CN105277768B - 一种相电流检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种相电流检测电路，涉及检测技术领域，用以解决输入信号误差抖动的问题。该相电流检测电路包括：第一半波精密整流电路、第二半波精密整流电路、反相跟随电路；待检测信号输入到所述第一半波精密整流电路，经所述第一半波精密整流电路整流处理后，输出第一整流信号；待检测信号输入到所述反相跟随电路，经所述反相跟随电路反相处理后输出给所述第二半波精密整流电路，所述第二半波精密整流电路对所述反相后的待检测信号进行整流处理后，输出第二整流信号。

Description

一种相电流检测电路

技术领域

本发明涉及检测技术领域，尤其涉及一种相电流检测电路。

背景技术

随着变频技术的不断发展，从小型的家电电器到大型的矿场研磨机以及压缩机等都已广泛使用变频技术，特别是直流变频驱动技术，成为时下热门的发展趋势。而在直流变频驱动控制器系统中，精确检测电机的电流，并将该电流反馈给后续的控制芯片以实现对电流的实时监控，成为直流变频驱动控制器系统中最为关键的一环。

如图1所示，为现有技术的一种相电流检测电路示意图。其中，运算放大器IC1的反相输入端通过电阻R1接地，待检测信号Vin与偏置电压Voffset分别通过电阻R2和电阻R3之后进行叠加，叠加之后的信号输入到运算放大器IC1的正相输入端，运算放大器IC1输出端输出的信号经过电阻R4反馈到运算放大器的反相输入端，运算放大器IC1输出端输出信号Vout，后续的控制芯片对输出信号Vout进行电流采样，以实现对电流的实时监控。一般情况下，偏置电压Voffset为一直流电压信号，为输出信号Vout电压峰值的1/2。

从现有技术方案可以看出，该方案采用中心点偏置的方法进行电流检测信号处理。其中，所谓中心点偏置的方法是需要将待检测信号叠加一偏置电压，对叠加偏置电压后的待检测信号进行信号检测处理。具体的，现有技术方案中待检测信号和偏置电压叠加之后输入到运算放大器的正相输入端，经过运算放大器放大后，输出的信号波形为一路以偏置电压为中心点的正弦波。由于该电流检测技术方案中的输入信号为待检测信号与一直流电压信号叠加得到的，而待检测信号与直流电压信号叠加时会产生误差抖动，有误差抖动的待检测信号经过运算放大器的处理之后，输出的信号也会产生相应的误差抖动，所以，由于输入信号的误差抖动，进而导致输出信号的不准确。

发明内容

本发明的实施例提供一种相电流检测电路，用以解决输入信号误差抖动的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本发明实施例提供了一种相电流检测电路，包括：第一半波精密整流电路、第二半波精密整流电路、反相跟随电路；

待检测信号输入到所述第一半波精密整流电路，经所述第一半波精密整流电路整流处理后，输出第一整流信号；

待检测信号输入到所述反相跟随电路，经所述反相跟随电路反相处理后输出给所述第二半波精密整流电路，所述第二半波精密整流电路对所述反相后的待检测信号进行整流处理后，输出第二整流信号。

可选的，所述第一半波整流电路包括：第一运算放大器，第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一二极管、第二二极管；

所述待检测信号通过所述第一电阻连接到所述第一运算放大器的反相输入端，所述第一运算放大器的反相输入端与第三电阻的第一端、所述第一二极管的正向端连接，所述第一运算放大器的正相输入端通过所述第二电阻与地连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第一二极管的反向端、所述第二二极管的正向端连接，所述第三电阻的第二端与所述第二二极管的反向端连接，所述第二二极管的反向端输出第一整流信号；所述第一半波精密整流电路用于对所述待检测信号的正半波截止、负半波反相。

可选的，所述反相跟随电路包括：第二运算放大器、第四电阻、第五电阻、第六电阻；

所述待检测信号通过所述第四电阻连接到所述第二运算放大器的反相输入端，所述第二运算放大器的正相输入端通过第五电阻与地连接，所述第六电阻的第一端与所述第二运算放大器的反相输入端连接，第二端与所述第二运算放大器的输出端连接。

可选的，所述第二半波整流电路包括：第三运算放大器、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第三二极管、第四二极管；

