專利名稱：一種電阻采樣隔離電流檢測(cè)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電流檢測(cè)電路，特別是關(guān)于一種用于電機(jī)控制系統(tǒng)中的電阻采樣隔離電流檢測(cè)電路。
背景技術(shù)：
在電機(jī)控制系統(tǒng)中，控制器需要及時(shí)、準(zhǔn)確地測(cè)量繞組中的電流，以實(shí)現(xiàn)電流閉環(huán)控制和電流保護(hù)電路的設(shè)計(jì)，為此需要對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。電流檢測(cè)必須實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確可靠，并且在高壓系統(tǒng)中要求被測(cè)電路和控制電路的可靠隔離。通常電流檢測(cè)用霍爾電流傳感器和采樣電阻，霍爾電流傳感器價(jià)格較高，在一些低成本和小功率場(chǎng)合，應(yīng)用采樣電阻是一個(gè)很好的選擇。采樣電阻可以直接將主電路的電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)送給控制電路， 簡(jiǎn)單、方便，而且頻響好，輸出電壓直接正比于主電路流過(guò)的電流。在電機(jī)相電流檢測(cè)中，一種是在兩相繞組中分別串入兩個(gè)采樣電阻；另一種是將電阻串入低端母線中。傳統(tǒng)的電阻采樣電流檢測(cè)通常選用隔離功能的運(yùn)算放大器或線性光耦進(jìn)行隔離放大，然后送到控制器。這種方法很難應(yīng)用于兩相繞組串聯(lián)采樣電阻的電流檢測(cè)，因?yàn)橄嗬@組電壓很高，運(yùn)算放大器或線性光耦要么就是不能滿足高電壓的要求，要么就是價(jià)格太高。國(guó)際整流器公司(IR)推出了系列高性能線性電流傳感器芯片^217x，它能夠?qū)⒉蓸拥降碾娏餍盘?hào)轉(zhuǎn)換成一定頻率的PWM信號(hào)(脈寬調(diào)制信號(hào))，帶有電壓高達(dá)600V的浮置輸入通道，有很強(qiáng)的共模信號(hào)干擾抑制能力。如圖1所示，常用的線性電流傳感器芯片電流檢測(cè)電路，其包括半橋電路 1和線性電流傳感器電路2，線性電流傳感器電路2采集半橋電路1輸出到電機(jī)相繞組的采樣電阻Rl兩端電壓，并將采樣電阻Rl兩端的壓差變成PWM信號(hào)，由線性電流傳感器電路2 輸出給后級(jí)控制電路處理。其中，半橋電路1包括上橋晶體管Tl、下橋晶體管T2和采樣電阻R1，上橋晶體管 Tl的漏極(或集電極)與電源VBAT相連，上橋晶體管Tl的源極(或發(fā)射極)與下橋晶體管T2的漏極(或集電極)相連，下橋晶體管的源極(或發(fā)射極)與功率地相連，采樣電阻 Rl連接在上、下晶體管Tl、T2的公共端和電機(jī)相繞組之間。線性電流傳感器電路2包括線性電流傳感器芯片21、自舉電容充電電路22、穩(wěn)壓電容Cl和輸出上拉電阻R2。以線性電流傳感器芯片21采用系列的頂2175線性電流傳感器芯片為例，線性電流傳感器芯片21浮動(dòng)地端(引腳VS)和輸入端(引腳VIN+)分別與采樣電阻Rl兩端連接。自舉電容充電電路22由二極管D1和充電電容器C2組成，二極管Dl陽(yáng)極與供電電壓連接，陰極與線性電流傳感器芯片21浮動(dòng)電源端(引腳VB)連接； 充電電容器C2正端連接浮動(dòng)電源端(引腳VB)，負(fù)端連接浮動(dòng)地端(引腳VS)。線性電流傳感器芯片21的電壓輸入端(引腳VCC)是供電引腳，電壓通常為12 15V，與功率地接入一穩(wěn)壓電容器Cl，功率地端(引腳COM)直接與功率地連接；信號(hào)輸出端(引腳P0)與輸出電壓之間接一上拉電阻R2輸出。由于上橋晶體管Tl的源極(或發(fā)射極)的電壓是浮動(dòng)的，因此線性電流傳感器芯片21正常工作時(shí)，需要在上橋晶體管Tl門極(或柵極)上提供一浮動(dòng)的且高于源極(或發(fā)射極)的電壓，即需要在線性電流傳感器芯片21浮動(dòng)電源端(引腳VB)與浮動(dòng)地端(引腳VS)之間維持一定的電壓。