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使用储存的电能使功率敏感测量电路安静的系统和方法

阅读:0发布:2023-05-30

专利汇可以提供使用储存的电能使功率敏感测量电路安静的系统和方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 是用于暂时储存 电能 以给敏感测量 电路 供电的一种系统和方法。在一个 实施例 中, 开关 式功率转换器用于给 能量 储存设备充电。在能量储存设备被充分充电后,开关式功率转换器被关断,使得可以进行敏感测量而不会受到开关式功率转换器引起的噪声和干扰的影响。一旦进行了测量,则开通开关式功率转换器,并给能量储存设备提供功率以对能量储存设备重新充电,使得可以进行随后的测量。,下面是使用储存的电能使功率敏感测量电路安静的系统和方法专利的具体信息内容。

1.一种测量系统,包括:
测量电路,用于测量电参数;
能量储存设备,耦接至所述测量电路;
开关式功率转换器,耦接至所述能量储存设备,所述开关式功率转换器用于在输入端接收功率;以及
第一开关,耦接至所述开关式功率转换器,
其中,所述第一开关用于将功率耦接至所述开关式功率转换器的所述输入端以开通所述开关式功率转换器,并且在开通所述开关式功率转换器时,所述开关式功率转换器用于给所述能量储存设备充电,并且
其中,所述第一开关还用于将功率从所述开关式功率转换器的所述输入端去耦接以关断所述开关式功率转换器,并且在关断所述开关式功率转换器时,所述能量储存设备用于给所述测量电路供电。
2.如权利要求1所述的系统,还包括微处理器控制电路,所述微处理器控制电路用于给所述第一开关提供第一控制信号,所述第一开关用于响应于接收来自所述微处理器控制电路的所述第一控制信号来将功率耦接至所述开关式功率转换器的所述输入端,所述第一开关还用于响应于接收来自所述微处理器控制电路的第二控制信号来将功率从所述开关式功率转换器的所述输入端去耦接。
3.如权利要求2所述的系统,其中,所述微处理器控制电路还用于将测量定时信号提供给所述测量电路,并且还用于将所述第二控制信号提供给所述第一开关,使得在所述测量电路测量所述电参数时,所述功率被从所述开关式功率转换器的所述输入端去耦接。
4.如权利要求1所述的系统,其中,所述开关式功率转换器包括DC-DC转换器。
5.如权利要求1所述的系统,其中,所述能量储存设备包括电容器或电池
6.如权利要求1所述的系统,其中,所述开关式功率转换器还耦接至主电源,所述主电源是DC电源或AC/DC电源。
7.如权利要求1所述的系统,还包括耦接至所述开关式功率转换器的输出端的第二开关,所述第二开关用于将所述开关式功率转换器与所述能量储存设备去耦接。
8.如权利要求1所述的系统,还包括耦接至所述能量储存设备和所述测量电路的功率供应调节器,所述功率供应调节器用于调节供应至所述测量电路的功率。
9.一种测量系统,包括:
测量电路,用于测量电参数;
开关式功率转换器,包括开关式电路,所述开关式功率转换器用于在两个模式中运行,第一模式是所述开关式功率转换器将功率提供给所述开关式电路以开通所述开关式功率转换器的活动模式,第二模式是所述开关式功率转换器将提供给所述开关式电路的功率断开以关断所述开关式功率转换器的不活动模式;以及
能量储存设备,耦接至所述测量电路和所述开关式功率转换器,所述能量储存设备用于在所述开关式功率转换器在所述第二模式中运行时给所述测量电路供电,所述开关式功率转换器用于在所述开关式功率转换器在所述第一模式中运行时给所述能量储存设备充电。
10.如权利要求9所述的系统,还包括耦接至所述开关式功率转换器的微处理器控制电路,所述微处理器控制电路用于给所述开关式功率转换器提供使能信号,所述使能信号用于使得所述开关式功率转换器在所述第一模式中运行。
11.如权利要求10所述的系统,其中,所述微处理器控制电路还用于给所述开关式功率转换器提供禁能信号,所述禁能信号用于使得所述开关式功率转换器在所述第二模式中运行。
12.如权利要求9所述的系统,其中,所述开关式功率转换器包括DC-DC转换器。
13.如权利要求9所述的系统,其中,所述能量储存设备包括电容器或电池。
14.如权利要求9所述的系统,还包括主电源,所述主电源是DC电源或AC/DC电源。
15.如权利要求9所述的系统,其中,在所述开关式功率转换器在所述第二模式中运行时,所述测量电路测量设备的电参数。
16.如权利要求9所述的系统,还包括耦接至所述能量储存设备和所述测量电路的功率供应调节器,所述功率供应调节器用于调节供应至所述测量电路的功率。
17.一种测量设备的电参数的方法,包括:
将功率耦接至开关式功率转换器;
使用耦接至所述开关式功率转换器的所述功率给能量储存设备充电;
将功率从所述开关式功率转换器去耦接;
当功率被从所述开关式功率转换器去耦接时,使用来自所述能量储存设备的功率测量所述设备的所述电参数;以及
将功率重新耦接至所述开关式功率转换器。
18.如权利要求17所述的方法,还包括在将功率重新耦接至所述开关式功率转换器后,再次对所述能量储存设备充电。
19.如权利要求18所述的方法,还包括将所述开关式功率转换器与所述能量储存设备去耦接。
20.如权利要求19所述的方法,其中,测量所述电参数的动作包括在将所述开关式功率转换器与所述能量储存设备去耦接时测量所述电参数。
21.如权利要求17所述的方法,其中,所述开关式功率转换器用于在两个模式中运行,第一模式是所述开关式功率转换器耦接至所述能量储存设备的活动模式,第二模式是将所述开关式功率转换器与所述能量储存设备去耦接的不活动模式。
22.如权利要求17所述的方法,还包括显示测量结果,所述测量结果根据所述电参数的多个测量结果的平均值确定。
23.一种测量系统,包括:
测量电路,用于测量电参数;
能量储存设备,耦接至所述测量电路;
主电源,耦接至所述能量储存设备;以及
开关,耦接至所述主电源,
其中,所述开关用于将所述主电源与耦接至所述测量电路的所述能量储存设备去耦接,并且在将所述主电源与所述能量储存设备去耦接时,所述能量储存设备用于给所述测量电路供电以测量电参数,并且
其中,所述开关还用于将所述主电源重新耦接至所述能量储存设备,并且在将所述主电源重新耦接至所述能量储存设备时,所述主电源用于给所述能量储存设备充电。
24.如权利要求23所述的系统,其中,所述能量储存设备包括电容器或电池。
25.如权利要求23所述的系统,其中,所述主电源包括AC/DC电源或电池。