所述第二运算放大器的输出端通过所述第七电阻连接到所述第三运算放大器的反向输入端，所述第三运算放大器的反向输入端与所述第九电阻的第一端、所述第三二极管的正向端连接，所述第三运算放大器的正相输入端通过所述第八电阻与地连接，所述第三运算放大器的输出端与所述第三二极管的反向端、所述第四二极管的正向端连接，所述第九电阻的第二端与所述第四二极管的反向端连接，所述第四二极管的反向端输出第二整流信号；

所述第二半波精密整流电路用于对所述反相跟随电路反相后的待检测信号的正半波截止、负半波反相。

可选的，所述相电流检测电路还包括：第一限幅电路；所述第一限幅电路包括：第五二极管、第六二极管；

所述第五二极管正向端与所述第一半波精密整流电路的输出端连接，反向端与电源连接，所述第六二极管的反向端与所述第五二极管的正向端连接，正向端与地连接；

所述第五二极管和所述第六二极管用于对所述第一整流信号的电压幅度进行限幅处理。

可选的，所述相电流检测电路还包括：第一限幅电路；所述第二限幅电路包括：第七二极管、第八二极管；

所述第七二极管正向端与所述第二半波精密整流电路的输出端连接，反向端与电源连接；所述第八二极管的反向端与所述第七二极管的正向端连接，正向端与地连接；

所述第七二极管和所述第八二极管用于对所述第二整流信号的电压幅度进行限幅处理。

可选的，所述相电流检测电路还包括：第十电阻；

所述待检测信号通过所述第十电阻与地连接，所述第十电阻用于对所述待检测信号进行电阻匹配。

本发明实施例提供的一种相电流检测电路包括：第一半波精密整流电路，第二半波精密整流电路，反相跟随电路；待检测信号输入到所述第一半波精密整流电路，经所述第一半波精密整流电路整流处理后，输出第一整流信号给所述第一限幅电路，所述第一限幅电路对所述第一整流信号进行限幅处理，输出第一正半波信号；待检测信号输入到所述反相跟随电路，经所述反相跟随电路反相处理后输出给所述第二半波精密整流电路，所述第二半波精密整流电路对所述反相后的待检测信号进行整流处理后，输出第二整流信号给所述第二限幅电路，所述第二限幅电路对所述第二整流信号进行限幅处理，输出第二正半波信号；其中，在本发明实施例中，待检测信号直接输入到第一半波精密整流电路和反相跟随电路，与现有技术相比，待检测信号无需叠加一偏置电压，从而避免了输入信号的误差抖动；

同时，本发明实施例中待检测信号通过第一半波精密整流电路得到第一整流信号，该第一整流信号为待检测信号的半波输出，同时，待检测信号通过反向跟随器和第二半波精密整流电路得到第二整流信号，该第二整流信号为待检测信号的半波输出，由于输入的待检测信号无需叠加一偏置电压，避免了输入信号的误差抖动，进一步的，经过处理得到的两路半波输出的信号也避免产生误差抖动，同时，由于该待检测信号被转化为两路半波输出的信号，相对于现有技术的一路输出的信号而言，可以提高对输出信号的采样精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的一种相电流检测电路示意图；

图2为本发明实施例提供的一种相电流检测电路示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种相电流检测电路示意图；

图4为本发明实施例提供的一种具体的相电流检测电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种相电流检测电路，如图2所示，包括：第一半波精密整流电路1，第二半波精密整流电路2，反相跟随电路3；

待检测信号Vin输入到所述第一半波精密整流电路1，经所述第一半波精密整流电路1整流处理后，输出第一整流信号Vout10；

待检测信号Vin输入到所述反相跟随电路3，经所述反相跟随电路3反相处理后输出给所述第二半波精密整流电路2，所述第二半波精密整流电路2对所述反相后的待检测信号进行整流处理后，输出第二整流信号Vout20。

