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使用PWM和PAM测量电路的交流功耗

时间:2022-05-31 20:03 点击次数:
  本文摘要:通过取样电压与电流的乘积并展开平均值处置可以已完成60Hz电路的平均值功耗测量(相等于VRMSIRMScos())。这里能用四象限乘法,因为瞬时电压和电流有可能具备忽略的极性。 它有很多种构建方法,还包括模数(A/D)切换+数字信号处理,或者用于比较便宜的仿真乘法器芯片+仿真或数字处置。本设计实例讲解了第三种方法。这种方法用于低廉的运放和仿真电源构建脉冲宽度/脉冲幅度调制器(PWM/PAM)并将它用于四象限乘法器。 这种电路经过改动可以用作许多有所不同的应用于。

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通过取样电压与电流的乘积并展开平均值处置可以已完成60Hz电路的平均值功耗测量(相等于VRMSIRMScos())。这里能用四象限乘法,因为瞬时电压和电流有可能具备忽略的极性。

它有很多种构建方法,还包括模数(A/D)切换+数字信号处理,或者用于比较便宜的仿真乘法器芯片+仿真或数字处置。本设计实例讲解了第三种方法。这种方法用于低廉的运放和仿真电源构建脉冲宽度/脉冲幅度调制器(PWM/PAM)并将它用于四象限乘法器。

这种电路经过改动可以用作许多有所不同的应用于。  PWM/PAM乘法器的基本概念是,一个(非重合)脉冲波形在单个周期内的平均值相等脉冲面积除以脉冲反复周期。由于每个矩形脉冲幅度正比于电压值,宽度正比于电流,矩形面积正比于电压与电流的乘积。

如果脉冲反复速率远高于被测频率,那么就可以假设在脉冲波形的一个周期内电压和电流会有显著的变化。PWM/PAM输入连到一个低通滤波器,用作杂讯脉冲频率及其谐波,并完全恢复出有想的平均值。

  电路共计用于了两个变压器:一个是升压变压器TR1,用作产生低电平的电压信号;另一个是电流变压器TR2,用作产生低电平的电流信号,并具备几乎的电流隔绝。  图1:用于脉冲调制技术测量交流功耗。

  运放IC1-A用于较为器,产生频率大约为6kHz且非常线性的三角波(图2)。为了获得高于剩刻度1%的误差,这种过取样是必需的(100除以60Hz信号频率,或50除以理论上的奈奎斯特频率)。三角波的峰峰幅度必需符合两个条件才能取得可拒绝接受的线性号召。首先,它必需大于或等于T2产生的交流电流仅次于峰峰值电压,这样才能构建100%的PWM频率。

其次,它必需最少比VCC较低10%。  图2:IC1-B(-)输出。

  运放IC1-B被配备为产生零基线的双极方波(图3),其频率各不相同T2产生的电流信号的瞬时值。电容C2用作取得平缓的输入电压切换。

运放的压摆亲率必需小于相等10V/s,以便产生拟合的方波PWM信号。当T2产生的瞬时电流信号值为0时,IC1-B将输入频率为50%的信号。随着电流信号从0减少到剩刻度,频率随之从50%减少到100%。

当电流信号从0减少到胜的剩刻度时,频率将从50%增大到0%。  图3:IC1-B输入。

  运放IC2-A、电源IC3-A和涉及的电阻构建了一个四象限乘法器,构建形式相等于增益为+1(电源开口)或-1(电源插入)的放大器。电源由IC1-B的PWM输入展开掌控。当IC1-B的输入为正时,电源开口;当IC1-B的输入为负时,电源插入。

从IC2-A产生的输入(图4)是IC1-BPWM输入的拷贝(频率正比于电流),除了幅度正比于电压外。  图4:IC2-A输入。  IC2-B是电路的最后一级,是一个低通滤波器,用作去除6kHz的PWM频率及其谐波以及60Hz调制信号。

它的输入正比于PWM信号的平均值,因此就是平均值的60Hz功耗值。


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