當(dāng)下橋晶體管T2打開(kāi)時(shí)，線性電流傳感器芯片21的浮動(dòng)地端(引腳VS)與功率地處于相同的電位上，電壓VEE通過(guò)二極管Dl給充電電容器C2充電， 使充電電容器C2兩端的電壓與電壓VEE相同(忽略二極管Dl的正向壓降)；當(dāng)下橋晶體管T2關(guān)閉的時(shí)候，線性電流傳感器芯片21的浮動(dòng)地端(引腳VS)電位上升，充電電容器C2 正端電位也相應(yīng)上升，二極管Dl反向截止，防止充電電容器C2中的電荷倒流。充電電容器 Cl提供了浮動(dòng)電源端(引腳VB)所需的電壓，而且由于靜態(tài)電流的消耗，需要及時(shí)充電，以保證線性電流傳感器芯片21能正常工作。如果下橋晶體管T2長(zhǎng)時(shí)間關(guān)斷，無(wú)法通過(guò)二極管Dl對(duì)充電電容器C2進(jìn)行充電。 充電電容器C2中的電荷得不到補(bǔ)充，電壓逐漸降低，當(dāng)充電電容器C2兩端的電壓低于一定值的時(shí)候，線性電流傳感器芯片21無(wú)法正常工作。當(dāng)半橋電路1剛上電的時(shí)候，充電電容器C2兩端的電壓為0，而半橋電路1的公共端存在較高的初始電壓，即線性電流傳感器芯片 21浮動(dòng)地端(引腳VQ的初始電位較高，甚至高于輸入電壓VEE的電壓。在這種情況下，輸入電壓VEE也無(wú)法通過(guò)二極管Dl給充電電容器C2進(jìn)行充電，線性電流傳感器芯片21無(wú)法正常工作。在高壓應(yīng)用場(chǎng)合中，為了保證用電安全，需要對(duì)功率電路與控制電路進(jìn)行隔離， 但是，線性電流傳感器芯片21沒(méi)有隔離功能，因此其適用范圍較窄。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種適用工況范圍較廣的電阻采樣隔離電流檢測(cè)電路。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種電阻采樣隔離電流檢測(cè)電路，它包括半橋電路和線性電流傳感器電路，所述半橋電路包括上橋晶體管、下橋晶體管和采樣電阻；所述線性電流傳感器電路包括線性電流傳感器芯片、自舉電容充電電路、穩(wěn)壓電容和輸出上拉電阻，所述自舉電容充電電路由二極管和充電電容器組成，其特征在于所述電阻采樣隔離電流檢測(cè)電路還包括一充電泵電路、一充電泵啟動(dòng)電路、一光電隔離電路和信號(hào)處理電路；所述充電泵電路的輸出端分別與所述線性電流傳感器芯片的浮動(dòng)電源端和浮動(dòng)地端連接，用于為所述自舉電容充電電路中的充電電容器充電；所述充電泵啟動(dòng)電路通過(guò)所述半橋電路中的電源為所述充電泵電路供電；所述光電隔離電路的輸入端連所述接線性電流傳感器電路輸出端，用于將所述線性電流傳感器電路輸出端與后級(jí)控制電路之間進(jìn)行電信號(hào)隔離；所述光電隔離電路的輸出端連接所述信號(hào)處理電路輸入端，所述信號(hào)處理電路將信號(hào)處理后傳輸至所述后級(jí)控制電路。所述充電泵電路包括一時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器、一充電電容器和一電荷轉(zhuǎn)送設(shè)備；所述時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生方波信號(hào)，用以驅(qū)動(dòng)所述充電電容器的充放電，并在所述充電電容器的正端產(chǎn)生高壓；所述充電電容器用于儲(chǔ)存需要轉(zhuǎn)送的電荷；所述電荷轉(zhuǎn)送設(shè)備將所述充電電容器中存儲(chǔ)的電荷單向輸送到所述自舉電容充電電路中的充電電容器中。所述時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器包括一振蕩器、一齊納二極管、一旁路電容器和一限流電阻；所述振蕩器的供電腳連接所述線性電流傳感器芯片的浮動(dòng)地端；所述齊納二極管連接在所述振蕩器的供電腳和接地引腳之間，以限制供電腳和接地引腳之間的電壓；所述旁路電容器與所述齊納二極管并聯(lián)，用于維持所述振蕩器輸入電壓的穩(wěn)定；所述限流電阻連接在所述振蕩器的接地引腳與所述半橋電路的功率地之間，用于限制所述充電泵電路的充電電流。