电流转换模块制造技术

本实用新型专利技术涉及一种电流转换模块，包括电流输入单元、处理单元、电流转换单元和电流检测单元。其中该电流输入单元、该电流转换单元和该电流检测单元连接该处理单元。并且，该电流检测单元连接该电流转换单元。电流输入单元用以输入来自一信号源的第一电流信号，并转换为一原始电压。处理单元连接该电流输入单元用以采用该原始电压根据该原始电压以及一反馈电压计算并输出一脉冲宽度调制信号。电流转换单元用以在该脉冲宽度调制信号的调制下，输出第二电流信号。电流检测单元则用以将该第二电流信号转换为该反馈电压并输入至该处理单元。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及用于电子器件的电流源，更具体地说，一种用于弱电流转换的电 流转换模块。技术背景 在电子电路中经常涉及到不同规格的电压或者电流之间的转换，以适应特定芯片 或者电路的工作电压或电流。以电流转换来说，在由驱动功率器件输出不同大小的电流后， 还需要检测所输出的电流并反馈为前端以精确地控制输出电流。通常，电流的检测可采用电流互感器、霍尔电流传感器等隔离型电流传感器来实 现，这种方法简单可靠，但成本高，且传感器后一般还需要进行信号调理，电路设计较为复 杂。另一种方法是用采样电阻与负载串联，将负载电流经过采样电阻器转换成电压后进行 放大等处理。然而由于高共模电压的存在，负载电流在采样电阻上产生的小差分电压的高 精度测量比较困难，且检测电路的设计很复杂。因此，如何在高共模电压情况下进行小差分 电压检测是实现高精度电流源控制的好方法。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种高精度、高稳定度的电流转换模块。本技术为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种电流转换模块包 括电流输入单元、处理单元、电流转换单元和电流检测单元。其中该电流输入单元、该电流 转换单元和该电流检测单元连接该处理单元。并且，该电流检测单元连接该电流转换单元。 电流输入单元用以输入来自一信号源的第一电流信号，并转换为一原始电压。处理单元连 接该电流输入单元用以采用该原始电压根据该原始电压以及一反馈电压计算并输出一脉 冲宽度调制信号。电流转换单元，用以在该脉冲宽度调制信号的调制下，输出第二电流信 号。电流检测单元则用以将该第二电流信号转换为该反馈电压并输入至该处理单元。在上述的电流转换模块中，上述的处理单元可以是由高度集成的单片机构成。在上述的电流转换模块中，上述的电流转换单元包括场效应管及电感。其中该场 效应管的控制端连接上述脉冲宽度调制信号，场效应管的第一端接地，第二端作为上述电 流转换单元的电流负输出端。该电感一端连接到一电源，另一端作为上述电流转换单元的 电流正输出端。在上述的电流转换模块中，上述的电流检测单元包括采样电阻和电压转换单元。 其中该采样电阻连接在上述电流转换单元的电流负输出端以采样上述第二电流信号。该电 压转换单元连接在该采样电阻两端，以将该第二电流信号转换为上述反馈电压。在上述的电流转换模块中，上述的电流转换单元还可包括一二极管，其一端连接 上述场效应管的第二端，另一端连接上述电源。在上述的电流转换模块中，上述的处理单元可包含一 PID控制器。在上述的电流转换模块中，上述电流输入单元包括RCV420芯片。本技术由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，采用高集成度的 AD μ C832单片机，开发方便、控制灵活，使系统智能化大大提高。结合模块化设计思想，采取 隔离抗干扰措施，使系统更加稳定可靠，模块体积小，功耗低，具有广阔的应用前景。附图说明为让本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用 新型的具体实施方式作详细说明，其中图1示出本技术一实施例的电流转换模块组成框图。图2示出本技术一实施例的4-20毫安电流输入单元框图。图3示出本技术一实施例的0-1安培电流转换单元框图。图4示出本技术一实施例的主程序流程图。图5示出本技术一实施例的电流转换PID算法流程图。图6示出根据本技术一实施例的PWM输出波形。图7示出根据本技术一实施例的经过三级管放大后用于驱动场效应管PWM波 形。图8示出根据本技术一实施例的采样电阻与地之间波形。图9示出根据本技术一实施例的负载两端电压波形。具体实施方式本技术的实施例涉及由相对小的电流转换到相对大的电流。