电流检测设计要点
PWM电流有效值的检测要点
大连海事大学毕业论文Array二○○七年六月PWM逆变器电流有效值的检测专业班级：电气工程及其自动化一班姓名：xxxx指导教师：xxxxxx自动化与电气工程学院摘要随着社会生产力的迅猛发展，先进电子技术的不断出现，电子设备的应用领域变的越来越广泛，用电设备的种类也越来越多,对电的需求越来越多，对控制技术的要求也越来越高，而要实现精确的控制，对电流的检测就是其中重要的一部分。
目前，社会上逆变器的产品以SPWM控制式为主，本文就是检测PWM逆变器电流的有效值，第一部分介绍了逆变器的发展史，逆变器的分类以及PWM逆变器的工作原理，第二部分介绍了本论文的原理，接着简单介绍了各个主要电路的原理，第三部分介绍了电流检测的分类，以及电流检测元件的分类，本文检测电路的原理，本文研究的检测电路采用了精密互感器检测电流，并将电流信号转换成电压信号，用精密整流电路将交流电压的负半周翻转到坐标轴以上，送到单片机的C0通道进行模数转换。
第四部分首先简单介绍了A VR单片机的结构特点，其次介绍了本文主程序的流程图，然后分模块介绍了模数转换、发SPWM波和显示程序的流程图。
本文利用了A VR自带的模数转换功能，将送到单片机的电压值模数转换，并根据电流有效值定义计算出有效值，在LED中显示出来。
利用定时器的PWM 功能，发出两路SPWM波.第五部分对本论文进行总结。
关键词：PWM逆变器电流有效值A VR单片机ABSTRACTAlong with the rapid social development of the productivity, advanced electronic technologies continue to emerge. Application of electronic equipment field becomes increasingly wide, and the variety of electrical equipment have had more and more demands because of electricity growing, control technologies are increasingly high requirements, and to achieve the precise control, the current detection is an important part. At present, there are inverter products to SPWM controlled mainly, This paper is the detection of PWM inverter current RMS, the first part on the inverter's history of development, the classification of inverter, and the principle of PWM inverter, the second part is the principle of the system, then a brief introduction of each of the major circuit theory, the third part is the current detection classification, Current detection and classification of components, the current detection circuit theory, The detection circuit employs sophisticated current transformer and current signal is converted into voltage signals Precision rectifier circuits reversed over AC voltage to the negative half-cycle of the axes , and the C0 channel for analog-to-digital conversion . Part IV the first simply introducing the structure