说明书全文

使用储存的电能使功率敏感测量电路安静的系统和方法

技术领域

[0001] 本发明涉及测量电路,并且更具体地,本发明的实施例涉及将储存的电能用于安静的功率敏感测量电路。

背景技术

[0002] 电噪声和干扰影响电测量的精度,尤其是在敏感测量电路中。例如,系统中的过多噪声能够使得诸如电压电流的电参数随时间随机出现。在测量参数的小的变化的敏感测量电路中,小量的噪声能够使得测量不可靠。引起系统中的噪声的一个已知源是电源。例如,已知诸如DC电源的主电源会将噪声引入系统中是已知。此外,用于将测量电路电耦接至主电源的长的电线会将干扰引入至系统中。从而,主电源影响敏感测量电路的精度是已知的。
[0003] 用于进行模-数转换的其它系统包括使用开关式功率转换器给测量电路供电。典型地,使用开关式功率转换器来提供给测量电路供电所需的合适的电压和/或提供地隔离。通常,系统包括主电源,诸如是AC-DC电源或DC电源,主电源耦接至开关式功率转换器。不幸的是,开关电源固有地是嘈杂的并且在测量系统中引入显著的噪声量,该噪声量影响敏感测量电路所进行的测量的精度。
[0004] 因此,存在对进一步减小在敏感测量电路中引入的噪声的影响的系统的需求。

