低成本離線電源輸入功率和RMS電流測量方法

引言
　　今天，包括離線電源真實輸入功率和輸入RMS電流測量在內的能耗實時測量，正變得愈加重要。這些測量可用于調節(jié)供電和優(yōu)化能源利用。例如，安裝有許多服務器的一些數(shù)據(jù)中心對服務器層輔助功耗測量就很感興趣，因為這樣可以實現(xiàn)低成本數(shù)據(jù)服務，并對低功耗工作期間的處理能力進行智能的管理。輸入功率和電流的一般測量方法是使用一個專用功率計芯片和附加檢測電路。盡管功率計芯片能夠提供可接受的測量結果，但它大大增加了成本和設計工作量。本文為您介紹一種新穎、低成本且精確的輸入功率和RMS電流測量解決方案。它使用現(xiàn)有的數(shù)字功率因數(shù)校正（PFC）控制芯片和硬件，以及簡單的兩點校準和優(yōu)化數(shù)學計算。這樣便可提供優(yōu)異的測量精確度，并極大降低成本和減少工作量，同時不影響正常的PFC控制。
　　測量裝置
　　圖1顯示了由一個數(shù)字控制器進行電源隔離控制的傳統(tǒng)PFC裝置。輸入線路和中性點電壓通過一個衰減網絡檢測，之后由兩個單獨的模數(shù)轉換器 （ADC） 輸入采樣。電流信號經由一個分流器檢測，然后被信號調節(jié)電路放大和濾波。之后，連接至一個ADC進行電流環(huán)路控制。由于輸入電壓和電流測量已經具備，因此可用它們來測量輸入功率和RMS電流。一樣的傳統(tǒng)PFC裝置用于這些測量，無需傳統(tǒng)專用功率計芯片和附加檢測電路。
　　圖1 輸入功率和電流測量PFC裝置
　　
　　電流測量與校準
　　電流檢測信號調節(jié)電路（圖1）一般由一個運算放大器和一個低通濾波器組成，目的是放大小檢測信號和去除高頻噪聲。之后，通過一個ADC測量該信號，并以ADC計數(shù)報告。為了獲得真實的電流值，需把ADC計數(shù)轉換為以安培為單位的電流。ADC計數(shù)與安培的關系可由原理圖推導得出；但是，組件容差可能會使測量精確度變得不可接受。因此，需要進行一次校準。