测量功率消耗的装置和方法制造方法及图纸

一种用于实时测量和显示由开关型电源（ＳＭＰＳ）供电的产品的功率消耗的装置。通过具有预定初级线圈电感的变压器将功率提供给产品，其中通过脉宽调制来接通和切断变压器初级线圈的电流以便将功率提供给电气设备。监控通过初级线圈的驱动电流，并且产生一种具有对应于初级线圈中电流的接通时间的第一电平和对应于初级线圈中电流的切断时间的第二电平的脉冲波形。根据驱动电压、初级线圈中电流的接通时间、预定初级线圈电感和ＳＭＰＳ的脉宽调制的切换频率，来计算功率消耗。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于测量功率的装置和方法，特别涉及一种使用开关型电源(SMPS)来实时测量和显示产品的功率消耗的装置。
技术介绍
功率消耗是一种每单位时间消耗多少能量或做功多少的比率的数量表示，并表示在一秒单位内所提供或消耗的能量。一个产品的能量消耗效能等级按照消耗功率而变化，并且低级的产品在产品的整个寿命期间都浪费能量。因此，如果可能的话需要确认能量消耗效能等级并购买高级的产品。由于最近能量节约的意识变得更强，所以各种各样的产品具有节能功能，并且即使在正常操作期间也保持功率消耗在一定水平之下。然而，在使用产品时显示产品的实际功率消耗是过高的期望。由于执行那样功能所需的电路的复杂性及成本使显示实际的功率消耗还不被考虑。因此，使用一个单独的测量设备在产品的开发阶段来测量产品的实际功率消耗。而且，除了人工规定产品的最大消耗功率或根据附在产品上的标签，消费者没有一种方法来知道当前使用的产品的实际功率消耗。然而，由于消费者对能量节约功能和效率的理解逐渐发生了改变，因此提供一种用于实时测量和显示产品使用时的产品的功率消耗的功能的需求日益增加。
技术实现思路
为了解决上面的和/或其它问题，本专利技术的一方面是提供一种用于实时测量和显示产品的功率消耗的装置。本专利技术的另外的方面和优点将部分地在下列的描述中阐述，并且从所述描述中更明显，或可以由本专利技术的实践来获得。根据本专利技术的一方面，一种用于测量功率消耗的装置包括整流单元，对输入到整流单元的交流电压进行整流和平滑；变压单元，用于接收来自整流单元的整流电压，并在变压单元的次级线圈产生与变压单元的初级线圈中的电流波动一致的电压；开关单元，用从反馈电压和同步信号产生的脉宽调制(PWM)控制信号来接通或切断在变压单元的初级线圈的输出电压；调压单元，对在变压单元的初级线圈的输出电压进行调节以便计算开关单元的接通时间；和控制单元，根据调压单元的输出来计算接通时间，并根据所计算的接通时间、开关单元的切换频率和变压单元的电感，来计算功率消耗。根据本专利技术的一方面，用于测量功率消耗的装置还包括显示单元，用于显示由控制单元所计算的功率消耗。根据本专利技术的一方面，调压单元可包括降压部件，将在变压单元初级线圈的电压降低在某一电平之下；第一箝位部件，将所降低的电压箝位在第一恒定电压电平；变压器，对第一箝位电压进行变换；和第二箝位，将所变换的电压箝位在第二恒定电压电平。根据本专利技术的一方面，一种用于测量功率消耗的装置包括整流单元，对输入到整流单元的交流电压进行整流和平滑；变压单元，用于接收来自整流单元的整流的电压，并在变压器的次级线圈产生与变压器初级线圈中的电流波动一致的电压；用从反馈电压和同步信号产生的脉宽调制(PWM)控制信号来接通或切断在变压单元的初级线圈的输出电压；调压单元，对在变压单元的次级线圈的电压进行调节以便计算开关单元的接通时间；和控制单元，根据调压单元的输出来计算接通时间，并根据所计算的接通时间、开关单元的切换频率和变压单元的电感，来计算功率消耗。根据本专利技术的一方面，一种用于测量功率消耗的装置还包括显示单元，用于显示由控制单元所计算的功率消耗。根据本专利技术的一方面，调压单元可以包括降压部件，将在变压单元次级线圈的电压降低在某一电平之下；以及箝位部件，将降压单元的输出箝位在一个恒定电压电平。根据本专利技术的一方面，一种用于测量功率消耗的装置包括整流单元，对输入到整流单元的交流电压进行整流和平滑；变压单元，用于接收来自整流单元的整流电压并在变压单元的次级线圈产生与初级线圈中的电流波动一致的电压；开关单元，用从反馈电压和同步信号产生的脉宽调制(PWM)控制信号来接通或切断在变压单元的初级线圈的输出电压；调压单元，对在变压单元的初级线圈和次级线圈中的一个的电压进行调节以便计算开关单元的接通时间；和控制单元，根据调压单元的输出来计算接通时间，并根据所计算的接通时间、初级线圈的交流输入电压、开关单元的切换频率和变压单元的电感，来计算功率消耗。