所述電荷轉(zhuǎn)送設(shè)備包括兩個(gè)二極管，第一個(gè)所述二極管的陽(yáng)極與所述振蕩器的供電腳相連，陰極與第二個(gè)所述二極管的陽(yáng)極相連；第二個(gè)所述二極管的陰極連接所述線性電流傳感器芯片的浮動(dòng)電源端；所述充電泵電路中的充電電容器一端連接在第一個(gè)所述二極管和第二個(gè)所述二極管的公共端，另一端連接在所述振蕩器的信號(hào)輸出引腳。所述充電泵啟動(dòng)電路包括限流電阻和二極管，所述二極管的陰極連接所述線性電流傳感芯片的浮動(dòng)地端，所述限流電阻連接所述半橋電路的電源與所述二極管的陽(yáng)極之間，所述限流電阻限制充電電流，所述二極管防止電荷倒流。所述光電隔離電路包括光電隔離器和輸出上拉電阻，所述光電隔離器的正端輸入連接所述線性電流傳感器芯片的輸出端，所述光電隔離器的負(fù)端輸入與功率地相連，所述光電隔離器的輸出端與控制電源之間連接所述輸出上拉電阻。所述信號(hào)處理電路采用兩級(jí)低通濾波電路或施密特觸發(fā)器；其中，所述兩級(jí)低通濾波電路包括兩個(gè)濾波電阻和兩個(gè)濾波電容，所述光電隔離器輸出的信號(hào)經(jīng)第一個(gè)所述濾波電阻和第一個(gè)所述濾波電容進(jìn)行第一級(jí)低通濾波，濾波輸出的信號(hào)再第二個(gè)所述經(jīng)濾波電阻和第二個(gè)所述濾波電容進(jìn)行第二級(jí)低通濾波后輸出；所述施密特觸發(fā)器的輸入端連接所述光電隔離電路的輸出端，所述施密特觸發(fā)器的輸出端與輸入端的電平反相，實(shí)現(xiàn)對(duì)其輸入端的信號(hào)進(jìn)行整形后輸出。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明由于采用在線性電流傳感器芯片浮動(dòng)電源端和浮動(dòng)地端同時(shí)連接一充電泵電路，而且充電泵電路的地與半橋電路的功率地相連，在自舉電容充電電路無(wú)法對(duì)自舉電容充電電路中充電電容器進(jìn)行充電時(shí)，充電泵電路能夠維持充電電容器兩端的電壓，從而能夠?yàn)榫€性電流傳感器芯片提供正常工作需要的浮動(dòng)電壓，保證正常工作，因此適用工況范圍較為廣泛。2、本發(fā)明由于在半橋電路的電源端連接一充電泵啟動(dòng)電路，將充電泵啟動(dòng)電路連接線性電流傳感器芯片輸入端。當(dāng)線性電流傳感器芯片輸入端電壓較低時(shí)，充電泵電路沒(méi)有足夠的電荷維持線性電流傳感器電路中充電電容器兩端的電壓，充電泵啟動(dòng)電路能夠利用半橋電路中的電源給充電泵電路一個(gè)比較高的電壓，充電泵電路利用這個(gè)電壓即可維持線性電流傳感器電路中充電電容器兩端的電壓，從而為線性電流傳感器芯片正常工作提供了保證，因此增大了其應(yīng)用的工況。3、本發(fā)明由于采用在線性電流傳感器電路輸出端連接光電隔離電路，光電隔離電路將線性電流傳感器的輸出端與后級(jí)控制電路隔離，可應(yīng)用到高壓場(chǎng)合，因此進(jìn)一步增大了其應(yīng)用的工況。4、本發(fā)明不僅提高了線性電流傳感器芯片電路的可靠性以及對(duì)各種工況的適應(yīng)性，而且成本增加很小。本發(fā)明適用于電力電子技術(shù)領(lǐng)域中各種半橋電路電流的檢測(cè)。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中線性電流傳感器芯片采用型號(hào)為頂2175的電流檢測(cè)電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的整體電路連接示意圖；圖3是本發(fā)明的光電隔離器與施密特觸發(fā)器電路連接示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖2所示，本發(fā)明包括與現(xiàn)有技術(shù)中電流檢測(cè)電路相同的半橋電路1和線性電流傳感器電路2，其結(jié)構(gòu)和功能均與現(xiàn)有技術(shù)中的電流檢測(cè)電路相同，半橋電路1包括上橋晶體管Tl、下橋晶體管T2和采樣電阻Rl ；線性電流傳感器電路2包括線性電流傳感器芯片 21、自舉電容充電電路22、穩(wěn)壓電容Cl和輸出上拉電阻R2，其中自舉電容充電電路22由二極管D1和充電電容器C2組成。