CN1420980A - 通用输入到dc输出的转换电路 - Google Patents

Abstract

一种从输入提供与接受的功率类型无关的期望电压DC输出的电路(100)。在这种电路(100)中，整流器(101)将交流电流(AC)输入转换成直流电流(DC)或者将DC输入改变到期望的极性。升压变换器(110)从整流器(101)接受带第一电压的DC电流并输出带至少最小电压的DC电流。最后，补偿升压变换器(120)接受带所述至少最小电压的DC电流并输出带期望电压的DC。

Description

通用输入到DC输出的转换电路

发明领域

本发明涉及向负载提供恒定电压直流电流(DC)的电路。具体而言，本发明涉及从电源接受交流电流(AC)或电压变化的DC并输出恒定电压的DC的电路。更具体而言，本发明涉及在科里奥利流量计的计量电子设备中，从AC或DC电源接受功率并向信号调节器提供恒定电压的DC的电路。

背景技术

不同国家，甚至一个国家的不同地区，电力都可能以不同的方式和不同的电压输送，这是一个问题。一些国家可能提供DC电力，而另一些国家可能提供AC电力。当不同设备中的线路以不同的方式和电压输送电力时，该问题变得更严重。

在全球销售的电子元件的制造商们一直在寻找能够向负载提供有恒定电流和电压的电力的方式。向负载提供恒定电流和电压的能力将实实在在节省开发和制造的时间，因为用于所述元件的电源将是同样的。

其中存在这样一种具体问题的一种设备是科里奥利流量计。科里奥利质量流量计测量流经流量计管道的物质的质量流和其它信息。有代表性的科里奥利流量计在1978年8月29日专利号为4109524、1985年1月1日专利号为4491025的美国专利和1982年2月11日的Re.31450中公开，所有这些都授予J.E.Smith等人。这些流量计有一条或多条直的或弯的管道。在科里奥利质量流量计中每条管道的结构都有一组自然振动模式，可以是一种简单的弯曲、扭转或耦合类型。每条管道被驱动以这些自然模式中的一种共振方式振荡。物质从连接到流量计入口侧的管道系统流进流量计，流经管道并从流量计出口侧流出流量计。振动的自然振动模式、物质填充系统部分地是由管道和在管道中流动的物质质量相结合来确定的。

当没有原料流通过流量计时，由于所应用的具有可以校正的同相或小初始固定相位偏移的驱动力，沿管道的所有点都振荡。当原料开始流动时，科里奥利力使沿管道的每个点都有不同的相位。管道入口侧的相位落后于驱动器，而管道出口侧的相位超前于驱动器。管道上的传感器产生代表管道运动的正弦信号。传感器输出的信号被处理以确定传感器之间的相位差。两个传感器信号之间的相位差同流经管道的原料的质量流速成正比。

科里奥利流量计中的计量电子设备向驱动器提供驱动信号，并处理来自传感器的信号以确定物质的质量流速和其它属性。科里奥利流量计的制造商们，如位于美国Boulder，Colorado的Micro Motion公司，向全球不同的国家出售科里奥利流量计，并期望有一种在任何电源类型时都能向计量电子设备提供恒定电压的DC功率的电路。

发明概述

一种从任何电压的AC或DC输入输出恒定电压DC的电源电路解决了以上和其它问题，并推进了本领域的发展。本发明的一个好处是不管元件在何处被使用，都只需要一个电源电路放置在制造的元件中。这就减少了元件的开发时间，并降低了元件的制造成本。

根据本发明，从与电源类型无关的输入提供期望电压的DC输出的电路包括以下元件：整流器接受输入电流并将交流电流(AC)输入转换成直流电流(DC)或将DC输入改变到期望的极性。升压变换器从整流器接受DC电流并输出具有至少最小电压的电流。从整流器接受到的DC电流有未知的电压，而升压变换器只是当如果电流没有最小电压时，将该电压升至最小电平。称为补偿升压变换器的第二升压变换器接受具有至少最小电压的DC电流并输出期望电压的DC。

该电路还可以包括在所述补偿升压器和负载之间提供电流隔离的变压器。该电流隔离防止过量的电流、电压或功率施加到负载。该电路还可以包括防止过电流施加到负载的输出整流器。可以将光耦反馈连接到该输出整流器。该光耦反馈向调节来自补偿升压变换器的电流输出的补偿升压反馈控制提供信号。

