本发明专利技术公开了一种高精度通用型电流测量装置，包括外壳、磁芯绕组结构和电路板，磁芯绕组和电路板安装在外壳内部；电路板包括自激振荡模块、驱动模块、采样比较模块、触发器模块、检波模块、信号调理模块、通用处理器模块。本发明专利技术电流测量装置基于自激振磁通门技术与同步检波技术相结合构成零磁通系统实现大电流精密测量的低成本方案，提供单路数字输出，或单路模拟输出，或数字和模拟两路输出三种模式；本发明专利技术中自激振荡磁通门本身构成振荡器，不需外加激励源，并且应用检波电路实现信号提取，与传统磁通门技术中的相敏解调和峰差解调电路相比非常简单。路相比非常简单。路相比非常简单。
【技术实现步骤摘要】
一种高精度通用型电流测量装置
[0001]本专利技术属于电流测量设备
，具体涉及一种高精度通用型电流测量装置。
技术介绍
[0002]工业生产和科学研究和对电流精密测量的需求日益广泛，新能源电动汽车、高铁动车、智能电网、UPS系统等都需要对数安培到数千安培的电流进行测量，以实现系统的实时监测、检测或控制。电流传感器是一种用于精密检测待测电路中电流信息的器件，实际应用中，根据电流测量的应用场合和性能要求不同，发展了多种测量方法，如分流器、霍尔效应、磁阻效应、磁光效应、磁通门等。
[0003]基于霍尔效应、磁阻效应及法拉第磁光效应的测量精度相对较低，均属于传统模拟测量，实际应用上有很大的限制条件。分流器法的主要优点是测量原理简单、可靠性高，缺点是不能测量大电流，无法实现隔离测量且功耗较大。实际应用增加隔离运算放大器可以实现隔离测量，但是运放自身的漂移和噪声会引入新的测量误差，而且功耗问题也无法解决，并且隔离运算放大器的成本都很高。
[0004]在多种电流测量方案中，基于磁通门原理测量电流的方法，是一种可靠，稳定的方案，磁通门传感器具有较高的分辨力和很宽的测量范围，广泛应用在非接触电流测量中；传统磁通门传感器实现准确检测的方式是通过磁调制技术，需要独立的激励源，其解调电路很复杂，且容易受到外部环境干扰，影响测量精度，如何能在简化系统复杂度的条件下实现可靠测量，是一个需要解决的问题；为此我们提出一种高精度通用型电流测量装置来解决现有技术中存在的问题。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种高精度通用型电流测量装置，以解决上述
技术介绍
中提出现有技术中的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0007]一种高精度通用型电流测量装置，包括外壳、磁芯绕组结构和电路板，所述磁芯绕组和电路板安装在外壳内部；
[0008]所述电路板包括自激振荡模块、驱动模块、采样比较模块、触发器模块、检波模块、信号调理模块、通用处理器模块；
[0009]所述自激振荡模块连接磁芯绕组，激励非线性磁芯饱和，当原边绕组中流过被测电流时，磁芯中产生偏置磁场，激励电流和激励磁通的对称性被破坏，产生磁通门效应；
[0010]所述磁芯绕组、驱动模块、采样比较模块、触发器模块构成振荡器；
[0011]所述驱动模块用于驱动磁芯线圈工作在周期性振荡模式；
[0012]所述采样比较模块用于采样流过线圈的电流与设定的阈值比较后输出信号至触发器模块；
[0013]所述检波模块将流过线圈的电流转换为电压信号后进行同步采样；
[0014]所述信号调理模块用于对上述电压信号进行处理，转换成可以使用的模拟信号提供给通用处理器模块或者直接外部输出；
[0015]所述通用处理器模块用于捕获控制信号或者模拟信号。
[0016]优选的，所述磁芯绕组包括磁芯和线圈绕组；
[0017]所述磁芯为高导率，低剩磁，低矫顽力、高矩形比的软磁材料构成磁芯闭合没有气隙；所述线圈绕组采用低电阻率，高耐压，高温环境下电性能和绝缘性稳定，良好密封性及卷绕性的漆包线。
[0018]优选的，所述驱动模块设置为H桥驱动器。
[0019]优选的，所述采样比较模块采样流过线圈的电流与设定的阈值比较后输出信号至触发器模块后，触发器模块输出脉冲信号驱动H桥周期性打开关闭，脉冲信号的占空比和被测电流大小成比例关系。
[0020]优选的，所述信号调理模块对电压信号进行处理，转换成可以使用的模拟信号提供给通用处理器模块后，该模拟信号的幅值和被测电流大小成比例关系。
[0021]优选的，H桥驱动器直接驱动磁芯绕组，H桥驱动器集成了个N型MOEFET，OUT和OUT接磁芯绕组，所述采样比较模块包括采样模块和比较模块，采样模块将流过磁芯绕组电流转换为电压信号，该信号进入比较模块与设定的阈值VREF比较输出信号，该输出信号进入触发器模块，信号经处理后输出驱动信号控制H桥驱动器工作。
[0022]优选的，H桥驱动器内部没有集成MOSFET，使用外部分离的个N型MOEFET，H桥驱动器分别驱动两个半桥模块，分别为半桥模块一和半桥模块二，两个半桥模块也可以使用一个集成类型的全桥模块，或者将半桥使用两个分离MOSFET实现；
