本发明专利技术涉及一种电阻采样隔离电流检测电路，它包括半桥电路和线性电流传感器电路，半桥电路包括上桥晶体管、下桥晶体管和采样电阻；线性电流传感器电路包括线性电流传感器芯片、自举电容充电电路、稳压电容和输出上拉电阻，自举电容充电电路由二极管和充电电容器组成，本发明专利技术还包括充电泵电路、充电泵启动电路、光电隔离电路和信号处理电路；充电泵电路的输出端分别与线性电流传感器芯片的浮动电源端和浮动地端连接；充电泵启动电路通过半桥电路中的电源为充电泵电路供电；光电隔离电路的输入端连接线性电流传感器电路输出端；光电隔离电路的输出端连接信号处理电路输入端，信号处理电路将信号处理后传输至后级控制电路。本发明专利技术适用于电力电子技术领域中各种半桥电路电流的检测。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电流检测电路，特别是关于一种用于电机控制系统中的电阻采样隔离电流检测电路。
技术介绍
在电机控制系统中，控制器需要及时、准确地测量绕组中的电流，以实现电流闭环控制和电流保护电路的设计，为此需要对电流信号进行检测。电流检测必须实时、准确可靠，并且在高压系统中要求被测电路和控制电路的可靠隔离。通常电流检测用霍尔电流传感器和采样电阻，霍尔电流传感器价格较高，在一些低成本和小功率场合，应用采样电阻是一个很好的选择。采样电阻可以直接将主电路的电流信号转化为电压信号送给控制电路， 简单、方便，而且频响好，输出电压直接正比于主电路流过的电流。在电机相电流检测中，一种是在两相绕组中分别串入两个采样电阻；另一种是将电阻串入低端母线中。传统的电阻采样电流检测通常选用隔离功能的运算放大器或线性光耦进行隔离放大，然后送到控制器。这种方法很难应用于两相绕组串联采样电阻的电流检测，因为相绕组电压很高，运算放大器或线性光耦要么就是不能满足高电压的要求，要么就是价格太高。国际整流器公司(IR)推出了系列高性能线性电流传感器芯片^217x，它能够将采样到的电流信号转换成一定频率的PWM信号(脉宽调制信号)，带有电压高达600V的浮置输入通道，有很强的共模信号干扰抑制能力。如图1所示，常用的线性电流传感器芯片电流检测电路，其包括半桥电路 1和线性电流传感器电路2，线性电流传感器电路2采集半桥电路1输出到电机相绕组的采样电阻Rl两端电压，并将采样电阻Rl两端的压差变成PWM信号，由线性电流传感器电路2 输出给后级控制电路处理。其中，半桥电路1包括上桥晶体管Tl、下桥晶体管T2和采样电阻R1，上桥晶体管 Tl的漏极(或集电极)与电源VBAT相连，上桥晶体管Tl的源极(或发射极)与下桥晶体管T2的漏极(或集电极)相连，下桥晶体管的源极(或发射极)与功率地相连，采样电阻 Rl连接在上、下晶体管Tl、T2的公共端和电机相绕组之间。线性电流传感器电路2包括线性电流传感器芯片21、自举电容充电电路22、稳压电容Cl和输出上拉电阻R2。以线性电流传感器芯片21采用系列的顶2175线性电流传感器芯片为例，线性电流传感器芯片21浮动地端(引脚VS)和输入端(引脚VIN+)分别与采样电阻Rl两端连接。自举电容充电电路22由二极管D1和充电电容器C2组成，二极管Dl阳极与供电电压连接，阴极与线性电流传感器芯片21浮动电源端(引脚VB)连接； 充电电容器C2正端连接浮动电源端(引脚VB)，负端连接浮动地端(引脚VS)。线性电流传感器芯片21的电压输入端(引脚VCC)是供电引脚，电压通常为12 15V，与功率地接入一稳压电容器Cl，功率地端(引脚COM)直接与功率地连接；信号输出端(引脚P0)与输出电压之间接一上拉电阻R2输出。由于上桥晶体管Tl的源极(或发射极)的电压是浮动的，因此线性电流传感器芯片21正常工作时，需要在上桥晶体管Tl门极(或栅极)上提供一浮动的且高于源极(或发射极)的电压，即需要在线性电流传感器芯片21浮动电源端(引脚VB)与浮动地端(引脚VS)之间维持一定的电压。当下桥晶体管T2打开时，线性电流传感器芯片21的浮动地端(引脚VS)与功率地处于相同的电位上，电压VEE通过二极管Dl给充电电容器C2充电， 使充电电容器C2两端的电压与电压VEE相同(忽略二极管Dl的正向压降)；当下桥晶体管T2关闭的时候，线性电流传感器芯片21的浮动地端(引脚VS)电位上升，充电电容器C2 正端电位也相应上升，二极管Dl反向截止，防止充电电容器C2中的电荷倒流。充电电容器 Cl提供了浮动电源端(引脚VB)所需的电压，而且由于静态电流的消耗，需要及时充电，以保证线性电流传感器芯片21能正常工作。如果下桥晶体管T2长时间关断，无法通过二极管Dl对充电电容器C2进行充电。 充电电容器C2中的电荷得不到补充，电压逐渐降低，当充电电容器C2两端的电压低于一定值的时候，线性电流传感器芯片21无法正常工作。