该电路还可以包括保持由升压变换器输出的电流的至少最小输出电压的控制电路。该电路还可以包括调节施加到所述控制电路的电压的启动电路。

附图简述

在发明详述和以下附图中，描述了本发明以上和其它的优点。

图1说明了根据本发明的电源电路；及

图2说明了包括根据本发明工作的电源电路的科里奥利流量计。

发明详述

图1说明了根据本发明的电源电路100。电源100可以接受最大电压以下的任何电压的AC或DC输入电流，而输出期望电压的DC。这使得同样的电源可以用于向多种负载供电，而不管负载出售到了世界上什么地方。

电源有在路径102A和102B上接受输入电流的整流器101。输入电流可以是AC或DC，而且可以有任意电压。整流器101是传统的整流器，能够将AC电流转换成DC电流，并且如果需要，可以改变DC电流的极性。整流器101的好处是DC可以以任何极性施加。带合适极性和相同输入电压的DC电流由整流器101施加到路径103上。

升压变换器110接受施加到路径103上的DC电流，并将该DC电流的电压升至至少最小值。升压变换器110是传统的升压器。如果DC电流的电压大于最小值，则DC电流保持不变地通过升压变换器110。

来自升压变换器110的DC输出施加到路径111上。补偿升压变换器接受施加到路径111上的DC。补偿升压变换器接受DC，并且或者将该DC升至期望的电压，或者将该DC限定在期望的电压。补偿升压变换器120可以是传统的SEPIC升压器。然后具有期望电压的DC通过路径121A和121B输出。

变压器130可以耦合到补偿升压变换器120的输出。变压器130在电源100和负载(未示出)之间提供电流隔离。该电流隔离防止过量的电流、电压或功率施加到负载。当电源100向本征安全的负载提供DC时这一点很关键，所述本征安全的负载是没有足够的能量引起火花或产生热量将挥发性物质点燃的负载。

变压器130上的DC施加到路径124A和124B上。路径124A和124B上的DC可以施加到防止任何过电流施加到负载(未示出)的输出整流器/滤波器140。然后DC电流从输出整流器/滤波器输出并施加到负载。

来自输出整流器/滤波器140的DC也可以施加到路径141上。光耦反馈142从路径141接受DC，产生指示该DC的光信号，并将该信号发射到反馈控制123。反馈控制123是传统的反馈回路，通过路径122调节补偿升压变换器120的DC电压。反馈控制115是传统的反馈回路，通过路径112从升压变换器110接受DC输出，而通过路径113控制电压输出。

启动偏置电路105从整流器101接受DC。启动偏置电路限制施加到控制电路115和123的电压和电流。当功率开始被施加时，启动偏置电路只允许控制数量的电路施加到控制电路115和123来开始在期望电平的工作。

图2说明了将根据本发明的电源100并入计量电子设备250中的科里奥利流量计200。科里奥利流量计200包括流量计部件210和计量电子设备250。计量电子设备250通过导线220连接到计量部件210，从而在路径275上提供例如，但不限于密度、质量流速、体积流速和总计质量流速的信息。此处描述了一种科里奥利流量计结构，但是对本领域技术人员来说，显然本发明可以与任何具有要求交变电压的电流的负载的装置一起实现。

此处描述了一种科里奥利流量计结构，但是对本领域技术人员来说，显然本发明可以与任何带振动管以测量流经管道的物质属性的装置一起实现。这种装置的第二种实例是不具有由科里奥利质量流量计提供的附加测量能力的振动管比重计。

计量部件210包括一对凸缘201和201’、总管202及管道203A和203B。驱动器204、传感器205和205’及温度传感器207连接到管道203A和203B。斜拉杆206和206’用来定义每条管道振荡的轴线W和W’。

当科里奥利流量计200插入一个输送待测量的加工物质的管道系统(未示出)时，物质通过凸缘201进入计量部件210，通过总管202，在此物质被导入管道203A和203B。然后物质流经管道203A和203B并流回总管202，在此通过凸缘201’流出计量部件210。

管道203A和203B经过选择并恰当地安装在总管202上，从而分别有基本相同的质量分布、关于弯曲轴W-W和W’-W’的惯性和弹性模块力矩。管道203A-203B以基本平行的方式从总管向外伸展。

管道203A-203B由驱动器204关于相应的弯曲轴W和W’向相反的方向并以称为流量计第一异相弯曲的模式驱动。驱动器204可以包括多种众所周知的布置中的任何一种，如安装到管道203A的一块磁铁和安装到管道203B的反向线圈，交流电流通过它来振动两条管道。计量电子设备250通过路径212将合适的驱动信号施加到驱动器204。