由图2所示的相电流检测电路可以得出，待检测信号直接分别输入到第一半波精密整流电路和反向跟随电路中，与现有技术相比，本发明实施例中的待检测信号无需叠加一偏置电压，而是直接输入到第一半波精密整流电路和反向跟随电路中，避免了输入的待检测信号波形的误差抖动，同时，待检测信号通过第一半波精密整流电路得到第一整流信号，该第一整流信号为待检测信号的半波输出，同时，待检测信号通过反向跟随器和第二半波精密整流电路得到第二整流信号，该第二整流信号为待检测信号的半波输出，由于输入的待检测信号无需叠加一偏置电压，避免了输入信号的误差抖动，进一步的，经过处理得到的两路半波输出的信号也避免产生误差抖动，同时，由于该待检测信号被转化为两路半波输出的信号，相对于现有技术的一路输出的信号而言，可以提高对输出信号的采样精度。

可选的，如图3所示，所述相电流检测电路还包括：第一限幅电路4，所述第一限幅电路4与所述第一半波精密整流电路1的输出端连接，用于对所述第一半波精密整流电路1输出的第一整流信号Vout10进行限幅处理，得到第一限幅信号Vout11。

可选的，如图3所示，所述相电流检测电路还包括：第二限幅电路5，所述第二限幅电路5与所述第二半波精密整流电路2的输出端连接，用于对所述第二半波精密整流电路2输出的第二整流信号Vout20进行限幅处理，得到第二限幅信号Vout21。

通过第一限幅电路和第二限幅电路分别对第一整流信号Vout10和第二整流信号Vout20的限幅处理，使得输出的第一限幅信号Vout11和第二限幅信号Vout21的电压幅度达到所需的电压幅度。

如图4所示，本发明实施例对图2和图3中所示的第一半波整流电路1、反相跟随电路2、第二半波整流电路3、第一限幅电路4，第二限幅电路5进行具体的描述。

其中，所述第一半波整流电路1包括：第一运算放大器IC1A，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一二极管D1、第二二极管D2；

所述待检测信号Vin通过所述第一电阻R1连接到所述第一运算放大器IC1A的反相输入端(-)，所述第一运算放大器IC1A的反相输入端(-)与第三电阻R3的第一端、所述第一二极管D1的正向端连接，所述第一运算放大器IC1A的正相输入端(+)通过所述第二电阻R2与地连接，所述第一运算放大器IC1A的输出端与所述第三电阻R3的另一端、所述第一二极管D1的反向端、所述第二二极管D2的正向端连接，所述第三电阻R3的第二端与所述第二二极管D2的反向端连接，所述第二二极管D2的反向端与所述第一限幅电路4连接输出第一整流信号Vout10；

所述第一半波精密整流电路1用于对待检测信号Vin的正半波截止、负半波反相，那么，所述第一整流信号Vout10为正半波输出信号，该正半波输出信号Vout10为待检测信号Vin正半波截止，负半波反相后得到的正半波信号。

进一步的，所述第一半波精密整流电路1还包括：电容C1，其中，所述电阻C1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、第一运算放大器IC1A构成一阶低通滤波器，用以对输入的待检测信号Vin进行低通滤波。

所述第一限幅电路4包括：第五二极管D5、第六二极管D6；

所述第五二极管D5正向端与所述第一半波精密整流电路1的输出端连接，反向端与电源VCC连接；所述第六二极管D6的反向端与所述第五二极管D5的正向端连接，正向端与地连接；

所述第五二极管D5和所述第六二极管D6用于对所述第一整流信号Vout10的电压幅度进行限幅处理，输出第一限幅信号Vout11。

所述反相跟随电路2包括：第二运算放大器IC1B、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6；

所述待检测信号Vin通过所述第四电阻R4连接到所述第二运算放大器IC1B的反相输入端(-)，所述第二运算放大器IC1B的正相输入端(+)通过第五电阻R5与地连接，所述第六电阻R6的第一端与所述第二运算放大器IC1B的反相输入端(-)连接，第二端与所述第二运算放大器IC1B的输出端连接；其中，所述反相跟随电路2用于对所述待检测信号Vin进行180°反相处理，即就是，待检测信号Vin的正半波反相后得到负半波，负半波反相得到正半波。

所述第二半波整流电路3包括：第三运算放大器IC1C、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第三二极管D3、第四二极管D4；

