CN106199130A - 一种电感饱和电流自动测量的电路和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电感饱和电流自动测量的电路和方法，包括电源、充电电容、二极管、第一开关电路、第二开关电路、控制电路、待测电感和测试电阻。本发明采用大容量电容、微处理器、数码管、电源构成一种具有自动检测被测试电感饱和电流的电路，解决了需要人工调节和观察才能测试出电感饱和电流的问题，并通过数码管显示无需额外的示波器进行检测观察，同时本发明提出的方法使得对电感饱和电流的测试变得更简单，测试电路容易制作，便于普遍的推广应用，对操作人员无要求。

Description

一种电感饱和电流自动测量的电路和方法

技术领域

本发明涉及一种电感饱和电流的电路和方法，特别是涉及一种自动测量电感饱和电流的电路和方法。

背景技术

微电子设备中经常会使用到较小感量的贴片电感或者插件电感，而根据不同的应用场合需要选择不同规格参数的电感。对于有磁芯的电感，当流过的电流增大到一定程度后，磁芯中的磁场强度将不再随着电流的增加而增加，此时称为电感饱和状态，使电感进入饱和状态的电流称为电感的饱和电流。电感的饱和会引起电感量的急剧下降和电流急剧上升，电感量的下降会造成含有该电感的系统工作不稳定，如DC-DC中的升压或者降压电路；因此，为了保护电感及其所在的系统，在选择电感的时候，应选择电感的饱和电流大于其工作电流，并留有一定的裕量，以防止电感进入饱和状态使系统工作不稳定。由此可见，准确的测量电感的饱和电流值具有重要意义。

电感的饱和电流是衡量电感是否适用于某个硬件系统的重要指标，因此对电感的饱和电流的测量尤为重要。目前在不采用专业的高精密度电感测试设备情况下，想对电感的饱和电流进行初步的测量主要是采用电压电流法、脉冲电流测试法。电压电流法需要持续的提供较大测试电流对测试设备的电源有较高要求，脉冲电流测试法需要手动调节脉冲宽度和测试电压如专利“201310302287.9”，以上两种方法的缺点都是需要额外进行人工操作调节和外加示波器检测进行观察，来确定电感的饱和电流点，不便于推广应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种电感饱和电流自动测量的电路和方法，实现简便的对电感饱和电流进行测试和数值的读取。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种电感饱和电流自动测量的电路，包括：电源、充电电容、二极管、第一开关电路、第二开关电路、控制电路、待测电感和测 试电阻；

所述电源通过第一开关电路后与充电电容相连；所述第二开关电路串联待测电感和测试电阻后并联在充电电容的两端；

所述二极管并联在充电电容的两端，其中二极管的正极与充电电容的正极相连，二极管的负极与充电电容的正极相连；

所述控制电路的第一控制端控制第一开关电路的闭合状态；控制电路的第二控制端控制第二开关电路的闭合状态；控制电路的第一测试端连接测试电阻，用于检测测试电阻的电压值；控制电路的第二检测端连接充电电容，用于检测充电电容的充电状态；

所述控制电路根据检测的数据计算出待测电感的饱和电流值。

优选的，所述电路还包括显示电路；所述控制电路根据检测的数据计算出待测电感的饱和电流值并显示电路进行显示。

优选的，所述显示电路为数码管。

优选的，所述第一开关电路与第二开关电路采用MOS管开关电路形式。

一种电感饱和电流自动测量的方法，所述控制电路检测测试电阻两端的电压和充电电容的电压；控制电路通过判断测试电阻两端的电压变化来计算待测电感的电流变化斜率，当电流变化斜率变化较大时判断待测电感达到饱和，据此根据测试电阻的电压计算待测电感的饱和电流值。

