电流检测电路
正弦变频器的电流检测电路

正弦SINE300型7.5kW变频器的电流检测电路电源/驱动板与主板MCU由J2、J5排线端子连接,J2端子排之前的位于电源/驱动板的部分为电流检测的前级电路,J5端子以后的位于MCU主板的部分为后级电路。
但考虑电路的衔接及电路分类、信号流程分析的方便,将正弦SINE300型7.5kW变频器电流检测与保护电路,分为前置电流检测电路、电流检测模拟信号处理电路一、电流检测模拟信号处理电路二、电流检测开关量信号形成电路等四个部分,旨在分析和说明本例机型对前置电路所输出的电流检测信号,在后续电路不同的处理方法,以生成模拟或开关量的多路电流检测信号,提供MCU内部运算控制、显示、故障报警、停机保护所需的各种信号。
UIWIVI图1 前置电流检测电路1、前置电流检测电路(见上图1)前置电流检测电路,即J2/J5端子排之前、位于电源/驱动板的电流检测电路,由电流采样电阻、线性光耦合器、运放电路等组成。
本例机型的前置电路,只在U、V输出电流回路串接了R7、R60两只电流采样电阻,未采集W相电流检测信号。
或者说,省去了W相的直接电流采样电路,而由采集到的U、V相电流信号,“间接合成”出W相信号。
由电工-正弦交流理论可知,三相交流电具有固定的空间/电气相位关系,并相互构成电流回路,任意两意交流电中必定包含了第三相交流电的信息,在已知U、V相交流值的情况下,可由计算得出W相的交流值。
U、V相输出电流信号,在电流信号采样电阻R7、R60上转化为数十毫伏级的微弱电压信号,送入由线性光耦合器U5、U7的输入侧,经光、电隔离和放大处理后,输出差分信号再送入后级U6内部两级运算放大器构成的差分放大器,形成UI、VI电流检测信号;UI、VI电流检测信号,先送入加法器电路U6(由U6的12、13、14脚内部电路和外围元件组成),经过矢量加减,得到“合成”W相电流检测信号WI,然后UI、VI、WI等3相输出电流检测信号,经J2/J5排线端子的25、26、28脚,输入MCU主板电路。
三极管电流检测电路

几个巧妙的电流检测电路在电源等设备中通常需要做电流检测或反馈,电流检测通常用串联采样电阻在通过放大器放大电阻上的电压的方法,如果要提高检测精度这地方往往要用到比较昂贵的仪表放大器,以为普通运放失调电压比较大。
下面介绍几种巧妙的廉价的电流检测电路,1.三极管电流检测电路如果简单的用三极管导通与截止来检测电流的话,三极管开启要0.7V左右,电流比较小的时候需要串比较大的采样电阻,同时浪费较大的反馈电压,如上图方法,可以用比较小的电阻,消耗很小的电压就能检测到电流I,通过调整三极管基极电阻可以调整检测的灵敏度。
这个电路可以用在充电器等需要显示有没有充电电流的地方。
2.高灵敏度电流检测电路这个电路用两个二极管做电流采样,灵敏度非常高,电流可以做到动态范围很大,在大功率或高电压应用场合比较合适,缺点是电压需要损坏掉约1.4V。
3.TL431电流反馈电路TL431 价格低廉,在开关电源的反馈环路大量应用,但其FB电压为2.5V,直接用做电流反馈时要很大的采样电阻,浪费电压。
图中用两个TL431实现电流反馈,可以用比较小的采样电阻实现精密的电流反馈,如果还有电压反馈网络,再并上U3的电压反馈电路。
这是一个电源产品的电流检测部分,U2和R2构成一个高端电流检测电路将电流转换为电压输出,U1A和U1B构成电压跟随器,跟随器的输出电压分为两路,一路进入单片机进行AD转换,另一路送到Q2构成过流检测电路。
现在对这个电路有点不明白的地方时,U1A和U1B的用法不太理解,不知道这样用有什么好处,C2和R9在这里有什么用处呢。
另外三极管构成的过流保护电路电流的截止点能够精确么?注:Q2集电极信号是连接到单片机的IO口,检测电平这个电路的0点电流要求准确,也就是说单片机通过AD检测到电流为0的时候,需要关断电源的输出。