of A VR, followed by the introduction of this process flowchart, then sub-module on the analog-to-digital conversion, the SPWM and display process flowchart , the value of the voltage which is sent to A VR would Convert into a digital , and under the current RMS definition calculate RMS . Make use of the timer the PWM function of the A VR, send out two SPWM waves. The last part carries on summary to this paper.Keywords : PWM inverter current RMS A VR目录第一章前言 (1)1.1 逆变器发展史 (1)1.2 逆变器的分类. (1)1.3、PWM控制技术 (2)1.3.1.PWM控制的基本原理 (2)1.3.2 SPWM控制的基本原理 (3)第二章系统原理及组成 (6)2.1 系统硬件框图 (6)2.2 主要组成电路 (6)2.2.1 滤波整流电路 (6)2.2.2 逆变电路 (7)2.2.3 驱动电路 (9)第三章电流有效值的检测 (11)3.1 检测的分类 (11)3.1.1 电阻检测和磁检测 (11)3.1.2 电流检测元件 (13)3.2 电流有效值的检测 (14)3.2.1 有效值 (14)3.2.2 检测电路 (15)第四章基于单片机的软件设计 (18)4.1 A VR系列单片机简介 (18)4.1.1 ATmega8特点 (18)4.1.2 ATmega8单片机的指令系统 (21)4.2基于A VR单片机PWM逆变器电流有效值的检测软件设计 (21)4.2.1主程序流程图 (21)4.2.2 AD转换 (22)4.2.3 显示 (23)4.2.4 SPWM波产生 (25)第五章实验与总结 (30)5.1 单片机发出两路SPWM波形 (30)5.2检测的电流数据 (30)5.3 总结 (30)参考文献 (31)致谢 (32)附录A (33)第一章前言1.1 逆变器发展史所谓逆变器，是指整流（又称顺变）器的逆向变换装置。
低边电流检测电路设计
低边电流检测电路设计1.引言1.1 概述概述低边电流检测电路是一种用于测量电路中电流的重要组成部分。
在很多应用中，需要对电路中的电流进行精确测量和监控，以确保电路的正常运行和保护电子设备的安全。
本文将介绍一个设计低边电流检测电路的方法和原理。
首先，我们将对该电路的设计目的进行讨论，明确需要实现的功能和性能要求。
接着，我们将详细阐述该电路的设计原理，包括基本的电流测量原理和相关的电子元器件理论知识。
在电路组成部分，我们将介绍所需的元件和其相互连接的方式。
这将包括电压源，电阻器和运放等组件的选择和安装。
我们还将讨论一些常见的电路配置和调整方法，以提高电流检测电路的精确度和可靠性。
最后，我们将通过实验结果来验证设计的有效性，并通过对实验数据的分析和总结，对低边电流检测电路的性能进行评估。
同时，我们还将展望未来对该电路的改进和优化方向。
通过本文的阅读，读者将能够了解低边电流检测电路的设计方法和实现原理，以及如何正确选择和配置相关的元器件。
同时，读者还将了解到该电路的应用前景和未来的发展方向。
希望本文对读者在电路设计和电流测量方面能够提供一定的指导和帮助。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下结构来介绍低边电流检测电路的设计原理、电路组成以及实验结果等内容。
第二部分为正文部分，将详细介绍低边电流检测电路的设计原理。
我们将首先阐述低边电流检测的概念及其在电子设备中的应用。
接着，我们将介绍低边电流检测电路的工作原理和基本原理，包括电流测量方法、电流放大技术等相关知识。
第三部分将重点讨论低边电流检测电路的电路组成。
我们将详细介绍电流检测元件的选择与设计，包括电流传感器、电流放大器、滤波器等。
此外，还将介绍电路的供电部分和输出部分的设计，以及对信号的处理和保护电路的设计。
第四部分为结论部分，将介绍实验结果的分析和总结。