本發(fā)明的特征在于還包括一充電泵電路3、一充電泵啟動(dòng)電路4、一光電隔離電路5和信號(hào)處理電路6。本發(fā)明仍以線性電流傳感器芯片21采用系列的頂2175線性電流傳感器芯片為例，充電泵電路3的輸出端分別與線性電流傳感器芯片21的浮動(dòng)電源端(引腳VB) 和浮動(dòng)地端(引腳VQ連接，用于為自舉電容充電電路22中的充電電容器C2充電，S卩在自舉電容充電電路22無(wú)法工作的情況下，即在自舉電容充電電路22不能夠?yàn)榫€性電流傳感器芯片21提供正常工作的浮動(dòng)電壓時(shí)，充電泵電路3可以對(duì)自舉電容充電電路22中的充電電容器C2進(jìn)行充電，維持充電電容器C2兩端的電壓，從而保證線性電流傳感器芯片電路2的正常工作。充電泵啟動(dòng)電路4通過(guò)半橋電路1中的電源VBAT為充電泵電路3供電， 在充電泵供電電壓較低的情況下提供一定的電壓，保證充電泵電路3提供給充電電容器C2 的電壓滿足要求。光電隔離電路5的輸入端連接線性電流傳感器電路2輸出端，用于將線性電流傳感器電路2輸出端與后級(jí)控制電路之間進(jìn)行電信號(hào)隔離，這樣可以使本發(fā)明的電阻采樣隔離電流檢測(cè)電路應(yīng)用在高壓場(chǎng)合中。光電隔離電路5的輸出端連接信號(hào)處理電路 6輸入端，信號(hào)處理電路6將信號(hào)處理后傳輸至后級(jí)控制電路。上述實(shí)施例中，充電泵電路3在線性電流傳感器電路2的輸入電壓VEE無(wú)法通過(guò)二極管Dl給充電電容器C2充電時(shí)，用于將自舉電容充電電路22中充電電容器C2的負(fù)端電壓升高后輸送到充電電容器C2中，從而維持充電電容器C2兩端的電壓，保證線性電流傳感器芯片21工作正常。充電泵電路3包括一時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器31、一充電電容器C3和一電荷轉(zhuǎn)送設(shè)備32。時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器31產(chǎn)生一定頻率的方波信號(hào)，用以驅(qū)動(dòng)充電電容器C3的充放電，并利用充電電容器C3兩端電壓不能突變的特性在充電電容器C3的正端產(chǎn)生高壓。充電電容器C3用于儲(chǔ)存需要轉(zhuǎn)送的電荷。電荷轉(zhuǎn)送設(shè)備32將充電電容器C3中存儲(chǔ)的電荷單向輸送到充電電容器C2中，防止電荷倒流。時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器31包括一振蕩器311、一齊納二極管D2、一旁路電容器C4和一限流電阻R3。振蕩器311的供電腳VCC連接線性電流傳感器芯片22的浮動(dòng)地端(弓丨腳VS)。齊納二極管D2連接在振蕩器311的供電腳VCC和接地引腳GND之間，以限制供電腳VCC和接地引腳GND之間的電壓，齊納二極管D2的電壓限值VD2 —般比線性電流傳感器芯片21的供電電壓VEE稍高。旁路電容器C4與齊納二極管D2并聯(lián)，用于維持振蕩器311輸入電壓的穩(wěn)定。限流電阻R3連接在振蕩器311的接地引腳GND與半橋電路1的功率地GND之間， 用于限制充電泵電路3的充電電流。電荷轉(zhuǎn)送設(shè)備32包括兩個(gè)二極管D3、D4，二極管D3的陽(yáng)極與振蕩器311的供電腳VCC相連，陰極與二極管D4的陽(yáng)極相連。二極管D4的陰極連接線性電流傳感器芯片21 的浮動(dòng)電源端(引腳VB)。充電電容器C3 —端連接在二極管D3和二極管D4的公共端，另一端連接在振蕩器311的信號(hào)輸出引腳CLK。