跟这个有关系么?用Multisim仿真了一下,C2、R9的作用不大,有C2和R9的电路,信号的幅度更接近0,如图电流检测电路的推算原理那位大侠说一下这个电流检测电路的推算原理?根据“虚短&rdquo,R1上的电流为(Rs/R1)Icharge,而R3上的电流接近于(Rs/R1)Icharge。
运算放大器电压、电流检测电路分析

运算放大器电压、电流信号检测电路分析作者:linxiyiran 日期:09.09.13/ARM-A VR嵌入式开发论坛1、运放实现电流检测:原理:将电流信号转化为电压信号,然后送ADC处理。
很多控制器接受来自各种检测仪表的0~20mA或4~20mA电流,电路将此电流转换成电压后再送ADC转换成数字信号,图九就是这样一个典型电路。
如图4~20mA电流流过采样100Ω电阻R1,在R1上会产生0.4~2V的电压差。
由虚断知,运放输入端没有电流流过,则流过R3和R5的电流相等,流过R2和R4的电流相等。
故:(V2-Vy)/R3 = Vy/R5 ……a(V1-Vx)/R2 = (Vx-Vout)/R4 ……b由虚短知: Vx = Vy ……c电流从0~20mA变化,则V1 = V2 + (0.4~2) ……d由cd式代入b式得(V2 + (0.4~2)-Vy)/R2 = (Vy-Vout)/R4 ……e如果R3=R2,R4=R5,则由e-a得Vout = -(0.4~2)R4/R2 ……f图九中R4/R2=22k/10k=2.2,则f式Vout = -(0.88~4.4)V,即是说,将4~20mA电流转换成了-0.88 ~ -4.4V电压,此电压可以送ADC去处理。
2、运放实现电压检测:原理:电压信号转化为电流信息,此处的运放没有比较器的功能。
电流可以转换成电压,电压也可以转换成电流。
图十就是这样一个电路。
上图的负反馈没有通过电阻直接反馈,而是串联了三极管Q1的发射结,大家可不要以为是一个比较器就是了。
只要是放大电路,虚短虚断的规律仍然是符合的!由虚断知,运放输入端没有电流流过,则 (Vi – V1)/R2 = (V1 – V4)/R6 ……a同理 (V3 – V2)/R5 = V2/R4 ……b由虚短知 V1 = V2 ……c如果R2=R6,R4=R5,则由abc式得V3-V4=Vi上式说明R7两端的电压和输入电压Vi相等,则通过R7的电流I=Vi/R7,如果负载RL<<100KΩ,则通过Rl和通过R7的电流基本相同。
三极管电流检测电路

几个巧妙的电流检测电路在电源等设备中通常需要做电流检测或反馈,电流检测通常用串联采样电阻在通过放大器放大电阻上的电压的方法,如果要提高检测精度这地方往往要用到比较昂贵的仪表放大器,以为普通运放失调电压比较大。
下面介绍几种巧妙的廉价的电流检测电路,1.三极管电流检测电路如果简单的用三极管导通与截止来检测电流的话,三极管开启要0.7V左右,电流比较小的时候需要串比较大的采样电阻,同时浪费较大的反馈电压,如上图方法,可以用比较小的电阻,消耗很小的电压就能检测到电流I,通过调整三极管基极电阻可以调整检测的灵敏度。
这个电路可以用在充电器等需要显示有没有充电电流的地方。
2.高灵敏度电流检测电路这个电路用两个二极管做电流采样,灵敏度非常高,电流可以做到动态范围很大,在大功率或高电压应用场合比较合适,缺点是电压需要损坏掉约1.4V。
3.TL431电流反馈电路TL431 价格低廉,在开关电源的反馈环路大量应用,但其FB电压为2.5V,直接用做电流反馈时要很大的采样电阻,浪费电压。
图中用两个TL431实现电流反馈,可以用比较小的采样电阻实现精密的电流反馈,如果还有电压反馈网络,再并上U3的电压反馈电路。
这是一个电源产品的电流检测部分,U2和R2构成一个高端电流检测电路将电流转换为电压输出,U1A和U1B构成电压跟随器,跟随器的输出电压分为两路,一路进入单片机进行AD转换,另一路送到Q2构成过流检测电路。
