一种基于恒流源的电流采集电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于恒流源的电流采集电路，包括依次连接的电流取样电路、恒流源发生电路、电流转换电路、单片机电路。本实用新型专利技术对PWM波形电流通过取样电阻转化为电压值，通过运放将该电压放大到合适比例用于控制恒流源电流大小。在PWM脉宽有效时，该恒流源电流经过电阻给电容进行充电。在PWM脉宽结束时，根据该电容上充得的电压值就能精确推算出该PWM波形的电流值大小。因其能在一个PWM频率周期内就能得出电流值结果，响应速度极快。可为整个电路系统的电流状态提供逻辑判断依据。本实用新型专利技术用压控恒流源跟随PWM波形的办法，可精确的检测出负载电流，该电路检测电流不但准确而且快速，有效解决了现有技术的不足。

【技术实现步骤摘要】
一种基于恒流源的电流采集电路
本技术涉及电流检测
，尤其涉及一种基于恒流源的电流采集电路。
技术介绍
目前，在张力控制行业的磁粉电流检测以及电动机电流检测中，公知的PWM波形电路的负载电流检测都是用滤波的方式将PWM波转变为直流波，由采样电路检测得到电流值。但是，这种方式会严重影响电流检测的准确性，尤其是当PWM脉宽越大时，检测出的电流误差越大，容易造成错误判断。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本技术所要解决的技术问题是提供一种基于恒流源的电流采集电路，用压控恒流源跟随PWM波形的办法，可精确的检测出负载电流，该电路检测电流不但准确而且快速。为实现上述目的，本技术提供了一种基于恒流源的电流采集电路，包括电流取样电路、恒流源发生电路、电流转换电路、单片机电路，所述电流取样电路、恒流源发生电路、电流转换电路、单片机电路依次连接；所述电流取样电路包括运算放大器U1-A和取样电阻REF，所述取样电阻REF一端连接电阻R1一端且通过模拟负载电路RL连接PWM信号输入端，所述取样电阻REF另一端电阻R4一端且连接保护地PGND，所述电阻R1另一端连接电阻R2一端和运算放大器U1-A反相端，所述电阻R4另一端连接电阻R5一端和运算放大器U1-A同相端，所述电阻R2另一端连接运算放大器U1-A输出端，所述电阻R5另一端连接数字地DGND，所述运算放大器U1-A输出端连接电阻R3一端，所述电阻R3另一端为电流取样电路输出端IRL且连接电阻R6一端，所述电阻R6另一端接数字地DGND；所述恒流源发生电路包括运算放大器U1、U2和三极管Q1，所述运算放大器U1同相端连接电阻R12、电阻R13一端，所述电阻R12另一端连接电流取样电路输出端IRL，所述电阻R13另一端连接电阻R15、R16的连接端，所述电阻R15另一端接数字地DGND，所述电阻R16另一端连接运算放大器U2输出端，所述运算放大器U1反相端连接电阻R9、R10的连接端，所述电阻R9另一端接数字地DGND，所述电阻R10另一端接运算放大器U1输出端和三极管Q1基极，所述三极管Q1集电极连接电源VCC，所述三极管Q1发射极通过电阻R14、R17连接运算放大器U2同相端，所述运算放大器U2反相端和输出端相连，所述电阻R14、R17的连接端为恒流源发生电路输出端PWM_I；所述电流转换电路包括模拟开关芯片U3和运算放大器U4，所述恒流源发生电路输出端PWM_I连接模拟开关芯片U3和运算放大器U4同相端，所述运算放大器U4反相端和输出端连接，所述运算放大器U4输出端通过电阻R8连接单片机电路AD采样端。进一步地，所述模拟开关芯片U3为FSA4157。进一步地，所述模拟开关芯片U3的A端、GND端和B0端接数字地DGND，所述U3的B1端与数字地DGND之间连接电容CL，所述U3的B1端连接恒流源发生电路输出端PWM_I，所述U3的S端连接单片机电路模拟开关控制端。进一步地，所述单片机电路为STM32F103。进一步地，所述单片机电路AD采样端还通过并联的电容C2、电阻R11接数字地DGND。