我们将详细描述实验设计和实验结果，并对实验结果进行分析和讨论。
最后，我们将总结本文的研究内容，提出对未来研究方向的展望。
高精度电流检测电路的设计
高精度电流检测电路的设计摘要：本文采用CSMC0.18um的标准CMOS工艺，设计一种以共栅放大器控制SenseFET 的高精度电流检测电路。
仿真结果表明，电路具有结构简单、版图面积小等特点；而且，该电路的检测电流I sense与电感电流I L呈线性关系；且当电路工作电压为1V、负载电流I o=10mA时，功耗P=12.40µW；同时，在不同的负载电流下，电路精度总体在84%以上，最高可达92%。
值得一提的是，当温度在-40℃~125℃范围内变化时，并不会明显造成检测精度的降低；而且本文设计的电路版图面积为182.84µm2。
关键词：电流检测；共栅放大器；电流精度Designofhigh precision currentdetectioncircuitJiangBenfuCai Ziyang(Zhuhai College ofScience and Technology,Guangdong,Zhuhai, 519000)Abstract：Inthispaper,ahigh-precisioncurrentdetectioncircuitwithacommongateamplifiercontrollingSenseFETisdesignedusingastandardCMOSprocessofCSMC0.18um.Simulationresultssho wthatthecircuithasasimplestructureandsmalllayoutarea;moreover,thecircuithasalinearrelations hipbetweenthedetectioncurrentI sense andtheinductorcurrentI L;andthepowerconsumptionP=12.40µWwhenthecir cuitoperatesat1VandtheloadcurrentI o=10mA;meanwhile,thecircuitaccuracyisabove84%overallandupt o92%atdifferentloadcurrents.Itisworthmentioningthatwhenthetemperaturevariesintherangeof-40°Cto125°C,itdoes notsignificantlycausethedegradationofdetectionaccuracy;andthecircuitlayoutaread esignedinthispaperis182.84µm2.Keywords：Currentdetection；Commongateamplifier；Current accuracy计通过检测管mp1检测电感电流[1]的变化，采用1．引言共栅放大器的反馈控制网络和采样电阻R S采集电感电流的变化。
过载电流检测方法及检测电路
过载电流检测方法及检测电路过载电流是指电路中的电流超过了设备或导线所能承受的额定电流值，可能会导致设备的损坏甚至发生火灾等危险情况。
因此，对过载电流进行及时准确的检测是至关重要的。
在本文中，我们将介绍几种常用的过载电流检测方法及其相应的电路设计。
一、过载电流检测方法1. 电流互感器法电流互感器是一种用于测量大电流的装置，它利用线圈的互感性原理，在高电流线路中感应出低电流，从而实现电流的测量。
在过载电流检测中，电流互感器通常安装在电路中的入口处，将高电流线路的电流转化为相应的低电流信号进行检测。
2. 热继电器法热继电器是一种通过热敏元件感应电流大小而实现动作的电器设备。
当电路中的电流超过热继电器所设定的额定电流值时，热继电器会通过温度的上升来感应并断开电路，从而达到过载电流的检测。
3. 电流差动法电流差动法是一种基于比较电路中的电流差异来检测过载电流的方法。
根据基尔霍夫定律，电流进入和离开某一点时应该是相等的。
因此，在电流差动法中，我们可以通过在电路的两个端口分别安装电流传感器，将两个电流信号进行比较，当它们之间的差值超过一定阈值时，即可判断电路中存在过载电流。
二、过载电流检测电路设计为了准确可靠地检测过载电流，需要设计相应的过载电流检测电路。
下面将介绍两种常用的设计方案。