充電泵電路3的工作原理是供電腳VCC的電壓與線性電流傳感器芯片21浮動(dòng)地端(引腳VS)相同，當(dāng)浮動(dòng)地端(引腳VS)電壓足夠高的時(shí)候，接地引腳GND的電壓等于供電腳VCC減去齊納二極管D2的限壓值VD2。振蕩器311在振蕩電路的作用下產(chǎn)生一定頻率的方波信號(hào)，該方波信號(hào)的電壓是相對(duì)于振蕩器311的接地引腳GND的，即當(dāng)輸出信號(hào)為邏輯“0”的時(shí)候，信號(hào)輸出引腳CLK信號(hào)電壓與接地引腳GND相同，此時(shí)，二極管D4反向截止，電流從電容器C4經(jīng)過(guò)二極管D3對(duì)充電電容器C3進(jìn)行充電，使充電電容器C3兩端的電壓與齊納二極管D2的限壓值VD2相同(忽略二極管D3的正向壓降)。當(dāng)輸出信號(hào)邏輯為 “1”的時(shí)候，信號(hào)輸出引腳CLK的信號(hào)電壓與引腳VCC相同，電容器C3的正端電壓等于供電腳VCC加上齊納二極管D2的限壓值VD2，而供電腳VCC與線性電流傳感器芯片21的浮動(dòng)地端(弓丨腳VS)的電壓相同，此時(shí)二極管D3反向截止，充電電容器C3通過(guò)二極管D4對(duì)充電電容器C2進(jìn)行充電，充電電壓為VD2(忽略二極管D4的正向壓降)。限流電阻R3限制流經(jīng)齊納二極管D2的電流，也為振蕩器311提供了浮動(dòng)的地，這是由于振蕩器311的地與半橋電路1的功率地之間是有電勢(shì)差的，限流電阻R3的左側(cè)為振蕩器311的地，右側(cè)為半橋電路1的功率地，限流電阻R3相當(dāng)于是把兩個(gè)地隔離開(kāi)來(lái)。當(dāng)半橋電路1中的上橋晶體管Tl和下橋晶體管T2交替開(kāi)通的時(shí)候，振蕩器311的地是浮動(dòng)的。同時(shí)，限流電阻R3也制約著充電泵電路3的充電能力，選用較小的限流電阻可以提高充電泵電路3的充電能力， 但也增加了功率損耗，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)需要選擇合適阻值的限流電阻。當(dāng)線性電流傳感器芯片21浮動(dòng)地端(引腳VS)有一定的電壓，但并不是很高，比如介于0和線性電流傳感器芯片21的供電電壓VEE之間時(shí)，齊納二極管D2并沒(méi)有發(fā)生雪崩，振蕩器311的供電腳VCC與接地引腳GND之間的電壓低于供電電壓VEE。在這種情況下，充電泵電路3并不能提供足夠的充電電壓，線性電流傳感器電路2仍然無(wú)法正常工作。上述各實(shí)施例中，充電泵啟動(dòng)電路4用于線性電流傳感器電路2浮動(dòng)電源端(引腳VB)在無(wú)法通過(guò)二極管Dl和充電泵電路3給充電電容器C2充電時(shí)，利用電源VBAT為充電泵電路3提供足夠的充電電壓。同時(shí)，充電泵啟動(dòng)電路4需要限制對(duì)充電泵電路3的充電電流，并防止電荷倒流。充電泵啟動(dòng)電路4包括限流電阻R4和二極管D5，二極管D5的陰極連接線性電流傳感芯片21的浮動(dòng)地端(引腳VS)，限流電阻R4連接半橋電路1的電源 VBAT與二極管D5的陽(yáng)極之間。限流電阻R4限制充電電流，并且防止下橋晶體管T2導(dǎo)通， 線性電流傳感器芯片21浮動(dòng)地端(引腳VS)與功率地相連時(shí)，與電源VBAT出現(xiàn)短路。二極管D5保證電荷的單向傳送，防止電荷倒流。充電泵啟動(dòng)電路4的工作原理是當(dāng)自舉電容充電電路22無(wú)法工作且當(dāng)線性電流傳感器芯片21浮動(dòng)地端(引腳VS)電壓較低的情況下，通過(guò)充電泵電路3也無(wú)法提供足夠的充電電壓，此時(shí)可以通過(guò)充電泵啟動(dòng)電路4直接用電源VBAT為浮動(dòng)地端(引腳VS)提供電壓，充電泵電路正常工作，從而使線性電流傳感器芯片正常工作。限流電阻R4對(duì)充電電流進(jìn)行限制，防止下橋晶體管T2開(kāi)通時(shí)出現(xiàn)短路。二極管D5可以防止浮動(dòng)地端(引腳VS) 電荷倒流。