所述第二运算放大器IC1B的输出端通过所述第七电阻R7连接到所述第三运算放大器IC1C的反向输入端(-)，所述第三运算放大器IC1C的反向输入端(-)与所述第九电阻R9的第一端、所述第三二极管D3的正向端连接，所述第三运算放大器IC1C的正相输入端(+)通过所述第八电阻R8与地连接，所述第三运算放大器IC1C的输出端与所述第三二极管D3的反向端、所述第四二极管D4的正向端连接，所述第九电阻R9的第二端与所述第四二极管D4的反向端连接，所述第四二极管D4的反向端输出第二整流信号Vout20；

所述第二半波精密整流电路2用于对经过所述反相跟随电路3反相后的待检测信号Vin的正半波截止、负半波反相，那么，所述第一整流信号Vout20为正半波输出信号，该正半波输出信号Vout20为待检测信号Vin负半波截止，正半波输出的信号。

进一步的，所述第一半波精密整流电路2还包括：电容C2，其中，所述电阻C2、电阻R7、电阻R8、电阻R9、第三运算放大器IC1C构成一阶低通滤波器，用以对所述反相跟随电路2反相后的待检测信号Vin进行低通滤波。

所述第二限幅电路5包括：第七二极管D7、第八二极管D8；

所述第七二极管D7正向端与所述第二半波精密整流电路2的输出端连接，反向端与电源VCC连接；所述第八二极管D8的反向端与所述第七二极管D7的正向端连接，正向端与地连接；

所述第七二极管D7和所述第八二极管D8用于对所述第二整流信号Vout20的电压幅度进行限幅处理，输出第二限幅信号Vout21。

进一步的，如图4所示，所述相电流检测电路还包括：第十电阻R10；其中，所述待检测信号Vin通过所述第十电阻R10与地连接，所述第十电阻R10用于对所述待检测信号Vin进行电阻匹配。

具体的，假设输入的待检测信号Vin为正弦波，第五二极管D5和第七二极管D7的反相端连接的电源电压均为VCC，那么，当该正弦波Vin输入到所述第一半波精密整流电路1后，所述第一半波精密整流电路1将该正弦波Vin的正半波截止，负半波反相后得到第一整流信号Vout10，并将该第一整流信号Vout10输出给第一限幅电路4，第一限幅电路4对第一整流信号Vout10的电压幅度进行限幅后，输出第一限幅信号Vout11，其中，所述第一限幅信号Vout11为将输入的正弦波Vin的负半波反相、正半波截止得到的信号，且电压幅度为0～VCC的波形；当该正弦波Vin输入到所述反相跟随电路2时，所述反相跟随电路2对该正弦波Vin进行180°反相处理，即就是，将正弦波Vin的正半波反相得到负半波、正弦波Vin的负半波反相得到正半波，经过所述反相跟随电路2反相后的正弦波输入到所述第二半波精密整流电路3，所述第二半波精密整流电路2将该反相后的正弦波的正半波截止，负半波反相后得到第二整流信号Vout20，并将该第二整流信号Vout20输出给第二限幅电路5，第二限幅电路5对第二整流信号Vout20的电压幅度进行限幅后，输出第二限幅信号Vout21，其中，所述第二限幅信号Vout21为输入的正弦波Vin的负半波截止、仅将正半波输出的信号，且电压幅度为0～VCC的波形，为了使输出的第一限幅信号Vout11的电压幅度在0～VCC，可以通过调整电阻R3达到所需要的电压范围，以及使第二限幅信号Vout21的电压幅度在0～VCC，可以通过调整电阻R9达到所需要的电压范围。

与现有技术相比，本发明实施例中的待检测信号无需叠加一偏置电压，而是直接输入到第一半波精密整流电路和反向跟随电路中，避免了输入的待检测信号波形的误差抖动，同时，待检测信号通过第一半波精密整流电路得到第一整流信号，该第一整流信号经过第一限幅电路的限幅后，输出第一限幅信号，该第一限幅信号为将输入的待检测信号的负半波反相、正半波截止得到的信号，且电压幅度为0～VCC的波形；待检测信号通过反相跟随电路和第一半波精密整流电路得到第二整流信号，该第二整流信号经过第二限幅电路的限幅后，输出第二限幅信号，该第二限幅信号为将输入的待检测信号的负半波截止、正半波输出的信号，且电压幅度为0～VCC的波形；由于输入的待检测信号无需叠加一偏置电压，避免了输入信号的误差抖动，进一步的，经过处理得到的两路半波输出的信号也避免产生误差抖动，同时，由于该待检测信号被转化为两路半波输出的信号，相对于现有技术的一路输出的信号而言，可以提高对输出信号的采样精度。

