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低成本离线电源输入功率和RMS电流测量方法
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2017-11-16
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引言
今天，包括离线电源真实输入功率和输入RMS电流测量在内的能耗实时测量，正变得愈加重要。这些测量可用于调节供电和优化能源利用。例如，安装有许多服务器的一些数据中心对服务器层辅助功耗测量就很感兴趣，因为这样可以实现低成本数据服务，并对低功耗工作期间的处理能力进行智能的管理。输入功率和电流的一般测量方法是使用一个专用功率计芯片和附加检测电路。尽管功率计芯片能够提供可接受的测量结果，但它大大增加了成本和设计工作量。本文为您介绍一种新颖、低成本且精确的输入功率和RMS电流测量解决方案。它使用现有的数字功率因数校正（PFC）控制芯片和硬件，以及简单的两点校准和优化数学计算。这样便可提供优异的测量精确度，并极大降低成本和减少工作量，同时不影响正常的PFC控制。
测量装置
图1显示了由一个数字控制器进行电源隔离控制的传统PFC装置。输入线路和中性点电压通过一个衰减网络检测，之后由两个单独的模数转换器 （ADC） 输入采样。电流信号经由一个分流器检测，然后被信号调节电路放大和滤波。之后，连接至一个ADC进行电流环路控制。由于输入电压和电流测量已经具备，因此可用它们来测量输入功率和RMS电流。一样的传统PFC装置用于这些测量，无需传统专用功率计芯片和附加检测电路。
图1 输入功率和电流测量PFC装置
电流测量与校准
电流检测信号调节电路（图1）一般由一个运算放大器和一个低通滤波器组成，目的是放大小检测信号和去除高频噪声。之后，通过一个ADC测量该信号，并以ADC计数报告。为了获得真实的电流值，需把ADC计数转换为以安培为单位的电流。ADC计数与安培的关系可由原理图推导得出；但是，组件容差可能会使测量精确度变得不可接受。因此，需要进行一次校准。
今天，包括离线电源真实输入功率和输入RMS电流测量在内的能耗实时测量，正变得愈加重要。这些测量可用于调节供电和优化能源利用。例如，安装有许多服务器的一些数据中心对服务器层辅助功耗测量就很感兴趣，因为这样可以实现低成本数据服务，并对低功耗工作期间的处理能力进行智能的管理。输入功率和电流的一般测量方法是使用一个专用功率计芯片和附加检测电路。尽管功率计芯片能够提供可接受的测量结果，但它大大增加了成本和设计工作量。本文为您介绍一种新颖、低成本且精确的输入功率和RMS电流测量解决方案。它使用现有的数字功率因数校正（PFC）控制芯片和硬件，以及简单的两点校准和优化数学计算。这样便可提供优异的测量精确度，并极大降低成本和减少工作量，同时不影响正常的PFC控制。
测量装置
图1显示了由一个数字控制器进行电源隔离控制的传统PFC装置。输入线路和中性点电压通过一个衰减网络检测，之后由两个单独的模数转换器 （ADC） 输入采样。电流信号经由一个分流器检测，然后被信号调节电路放大和滤波。之后，连接至一个ADC进行电流环路控制。由于输入电压和电流测量已经具备，因此可用它们来测量输入功率和RMS电流。一样的传统PFC装置用于这些测量，无需传统专用功率计芯片和附加检测电路。
图1 输入功率和电流测量PFC装置
电流测量与校准
电流检测信号调节电路（图1）一般由一个运算放大器和一个低通滤波器组成，目的是放大小检测信号和去除高频噪声。之后，通过一个ADC测量该信号，并以ADC计数报告。为了获得真实的电流值，需把ADC计数转换为以安培为单位的电流。ADC计数与安培的关系可由原理图推导得出；但是，组件容差可能会使测量精确度变得不可接受。因此，需要进行一次校准。
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