举例来说，将 4-20毫安转为0-1安培电流的转换模块。该电流转换模块通过对外部4-20毫安信号的采 样，转换成电压后，由处理单元进行电压采样，通过内部的数据运算，控制PWM单元按照要 求输出信号，控制诸如晶体管的开关器件的通断，实现电流转换功能的实现。较佳地，电流 转换模块还对转换后输出电流进行监测，实现强鲁棒功能，达到稳定可靠的目标。图1示出本技术一实施例的电流转换模块组成框图。参照图1所示，电流转 换模块100包括电流输入单元10、中央处理单元(CPU) 20、电流转换单元30以及电流检测 单元40。电流输入单元10、电流转换单元30以及电流检测单元40均连接到CPU 20。此 外，电流检测单元40连接电流转换单元30。电流输入单元10可以输入来自信号源200的 第一电流信号I1，例如4-20毫安范围内的电流，并转换为例如0-5V的原始电压信号义。处 理单元20可采用电压信号V1,并根据该电压信号计算得到脉冲宽度调制(PWM)信号，以输 出到电流转换单元30。电流转换单元30通常包含开关器件，在PWM信号的控制下，开关器 件周期性地开关，从而得到第二电流信号I2，例如0-1安培电流，输出给负载300。不同的 PWM信号的占空比可以得到不同的第二电流信号强度。图2示出本技术一实施例的4-20毫安电流输入单元框图。在一实施例中，电 流输入单元10可包含电流环接收器芯片11，其采用RURR-BR0WN公司生产的精密电流环接 收器芯片RCV420。该芯片能够将4-20毫安输入信号转换成为0_5伏输出信号，经过1/2分 压电路12后送给CPU进行电压采样。RCV420包含一个高级运算放大器、一个片内精密电阻 网络和一个精密IOV电压基准，其总转换精度为0. 1%，共模抑制比CMR达86dB，共模输入 范围达士40V。在一实施例中，选用ADy C832单片机作为处理信号的CPU 20。ADyC812是高度集成的高精度12位数据采集系统，该芯片内不仅集成了可重新编程非易失性闪速/电擦除 程序存储器的高性能8位(与8051兼容)MCU，还包含了高性能的自校准8通道ADC及2通 道12位DAC。参照图1所示，AD μ C832单片机由电源50供电，并由晶振60提供时钟信号。图3示出本技术一实施例的0-1安培电流转换单元框图。参照图3所示，电 流转换单元30可包含一个或多个场效应管Ql、二极管Dl、以及电感Li。在一实施例中，场 效应管Ql型号为IRF1301，二极管Dl型号为MUR801。场效应管Ql的源极(第一端)接参 考地，漏极(第二端)作为电流转换单元的电流负输出端。在另一实施例中，如果采用NMOS 的场效应管，则源极和漏极的接法相反。电感Ll 一端连接电源，另一端作为电流转换单元 的电流正输出端。场效应管Ql作为PWM开关，其栅极(即控制端)在PWM信号的驱动下， 在其漏极上产生电流信号I2输出给负载。电流检测单元40可选用采样电阻R13，其放置在电流转换之后的电路之间。具体 地说，是在场效应管Ql的漏极与电流转换单元的电流负输出端之间。当PWM开关闭合时， 采样电阻R13上的共模电压下降到接近负向峰值；当场效应管Ql打开时，电压反转后通过 电感Li，采样电阻R13上产生的共模电压为电源电压加续流二极管的正向压降。采用这种 方式的优点是由于采样电阻置于转换回路中，因而场效应管Ql关闭时采样电阻仍然在电 流回路中，使得负载上的全部电流(包括续流电流)仍然可以监测，另外，这种方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流转换模块，其特征在于包括：　　电流输入单元，用以输入来自一信号源的第一电流信号，并转换为一原始电压；　　处理单元，连接该电流输入单元，用以采用该原始电压，根据该原始电压以及一反馈电压计算并输出一脉冲宽度调制信号；　　电流转换单元，连接该处理单元，用以在该脉冲宽度调制信号的调制下，输出第二电流信号；以及　　电流检测单元，连接该电流转换单元与该处理单元，用以将该第二电流信号转换为该反馈电压并输入至该处理单元。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：都劲松，孙小强，李明，张呈龙，许峰，黄滔，李文荣，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一一研究所，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]