CN103913610A - 一种带温漂补偿的电流采样电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种带温漂补偿的电流采样电路，包括电流采集电路、两级电流滤波电路、电流放大电路、NTC比例调节电路、信号跟随电路以及信号滤波电路。本发明采用负温度系数热敏电阻作为采样电阻温漂补偿的器件，并结合运放和RC滤波一体的整体式比例反馈型电路，最终实现电流采样值不随采样电阻的温度变化而变化，在电机驱动器需要进行运行功率控制的场合，实现准确的功率控制。

Description

一种带温漂补偿的电流采样电路
技术领域
本发明涉及一种电流采样电路，尤其涉及一种带温漂补偿的电流采样电路。
背景技术
目前功率的测算基本上是以电流和电压的乘积作为计算方式的，电压一般采用电阻采样或隔离线性采样，因为有大的滤波电容，所以一般电压的采样比较准确，并且因为电压采样用的都是比较大阻抗的阻值，所以功耗一般很小，基本不产生功耗，当环境温度变化时也不会有很大的变动。但是，电流的采样基本上都是采用小阻抗的采样电阻，由于电机的电流需要通过采样电阻，所以采样电阻的功耗会根据实际要求发生改变，而且采样电阻都比较靠近功率模块，因而比较容易被环境温度影响，导致采样电阻在温度上升时电阻值变大，即使电流没有发生改变，采样值也会随之变大，在电机驱动器需要进行运行功率控制的场合，最终导致功率控制不准确。现有解决电流采样温漂问题的方法是通过环境温度的检测电路，利用软件对采样值进行补偿，但该方法通常会占用过多的单片机程序空间和数据空间。
发明内容
本发明的目的在于通过一种带温漂补偿的电流采样电路，来解决以上背景技术部分提到的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种带温漂补偿的电流采样电路，其包括电流采集电路、两级电流滤波电路、电流放大电路、NTC比例调节电路、信号跟随电路以及信号滤波电路；
所述电流采集电路的输出端与两级电流滤波电路的输入端电性连接，用于通过采样电阻采集所需电压信号，输出给两级电流滤波电路；
所述两级电流滤波电路的输出端与电流放大电路的输入端电性连接，用于对所述电压信号进行滤波处理，滤除高频干扰；
所述电流放大电路的输出端与NTC比例调节电路的输入端电性连接，用于对滤波处理后的信号进行放大处理；
所述NTC比例调节电路的输出端与信号跟随电路的输入端电性连接，用于根据对不同温度阶段所述采样电阻的温漂，测试出若干个温度对应点，再根据采用的负温度系数热敏电阻(NTC)对应温度点的参数，选择相应的分压方式，确定反馈的比例，得到无温漂的采样电压值；
所述信号跟随电路的输出端与信号滤波电路的输入端电性连接，用于对所述无温漂的采样电压值进行阻抗匹配处理；
所述信号滤波电路用于对跟随电路输出信号进行平滑滤波处理。
特别地，所述电流采集电路由并联连接的采样电阻R1和采样电阻R2组成，采样电阻R1与采样电阻R2并联连接后，连接功率模块和公共端GND。
特别地，所述两级电流滤波电路为两级RC滤波电路，包括电阻R3、电容C1、电阻R4、电容C2；所述电阻R3的一端与电阻R4的一端连接后的结点连接电容C1的一端，电容C1的另一端接地，电阻R4的另一端与电容C2的一端连接，电容C2的另一端接地。
特别地，所述电流放大电路包括电阻R5、电阻R6、电容C3及运放U1，其中，所述电阻R5的一端接地，另一端与电阻R6的一端、运放U1的反向输入端连接，电阻R6的另一端与运放U1的输出端连接，电容C3的一端接地，另一端连接运放U1的电源端。
特别地，所述NTC比例调节电路包括电阻R7和负温度系数热敏电阻R8，电阻R8的一端接地，另一端连接电阻R7。
特别地，所述信号跟随电路包括运放U2，所述运放U2的反向输入端连接其输出端。
特别地，所述信号滤波电路包括电阻R9和电容C4，电容C4的一端接地，另一端连接电阻R9。