发明内容

[0005] 本发明涉及使用储存的电能使功率敏感测量电路安静的方法和装置。本发明的一方面中,一种测量系统,包括:
[0006] 测量电路,用于测量电参数;
[0007] 能量储存设备,耦接至所述测量电路;
[0008] 开关式功率转换器,耦接至所述能量储存设备,所述开关式功率转换器用于在输入端接收功率;以及
[0009] 第一开关,耦接至所述开关式功率转换器,
[0010] 其中,所述第一开关用于将功率耦接至所述开关式功率转换器的所述输入端以开通所述开关式功率转换器,并且在开通所述开关式功率转换器时,所述开关式功率转换器用于给所述能量储存设备充电,并且
[0011] 其中,所述第一开关还用于将功率从所述开关式功率转换器的所述输入端去耦接以关断所述开关式功率转换器,并且在关断所述开关式功率转换器时,所述能量储存设备用于给所述测量电路供电。
[0012] 在本发明的另一方面,一种测量系统包括:
[0013] 测量电路,用于测量电参数;
[0014] 开关式功率转换器,包括开关式电路,所述开关式功率转换器用于在两个模式中运行,第一模式是所述开关式功率转换器将功率提供给所述开关式电路以开通所述开关式功率转换器的活动模式,第二模式是所述开关式功率转换器将提供给所述开关式电路的功率断开以关断所述开关式功率转换器的不活动模式;以及
[0015] 能量储存设备,耦接至所述测量电路和所述开关式功率转换器,所述能量储存设备用于在所述开关式功率转换器在所述第二模式中运行时给所述测量电路供电,所述开关式功率转换器用于在所述开关式功率转换器在所述第一模式中运行时给所述能量储存设备充电。
[0016] 根据本发明的另一方面,一种测量设备的电参数的方法,包括:
[0017] 将功率耦接至开关式功率转换器;
[0018] 使用耦接至所述开关式功率转换器的所述功率给能量储存设备充电;
[0019] 将功率从所述开关式功率转换器去耦接;
[0020] 当功率被从所述开关式功率转换器去耦接时,使用来自所述能量储存设备的功率测量所述设备的所述电参数;以及
[0021] 将功率重新耦接至所述开关式功率转换器。
[0022] 根据本发明的另一方面,一种测量系统,包括:
[0023] 测量电路,用于测量电参数;
[0024] 能量储存设备,耦接至所述测量电路;
[0025] 主电源,耦接至所述能量储存设备;以及
[0026] 开关,耦接至所述主电源,
[0027] 其中,所述开关用于将所述主电源与耦接至所述测量电路的所述能量储存设备去耦接,并且在将所述主电源与所述能量储存设备去耦接时,所述能量储存设备用于给所述测量电路供电以测量电参数,并且
[0028] 其中,所述开关还用于将所述主电源重新耦接至所述能量储存设备,并且在将所述主电源重新耦接至所述能量储存设备时,所述主电源用于给所述能量储存设备充电。附图说明
[0029] 图1是根据本发明的一个实施例的框图
[0030] 图2是根据本发明的一个实施例的定时图;
[0031] 图3是根据本发明的另一实施例的框图;
[0032] 图4是根据本发明的另一实施例的框图。

