零,即在直流值上疊加一個充放電的波形?因此,電流互感器不能用于直接測量升壓電路的輸入電流?因為電感電流不能回零而使直流值“丟失”了;電流互感器因不能磁復(fù)位而飽和,從而失去過流保護功能,輸出產(chǎn)生過壓等?在降壓電路中也存在同樣的問題,電流互感器不能用于直接測量輸出電流

        解決這個問題的方法是用兩個電流互感器分別測量電源適配器電流和二極管電流,如圖2-11所示?實際的電感電流是這兩個電流的合成,這樣每個電流互感器就有足夠的時間來復(fù)位了但要注意這兩個電流互感器的匝比應(yīng)一樣,以保持檢測電阻Rs上的電流對稱?

       功率因數(shù)校正電路一般采用升壓電路,用雙互感器檢測?但在線電流過零時,電流互感器也特別容易飽和?因為,此時的占空比約為100%,容易造成磁芯沒有足夠的時間復(fù)位?為此,可以在外電路中采取一些措施來防止電流互感器飽和?如采用電流放大器輸出鉗位來限制其輸出電壓,并進一步限制占空比小于100%,電路如圖2-12所示?

         設(shè)定鉗位電壓的過程很簡單,在剛啟動時電流放大器鉗位在一個相對較低的值(大約4V),系統(tǒng)開始工作,但過零誤差很大?系統(tǒng)一旦正常工作后,鉗位電壓將升高,電流互感器接近飽和,鉗位電壓較多升到6.5V(低電壓大負載時),電流的THID在可接受的范圍內(nèi)(<10%),以限制大占空比?設(shè)定的鉗位電壓不能太低,否則將使電流過零畸變大?

        如果需要更好的特性或需要運行在寬范圍內(nèi),可以用如圖2-13所示的電路,這個電路將根據(jù)線電壓反向調(diào)節(jié)鉗位電壓?

       每個電流脈沖都使磁芯復(fù)位以克服磁芯飽和,改進外電路還可以改進電流檢測電路?-一般利用電流檢測電路自復(fù)位,即利用磁芯中存儲的能量產(chǎn)生足夠的伏秒積來復(fù)位?但當占空比大于50%,特別是接近100%時,可能沒有足夠的時間來使磁芯復(fù)位?這時,除電流放大器輸出鉗位外,還可以采用強制復(fù)位電路?

       強制磁芯復(fù)位的電路很多,如使用附加線圈或中心抽頭的線圈,較簡單的方法是采用如圖2-14?圖2-15所示電路來強制磁芯復(fù)位?脈沖電流到來時,強制復(fù)位電路和自復(fù)位電路的工作沒有差別;當復(fù)位時,從Vcc通過R,來的電流加入磁芯復(fù)位電流,寄生電容快速充電,副邊電壓反向,伏秒積增加,磁芯復(fù)位速度加快?如果需要得到負的檢測電壓而又不想用負電壓強制復(fù)位時,則用如圖2-15所示電路?

       對于電流檢測電路磁芯復(fù)位還要考慮的一個因素是副邊線圈的漏電感和分布電容?為了減小損耗,一般選擇匝比較大的電流互感器?

      但匝比大,副邊線圈的漏電感和分布電容大,漏電感影響電流上升和下降的時間,分布電容則影響電流互感器的帶寬?在磁芯復(fù)位時,副邊電感和分布電容諧振,如果分布電容大,則諧振頻率低,周期長,那么在占空比大?磁芯復(fù)位時間短時,副邊線圈就沒有足夠的時間來釋放能量使磁芯復(fù)位了?所以,應(yīng)盡量不選擇匝比太大的電流互感器?