本技术的有益效果是：本技术用压控恒流源跟随PWM波形的办法，可精确的检测出负载电流，该电路检测电流不但准确而且快速，可为整个电路系统的电流状态提供逻辑判断依据，有效解决了现有技术的不足。以下将结合附图对本技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本技术的目的、特征和效果。附图说明图1是本技术的整体结构框图。图2是本技术的电流取样电路原理图。图3是本技术的恒流源发生电路原理图。图4是本技术的电流转换电路以及单片机电路原理图。具体实施方式如图1、2、3、4所示，一种基于恒流源的电流采集电路，包括电流取样电路1、恒流源发生电路2、电流转换电路3、单片机电路4，所述电流取样电路1、恒流源发生电路2、电流转换电路3、单片机电路4依次连接；所述电流取样电路1包括运算放大器U1-A和取样电阻REF，所述取样电阻REF一端连接电阻R1一端且通过模拟负载电路RL连接PWM信号输入端，所述取样电阻REF另一端电阻R4一端且连接保护地PGND，所述电阻R1另一端连接电阻R2一端和运算放大器U1-A反相端，所述电阻R4另一端连接电阻R5一端和运算放大器U1-A同相端，所述电阻R2另一端连接运算放大器U1-A输出端，所述电阻R5另一端连接数字地DGND，所述运算放大器U1-A输出端连接电阻R3一端，所述电阻R3另一端为电流取样电路1输出端IRL且连接电阻R6一端，所述电阻R6另一端接数字地DGND；所述恒流源发生电路2包括运算放大器U1、U2和三极管Q1，所述运算放大器U1同相端连接电阻R12、电阻R13一端，所述电阻R12另一端连接电流取样电路1输出端IRL，所述电阻R13另一端连接电阻R15、R16的连接端，所述电阻R15另一端接数字地DGND，所述电阻R16另一端连接运算放大器U2输出端，所述运算放大器U1反相端连接电阻R9、R10的连接端，所述电阻R9另一端接数字地DGND，所述电阻R10另一端接运算放大器U1输出端和三极管Q1基极，所述三极管Q1集电极连接电源VCC，所述三极管Q1发射极通过电阻R14、R17连接运算放大器U2同相端，所述运算放大器U2反相端和输出端相连，所述电阻R14、R17的连接端为恒流源发生电路2输出端PWM_I；所述电流转换电路3包括模拟开关芯片U3和运算放大器U4，所述恒流源发生电路2输出端PWM_I连接模拟开关芯片U3和运算放大器U4同相端，所述运算放大器U4反相端和输出端连接，所述运算放大器U4输出端通过电阻R8连接单片机电路4AD采样端。本实施例中，所述模拟开关芯片U3为FSA4157。本实施例中，所述模拟开关芯片U3的A端、GND端和B0端接数字地DGND，所述U3的B1端与数字地DGND之间连接电容CL，所述U3的B1端连接恒流源发生电路2输出端PWM_I，所述U3的S端连接单片机电路4模拟开关控制端。本实施例中，所述单片机电路4为STM32F103。本实施例中，所述单片机电路4AD采样端还通过并联的电容C2、电阻R11接数字地DGND。如图2所示，为电流取样电路原理图，PWM电流信号经REF电阻取样后运算放大，用来驱动图3的恒流源电路，恒流源PWM_I输出电流的大小由图2的IRL信号决定，恒流源电路原理是当IRL电压上升时，经U1运放放大后，驱动Q1三极管进一步导通，Q1导通后，结合图4，根据欧姆定律，电流PWM_I＝(Q1输出电压-CL电压)/R14。当CL因充电电压上升时，电阻R14、R17连接端的电压也上升，经电压跟随器U2反馈回U1同相端,U1输出电压也同步上调，Q1导通更深，Q1输出电压也上升，从而抵消了CL电压上升幅度，保证了电流稳定不变。图4中，U3是模拟开关，电容CL将PWM_I的电流按PWM脉宽时间转变成对应电压信号，经运算放大器U4处理后送给单片机采集，最终由单片节计算出PWM波形电流。另外，模拟开关U3的接通与断开由单片机控制，当电流不取样时，控制该开关对CL上的电流取样电压进行放电复位，从而保证下一周期内的电流取样值准确。