[0023]半桥模块一和半桥模块二驱动磁芯绕组；采样模块将流过磁芯绕组电流转换为电压信号，该信号进入比较模块与设定的阈值VREF比较输出信号，该输出信号进入触发器模块，信号经处理后输出驱动信号控制H桥驱动器工作。
[0024]优选的，所述检波模块包括同步信号调理、参考源与结型场效应管；所述信号调理模块包括放大器、反馈网络、调理模块A与调理模块B。
[0025]优选的，同步信号取自H半桥输出端，经过同步信号调理同步信号调理后控制结型场效应管的JFET，然后对参考源周期性取样，取样信号进入调理模块A；
[0026]采样模块将流过磁芯绕组电流转换为电压信号，经过放大器和反馈网络放大后，进入调理模块A，调理模块A的作用是将放大后的电压信号和参考源信号做加法运算，使电压信号叠加在一个直流偏置上；调理模块B的作用是信号滤波，输出可以识别的模拟信号给通用处理器模块，或者直接输出给外部使用。
[0027]优选的，该电流测量装置的通用处理器模块设置为数字输出和/或模拟。
[0028]本专利技术的技术效果和优点：本专利技术提出的一种高精度通用型电流测量装置，与现有技术相比，具有以下优点：
[0029]1、本专利技术的电流测量装置基于自激振荡磁通门技术与同步检波技术相结合构成零磁通系统实现大电流精密测量的低成本方案，使用了H桥驱动器，并通过驱动器内部集成状态监测模块输出状态信息，可以验证数字通道是否正常工作；提供单路数字输出，或单路模拟输出，或数字和模拟两路输出三种模式；模拟输出通道可以不依赖数字通道独立工作输出。
[0030]2、本专利技术中自激振荡磁通门通过触发器构成振荡器，不需外加激励源，并且应用检波电路实现信号提取，与传统磁通门技术中的相敏解调和峰差解调电路相比非常简单。
[0031]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0032]图1为本专利技术实施例一中提供的磁通门电流测量结构示意图；
[0033]图2为本专利技术实施例二中提供的磁通门电流测量结构示意图；
[0034]图3为本专利技术实施例三中提供的磁通门电流测量结构示意图；
[0035]图4为本专利技术实施例四中提供的磁通门电流测量结构示意图；
[0036]图5为本专利技术中磁芯绕组和自激振荡模块的结构示意图
[0037]图6为本专利技术中磁芯绕组和自激振荡模块另一个结构示意图；
[0038]图7为本专利技术中检波模组和信号调理模组的结构示意图。
[0039]图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高精度通用型电流测量装置，包括外壳、磁芯绕组结构和电路板，所述磁芯绕组(60)和电路板安装在外壳内部，其特征在于：所述电路板包括自激振荡模块、驱动模块(10)、采样比较模块(20)、触发器模块(30)、检波模块(40)、信号调理模块(50)、通用处理器模块(70)；所述自激振荡模块连接磁芯绕组(60)，激励非线性磁芯饱和，当原边绕组中流过被测电流(80)时，磁芯中产生偏置磁场，激励电流和激励磁通的对称性被破坏，产生磁通门效应；所述磁芯绕组(60)、驱动模块(10)、采样比较模块(20)、触发器模块(30)构成振荡器；所述驱动模块(10)用于驱动磁芯线圈工作在周期性振荡模式；所述采样比较模块(20)用于采样流过线圈的电流与设定的阈值比较后输出信号至触发器模块(30)；所述检波模块(40)将流过线圈的电流转换为电压信号后进行同步采样；所述信号调理模块(50)用于对上述电压信号进行处理，转换成可以使用的模拟信号提供给通用处理器模块(70)或者直接外部输出；所述通用处理器模块(70)用于捕获控制信号或者模拟信号。2.根据权利要求1所述的一种高精度通用型电流测量装置，其特征在于：所述磁芯绕组(60)包括磁芯和线圈绕组；所述磁芯为软磁材料构成，磁芯闭合没有气隙；所述线圈绕组采用高温环境下电性能和绝缘性稳定、密封性及卷绕性良好的漆包线。3.根据权利要求1所述的一种高精度通用型电流测量装置，其特征在于：所述驱动模块(10)设置为H桥驱动器。4.根据权利要求3所述的一种高精度通用型电流测量装置，其特征在于：所述采样比较模块(20)采样流过线圈的电流与设定的阈值比较后输出信号至触发器模块(30)后，触发器模块(30)输出脉冲信号驱动H桥周期性打开关闭，脉冲信号的占空比和被测电流(80)大小成比例关系。5.根据权利要求1所述的一种高精度通用型电流测量装置，其特征在于：所述信号调理模块(50)对电压信号进行处理，转换成可以使用的模拟信号提供给通用处理器模块(70)后，该模拟信号的幅值和被测电流(80)大小成比例关系。6.根据权利要求3所述的一种高精度通用型电流测量装置，其特征在于：H桥驱动器直接驱动磁芯绕组，H桥驱动器集成了4个N型MOEFE...
【专利技术属性】
技术研发人员：钟茗，赵杰，包明杰，
申请(专利权)人：深圳市海纳微传感器技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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