具体实施方式

[0033] 本发明的实施例涉及测量电路,并且更具体地,本发明的一个或多个实施例涉及使用储存的电能给敏感测量电路供电。下面阐述了某些细节,以提供对本发明的实施例的充分的理解。然而,对本领域技术人员来说,明显地,可以实施本发明的各种实施例而无需这些具体细节。
[0034] 图1是根据本发明的一个实施例的用于使用敏感测量电路测量电参数的系统100的框图。在此实施例中,系统100包括主电源102、可选开关104、开关105、微处理器控制电路106、开关式功率转换器108、能量储存设备110、测量功率供应调节器112、以及测量电路114。主电源102可以是用于给系统100提供电能的任何适合的电源。在一个实施例中,主电源102是DC电源,诸如电池。在另一实施例中,主电源102是AC/DC电源。主电源102的输出可以耦接至开关105的输入。开关105的输出可以耦接至开关式功率转换器108的输入。如图1中所示,开关式功率转换器108的输出端可以耦接至开关104的输入端。开关式功率转换器108可以是任何开关式功率转换器,诸如是并入有开关调节器电子功率转换器。在一个实施例中,开关式功率转换器108是DC-DC转换器。
[0035] 如果包括开关104,可以将开关104的输出端耦接至能量储存设备110的输入端。能量储存设备110可用于储存有限量的电能,诸如电池或电容器。具体地,能量储存设备
110可用于储存足够量的能量以给测量电路114暂时供电。能量储存设备110的输出可以耦接至测量功率供应调节器112的输入端。测量功率供应调节器112调节供应至测量电路
114的功率。测量功率供应调节器112的输出端可以耦接至测量电路114的输入端。测量电路114可以是用于测量电参数的任何电路,电参数诸如是电压或电流。例如,在一个实施例中,测量电路114是模-数转换器。微处理器控制电路106的输出可以耦接至测量电路
114的输入。在一个实施例中,系统100不包括测量功率供应调节器112。在此实施例中,能量储存设备110的输出端可以耦接至测量电路114的输入。如以下更详细讨论的,开关式功率转换器108用于给能量储存设备110充电。例如,在一个实施例中,诸如是DC-DC转换器的开关式功率转换器108通过给电容器施加电压来给诸如电容器的能量储存设备110充电。
[0036] 微处理器控制电路106可以耦接至开关105的输入和可选开关104。如以下更详细讨论的,开关105可用于响应于接收来自微处理器控制电路106的一个或多个控制信号来断开供应至开关式功率转换器108的输入端的功率。当开关105断开至开关式功率转换器108的功率时,开关式功率转换器108被关断并且能量储存设备110向测量功率供应调节器112(如果包括的话)和测量电路114供应功率。具体地,能量储存设备110用于提供足够的能量以至少给测量测试中的设备中的电参数的该测量电路114供电。
[0037] 通过在测量期间或模-数转换期间将开关式功率转换器108关断,引入至测量中的噪声和干扰的量显著地减小了。具体地,在测量期间,开关式功率转换器108不传导、生成、和/或辐射电磁干扰。因此,测量电路114用于进行敏感测量,而无固有地嘈杂的开关式功率转换器108的影响。
[0038] 如上述,在一个实施例中,系统100还包括开关104。然而,在许多实施例中,不包括开关104。开关104可用于响应于来自微处理器控制电路106的一个或多个控制信号来将开关式功率转换器108与能量储存设备110去耦接。在此实施例中,在由测量电路114进行测量之前,将开关式功率转换器108与能量储存设备110去耦接。将开关式功率转换器108与能量储存设备110去耦接可以防止开关式功率转换器108从能量储存设备110消耗功率。在此实施例中,将开关式功率转换器108关断并且将开关式功率转换器108与能量储存设备110去耦接。在另一实施例中,在系统100中不包括开关105,而在系统100中包括开关104。因此,不是利用开关105将开关式功率转换器108断电,而是利用开关104将开关式功率转换器108与能量储存设备110去耦接。
[0039] 如上述,微处理器控制电路106耦接至测量电路114。微处理器控制电路106用于给测量电路114提供测量定时信号。具体地,微处理器控制电路106给测量电路114提供测量定时信号,使得测量电路114在开关式功率转换器108被关断时测量电参数。在测量完成后,响应于接收来自微处理器控制电路106的一个或多个信号,开通开关式功率转换器108。在开通开关式功率转换器108后,开关式功率转换器108可以给能量储存设备110再充电。在开关式功率转换器108给能量储存设备110再充电后的某一时间,可以响应于微处理器控制电路106给开关105提供的随后的控制信号来将开关式功率转换器108再次关断。如前述,在开关式功率转换器108被关断时,能量储存设备110给测量功率供应调节器112和测量电路114提供功率。此时,可以进行另一测量或另一组测量。这可以重复,直至进行了具体数量的测量。图2中的定时图中示出了微处理器控制电路106提供的控制信号和测量定时信号的定时。在时间T0,将功率耦接至开关式功率转换器108的输入端,使得开通开关式功率转换器。另外,开关式功率转换器耦接至能量储存设备110。此时,开关式功率转换器108可以给能量储存设备110充电或能量储存设备110可以已经被充电。在时间T1,响应于来自微处理器控制电路106的控制信号,开关105将供应至开关式功率转换器108的输入端的功率去耦接。此时,能量储存设备110向测量功率供应调节器112和测量电路114供应功率。如以上讨论的,在一个实施例中,开关104可以将开关式功率转换器108与能量储存设备去耦接。这典型地发生在T1之前直至T2之前某一时间之间的某一时间。