1. 基于霍尔效应的电路设计霍尔效应是一种将电流转化为电压信号的现象，常用于测量电流大小。
在过载电流检测电路中，可以使用霍尔效应传感器将电流转化为相应的电压信号，然后通过放大电路对信号进行处理。
当电压信号超过设定的阈值时，触发器将输出相应的信号，实现过载电流的检测及处理。
2. 基于电阻检测的电路设计电阻检测是一种直接测量电流大小的方法。
在过载电流检测电路中，可以将一个适当的电阻与电路串联，通过检测电阻两端的电压来间接测量电流大小。
当电压超过设定的阈值时，触发器将触发相应的信号，实现过载电流的检测及处理。
三、总结过载电流是电路中常见的一种危险情况，需要及时准确地进行检测。
直流无刷电机电流检测电路设计
图 1：检流运放放大电路
图 2：电机检流保护电路功能框图
该系统中，电机运行电压和控制信号电压分属 于不同的性质和大小级别，因此，电流检测电 路中的采样和保护电路还须整流等功能。普通 二极管可以实现各类整流，但由于其非线性的 特性，会使小信号发生失真，甚至使严重的畸 变。考虑利用集成运放加入深度负反馈来设计 一种可靠的高性能检测电路。该电路通过二极 管引入深度负反馈，保证在小信号时，uo 与 ui 保持良好的比例关系，相较于普通的整流电路， 大大地提高了电流精度。如图 1 所示。
目前检测电路电流的方法主要有检流电 阻、晶体管、电流互感器、罗氏线圈、霍尔效 应器件、比率式等方法。检流电阻配合 AD 采 样方式进行电流检测，可实现成本低，电路简 单，精度高等制作要求。本文采用低阻值电阻 进行电流采样，经过 LM358 运放构成的电路 进行整流及运算后，送入功率管，通过 ADC 采样，DSP 做出相应的控制处理信号。 2 电流检测电路设计
采用 LM358 高速双运算放大器，内部包 含两个独立运算放大器，高增益、内部频率补 偿。电源电压很宽，可实现单双电源工作模式。 使用 LM358 构成高精度半波整流电路和加法 器，可节省控制板空间，使电路设计更加简洁 和精巧。
直流无刷电机电流检测始端是将 A 相、 C 相中 -100A~100A 大电流转化为 -4V~4V 的 小电压信号。考虑到霍尔传感器体积较大，成 本较高，该检流电路由检流电阻和运算放大电 路组成。根据无刷直流电机 IA+IB+IC=0, 可得， IB=-(IA+IC)。B 相电流可由反相求和得到。， 得到 A、B、C 相电流后，分别对 A、B、C 使 用 LM358 构成的高精度半波整流模块进行半 波整流，再将整流过的 A、B、C 三相电压信 号求和反相，得到进入功率管电流的瞬时值对 应的电压值。
电压电流检测课程设计
电压电流检测课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握电压、电流的基本概念，理解其定义及单位；2. 帮助学生了解电压、电流的测量方法，掌握常用电压、电流检测仪器的使用；3. 使学生了解电压、电流在电路中的作用，理解电压、电流与电阻的关系。
技能目标：1. 培养学生正确使用电压、电流检测仪器进行测量的能力；2. 培养学生通过实际操作，分析电压、电流变化的能力；3. 培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对物理学科的兴趣，激发学生探索科学原理的积极性；2. 培养学生严谨、细心的实验态度，养成实验操作的规范习惯；3. 培养学生的团队合作意识，提高学生沟通、交流的能力。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程将目标分解为以下具体学习成果：1. 学生能够准确复述电压、电流的定义及单位；2. 学生能够熟练操作电压、电流检测仪器，进行准确测量；3. 学生能够运用欧姆定律分析电路中的电压、电流变化；4. 学生能够在实际操作中，运用所学知识解决简单电路问题；5. 学生通过课程学习，增强对物理学科的兴趣，提高实验操作的规范性和准确性，培养良好的团队合作精神。
二、教学内容根据课程目标，教学内容主要包括以下几部分：1. 电压、电流基本概念及单位- 电压的定义、符号、单位；- 电流的定义、符号、单位；- 电压、电流在电路中的作用。
2. 电压、电流测量方法- 多用电表的原理与使用；- 电压、电流测量仪器的连接与操作；- 测量误差的分析与处理。
3. 电压、电流与电阻的关系- 欧姆定律的推导与应用；- 串并联电路中电压、电流的特点；- 实际电路中电压、电流的计算。
