一种鉴别凸波的比例积分电路及方法技术

本发明专利技术公开了一种鉴别凸波的比例积分电路，该电路的输入参数‑‑电流，来自于主电路，所述主电路由一个全桥电路和单端电路组成，其中，该比例积分电路由一个减法电路和一个二次积分电路组成。有益效果：本发明专利技术通过利用主电路和单片机直接计算出磁性材料的饱和电流，从而计算出磁性材料的Bs和Br，此外，该电路除了可以用来测试磁芯材料，还可以用在任意的电路中有电流突变的相关电路参数的测量上面，因此，应用领域极其广泛。

A Proportional Integral Circuit and Method for Identifying Convex Waves

【技术实现步骤摘要】
一种鉴别凸波的比例积分电路及方法
本专利技术涉及电子领域，具体来说，涉及一种鉴别凸波的比例积分电路及方法。
技术介绍
随着电子技术的飞速发展，磁性材料的使用也日益广泛，但是，市面上始终找不到一种可以直接测量磁芯材料的饱和磁通密度Bs与剩磁Br的测试仪，这主要是由于磁芯在饱和时，其对应的线圈上面的磁化电流急剧增长(电流波形冒尖)，这个特性虽然在示波器上可以清楚地观察到，可是却难以用单片机或DSP器件甄别或读出这一特性。针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
针对相关技术中的问题，本专利技术提出一种鉴别凸波的比例积分电路及方法，其可以利用相关电路和单片机直接计算出磁性材料的饱和电流，从而计算出磁性材料的Bs和Br，并且把这一优良的测量方法推广到其它存在电流突变的电路测量中也获得了很高精度的测量结果，以克服现有相关技术所存在的上述技术难题。本专利技术的技术方案是这样实现的：根据本专利技术的一个方面，提供了一种鉴别凸波的比例积分电路，该电路的输入参数--电流，来自于主电路，所述主电路由一个让磁芯双向磁化的全桥电路和一个让磁芯单向磁化的单端电路组成。该比例积分电路由一个减法电路和一个二次积分电路组成。进一步的，所述减法电路包括电源、电阻R1、电阻R3、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、可变电阻VR3、运算放大器U5A和运算放大器U4A，所述电阻R1的一端与原始电流IS的一端连接，所述电阻R1的另一端分别与所述运算放大器U5A的第二引脚、所述电阻R9的一端和所述电容C5的一端连接，所述运算放大器U5A的第一引脚分别与所述电阻R9的另一端、所述电容C5的另一端、所述电阻R10的一端和所述电容C6的一端连接，所述运算放大器U5A的第三引脚与所述电阻R3的一端连接，所述运算放大器U5A的第八引脚与所述电源的正极VCC连接，所述电阻R10的另一端分别与所述电阻R11的一端、所述电容C8的一端、所述运算放大器U4A的第二引脚和所述电容C7的一端连接，所述运算放大器U4A的第一引脚分别与所述电容C8的另一端、所述电阻R12的一端、所述可变电阻VR3的一端连接，且所述可变电阻VR3的另一端和可变端均与所述电阻R11的另一端连接，所述运算放大器U4A的第三引脚分别与所述电容C7的另一端、所述电容C6的另一端和所述电阻R3的另一端连接且接地，所述运算放大器U4A的第八引脚与电源的正极VCC连接，所述电阻R12的另一端与第一电流输出端ISP连接。进一步的，所述二次积分电路包括电源、电阻R2、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、可变电阻VR2、运算放大器U5B和运算放大器U4B，所述电阻R2的一端与所述原始电流IS的一端连接，所述电阻R2的另一端分别与所述运算放大器U5B的第六引脚、所述电阻R5的一端和所述电容C1的一端连接，所述运算放大器U5B的第七引脚分别与所述电阻R5的另一端、所述电容C1的另一端、所述电阻R6的一端和所述电容C2的一端连接，所述运算放大器U5B的第五引脚接地，所述运算放大器U5B的第八引脚与所述电源的正极VCC连接，所述电阻R6的另一端分别与所述电阻R7的一端、所述电容C4的一端、所述运算放大器U4B的第六引脚和所述电容C3的一端连接，所述运算放大器U4B的第七引脚分别与所述电容C4的另一端、所述电阻R8的一端和所述可变电阻VR2的一端连接，且所述可变电阻VR2的另一端和可变端均与所述电阻R7的一端连接，所述运算放大器U4B的第五引脚分别与所述电容C3的另一端和所述电容C2的另一端连接且接地，所述运算放大器U4B的第八引脚与电源的正极VCC连接，所述电阻R8的另一端与第二电流输出端ISB连接。进一步的，所述减法电路和所述二次积分电路之间通过电阻R4和可变电阻VR1连接，所述电阻R4的一端分别与所述电阻R3的一端和所述运算放大器U5A的第三引脚连接，所述电阻R4的另一端与所述可变电阻VR1的一端连接，所述可变电阻VR1的另一端和可变端均分别与所述电容C4的另一端、所述运算放大器U4B的第七引脚、所述电阻R8的一端和所述可变电阻VR2的一端连接。进一步的，所述运算放大器U5B和U4B用来对采集到的电流信号进行两次积分运算，所述运算放大器U5A和U4A用来对采集到的电流信号与所述U4B的输出信号乘以一个小于1的系数进行减法运算后，对其差进行两次积分运算。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种鉴别凸波比例积分电路的测量方法，包括以下步骤：在待测的磁性材料上绕设若干圈导电线圈，并将其接入测试主电路中；通过单片机控制电路中对应的继电器，使得磁芯线圈先后接入全桥电路和单端电路中；通过单片机分别逐级调节全桥或单端电路的输出电压和逆变的Ton时间，并记录电流冒尖时的Ton和U；根据预设方法求出磁芯的最大饱和磁通密度Bs和剩余磁通密度Br；根据上述预设方法中不同时间段求出的对应数值计算出该磁芯的初始磁导率和有效磁导率。进一步的，所述待测的磁性材料可以为磁环等带磁性的材料，且所述导电线圈缠绕的圈数为5圈。进一步的，所述预设方法为：按照磁芯的感应电动势公式：由(1)得到：显然，由(2)式就可以求出每个周期内磁通密度的最大变化量，假设在全桥电路中ΔB对应ΔB1，半桥电路中ΔB对应ΔB2，并且假设该磁芯的饱和磁通密度和剩余磁通密度分别为Bs和Br，那么，就有：ΔB1＝Bs+Br(3)ΔB2＝Bs-Br(4)从而可以求得磁芯的最大饱和磁通密度Bs和剩余磁通密度Br。其中，上面公式中：U是输入电压，也就是通过半桥或全桥电路加在磁芯线圈两端的直流电压；N是磁芯线圈的圈数，ΔΦ是Δt时间内通过线圈的磁通变化量，S磁芯的截面积，ΔB是Ton时间内磁通密度的变化量，Ton是一个或半个周期内开关管的导通时间，ΔH是Ton时间内产生的反应热，H是磁场强度。进一步的，所述对应数值分别为不同时间段求出的对应的ΔB，ΔH和H值。本专利技术的有益效果为：本专利技术通过利用主电路和单片机直接计算出磁性材料的饱和电流，从而计算出磁性材料的Bs和Br，此外，该电路除了可以用来测试磁芯材料，还可以用在任意的电路中有电流突变的相关电路参数的测量上面，因此，应用领域极其广泛。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是根据本专利技术实施例的一种鉴别凸波的比例积分电路的电路图。图2是根据本专利技术实施例的一种鉴别凸波比例积分电路的测量方法的流程图。具体实施方式为进一步说明各实施例，本专利技术提供有附图，这些附图为本专利技术揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本专利技术的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。根据本专利技术的实施例，提供了一种鉴别凸波的比例积分电路，如图1所示，该电路的输入参数--电流，来自于主电路，所述主电路由一个让磁芯双向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种鉴别凸波的比例积分电路，其特征在于，该电路的输入参数‑‑电流，来自于主电路，所述主电路由一个让磁芯双向磁化的全桥电路和一个让磁芯单向磁化的单端电路组成，其中，该比例积分电路由一个减法电路和一个二次积分电路组成。