[0040] 在T1和T4之间的某一时间,响应于来自微处理器控制电路106的定时信号,测量电路114可以测量被测试的设备的电参数。例如,在T2,测量电路114开始测量被测试的设备的电参数。如以上讨论的,因为在以测量电路114进行敏感测量时将固有地嘈杂的开关式功率转换器108关断,所以测量提供了更高的精度。在时间T3,测量电路114停止测量电参数。在时间T4,将功率重新耦接至开关式功率转换器108的输入端。
[0041] 在时间T4以及直到T5前的某一时间,开关式功率转换器108对能量储存设备110重新充电。在时间T5,将至开关式功率转换器108的功率去耦接,使得开关式功率转换器再次被关断,并且能量储存设备110向测量功率供应调节器112和测量电路114供应功率。在时间T6,响应于接收来自微处理器控制电路106的随后的定时信号,测量电路114开始测量被测试的设备的电参数。如从图2中的定时图所能看到的,此过程继续,直至进行了四个测量。在时间T7,测量电路114计算进行的平均测量结果并显示平均测量结果。本领域技术人员会清楚,在显示测量结果之前,可以进行任何数量的测量,包括一个测量。
[0042] 图3是根据本发明的另一实施例的用于使用敏感测量电路测量电参数的系统300的框图。系统300中的大多数部件使用于图1中所示的系统100中并以相同方式工作。因此,为简洁,将不重复每个部件的结构和功能的解释。不同于图1中的系统100,系统300不具有开关104和开关105。另外,系统300包括具有控制输入端的开关式功率转换器118,控制输入端用于响应于接收来自微处理器控制电路106的分别的禁能和使能信号而将开关式功率转换器118关断或开通开关式功率转换器118。具体地,开关式功率转换器118的控制输入接收来自微处理器控制电路106的使能信号,开关式功率转换器118向开关式功率转换器118中的开关式电路供应功率并且开关式功率转换器118被开通。当开关式功率转换器118接收来自微处理器控制电路106的禁能信号时,开关式功率转换器108将至开关式电路的功率去耦接,以关断开关式功率转换器。
[0043] 如参照图1讨论的实施例,在开关式功率转换器118被关断时,系统300中的能量储存设备110向测量功率供应调节器112(如果包括的话)和测量电路114供应功率,使得可以进行敏感测量,而无来自开关式功率转换器118的噪声和干扰影响测量。为了重新给开关式功率转换器118供电,微处理器控制电路106给开关式功率供应单元118提供使能信号。响应于接收使能信号,开通开关式功率转换器118。如参照图1讨论的实施例,在开通开关式功率转换器118时,开关式功率转换器118给能量储存设备110重新充电。
[0044] 图4是根据本发明的另一实施例的用于使用敏感测量电路测量电参数的系统400的框图。系统400中的大多数部件使用于图1中所示的系统100中并以相同方式工作。因此,为简洁,将不重复每个部件的结构和功能的解释。不同于图1中的系统100,系统400不包括开关式功率转换器以及开关104和开关105。在此实施例中,主电源102给能量储存设备110充电。主电源102可以是线性电源或开关电源,线性电源诸如是电池,开关电源诸如是AC/DC开关电源。
[0045] 系统400包括开关107。在一个实施例中,开关107用于禁能主电源102。在此实施例中,在主电源102被禁能时,微处理器控制电路106可以由能量储存设备110或另一设备供电。在另一实施例中,开关107还用于将主电源102与能量储存设备110去耦接。在另一实施例中,开关用于将主电源102与能量储存设备110去耦接,但是不将主电源断电。在主电源102被禁能和/或与能量储存设备110去耦接时,能量储存设备110给测量电路
114供电。此时,测量电路114用于进行敏感测量,而无来自主电源的噪声和干扰。
[0046] 如本领域技术人员所清楚的,以上实施例还可以包括多个测量电路114、能量储存设备110、开关式功率转换器108和118,使得可以以大致相同的时间或在不同的时间进行多个测量。
[0047] 虽然参照公开的实施例描述了本发明,但是本领域技术人员将意识到,可以不脱离本发明的精神和范围对形式和细节进行改变。这些更改完全在本领域技术人员的能范围内。因此,本发明仅由所附权利要求限定。
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