综上所述，本技术对P本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于恒流源的电流采集电路，其特征在于：包括电流取样电路(1)、恒流源发生电路(2)、电流转换电路(3)、单片机电路(4)，所述电流取样电路(1)、恒流源发生电路(2)、电流转换电路(3)、单片机电路(4)依次连接；所述电流取样电路(1)包括运算放大器U1‑A和取样电阻REF，所述取样电阻REF一端连接电阻R1一端且通过模拟负载电路RL连接PWM信号输入端，所述取样电阻REF另一端电阻R4一端且连接保护地PGND，所述电阻R1另一端连接电阻R2一端和运算放大器U1‑A反相端，所述电阻R4另一端连接电阻R5一端和运算放大器U1‑A同相端，所述电阻R2另一端连接运算放大器U1‑A输出端，所述电阻R5另一端连接数字地DGND，所述运算放大器U1‑A输出端连接电阻R3一端，所述电阻R3另一端为电流取样电路(1)输出端IRL且连接电阻R6一端，所述电阻R6另一端接数字地DGND；所述恒流源发生电路(2)包括运算放大器U1、U2和三极管Q1，所述运算放大器U1同相端连接电阻R12、电阻R13一端，所述电阻R12另一端连接电流取样电路(1)输出端IRL，所述电阻R13另一端连接电阻R15、R16的连接端，所述电阻R15另一端接数字地DGND，所述电阻R16另一端连接运算放大器U2输出端，所述运算放大器U1反相端连接电阻R9、R10的连接端，所述电阻R9另一端接数字地DGND，所述电阻R10另一端接运算放大器U1输出端和三极管Q1基极，所述三极管Q1集电极连接电源VCC，所述三极管Q1发射极通过电阻R14、R17连接运算放大器U2同相端，所述运算放大器U2反相端和输出端相连，所述电阻R14、R17的连接端为恒流源发生电路(2)输出端PWM_I；所述电流转换电路(3)包括模拟开关芯片U3和运算放大器U4，所述恒流源发生电路(2)输出端PWM_I连接模拟开关芯片U3和运算放大器U4同相端，所述运算放大器U4反相端和输出端连接，所述运算放大器U4输出端通过电阻R8连接单片机电路(4)AD采样端。...

【技术特征摘要】
1.一种基于恒流源的电流采集电路，其特征在于：包括电流取样电路(1)、恒流源发生电路(2)、电流转换电路(3)、单片机电路(4)，所述电流取样电路(1)、恒流源发生电路(2)、电流转换电路(3)、单片机电路(4)依次连接；所述电流取样电路(1)包括运算放大器U1-A和取样电阻REF，所述取样电阻REF一端连接电阻R1一端且通过模拟负载电路RL连接PWM信号输入端，所述取样电阻REF另一端电阻R4一端且连接保护地PGND，所述电阻R1另一端连接电阻R2一端和运算放大器U1-A反相端，所述电阻R4另一端连接电阻R5一端和运算放大器U1-A同相端，所述电阻R2另一端连接运算放大器U1-A输出端，所述电阻R5另一端连接数字地DGND，所述运算放大器U1-A输出端连接电阻R3一端，所述电阻R3另一端为电流取样电路(1)输出端IRL且连接电阻R6一端，所述电阻R6另一端接数字地DGND；所述恒流源发生电路(2)包括运算放大器U1、U2和三极管Q1，所述运算放大器U1同相端连接电阻R12、电阻R13一端，所述电阻R12另一端连接电流取样电路(1)输出端IRL，所述电阻R13另一端连接电阻R15、R16的连接端，所述电阻R15另一端接数字地DGND，所述电阻R16另一端连接运算放大器U2输出端，所述运算放大器U1反相端连接电阻R9、R10的连接端，所述电阻R9另一端接数...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟才，
申请(专利权)人：惠州市爱博智控设备有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44