4. 实践操作与问题解决- 设计简单的电路，进行电压、电流测量；- 分析电路中电压、电流的变化，解决实际问题；- 探讨电压、电流测量方法在实际应用中的优缺点。
教学内容安排与进度：第一课时：电压、电流基本概念及单位；第二课时：电压、电流测量方法；第三课时：电压、电流与电阻的关系；第四课时：实践操作与问题解决。
电流检测及报警课程设计
电流检测及报警课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电流的基本概念，掌握电流的测量原理。
2. 学生能了解电流报警系统的组成及其工作原理。
3. 学生能掌握电流异常时的处理方法及安全知识。
技能目标：1. 学生能正确使用电流表进行电流测量，并准确读取数据。
2. 学生能设计简单的电流报警电路，并进行调试。
3. 学生能通过实验分析，解决电流测量及报警过程中遇到的问题。
情感态度价值观目标：1. 学生能培养对物理学实验的兴趣，增强探索科学的精神。
2. 学生能树立安全意识，遵守实验操作规程，养成严谨的科学态度。
3. 学生能在团队合作中发挥积极作用，培养沟通与协作能力。
课程性质：本课程为物理学科实验课程，结合电流测量及报警系统的实际应用，旨在培养学生的实验操作能力、问题解决能力和团队合作精神。
学生特点：六年级学生具有一定的物理知识基础，对实验操作充满好奇，但实验技能和安全意识有待提高。
教学要求：教师需引导学生通过实验探索电流测量及报警的原理，注重培养学生的实际操作能力，关注学生的安全意识，提高学生的科学素养。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行教学设计和评估。
二、教学内容1. 电流基本概念：电流的定义、单位、方向。
2. 电流测量原理：电流表的结构、工作原理、使用方法及注意事项。
3. 电流报警系统：报警系统的组成、工作原理、设计要求。
- 报警电路设计：原理图绘制、元件选择、电路搭建。
- 报警系统调试：测试方法、故障排查、性能优化。
4. 电流异常处理：电流异常现象分析、安全知识、应急措施。
5. 实践操作：分组进行电流测量及报警电路设计、搭建、调试。
教学内容安排与进度：第一课时：电流基本概念，介绍电流的定义、单位、方向等基础知识。
第二课时：电流测量原理，学习电流表的结构、使用方法及注意事项。
第三课时：电流报警系统理论，讲解报警系统的组成、工作原理及设计要求。
第四课时：报警电路设计，引导学生绘制原理图、选择元件、搭建电路。
大学生电子设计竞赛中电流检测方案的设计
—科教导刊（电子版）·2019年第33期/11月（下）—120大学生电子设计竞赛中电流检测方案的设计牟峰（南京工业大学计算机学院江苏·南京210000）摘要全国大学生电子设计竞赛中的电源类和控制类题型中，经常需要对某关键电路的电流做出定性或定量的检测。
本文对常见电流检测电路进行梳理和实验验证。
提供几种在不同应用场景下，可以很好应用的电流检测方案。
供参赛学生做赛前训练和竞赛技术准备。
关键词电子设计竞赛电流检测简单检测定量测量中图分类号：G642文献标识码：A 全国大学生电子设计竞赛是教育部高教司主办的6个全国性学科竞赛之一。
其中电源类和控制类竞赛题型中，经常需要对关键电路的电压和电流进行定性控制或精确定量测量。
对电压的测试方法较多，对电流的检测同学往往方法不多。
现进行几个电流的定性和定量检测方案的设计，供不同场合选择使用。
1简单电流检测指示电路设计方案在许多电路应用场景下，只需要检测电流的有无，并做出指示即可。
如充电器电路中显示是否有充电电流功能。
可以使用如图1所示电路，使用很小的电阻，消耗很小的电压，实现电流的检测。
2可调电流检测控制电路设计方案在一些应用场景中，需要很方便地对被检测的电流在一定范围内调节，在达到设定电流大小时，产生一个控制信号，进行相关调整。
可以采用如图2所示电路，通过电压比较器LM339的同相端和反向端的电压比较，在输出端输出电压的高低，实现所需的控制。
图1：简单电流检测指示图2：可调电流检测控制电路电路3定量电流检测芯片应用设计方案在需要精确定量测量电流的应用场合，使用电流采样电阻等分立元件的测试电路对器件的稳定性和电路调试要求都很高。
使用电流测量集成芯片是很好的方案。
各家公司出品的电流检测芯片内部的原理有基于电容式隔离放大、塔式隔离放大、霍尔隔离放大等不同，但外围电路都比较类似。