本发明提供的带温漂补偿的电流采样电路采用负温度系数热敏电阻(Negative Temperature Coefficient，NTC)作为采样电阻温漂补偿的器件，并结合运放和RC滤波一体的整体式比例反馈型电路，最终实现电流采样值不随采样电阻的温度变化而变化，在电机驱动器需要进行运行功率控制的场合，实现准确的功率控制。
附图说明
图1为本发明实施例提供的带温漂补偿的电流采样电路结构框图；
图2为本发明实施例提供的带温漂补偿的电流采样电路的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
请参照图1所示，图1为本发明实施例提供的带温漂补偿的电流采样电路结构框图。
本实施例中带温漂补偿的电流采样电路具体包括：电流采集电路101、两级电流滤波电路102、电流放大电路103、NTC比例调节电路104、信号跟随电路105以及信号滤波电路106。
所述电流采集电路101的输出端与两级电流滤波电路102的输入端电性连接，用于通过采样电阻采集所需电压信号，输出给两级电流滤波电路102。
根据功率的大小和后级电流放大电路103的配合，配置适当的精密采样电阻，使得采样的电流能较系统的反映电机功率的整个工作范畴。
所述两级电流滤波电路102的输出端与电流放大电路103的输入端电性连接，用于对所述电压信号进行滤波处理，滤除高频干扰。
根据不同功率系统的需要，通过配置两级RC滤波的电路，使得与软件的功率采样匹配，滤除高频干扰，对实际功率需要的采样点有目的的积分，使功率刷新的速度和准确度满足客户要求。
所述电流放大电路103的输出端与NTC比例调节电路104的输入端电性连接，用于对滤波处理后的信号进行放大处理。
根据芯片AD(模数)采样范围的要求和对运放线性区的考虑，电流放大电路103要尽可能做到不失真的放大两级滤波给出的电压值。
所述NTC比例调节电路104的输出端与信号跟随电路105的输入端电性连接，用于根据对不同温度阶段所述采样电阻的温漂，测试出若干个温度对应点，再根据采用的负温度系数热敏电阻对应温度点的参数，选择相应的分压方式，确定反馈的比例，得到无温漂的采样电压值，使计算出的功率值相对准确。
所述信号跟随电路105的输出端与信号滤波电路106的输入端电性连接，用于对所述无温漂的采样电压值进行阻抗匹配处理。
采用信号跟随电路105，使得输入阻抗增大，输出阻抗小，这样一来，对小信号的采集电路来说，对信号的干扰程度就小，输出阻抗小对单片机的采集信号提供了较好的电路保证。
所述信号滤波电路106用于对跟随电路输出信号进行平滑滤波处理。
对跟随后的信号进行平滑，有利于功率的稳定计算，使得功率在一定时间内的平滑过渡。
本发明已经成功运用在水泵上，于本实施例，其具体电路图如图2所示。
所述电流采集电路101由并联连接的采样电阻R1和采样电阻R2组成，采样电阻R1与采样电阻R2并联连接后，连接功率模块和公共端GND。
根据实际电路的需求，电流采集电路101可以采用其他电路组成，这里使用两个电阻并联，目的是扩大功率的需求，同时提高采样电阻的精度；采样电阻必须紧连功率模块和公共端GND，这样采样的误差会降低很多。
所述两级电流滤波电路102为两级RC滤波电路，包括电阻R3、电容C1、电阻R4、电容C2；所述电阻R3的一端与电阻R4的一端连接后的结点连接电容C1的一端，电容C1的另一端接地，电阻R4的另一端与电容C2的一端连接，电容C2的另一端接地。
不同阻值和电容的配合可以更平滑的对采样信号滤波，使得与电流成较线性的关系，同时对软件的采样方式，可以做一个同步的修整。调节电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2均可以调整滤波时间。
所述电流放大电路103包括电阻R5、电阻R6、电容C3及运放U1，其中，所述电阻R5的一端接地，另一端与电阻R6的一端、运放U1的反向输入端连接，电阻R6的另一端与运放U1的输出端连接，电容C3的一端接地，另一端连接运放U1的电源端。放大比例可以通过调整电阻R5、电阻R6大小进行调节。