【技术特征摘要】
1.一种鉴别凸波的比例积分电路，其特征在于，该电路的输入参数--电流，来自于主电路，所述主电路由一个让磁芯双向磁化的全桥电路和一个让磁芯单向磁化的单端电路组成，其中，该比例积分电路由一个减法电路和一个二次积分电路组成。2.根据权利要求1所述的一种鉴别凸波的比例积分电路，其特征在于，该减法电路包括电源、电阻R1、电阻R3、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、可变电阻VR3、运算放大器U5A和运算放大器U4A，所述电阻R1的一端与原始电流IS的一端连接，所述电阻R1的另一端分别与所述运算放大器U5A的第二引脚、所述电阻R9的一端和所述电容C5的一端连接，所述运算放大器U5A的第一引脚分别与所述电阻R9的另一端、所述电容C5的另一端、所述电阻R10的一端和所述电容C6的一端连接，所述运算放大器U5A的第三引脚与所述电阻R3的一端连接，所述运算放大器U5A的第八引脚与所述电源的正极VCC连接，所述电阻R10的另一端分别与所述电阻R11的一端、所述电容C8的一端、所述运算放大器U4A的第二引脚和所述电容C7的一端连接，所述运算放大器U4A的第一引脚分别与所述电容C8的另一端、所述电阻R12的一端、所述可变电阻VR3的一端连接，且所述可变电阻VR3的另一端和可变端均与所述电阻R11的另一端连接，所述运算放大器U4A的第三引脚分别与所述电容C7的另一端、所述电容C6的另一端和所述电阻R3的另一端连接且接地，所述运算放大器U4A的第八引脚与电源的正极VCC连接，所述电阻R12的另一端与第一电流输出端ISP连接。3.根据权利要求2所述的一种鉴别凸波的比例积分电路，其特征在于，所述二次积分电路包括电源、电阻R2、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、可变电阻VR2、运算放大器U5B和运算放大器U4B，所述电阻R2的一端与所述原始电流IS的一端连接，所述电阻R2的另一端分别与所述运算放大器U5B的第六引脚、所述电阻R5的一端和所述电容C1的一端连接，所述运算放大器U5B的第七引脚分别与所述电阻R5的另一端、所述电容C1的另一端、所述电阻R6的一端和所述电容C2的一端连接，所述运算放大器U5B的第五引脚接地，所述运算放大器U5B的第八引脚与所述电源的正极VCC连接，所述电阻R6的另一端分别与所述电阻R7的一端、所述电容C4的一端、所述运算放大器U4B的第六引脚和所述电容C3的一端连接，所述运算放大器U4B的第七引脚分别与所述电容C4的另一端、所述电阻R8的一端和所述可变电阻VR2的一端连接，且所述可变电阻VR2的另一端和可变端均与所述电阻R7的一端连接，所述运算放大器U4B的第五引脚分别与所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德斌，王康，
申请(专利权)人：邢台子中电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13