现在对这个电路有点不明白的地方时,U1A和U1B的用法不太理解,不知道这样用有什么好处,C2和R9在这里有什么用处呢。
另外三极管构成的过流保护电路电流的截止点能够精确么?注:Q2集电极信号是连接到单片机的IO口,检测电平这个电路的0点电流要求准确,也就是说单片机通过AD检测到电流为0的时候,需要关断电源的输出。
跟这个有关系么?用Multisim仿真了一下,C2、R9的作用不大,有C2和R9的电路,信号的幅度更接近0,如图电流检测电路的推算原理那位大侠说一下这个电流检测电路的推算原理?根据“虚短&rdquo,R1上的电流为(Rs/R1)Icharge,而R3上的电流接近于(Rs/R1)Icharge。
电流检测方法

电流检测方法电流检测是电气工程中非常重要的一项工作,它可以用来监测电路中的电流大小、方向和变化情况,为电路的安全运行提供重要的参考依据。
在实际工程中,有多种方法可以用来进行电流检测,本文将介绍几种常见的电流检测方法。
首先,最常见的电流检测方法之一是使用电流互感器。
电流互感器是一种通过电磁感应原理来测量电路中电流大小的设备。
它通常由铁芯线圈和次级线圈组成,当电流通过铁芯线圈时,会在次级线圈中感应出电流信号,通过测量次级线圈中的信号来确定电路中的电流大小。
电流互感器具有测量范围广、精度高的特点,广泛应用于电力系统和工业控制领域。
其次,另一种常见的电流检测方法是使用电流传感器。
电流传感器是一种利用电磁感应原理来测量电路中电流大小的设备,它通常由磁芯、线圈和信号处理电路组成。
当电流通过线圈时,会在磁芯中产生磁场,通过测量磁芯中的磁场变化来确定电路中的电流大小。
电流传感器具有体积小、响应速度快的特点,适用于需要快速响应的场合。
此外,还有一种常见的电流检测方法是使用霍尔传感器。
霍尔传感器是一种利用霍尔效应来测量电路中电流大小的设备,它通常由霍尔元件、磁场和信号处理电路组成。
当电流通过霍尔元件时,会在磁场中产生霍尔电压,通过测量霍尔电压来确定电路中的电流大小。
霍尔传感器具有灵敏度高、抗干扰能力强的特点,适用于需要精准测量的场合。
综上所述,电流检测是电气工程中不可或缺的一项工作,而电流检测方法的选择将直接影响到电路的安全运行和性能表现。
在实际工程中,我们可以根据具体的需求和场合选择合适的电流检测方法,以确保电路的安全稳定运行。
希望本文介绍的电流检测方法能够对大家有所帮助,谢谢阅读!。
过流检测电路

CBB规范过流检测电路(VER:V2.0)拟制:专时间:2010-12-08 批准:宏时间:2011-2-17 文件评优级别:□A优秀□B良好□C一般1 功能介绍该电路能实时对由输入电流信号转换成的电压信号进行监控,任一相输入电流超出门限电流,此电路都会反馈异常信号到控制器,以此来实现对变频器的过流自保护功能。
2 详细原理图图1 过电流检测电路原理图由于霍尔电流传感器的响应快速,因此出现短路时,霍尔输出电流信号经采样电阻转换成电压信号及时送到DSP,在IGBT短路安全时间内封锁PWM驱动信号输出,使IGBT得到可靠的保护。
过流检测是通过四电压比较器LM339组成的双限比较器来完成的,它可以判断输入信号电位是否位于指定门限电位REFL到REFH之间。
LM339的输出端相当于一只不接集电极电阻的晶体三极管,在使用时输出端到正电源一般须接一只电阻(上拉电阻,选2-15K),此处上拉3.0V,正常情况OCH1为高电平,有故障的情况为低电平。
3 器件功能❖ C1~C7为电源去耦电容;❖ C8对地滤波电容,为谐波干扰提供对地通道。
❖ C12与R14构成RC 滤波网络;❖ C13与R15构成RC 滤波网络,滤出输出信号OCH 的谐波干扰;❖ C9、C10、C11分别与R2、R4、R6构成RC 滤波网络,滤除输入到比较器采样信号干扰; ❖ R10、R11、R12构成分压电路,由此确定比较的上限与下限电压,其R10还具有滤波作用; ❖ R1~R6、R15限流电阻,其中R2、R4、R6、R15兼具有滤波作用。