需要说明的是，图4中的电阻符号代表电路中此处有电阻，但一个电阻符号并不代表此处只有一个电阻，也可以代表多个电阻的串并联组合；图4中的电容符号代表电路中此处有电容，但一个电容符号并不代表此处只有一个电容，也可以代表多个电容的串并联组合。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种相电流检测电路，其特征在于，包括：第一半波精密整流电路、第二半波精密整流电路、反相跟随电路；

待检测信号输入到所述第一半波精密整流电路，经所述第一半波精密整流电路整流处理后，输出第一整流信号；

待检测信号输入到所述反相跟随电路，经所述反相跟随电路反相处理后输出给所述第二半波精密整流电路，所述第二半波精密整流电路对所述反相后的待检测信号进行整流处理后，输出第二整流信号。

2.根据权利要求1所述的相电流检测电路，其特征在于，所述第一半波整流电路包括：第一运算放大器，第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一二极管、第二二极管；

所述待检测信号通过所述第一电阻连接到所述第一运算放大器的反相输入端，所述第一运算放大器的反相输入端与第三电阻的第一端、所述第一二极管的正向端连接，所述第一运算放大器的正相输入端通过所述第二电阻与地连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第一二极管的反向端、所述第二二极管的正向端连接，所述第三电阻的第二端与所述第二二极管的反向端连接，所述第二二极管的反向端输出第一整流信号；

所述第一半波精密整流电路用于对所述待检测信号的正半波截止、负半波反相。

3.根据权利要求1所述的相电流检测电路，其特征在于，所述反相跟随电路包括：第二运算放大器、第四电阻、第五电阻、第六电阻；

所述待检测信号通过所述第四电阻连接到所述第二运算放大器的反相输入端，所述第二运算放大器的正相输入端通过第五电阻与地连接，所述第六电阻的第一端与所述第二运算放大器的反相输入端连接，第二端与所述第二运算放大器的输出端连接。

4.根据权利要求3所述的相电流检测电路，其特征在于，所述第二半波整流电路包括：第三运算放大器、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第三二极管、第四二极管；

所述第二运算放大器的输出端通过所述第七电阻连接到所述第三运算放大器的反向输入端，所述第三运算放大器的反向输入端与所述第九电阻的第一端、所述第三二极管的正向端连接，所述第三运算放大器的正相输入端通过所述第八电阻与地连接，所述第三运算放大器的输出端与所述第三二极管的反向端、所述第四二极管的正向端连接，所述第九电阻的第二端与所述第四二极管的反向端连接，所述第四二极管的反向端输出第二整流信号；

所述第二半波精密整流电路用于对所述反相跟随电路反相后的待检测信号的正半波截止、负半波反相。

5.根据权利要求1所述的相电流检测电路，其特征在于，所述相电流检测电路还包括：第一限幅电路；所述第一限幅电路包括：第五二极管、第六二极管；

所述第五二极管正向端与所述第一半波精密整流电路的输出端连接，反向端与电源连接，所述第六二极管的反向端与所述第五二极管的正向端连接，正向端与地连接；

所述第五二极管和所述第六二极管用于对所述第一整流信号的电压幅度进行限幅处理。

6.根据权利要求1所述的相电流检测电路，其特征在于，所述相电流检测电路还包括：第二限幅电路；所述第二限幅电路包括：第七二极管、第八二极管；

所述第七二极管正向端与所述第二半波精密整流电路的输出端连接，反向端与电源连接；所述第八二极管的反向端与所述第七二极管的正向端连接，正向端与地连接；

所述第七二极管和所述第八二极管用于对所述第二整流信号的电压幅度进行限幅处理。

7.根据权利要求1所述的相电流检测电路，其特征在于，还包括：第十电阻；

所述待检测信号通过所述第十电阻与地连接，所述第十电阻用于对所述待检测信号进行电阻匹配。