電阻R4限制了充電泵啟動(dòng)電路4的充電能力，較小的限流電阻可以提高該充電能力，但也增大了電流功耗，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)需要選擇合適的限流電阻。上述各實(shí)施例中，由于在高壓應(yīng)用場(chǎng)合中，需要將功率電路與控制電路進(jìn)行隔離， 本發(fā)明采用光電隔離電路5將輸入和輸出兩端的電信號(hào)進(jìn)行隔離。光電隔離電路5包括光電隔離器51和輸出上拉電阻R5，光電隔離器51的正端輸入(引腳+)連接線性電流傳感器芯片21的輸出端(引腳P0)，負(fù)端輸入(引腳_)與功率地相連，輸出端(引腳V0)與控制電源VDD之間連接輸出上拉電阻R5。光電隔離電路5的工作原理是當(dāng)線性電流傳感器電路2輸出端(引腳P0)輸出高電平時(shí)，光電隔離器51內(nèi)部的發(fā)光二極管將會(huì)點(diǎn)亮，內(nèi)部反向偏置的光敏二極管導(dǎo)通， 光電隔離器51輸出端(引腳V0)輸出低電平，即與光電隔離器51的地端(弓丨腳GND)相同；反之，光電隔離器51輸出端(弓丨腳V0)輸出高電平，即與光電隔離器51的電源端(引腳VCC)相同。將輸入端和輸出端的供電電平隔離，則兩端信號(hào)即實(shí)現(xiàn)了隔離。上述各實(shí)施例中，光電隔離電路5的輸出信號(hào)可以接幾種不同的信號(hào)處理電路6， 即信號(hào)處理電路6可以采用幾種不同電路，例如信號(hào)處理電路6可以采用兩級(jí)低通濾波電路(如圖2所示)或采用施密特觸發(fā)器(如圖3所示)。當(dāng)信號(hào)處理電路6采用兩級(jí)低通濾波電路時(shí)，其將光電隔離電路5的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬量后，傳輸給單片機(jī)的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換引腳；當(dāng)信號(hào)處理電路6采用施密特觸發(fā)器時(shí)，光電隔離電路5的輸出信號(hào)經(jīng)施密特觸發(fā)器傳輸給單片機(jī)的輸入捕捉引腳和外部中斷引腳，進(jìn)而測(cè)量PWM信號(hào)的占空比。信號(hào)處理電路6采用兩級(jí)低通濾波電路時(shí)，兩級(jí)低通濾波電路包括兩個(gè)濾波電阻 R6、R7和兩個(gè)濾波電容C5、C6。光電隔離器51輸出的信號(hào)經(jīng)濾波電阻R6和濾波電容C5進(jìn)行第一級(jí)低通濾波，濾波輸出的信號(hào)再經(jīng)濾波電阻R7和濾波電容C6進(jìn)行第二級(jí)低通濾波后輸出。信號(hào)處理電路6采用施密特觸發(fā)器時(shí)，施密特觸發(fā)器的輸入端(引腳A)連接光電隔離電路5的輸出端(引腳V0)，施密特觸發(fā)器的輸出端(引腳Y)與輸入端(引腳A)的電平反相，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)其輸入端(引腳A)的信號(hào)進(jìn)行整形后輸出。上述各實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，各部件的結(jié)構(gòu)和連接方式都是可以有所變化的，在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本發(fā)明原理對(duì)個(gè)別部件的連接和結(jié)構(gòu)進(jìn)行的改進(jìn)和等同變換，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求