❖ R7、R8、R9、R13为上拉电阻。
❖ U3六斯密特触发反相器,对信号整型,防止频繁过流时过流信号拉不低。
❖ U1、U2四电压比较器。
组成双比较电路,设定门限电压。
4 参数计算过流检测保护电路(因每相电路相仿性,在此以U 相为例)采样电压信号IU 为-3.00V~+3.00V ,3V 对应2.5倍峰值电流,输入到比较电流保持在mA 级,门限电压上下限范围在极值范围0~3.0V 之间,正常工作时有0<U IU-1<3.0V 。
电流检测电路

开关电源中电流检测电路探讨摘要:介绍电流检测电路的实现方法,并探讨在电流检测中常遇见的电流互感器饱和、副边电流下垂的问题,最后用实验结果分析了升压电路中电流检测的方法。
关键词:电流检测电流互感器磁芯复位功率开关电路的电路拓扑分为电流模式控制和电压模式控制。
电流模式控制具有动态反应快、补偿电路简化、增益带宽大、输出电感小、易于均流等优点,因而取得越来越广泛的应用。
而在电流模式的控制电路中,需要准确、高效地测量电流值,故电流检测电路的实现就成为一个重要的问题。
本文介绍了电流检测电路的实现方法,并探讨在电流检测中常遇见的电流互感器饱和、副边电流下垂的问题,最后用实验结果分析了升压电路中电流检测方法。
2 电流检测电路的实现在电流环的控制电路中,电流放大器通常选择较大的增益,其好处是可以选择一个较小的电阻来获得足够的检测电压,而检测电阻小损耗也小。
电流检测电路的实现方法主要有两类:电阻检测(resisti v es ensing)和电流互感器(currentsensetr ansformer)检测。
电阻检测有两种,如图1、图2所示。
当使用图1直接检测开关管的电流时还必须在检测电阻R S旁并联一个小RC滤波电路,如图3所示。
因为当开关管断开时集电极电容放电,在电流检测电阻上产生瞬态电流尖峰,此尖峰的脉宽和幅值常足以使电流放大器锁定,从而使PWM电路出错。
但是在实际电路设计时,特别在设计大功率、大电流电路时采用电阻检测的方法并不理想,因为检测电阻损耗大,达数瓦,甚至十几瓦;而且很难找到几百毫欧或几十毫欧那么小的电阻。
实际上在大功率电路中实用的是电流互感器检测,如图4所示。
电流互感器检测在保持良好波形的同时还具有较宽的带宽,电流互感器还提供了电气隔离,并且检测电流小损耗也小,检测电阻可选用稍大的值,如一二十欧的电阻。
电流互感器将整个瞬态电流,包括直流分量耦合到副边的检测电阻上进行测量,但同时也要求电流脉冲每次过零时磁芯能正常复位,尤其在平均电流模式控制中,电流互感器检测更加适用,因为平均电流模式控制中被检测的脉冲电流在每个开关周期中都回零。
交流输入电压、电流监测电路设计3

交流输入电压、电流监测电路设计引言电子设备只有在额定电压、电流下才能长期稳定工作,因此需要设计相应的监测、保护电路,防止外部输入电压或者负载出现异常时造成设备损毁。
工频交流电压、电流的大小,通常是利用它的有效值来度量的。
有效值的常用测量方法是先进行整流滤波,得出信号的平均值,然后再采用测量直流信号的方法来检测,最后折算成有效值。
但是由于供电主回路中存在大量的非线性电力、电子设备,如变压器、变频器、电机、UPS、开关电源等,这些设备工作时会产生谐波等干扰。
大型电动设备启动、负载突然变化、局部短路、雷电等异常情况出现时,供电主回路中会出现浪涌。
当这些情况发生时,供电线路上已不是理想的正弦波,采用平均值测量电路将会产生明显的测量误差。
利用真有效值数字测量电路,可以准确、实时地测量各种波形的电压、电流有效值。
下面介绍的监测电路安装于配电箱中,与外围保护电路一起实现对电子设备保护的功能。
真有效值数字测量的基本原理电流和电压的有效值采集电路原理基本相同,下面以电压真有效值为例进行原理分析。
所谓真有效值亦称真均方根值(TRMS)。