当半桥电路1刚上电的时候，充电电容器C2两端的电压为0，而半桥电路1的公共端存在较高的初始电压，即线性电流传感器芯片 21浮动地端(引脚VQ的初始电位较高，甚至高于输入电压VEE的电压。在这种情况下，输入电压VEE也无法通过二极管Dl给充电电容器C2进行充电，线性电流传感器芯片21无法正常工作。在高压应用场合中，为了保证用电安全，需要对功率电路与控制电路进行隔离， 但是，线性电流传感器芯片21没有隔离功能，因此其适用范围较窄。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种适用工况范围较广的电阻采样隔离电流检测电路。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案一种电阻采样隔离电流检测电路，它包括半桥电路和线性电流传感器电路，所述半桥电路包括上桥晶体管、下桥晶体管和采样电阻；所述线性电流传感器电路包括线性电流传感器芯片、自举电容充电电路、稳压电容和输出上拉电阻，所述自举电容充电电路由二极管和充电电容器组成，其特征在于所述电阻采样隔离电流检测电路还包括一充电泵电路、一充电泵启动电路、一光电隔离电路和信号处理电路；所述充电泵电路的输出端分别与所述线性电流传感器芯片的浮动电源端和浮动地端连接，用于为所述自举电容充电电路中的充电电容器充电；所述充电泵启动电路通过所述半桥电路中的电源为所述充电泵电路供电；所述光电隔离电路的输入端连所述接线性电流传感器电路输出端，用于将所述线性电流传感器电路输出端与后级控制电路之间进行电信号隔离；所述光电隔离电路的输出端连接所述信号处理电路输入端，所述信号处理电路将信号处理后传输至所述后级控制电路。所述充电泵电路包括一时钟驱动器、一充电电容器和一电荷转送设备；所述时钟驱动器产生方波信号，用以驱动所述充电电容器的充放电，并在所述充电电容器的正端产生高压；所述充电电容器用于储存需要转送的电荷；所述电荷转送设备将所述充电电容器中存储的电荷单向输送到所述自举电容充电电路中的充电电容器中。所述时钟驱动器包括一振荡器、一齐纳二极管、一旁路电容器和一限流电阻；所述振荡器的供电脚连接所述线性电流传感器芯片的浮动地端；所述齐纳二极管连接在所述振荡器的供电脚和接地引脚之间，以限制供电脚和接地引脚之间的电压；所述旁路电容器与所述齐纳二极管并联，用于维持所述振荡器输入电压的稳定；所述限流电阻连接在所述振荡器的接地引脚与所述半桥电路的功率地之间，用于限制所述充电泵电路的充电电流。所述电荷转送设备包括两个二极管，第一个所述二极管的阳极与所述振荡器的供电脚相连，阴极与第二个所述二极管的阳极相连；第二个所述二极管的阴极连接所述线性电流传感器芯片的浮动电源端；所述充电泵电路中的充电电容器一端连接在第一个所述二极管和第二个所述二极管的公共端，另一端连接在所述振荡器的信号输出引脚。所述充电泵启动电路包括限流电阻和二极管，所述二极管的阴极连接所述线性电流传感芯片的浮动地端，所述限流电阻连接所述半桥电路的电源与所述二极管的阳极之间，所述限流电阻限制充电电流，所述二极管防止电荷倒流。所述光电隔离电路包括光电隔离器和输出上拉电阻，所述光电隔离器的正端输入连接所述线性电流传感器芯片的输出端，所述光电隔离器的负端输入与功率地相连，所述光电隔离器的输出端与控制电源之间连接所述输出上拉本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种电阻采样隔离电流检测电路，它包括半桥电路和线性电流传感器电路，所述半桥电路包括上桥晶体管、下桥晶体管和采样电阻；所述线性电流传感器电路包括线性电流传感器芯片、自举电容充电电路、稳压电容和输出上拉电阻，所述自举电容充电电路由二极管和充电电容器组成，其特征在于：所述电阻采样隔离电流检测电路还包括一充电泵电路、一充电泵启动电路、一光电隔离电路和信号处理电路；所述充电泵电路的输出端分别与所述线性电流传感器芯片的浮动电源端和浮动地端连接，用于为所述自举电容充电电路中的充电电容器充电；所述充电泵启动电路通过所述半桥电路中的电源为所述充电泵电路供电；所述光电隔离电路的输入端连所述接线性电流传感器电路输出端，用于将所述线性电流传感器电路输出端与后级控制电路之间进行电信号隔离；所述光电隔离电路的输出端连接所述信号处理电路输入端，所述信号处理电路将信号处理后传输至所述后级控制电路。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李建秋，卢东斌，欧阳明高，谷靖，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11
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