根据本专利技术的一方面，一种用于测量功率消耗的装置还可包括显示单元，用于显示由控制单元所计算的功率消耗。根据本专利技术的一方面，其中调压单元对变压单元的初级线圈的电压进行调节以便计算开关单元的接通时间，该调压单元还包括降压部件，将变压单元初级线圈的电压降低在某一电平之下；第一箝位部件，将降低的电压箝位在第一恒定电压电平；变压器，对第一箝位的电压进行变换；以及第二箝位部件，将变换的电压箝位在第二恒定电压电平。根据本专利技术的一方面，其中调压单元对变压单元的次级线圈的电压进行调节以便计算开关单元的接通时间，该调压单元还包括降压部件，将在变压单元的次级线圈的电压降低在某一电平之下；和箝位部件，将降压单元的输出箝位在一个恒定电压电平。附图说明通过参考附图详细描述本专利技术的实施例，本专利技术的上面的和/或其它方面及优点将变得更清楚。其中图1示出了根据本专利技术一个实施例的用于测量功率消耗的装置电路图；图2A-2G示出了图1所示装置的工作波形；图3示出了根据本专利技术另一实施例的用于测量功率消耗的装置电路图；和图4A-4I示出了图3所示装置的工作波形。具体实施例方式通常，用一种专门的测量设备在供给电流的交流输入线测量产品的功率消耗。这样的测量设备需要一个复杂的电路，并且不适用于一个产品。本专利技术提供了一种使用如图1所示的变压器T11的次级线圈的电压VS来测量功率消耗的方法，以及一种使用如图3所示的变压器T31的初级线圈的电压Vds来测量功率消耗的方法。参考图1和2A-2G，下面将描述一种使用变压器T11次级线圈的电压VS来测量功率消耗的方法。图1示出了根据本专利技术第一实施例的用于测量功率消耗的装置电路图。图1所示的装置包括整流部件100、开关部件101、缓冲电路102、变压器T11、调压部件104、控制部件105和显示部件106。整流部件100对输入的交流电源进行整流和平滑以便输出直流电压。将平滑的直流电压施加到变压器T11初级线圈的第一端。开关部件101用脉宽调制(PWM)控制信号来接通或切断在变压器T11初级线圈的第二端输出的电压。开关部件101包括PWM控制部件101-1，根据来自反馈块101-2的反馈电压和来自同步块(SYNC)101-3的同步信号来产生PWM信号；和场效应晶体管(FET)，响应PWM信号来切换初级线圈的第二端。通过抑制当FET Q11截止时产生的冲击电压，缓冲电路102防止了FETQ11的毁坏。缓冲电路102包括包括电阻R11、电容C12和二极管D15的上部缓冲电路，和包括电阻R12、电容C13和二极管D16的下部缓冲电路。对于上部缓冲电路，当FET Q11截止时，在变压器T11的初级线圈产生的冲击电压迅速增加，并且如果冲击电压超过预定电压，则损坏开关部件101。因此，上部缓冲电路通过抑制电压冲击的这样一种方式来防止FET Q11的毁坏，该这种方式是当FET Q11截止时产生的电压冲击通过二极管D15对电容C12充电，并且然后，逐渐地通过电阻R11来放电。下部缓冲电路通过抑制当FET Q11截止时的冲击电压来防止FET Q11的毁坏，以致在变压器T11的初级线圈产生的冲击电压通过二极管D16对电容C13充电，并且然后，逐渐地通过电阻R12来放电。当FET Q11导通时变压器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量功率消耗的装置，包括：　　　　整流单元，对输入的交流电压进行整流和平滑以便输出直流电压；　　　　变压单元，具有初级线圈和次级线圈，初级线圈用于接收来自整流单元的直流电压，和次级线圈用于产生与初级线圈中的电流波动一致的电压；　　　　开关单元，用脉宽调制接通或切断在初级线圈的直流电压；　　　　调压单元，对从变压单元初级线圈的电压衍生的电压进行调节；和　　　　控制单元，该单元完成以下操作：　　　　根据所调节的电压来计算开关单元的接通时间；以及　　　　根据所计算的接通时间、开关单元的切换频率和变压单元的电感，来计算功率消耗。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：崔容勋，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]