现介绍两种常用的电流检测芯片设计方案。
一种是使用外接电流采样电阻，另一种使用芯片内部集成的电流采样电阻。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
：上面简化的框图描述了一种基本的高边检测电路(图1A)和一种基本的低边检测电路(图1B)。
检测电阻值应尽可能低，以保持功耗可控，但也要足够大，以便产生能被检测放大器检测到并在目标精度内的电压。
值得注意的是，在检测电阻上得到的这种差分检测信号寄生在一个共模电压上，这个共模电压对低边检测方法来说接近地电平(0V)，但对高边检测方法来说就接近电源电压。
这样，测量放大器的输入共模电压范围对低边方案来说应包
就可以工作含地，对高边方案来说应包含电源电压。
由于低边检测时的共模电压接近地电平，因此电流检测电压可以用一个低成本、低电压的运放进行放大。
低边电流检测简单且成本低，但许多应用不能容忍由于检测电阻引入的地线干扰。
较高的负载电流会使问题更加严重，因为系统中地电平被低边电流检测偏移的某个模块可能需要与地电位没变的其他模块进行通信。
为了更好地理解这个问题，可以看一下图2中采用低边电流检测技术的“智能电池”充电器，其中AC/DC转换器的输出连接到了“2线”智能电池。
低边电流检测
图3：实现传统高边电流检测的电路。
配置为差分放大器的运放A1能很轻松地处理1V共模电压。
但Vsense(100mV)同样也被缩小了10倍，因此在差分放大器A1的输入端检测电压只有10mV。
为了提供要求的2.5V满刻度电平，还必须引入第二个放大器A2，并设置为250倍的增益。
值得注意的是，A1的输入偏移电压无衰减地出现在其输出端，同时出现在A2输入端，然后被放大250倍。
由于这些偏移电压是不相关的，它们在A2输入端可能整合为一个平方根和(RSS)，并形成等效偏移电压。
假设两个运放都有
1mV的输入偏移电压，那么等效偏移电压为：
其中VOS_A1和VOS_A2分别是A1和A2的输入偏移电压。
因此由上述公式可以得出A2输出端仅由输入偏移电压所引起的误差电压为：
250(1.4mV) = 350mV
这样，运放偏移电压造成了14%的系统误差。
电阻比失配对CMRR的影响
第二个主要的误差源，是来自与放大器A1的电阻臂相关的公差。
A1的CMRR很大程度上取决于电阻增益设置R2/R1和R4/R3之比值。
两个臂中电阻比值即使差1%，也会产生90μV/V的输出共模增益。
使用1%公差的电阻时，电阻臂比值最大变化为±2%，相当于最坏情况下3.6mV/V的共模电压误差。
这样，10V 的输入共模电压变化将在A1输出端产生高达36mV的误差(电阻臂变化1%时的误差为0.9mV)。
36mV的误差显然是不
其中VOS_A1和VOS_A2分别是A1和A2的输入偏移电压，VOS_MISMATCH是由于电阻臂比值1%的变化引起的输入误差电压：
即使我们忽略温度变化，由于放大器A1和A2的偏移电压以及电阻臂比值1%的失配引起的总误差也可能高达1.67mVx250=417.5mV，是满刻度输出的16.7%。
换句话说，417.5mV误差电压看上去像是417.5mV/25 = 16.7mV的输入偏移误差，这显然是不可接受的。
总误差可以通过使用更高精度的电阻(0.1%)、或具有更好偏移电压规格的放大器来缩小。
但这些措施将进一步增加本来就已经包含了众多元件的系统的成本。
另外，即使没有负载，电阻分压器R4/R3和R2/R1也提供了电源电流到地的流通路径。
这种到地的低共模阻抗在电池供电设备中很关键，因为电阻路径中的漏电会迅速泄漏电池能量。
专用高边电流检测放大器
检测电阻在负载之前.
：包含这些基本元件的集成高边电流检测放大器。
(负载、电流镜像、缓冲器)
电流流经图4中的检测电阻会产生一个很小的差分电压，该电压必定通过增益电阻RG1。
而(正比于检测电压的这个电流被镜像和处理后提供以地为参考的输出电流，从而完成从高边的理想电平偏移。
这个电流输出可以通过流经一个电阻或电压缓冲器而转换为电压。
美信公司的这个高边CSA具有以下一些特性：该芯片有非常高的共模输入阻抗，最小的输入偏移电压，低于1%的精度指标和典型100dB的CMRR。
这些特性为传统高边CSA中常见的问题提供了高性价比的解决方案。
其小型封装(2.2mmx2.4mm SC70，3mmx3mm SOT，1mmx1.5mm USCP等)使电路板尺寸得以保持最小。