[发明专利]基于CPU的高精度电流检测电路

说明书

技术领域

本发明涉及电源技术领域，特别是涉及一种变频器功率单元的输出三相电流检测电路。

背景技术

在现代工业应用中，随着电力电子技术、微电子技术以及现代控制理论的不断发展，变频器、UPS、电源等产品会应用于很多工业、民用场合，一款好的产品需要对三相交流输出或输入电流进行实时检测，以实现监测和控制的需要。

现有的方法一般都是采用通过霍尔采集到的交流信号直接通过整体抬升一定幅值VREF使得整个交流信号为正值以便道道CPU的AD口线性区，如图1所示。该电路实现三相输出电流检测，其中IUin为三相输出电流其中一相，其它两相电路与之相同。IU为该电路输出的检测电流，IU是进入CPU的AD转换输入。该电路主要包括：电流传感霍尔TI、运放U1、采样电阻R1、跟随电阻R2、输入电阻R5、R8、R9；反馈电阻R6、R10、电容C1～C3；保护二极管D1。输出电流经过电流传感霍尔TI后经过采样电阻R1和滤波电容C1，再经过跟随电路和比例电路变成幅值减半，方向相反对信号，通过参考电源的抬升和反向达到电流信号的整体抬升到正值以上，以便输入到AD口。

这种方式的电路不足之处在于信号由于被压缩一半，使得整个采样精度将减少一半，将不利于高精度的产品系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种高精度的电路检测电路，以便解决现有电路中信号采样精度不高的缺陷。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：主要由多个滤波电容、旁路电容、跟随电阻、输入电阻、反馈电阻、绝对值二极管、保护二极管和运算放大器组成。该电路工作时：被测电流IUin通过电流霍尔传感器T1后变成弱电流IS，通过采样电阻R1得到IS对应的电压值，然后经过运放跟随得到和被测电路相对应的电压值IU；其中一个滤波电容C1并在采样电阻R1两端；通过电流传感器后的电流IU经过电阻R4、滤波电容C2组成的滤波电路后，再经过运放U2的跟随后分成两路，其中一路经过绝对值电路和反向抬升电路后得到电流的正半波，另一路经过反向后再经过绝对值和反向抬升电路得到电流的负半波。

本发明提供的基于CPU高精度电流检测电路，可以由3个滤波电容、4个旁路电容、3个运算放大器、2个跟随电阻、7个输入电阻、5个反馈电阻、2个绝对值二极管以及2个保护二极管组成，其中：第一绝对值二极管D1的一端接第二运算放大器U2的7脚和第二运算放大器U2的6脚，另一端接第三输入电阻R15；第二绝对值二极管D2的一端接第二运放U2的8脚和第二运算放大器U2的9脚，另一端接第六输入电阻R22；第一保护二极管D3接第三运算放大器U3的7脚；第二保护二极管D4接第三运算放大器U3的1脚。

所述的被测电流IUin通过电流霍尔传感器T1后变成弱电流IS时，其变比为（9000～1000）:1，其变比优选值为1000:1。

本发明中，为使电流采样更加精确，需使采样有效值落在AD线性区内，这样就要求对调理后的电路进行一个提升。因此对所述的第三运算放大器U3输出的正负半波加一个0.2V的提升。正半波的提升需第四输入电阻R16接第三运算放大器U3的6脚；负半波的提升需第七输入电阻R23接第三运算放大器U3的2脚。

所述7个输入电阻均可以包括一个或至少一个串联电阻。

所述5个反馈电阻均可以包括一个或至少一个串联电阻。

本发明提供的基于CPU高精度电流检测电路电路中，其电阻的参数可以满足以下关系：第一输入电阻R8=第一反馈电阻R9，第二输入电阻R11=第二反馈电阻 R12，第三输入电阻R15=第四输入电阻R16=第三反馈电阻R17，第五输入电阻R19=第四反馈电阻R20，第六输入电阻R22=第七输入电阻R23=第五反馈电阻R24。

本发明与现有技术相比具有以下突出效果：

1.高精度电流检测电路与现有技术中的电流检测对于参考电源稳定性的依赖程度不同。在现有的电流检测电路中，对于计算电流值非常依赖于参考电源的稳定程度，也就是说，如果参考电源变化了，那么计算的电流值就会跟着变化，影响整个电路的检测精度。本发明的电流检测电路中，对电流值的处理是用电流正半波值减去负半波值以得到整个的检测电流值，由于检测到的正负半波值均含有参考电源信息，经过减法运算使参考电源抵消掉了，因此本发明电路对参考电源稳定性的依赖程度就减小了，间接提高了整个电路的精度。