1.一種電阻采樣隔離電流檢測(cè)電路，它包括半橋電路和線性電流傳感器電路，所述半橋電路包括上橋晶體管、下橋晶體管和采樣電阻；所述線性電流傳感器電路包括線性電流傳感器芯片、自舉電容充電電路、穩(wěn)壓電容和輸出上拉電阻，所述自舉電容充電電路由二極管和充電電容器組成，其特征在于所述電阻采樣隔離電流檢測(cè)電路還包括一充電泵電路、 一充電泵啟動(dòng)電路、一光電隔離電路和信號(hào)處理電路；所述充電泵電路的輸出端分別與所述線性電流傳感器芯片的浮動(dòng)電源端和浮動(dòng)地端連接，用于為所述自舉電容充電電路中的充電電容器充電；所述充電泵啟動(dòng)電路通過(guò)所述半橋電路中的電源為所述充電泵電路供電；所述光電隔離電路的輸入端連所述接線性電流傳感器電路輸出端，用于將所述線性電流傳感器電路輸出端與后級(jí)控制電路之間進(jìn)行電信號(hào)隔離；所述光電隔離電路的輸出端連接所述信號(hào)處理電路輸入端，所述信號(hào)處理電路將信號(hào)處理后傳輸至所述后級(jí)控制電路。
2.如權(quán)利要求1所述的一種電阻采樣隔離電流檢測(cè)電路，其特征在于所述充電泵電路包括一時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器、一充電電容器和一電荷轉(zhuǎn)送設(shè)備；所述時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生方波信號(hào)，用以驅(qū)動(dòng)所述充電電容器的充放電，并在所述充電電容器的正端產(chǎn)生高壓；所述充電電容器用于儲(chǔ)存需要轉(zhuǎn)送的電荷；所述電荷轉(zhuǎn)送設(shè)備將所述充電電容器中存儲(chǔ)的電荷單向輸送到所述自舉電容充電電路中的充電電容器中。
3.如權(quán)利要求2所述的一種電阻采樣隔離電流檢測(cè)電路，其特征在于所述時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器包括一振蕩器、一齊納二極管、一旁路電容器和一限流電阻；所述振蕩器的供電腳連接所述線性電流傳感器芯片的浮動(dòng)地端；所述齊納二極管連接在所述振蕩器的供電腳和接地引腳之間，以限制供電腳和接地引腳之間的電壓；所述旁路電容器與所述齊納二極管并聯(lián)，用于維持所述振蕩器輸入電壓的穩(wěn)定；所述限流電阻連接在所述振蕩器的接地引腳與所述半橋電路的功率地之間，用于限制所述充電泵電路的充電電流。
4.如權(quán)利要求2所述的一種電阻采樣隔離電流檢測(cè)電路，其特征在于所述電荷轉(zhuǎn)送設(shè)備包括兩個(gè)二極管，第一個(gè)所述二極管的陽(yáng)極與所述振蕩器的供電腳相連，陰極與第二個(gè)所述二極管的陽(yáng)極相連；第二個(gè)所述二極管的陰極連接所述線性電流傳感器芯片的浮動(dòng)電源端；所述充電泵電路中的充電電容器一端連接在第一個(gè)所述二極管和第二個(gè)所述二極管的公共端，另一端連接在所述振蕩器的信號(hào)輸出引腳。
5.如權(quán)利要求3所述的一種電阻采樣隔離電流檢測(cè)電路，其特征在于所述電荷轉(zhuǎn)送設(shè)備包括兩個(gè)二極管，第一個(gè)所述二極管的陽(yáng)極與所述振蕩器的供電腳相連，陰極與第二個(gè)所述二極管的陽(yáng)極相連；第二個(gè)所述二極管的陰極連接所述線性電流傳感器芯片的浮動(dòng)電源端；所述充電泵電路中的充電電容器一端連接在第一個(gè)所述二極管和第二個(gè)所述二極管的公共端，另一端連接在所述振蕩器的信號(hào)輸出引腳。
6.如權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的一種電阻采樣隔離電流檢測(cè)電路，其特征在于所述充電泵啟動(dòng)電路包括限流電阻和二極管，所述二極管的陰極連接所述線性電流傳感芯片的浮動(dòng)地端，所述限流電阻連接所述半橋電路的電源與所述二極管的陽(yáng)極之間，所述限流電阻限制充電電流，所述二極管防止電荷倒流。
7.如權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的一種電阻采樣隔離電流檢測(cè)電路，其特征在于所述光電隔離電路包括光電隔離器和輸出上拉電阻，所述光電隔離器的正端輸入連接所述線性電流傳感器芯片的輸出端，所述光電隔離器的負(fù)端輸入與功率地相連，所述光電隔離器的輸出端與控制電源之間連接所述輸出上拉電阻。
