[发明专利]一种小电流信号采集处理电路及采集处理方法

权利要求书

1.一种小电流信号采集处理电路，包括用于采集电流的控制器，其特征在于：还包括电流采样电路、初级滤波电路、电压跟随电路、电压放大电路和次级滤波电路，所述电流采样电路包括接线端子P1，所述接线端子P1与外部的电流互感器相连，所述电流采样电路的电流信号输出端与所述初级滤波电路的输入端相连，所述初级滤波电路的输出端与所述电压跟随电路的输入端相连，所述电压跟随电路的输出端与所述电压放大电路的输入端相连，所述电压放大电路的输出端经过所述次级滤波电路滤波后与所述控制器的模拟量采集IO口相连。

2.根据权利要求1所述的小电流信号采集处理电路，其特征在于：所述电流采样电路包括取样电阻R1，所述取样电阻R1的一端通过接线端子P1的引脚1与电流互感器的输入端相连，所述取样电阻R1的另一端接电压信号ACOM-1.5V，所述接线端子的引脚1输出交流信号AI-U1，所述引脚1通过齐纳二极管D1接地。

3.根据权利要求2所述的小电流信号采集处理电路，其特征在于：所述交流信号AI-U1通过初级滤波电路的二阶RC低频滤波转化为交流信号AI-U2，所述初级滤波电路包括电阻R2、电阻R3，电容C1和电容C2，所述电阻R2的一端与交流信号AI-U1相连，所述电阻R2的另一端与电阻R3的一端相连并通过电容C1接地，所述电阻R3的另一端与交流信号AI-U2相连并通过电容C2接地。

4.根据权利要求3所述的小电流信号采集处理电路，其特征在于：所述交流信号AI-U2与电压跟随电路的输入端相连，所述电压跟随电路包括放大器U1D，所述放大器U1D的正向输入端与交流信号AI-U2相连，所述放大器U1D的反向输入端与所述放大器U1D的输出端相连，所述放大器U1D的电源端4接+5V电压，所述放大器U1D的电源端4通过去耦电容C3接地，所述放大器的输U1D的输出端输出交流信号AI-U3。

5.根据权利要求4所述的小电流信号采集处理电路，其特征在于：电压放大电路包括放大器U1A，所述放大器U1A的正向输入端接交流信号AI-U3，所述放大器U1A的反向输入端通过电阻R5接电压信号ACOM-1.5V，所述放大器U1A的反向输入端还通过电阻R4与放大器U1A的输出端相连，所述放大器U1A的输出端输出交流信号AI-U4，所述放大器U1A的输出端,与肖特基二极管D2相连，所述肖特基二极管的输入端接VREF-3.0V，所述肖特基二极管的输出端接地。

6.根据权利要求5所述的小电流信号采集处理电路，其特征在于：所述交流信号AI-U4通过次级滤波电路的低频二阶RC滤波输出交流信号AI-U5，所述交流信号AI-U5与所述控制器的模拟量采集IO口相连，所述次级滤波电路包括电阻R6、电阻R7、电容C4和电容C5，所述电阻R6的一端接交流信号AI-U4，所述电阻R6的另一端与电阻R7相连并通过电容C4接地，所述电阻R7的另一端通过电容C5接地。

7.根据权利要求6所述的小电流信号采集处理电路，其特征在于：所述电容C1、C2、C4和C5的容量为0.1µF，电阻R2、R3、R6和R7的阻值为120Ω。

8.根据权利要求5所述的小电流信号采集处理电路，其特征在于：所述放大器U1D和放大器U1A均为TLC2274AID运算放大器。

9.一种基于权利要求1至7中任一项小电流信号采集处理电路的小电流信号采集处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：对电流进行采样，通过电流采样电路将交流电压信号AI-U1提高到基准电压1.5V；

步骤2：通过初级滤波电路对交流电压信号AI-U1进行初级滤波，滤除高频干扰信号，得到交流电压信号AI-U2；

步骤3：交流电压信号AI-U2接入电压跟随电路中放大器U1D的正相输入端，放大器U1D的输出端输出阻抗低的交流电压信号AI-U3；电压跟随电路中的电容C3降低元件耦合到电源端的噪声，提供稳定的电压；

步骤4：通过电压放大电路对交流电压信号AI-U3进行放大，得到交流电压信号AI-U4；交流电压AI-U3的放大倍数由电阻R4和电阻R5决定，交流电压AI-U4的电压信号幅值为AI-U4=(1+R4/R5)*（AI-U3）；

步骤5：通过次级滤波电路对交流电压信号AI-U4进行次级滤波，进一步滤除高频干扰信号，得到交流电压信号AI-U5；

步骤6：交流电压信号AI-U5输入至控制器MCU的模拟量采集IO口，完成整个信号的采集。