众所周知,交流电压有效值是按下式定义的:分析式(1)可知,电路对输入电压u进行“平方→取平均值→开平方”运算,就能获得交流电压的有效值。
因这是由有效值定义式求出的,故称之为真有效值。
若将式(1)两边平方,且令,还可以得到真有效值另一表达式URMS=式(3)中,Avg表示取平均值。
这表明,对u依次进行“取绝对值→平方/除法→取平均值”运算,也能得到交流电压有效值。
式(3)比式(2)更具有实用价值。
由于同时完成两步计算,与分步运算相比,运算器的动态范围大为减小,既便于设计电路,又保证了准确度指标。
美国模拟器件公司(ADI)的AD536、AD637、AD737系列单片真有效值/直流转换器,即采用此原理设计而成。
而凌力尔特公司的单片真有效值/直流转换器LT1966、LT1967、LT1968在RMS-DC的转换过程中采用一个∆∑调制器作除法器,一个简单的极性开关作乘法器。
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电流检测电路摘要:MAX471/MAX472是MAXIM公司生产的精密高端电流检测放大器,利用该器件可以实现以地为参考的电流/电压的转换,本文介绍了用MAX471/472高端双向电流检测技术来实现对电源电流的监测和保护的方法,并给出了直流电源监测与保护的实现电路1 电源电流检测长期以来,电源电流的检测都是利用串联的方法来完成的。
而对于磁电仪表,一般都必须外加分流电阻以实现对大电流的测量,在量程范围不统一时,分流电阻的选择也不标准,从而影响到测量精度。
对于互逆电源,由于测量必须利用转换开并来实现,因而不能随机地跟踪测量和自动识别。
在教学和实验室使用的稳压电源中,为了能够进行电流/电压的适时测量,可用两种方法来实现。
一种方法是彩双表法显示,此法虽好,但成本较高,同时体积也较大;另一种方法是采用V/I复用转换结构,这种方法成本低,体积小,因而为大多数电源所采用,但它在测量中需要对电压/电流进行转换显示,也不方便。
那么,如何对电源进行自动监测呢?笔者在使用中发现,稳压电源的电压在初始调节状态时,往往显示出空载,而在接入负载后,则需要适时显示负载电流,因此,利用负载电流作为监测信号来完成I/V的测量转换,可实现一种电量用两种方法表示,并可完成自动监测转换功能。
为了实现I/V的转换,笔者利用MAX271/MAX472集成电路优良的I/V转换特性、完善的高端双向电流灵敏放大器和内置检流电阻来实现对稳压电流电流的检测。
2 MAX471/MAX472的特点、功能美国美信公司生产的精密高端电流检测放大器是一个系列化产品,有MAX471/MAX472、MAX4172/MAX4173等。
它们均有一个电流输出端,可以用一个电阻来简单地实现以地为参考点的电流/电压的转换,并可工作在较宽的电压和较大的电流范围内。
MAX471/MAX472具有如下特点:●具有完美的高端电流检测功能;●内含精密的内部检测电阻(MAX471);●在工作温度范围内,其精度为2%;●具有双向检测指示,可监控充电和放电状态;●内部检测电阻和检测能力为3A,并联使用时还可扩大检测电流范围;●使用外部检测电阻可任意扩展检测电流范围(MAX472);●最大电源电流为100μA;●关闭方式时的电流仅为5μA;●电压范围为3~36V;●采用8脚DIP/SO/STO三种封装形式。
MAX471/MAX472的引脚排列如图1所示,图2所示为其内部功能框图。
表1为MAX471/MAX472的引脚功能说明。
MAX471的电流增益比已预设为500μA/A,由于2kΩ的输出电阻(ROUT)可产生1V/A的转换,因此±3A时的满度值为3V.用不同的ROUT电阻可设置不同的满度电压。
但对于MAX471,其输出电压不应大于VRS+-1.5V,对于MAX472,则不能大于VRG-1.5V。