8.如權(quán)利要求6所述的一種電阻采樣隔離電流檢測(cè)電路，其特征在于所述光電隔離電路包括光電隔離器和輸出上拉電阻，所述光電隔離器的正端輸入連接所述線性電流傳感器芯片的輸出端，所述光電隔離器的負(fù)端輸入與功率地相連，所述光電隔離器的輸出端與控制電源之間連接所述輸出上拉電阻。
9.如權(quán)利要求1或2或3或4或5或8所述的一種電阻采樣隔離電流檢測(cè)電路，其特征在于所述信號(hào)處理電路采用兩級(jí)低通濾波電路或施密特觸發(fā)器；其中，所述兩級(jí)低通濾波電路包括兩個(gè)濾波電阻和兩個(gè)濾波電容，所述光電隔離器輸出的信號(hào)經(jīng)第一個(gè)所述濾波電阻和第一個(gè)所述濾波電容進(jìn)行第一級(jí)低通濾波，濾波輸出的信號(hào)再第二個(gè)所述經(jīng)濾波電阻和第二個(gè)所述濾波電容進(jìn)行第二級(jí)低通濾波后輸出；所述施密特觸發(fā)器的輸入端連接所述光電隔離電路的輸出端，所述施密特觸發(fā)器的輸出端與輸入端的電平反相，實(shí)現(xiàn)對(duì)其輸入端的信號(hào)進(jìn)行整形后輸出。
10.如權(quán)利要求6所述的一種電阻采樣隔離電流檢測(cè)電路，其特征在于所述信號(hào)處理電路采用兩級(jí)低通濾波電路或施密特觸發(fā)器；其中，所述兩級(jí)低通濾波電路包括兩個(gè)濾波電阻和兩個(gè)濾波電容，所述光電隔離器輸出的信號(hào)經(jīng)第一個(gè)所述濾波電阻和第一個(gè)所述濾波電容進(jìn)行第一級(jí)低通濾波，濾波輸出的信號(hào)再第二個(gè)所述經(jīng)濾波電阻和第二個(gè)所述濾波電容進(jìn)行第二級(jí)低通濾波后輸出；所述施密特觸發(fā)器的輸入端連接所述光電隔離電路的輸出端，所述施密特觸發(fā)器的輸出端與輸入端的電平反相，實(shí)現(xiàn)對(duì)其輸入端的信號(hào)進(jìn)行整形后輸出。
11.如權(quán)利要求7所述的一種電阻采樣隔離電流檢測(cè)電路，其特征在于所述信號(hào)處理電路采用兩級(jí)低通濾波電路或施密特觸發(fā)器；其中，所述兩級(jí)低通濾波電路包括兩個(gè)濾波電阻和兩個(gè)濾波電容，所述光電隔離器輸出的信號(hào)經(jīng)第一個(gè)所述濾波電阻和第一個(gè)所述濾波電容進(jìn)行第一級(jí)低通濾波，濾波輸出的信號(hào)再第二個(gè)所述經(jīng)濾波電阻和第二個(gè)所述濾波電容進(jìn)行第二級(jí)低通濾波后輸出；所述施密特觸發(fā)器的輸入端連接所述光電隔離電路的輸出端，所述施密特觸發(fā)器的輸出端與輸入端的電平反相，實(shí)現(xiàn)對(duì)其輸入端的信號(hào)進(jìn)行整形后輸出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電阻采樣隔離電流檢測(cè)電路，它包括半橋電路和線性電流傳感器電路，半橋電路包括上橋晶體管、下橋晶體管和采樣電阻；線性電流傳感器電路包括線性電流傳感器芯片、自舉電容充電電路、穩(wěn)壓電容和輸出上拉電阻，自舉電容充電電路由二極管和充電電容器組成，本發(fā)明還包括充電泵電路、充電泵啟動(dòng)電路、光電隔離電路和信號(hào)處理電路；充電泵電路的輸出端分別與線性電流傳感器芯片的浮動(dòng)電源端和浮動(dòng)地端連接；充電泵啟動(dòng)電路通過(guò)半橋電路中的電源為充電泵電路供電；光電隔離電路的輸入端連接線性電流傳感器電路輸出端；光電隔離電路的輸出端連接信號(hào)處理電路輸入端，信號(hào)處理電路將信號(hào)處理后傳輸至后級(jí)控制電路。本發(fā)明適用于電力電子技術(shù)領(lǐng)域中各種半橋電路電流的檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01R15/22GK102353825SQ20111014873
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月3日
發(fā)明者盧東斌, 李建秋, 歐陽(yáng)明高, 谷靖 申請(qǐng)人:清華大學(xué)