传感器205和205’在管道相对的两端固定到管道203A和203B中至少一个以测量管道的振荡。当管道203A-203B振动时，传感器205-205’产生第一传感器信号和第二传感器信号。该第一和第二传感器信号施加到路径211和211’。驱动速率信号施加到路径212上。

温度传感器207固定到管道203A和/或203B的至少一个。温度传感器207测量管道的温度以便修改用于系统温度的方程式。路径211”将来自温度传感器207的温度信号携带至计量电子设备250。

计量电子设备250接受分别出现在路径211和211’上的第一和第二传感器信号。计量电子设备250处理该第一和第二速率信号以计算通过流量计部件210的物质的质量流速、密度或其它属性。该经过计算的信息由计量电子设备250在路径275上施加到一个应用装置(未示出)。科里奥利流量计200在结构上与振动管比重计非常相似，这对于本领域的技术人员来说是已知的。振动管比重计也使用一个振动的管道，流体流经该管道，或者在简单类型的比重计中是流体保留在该管道中。振动管比重计也使用驱动系统来激励管道振动。由于密度测量只需要频率测量而不需要相位测量，所以振动管比重计典型地只使用单个信号反馈信号。在此对本发明的描述同样可以应用到振动管比重计。

在科里奥利流量计200中，计量电子设备250典型地被划分成两个元件，主系统270和信号调节器260。在传统的计量电子设备中，这些元件被安置在同一个单元中。

信号调节器260包括驱动电路263和传感器调节电路261。本领域的技术人员应当认识到在实际情况中，驱动电路263和传感器调节电路261可以是独立的模拟电路或者可以是由数字信号处理器或其它数字元件提供的独立功能。驱动电路263产生驱动信号并将交流驱动电流通过路径220的路径212施加到驱动器204。

在实际情况中，路径212是第一和第二导线。驱动电路263通过路径262以通讯方式连接到传感器信号调节电路261。路径262使得驱动电路能够监控进入的传感器信号来调节驱动信号。操作驱动电路263和传感器信号调节电路261的功率是通过第一电线273和第二电线274从主系统270提供的。第一电线273和第二电线274可以是传统二线、四线电缆的一部分，或者是多线对电缆的一部分。

传感器信号调节电路261通过路径211、211’和211”从第一传感器205、第二传感器205’和温度传感器207接受输入信号。传感器电路261确定传感器信号的频率，还可以确定流经管道203A-203B的物质的属性。在来自传感器205-205’的输入信号的频率和物质的属性确定以后，携带该信息的参数信号产生，并通过路径276发射到主系统270中的二级处理单元271。在一种优选实施例中，路径276包括两条导线。但是，本领域的技术人员知道，路径276可以换成第一电线273和第二电线274或任何其它数目的导线。

主系统270包括电源272和处理系统271。电源272从一个源接受电流并将该接受到的电流转换成系统所需的合适功率。电源272可以加入根据本发明的电源电路100(图1)来向流量计200提供期望电压的DC电流，而不管输入电流是AC或DC及输入电流的电压。处理系统271从传感器信号调节电路261接受参数信号，然后可以执行所需的处理以提供用户所需的流经管道203A-203B的物质的属性。这种属性可以包括但不限于密度、质量流速和体积流速。

Claims (7)

1. 要求权利保护的是：

   1、一种电路(100)，用于提供与接受的功率类型无关的期望电压的DC输出，包括：

   将交流电流(AC)输入转换成直流电流(DC)并将DC输入改变到期望极性的整流器(101)；

   从所述整流器接受具有第一电压的DC电流并输出具有至少最小电压的电流的升压变换器(110)；及

   接受所述具有至少最小电压的DC电流并输出具有期望电压的电流的补偿升压变换器(120)。
2. 2、权利要求1的电路(100)，还包括：

   在所述补偿升压器(120)和负载之间提供电流隔离的变压器(130)。
3. 3、权利要求2的电路(100)，还包括：

   防止所述电路过电流的输出整流器(140)。
4. 4、权利要求3的电路，还包括：

   连接到所述输出整流器(140)的光耦反馈(142)；及

   调节来自所述补偿升压变换器的电流输出的补偿升压反馈控制(123)。
5. 5、权利要求1的电路，还包括：

   保持由所述升压变换器输出的电流的至少最小输出电压的控制电路(115)。
6. 6、权利要求5的电路，还包括：

   调节施加到所述控制电路(115)的电压的启动电路(105)。
7. 7、权利要求1的电路，其中所述电路是用于科里奥利流量计计量电子设备的电源。

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