表1 MAX471/MAX472的引脚功能说明引脚名称功能MAX471 MAX4721 1 SHDN 关闭端。
正常运用时连接到地。
当此端接高电平时,电源电流小于5μA内部电流检测电阻电池(或电源端)。
“+”仅指示与SIGN输出有关的流动方向。
封装时已将2和3连在了一2,3 - RS+起- 2 N.C 空脚- 3 RG1 增益电阻端。
通过增益设置电阻连接到电流检测电阻的电池端4 4 GND 地或电池负端集电极开路逻辑输出端。
对于MAX471来说,低电平表示电流从RS-流向RS+,对于MAX472,低电平表5 5 SIGN示VSENSE为负。
当SHND为高电平时,SIGN不为高阻抗,如果不需要SIGN,可将其悬空6,7 - RS- 内部电流检测电阻的负载端。
“-”仅表示与SIGN输出有关的流动方向,封装时已将6和7连在一起- 6 RG2 增益电阻端。
通道增益设置电阻连接至电流检测电阻负载端- 7 Vcc MAX471电源输入端。
连接至检测电阻与RG1的连接点电流输出,它正比于流过TSENSE被测电路的幅度,在MAX741中,此引脚到地之间应接一个2kΩ电阻,8 8 OUT每一安培被测电流将产生大小等于1V的电压OUT端为电流幅度输出端,而SIGN端可用来指示输出电流的方向。
SIGN是一个集电极开路的输出端(仅吸收电流),可和任何采用电压供电的逻辑电路相连,用100kΩ的上拉电阻即可把SIGN连接到逻辑电源。
对于MAX471来说,在电流从RS-流向RS+时,输出低电平。
而当电流从RS+流向RS-时,输出高电平。
在采有电流供电的电路中,无论是充电还是放电,只要负载电流大于1mA,SIGN端的输出都能精确地指示出电流方向。
在SHDN为高电平时,MAX471/MAX472进入关闭模式,此时系统的消耗电流小于5μA。
在关闭状态下,SIGN为高阻状态,OUT截止。
3 电源监测与保护电路用MAX471构成的直流电源监测与保护电路如图3所示,该电路可以和任意电源相连,能进行电流、电压的自动显示和过流报警与保护。
图中R1为MAX471输出端电阻,用于决定I/V的转换灵敏度。
由于笔者是采用85C1-V30V磁电式直流电压表来显示输出电压和电流的,所以R2为20kΩ,灵敏度为10V/A。
实际应用时,R1可用标准仪表来进行微调校正。
J1-1为电压/电流显示转换继电器。
在初始状态下调整输出电压时,由于未接负载,Irt为零,IOUT端的输出电压为零,J1不吸合,J1-1常闭以使昨电压表接入电源输出端,从而显示输出电压,并使VD3发光,以表示测接入量值为电压。
当负载电源后,IOUT端通过R1使VT2导通,继电器J1吸合,电压表通过JL-1接入IOUT端以显示I/V转换器,同时,VD4发光以表示测量值为负载电流,开关K为强制转换开关,可方便地将显示仪表设置为输出电压测量。
此开关一般情况下处在打开状态。
VT1为射极输出器,可用于减小VT2和IC2对IOUT端的影响。
过流保护电路用集成电路TL431来完成,J2为过流保护用继电器,W为过流保护调节电位器,当VA=UB[R5/(W+R5)]=2.5V时,TL431的阳极端电压为2.5V,J2吸合,J2-1切断输出;同时J2-2闭合,VD5发光指示,报警音乐集成电路IC3得电并通过VT3驱动报警喇叭,从而以声、光形式构成流保护指示。
用MAX471MAX472实现I/V的转换可简化对电源电流的测量,并可实行对高端电流的监测,可以和任意电源共地应用,它内置电阻精度高,且能关联扩流使用。
这对学生用实验电源的改造非常方便。
尤其是模块化电源监测的保扩板,由于它能够完成完整的I/V显示及过程保护功能,因此,特别适用于通用的实验电源。
电流检测电路的详细分析时间:2012-04-14 21:28:43 来源:广州大学作者:杨汝摘要:介绍电流检测电路的实现方法,并探讨在电流检测中常遇见的电流互感器饱和、副边电流下垂的问题,最后用实验结果分析了升压电路中电流检测的方法。