所述NTC比例调节电路104包括电阻R7和负温度系数热敏电阻R8，电阻R8的一端接地，另一端连接电阻R7。
对由于采样电阻R1、采样电阻R2采集信号随温度的上升做一个负比例的反馈补偿，调整电阻R7的阻值可以调节反馈的比例。
所述信号跟随电路105包括运放U2，运放U2的反向输入端连接其输出端。
所述无温漂的采样电压值进行阻抗匹配处理，不仅减小对信号源的影响，而且提高对单片机信号采集的能力。
所述信号滤波电路106包括电阻R9和电容C4，电容C4的一端接地，另一端连接电阻R9。不同的滤波方式对功率的采集有一定的影响，本实施例采用大电阻大电容的平滑滤波方式。
本发明的技术方案采用负温度系数热敏电阻作为采样电阻温漂补偿的器件，并结合运放和RC滤波一体的整体式比例反馈型电路，最终实现电流采样值不随采样电阻的温度变化而变化，在电机驱动器需要进行运行功率控制的场合，实现准确的功率控制。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理，本发明所涉及到的不是单一的一个电路，而是整个电路的相互配合的整体功能，电路结构中不论负温度系数热敏电阻放置在电路的哪个位置，只要是与电流的信号有直接的或间接的比例关系，那么这个电路的使用就包含在本发明的保护范围之中。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种带温漂补偿的电流采样电路，其特征在于，包括电流采集电路、两级电流滤波电路、电流放大电路、NTC比例调节电路、信号跟随电路以及信号滤波电路；
所述电流采集电路的输出端与两级电流滤波电路的输入端电性连接，用于通过采样电阻采集所需电压信号，输出给两级电流滤波电路；
所述两级电流滤波电路的输出端与电流放大电路的输入端电性连接，用于对所述电压信号进行滤波处理，滤除高频干扰；
所述电流放大电路的输出端与NTC比例调节电路的输入端电性连接，用于对滤波处理后的信号进行放大处理；
所述NTC比例调节电路的输出端与信号跟随电路的输入端电性连接，用于根据对不同温度阶段所述采样电阻的温漂，测试出若干个温度对应点，再根据采用的负温度系数热敏电阻对应温度点的参数，选择相应的分压方式，确定反馈的比例，得到无温漂的采样电压值；
所述信号跟随电路的输出端与信号滤波电路的输入端电性连接，用于对所述无温漂的采样电压值进行阻抗匹配处理；
所述信号滤波电路用于对跟随电路输出信号进行平滑滤波处理。
2.根据权利要求1所述的带温漂补偿的电流采样电路，其特征在于，所述电流采集电路由并联连接的采样电阻R1和采样电阻R2组成，采样电阻R1与采样电阻R2并联连接后，连接功率模块和公共端GND。
3.根据权利要求2所述的带温漂补偿的电流采样电路，其特征在于，所述两级电流滤波电路为两级RC滤波电路，包括电阻R3、电容C1、电阻R4、电容C2；所述电阻R3的一端与电阻R4的一端连接后的结点连接电容C1的一端，电容C1的另一端接地，电阻R4的另一端与电容C2的一端连接，电容C2的另一端接地。
4.根据权利要求3所述的带温漂补偿的电流采样电路，其特征在于，所述电流放大电路包括电阻R5、电阻R6、电容C3及运放U1，其中，所述电阻R5的一端接地，另一端与电阻R6的一端、运放U1的反向输入端连接，电阻R6的另一端与运放U1的输出端连接，电容C3的一端接地，另一端连接运放U1的电源端。
5.根据权利要求4所述的带温漂补偿的电流采样电路，其特征在于，所述NTC比例调节电路包括电阻R7和负温度系数热敏电阻R8，电阻R8的一端接地，另一端连接电阻R7。
6.根据权利要求1至5之一所述的带温漂补偿的电流采样电路，其特征在于，所述信号跟随电路包括运放U2，所述运放U2的反向输入端连接其输出端。
7.根据权利要求6所述的带温漂补偿的电流采样电路，其特征在于，所述信号滤波电路包括电阻R9和电容C4，电容C4的一端接地，另一端连接电阻R9。
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