关键词:电流检测电流互感器磁芯复位The Discussion of Current Sense in the Switch CircuitAbstract:The article has introduced the methods of current sense circuit.Then it discusses saturation of the current sense transformer and droop effect of the second side Current.At last the article has analyzed the current sense in the boost circuit through experiment.Keywords: Current sense, Current sense transformer, Core reset中图法分类号:TN86文献标识码:A文章编号:02192713(2000)11590021引言功率开关电路的电路拓扑分为电流模式控制和电压模式控制。
电流模式控制具有动态反应快、补偿电路简化、增益带宽大、输出电感小、易于均流等优点,因而取得越来越广泛的应用。
而在电流模式的控制电路中,需要准确、高效地测量电流值,故电流检测电路的实现就成为一个重要的问题。
本文介绍了电流检测电路的实现方法,并探讨在电流检测中常遇见的电流互感器饱和、副边电流下垂的问题,最后用实验结果分析了升压电路中电流检测方法。
2电流检测电路的实现在电流环的控制电路中,电流放大器通常选择较大的增益,其好处是可以选择一个较小的电阻来获得足够的检测电压,而检测电阻小损耗也小。
电流检测电路的实现方法主要有两类:电阻检测(resistivesensing)和电流互感器(currentsensetransformer)检测。
电阻检测有两种,如图1、图2所示。
当使用图1直接检测开关管的电流时还必须在检测电阻RS旁并联一个小RC滤波电路,如图3所示。
因为当开关管断开时集电极电容放电,在电流检测电阻上产生瞬态电流尖峰,此尖峰的脉宽和幅值常足以使电流放大器锁定,从而使PWM电路出错。
但是在实际电路设计时,特别在设计大功率、大电流电路时采用电阻检测的方法并不理想,因为检测电阻损耗大,达数瓦,甚至十几瓦;而且很难找到几百毫欧或几十毫欧那么小的电阻。
图1电阻检测(接地)图2电阻检测(不接地)图3带滤波的电阻检测电路图4升压电路输入电感电流值检测图5电流放大器的箝位电路图6具有输入电压补偿的电流放大器箝位电路图7检测正电压的强制复位电路图8检测负电压的强制复位电路实际上在大功率电路中实用的是电流互感器检测,如图4所示。
电流互感器检测在保持良好波形的同时还具有较宽的带宽,电流互感器还提供了电气隔离,并且检测电流小损耗也小,检测电阻可选用稍大的值,如一二十欧的电阻。
电流互感器将整个瞬态电流,包括直流分量耦合到副边的检测电阻上进行测量,但同时也要求电流脉冲每次过零时磁芯能正常复位,尤其在平均电流模式控制中,电流互感器检测更加适用,因为平均电流模式控制中被检测的脉冲电流在每个开关周期中都回零。
为了使电流互感器完全地磁复位,就需要给磁芯提供大小相等方向相反的伏秒积。
在多数控制电路拓扑中,电流过零时占空比接近100%,所以电流过零时磁复位时间在开关周期中只占很小的比例。
要在很短的时间内复位磁芯,常需在电流互感器上加一个很大的反向偏压,所以在设计电流互感器电路时应使用高耐压的二极管耦合在电流互感器副边和检测电阻之间。
3防止电流检测电路饱和的方法如果电流互感器的磁芯不能复位,将导致磁芯饱和。
电流互感器饱和是一个很严重的问题,首先是不能正确测量电流值,从而不能进行有效的电流控制;其次使电流误差放大器总是“认为”电流值小于设定值,这将使电流误差放大器过补偿,导致电流波形失真。