优选的，控制电路控制充电电容的充放电包括如下步骤：

A1、对电路上电进行初始化；

A2、控制电路控制第一开关电路导通和第二开关电路断开；

A3、充电电容开始充电；控制电路检测充电电容的电压；

A4、控制电路判断充电电容的电压值是否大于等于充电预设值；如果是则进入步骤A5，如果否则转入步骤A3；

A5、控制电路控制第一开关电路断开和第二开关电路导通；

A6、充电电容开始放电；控制电路检测充电电容的电压；

A7、控制电路判断充电电容的电压值是否小于等于放电预设值；如果是则进入步骤A2， 如果否则转入步骤A6。

优选的，控制电路判断测试电阻两端的电压变化来计算待测电感的电流变化斜率的公式为：

$\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}=\frac{U_L}{L}=\frac{\mathrm{\Δ}{U}_R}{\mathrm{\Δt}*R}...\left(1\right)$

其中U_R为测试电阻上的电压值，L为待测电感的电感值，R为检测电阻的阻值,ΔI为电流变化值，Δt为时间变化值。

优选的，所述检测电阻为低阻值电阻。

优选的，所述控制电路测量三个时刻t_n、t_n+1、t_n+2三个时刻的电阻两端的电压来计算这三个时刻待测电感上的电流变化率，其公式为：

${\left(\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}\right)}_{t_{n+1}}={\left(\frac{{\left(U_R\right)}_{t_{n+1}}-{\left(U_R\right)}_{t_n}}{(t_{n+1}-t_n)R}\right)}_{t_{n+1}}=A_{n+1}---\left(2\right)$

${\left(\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}\right)}_{t_{n+2}}={\left(\frac{{\left(U_R\right)}_{t_{n+2}}-{\left(U_R\right)}_{t_{n+1}}}{(t_{n+2}-t_{n+1})R}\right)}_{t_{n+2}}=A_{n+2}---\left(3\right)$

当控制电路判断式(2)和(3)均大于某个经验常值时，即判断待测电感的电流变化斜率在t_n时刻出现拐点，即认为待测电感达到饱和，控制电路根据t_n时刻的测试电阻的电压，根据公式计算出待测电感的饱和电流值。

优选的，所述控制电路将计算出待测电感的饱和电流值在显示电路上显示。

本发明的有益效果是：

1、采用大容量的电容对低阻值和电感电路进行放电，降低了对供电电源的要求。

2、测试电感饱和电流的方法及电路简单，且无需人工干预，无需额外的示波器进行测量。

3、自动测量并显示电感的饱和电流值，操作方便，结果观察容易，便于普遍的推广应用，对操作人员无要求。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种电感饱和电流自动测量的电路和方法不局限于实施例。

附图说明

图1是本发明的电路图；

图2是本发明的控制流程图。

具体实施方式

实施例

参见图1至图2所示，本发明的一种电感饱和电流自动测量的电路，包括：电源、充电电容C、二极管D1、第一开关电路Q1、第二开关电路Q2、控制电路U1、待测电感L1和测试电阻R；

所述电源通过第一开关电路Q1后与充电电容C相连；所述第二开关电路Q2串联待测电感L1和测试电阻R后并联在充电电容C的两端；

所述二极管D1并联在充电电容C的两端，其中二极管D1的正极与充电电容C的正极相连，二极管D1的负极与充电电容C的正极相连；

所述控制电路U1的第一控制端控制第一开关电路Q1的闭合状态；控制电路U1的第二控制端控制第二开关电路Q2的闭合状态；控制电路U1的第一测试端连接测试电阻R，用于检测测试电阻R的电压值；控制电路U1的第二检测端连接充电电容C，用于检测充电电容C的充电状态；

所述控制电路U1根据检测的数据计算出待测电感的饱和电流值。

更进一步，所述电路还包括显示电路U2；所述控制电路U1根据检测的数据计算出待测电感L1的饱和电流值并显示电路U2进行显示。

更进一步，所述显示电路U2为数码管。

更进一步，所述第一开关电路Q1与第二开关电路Q2采用MOS管开关电路形式。

更进一步，一种电感饱和电流自动测量的方法，控制电路U1检测测试电阻R两端的电压和充电电容的电压；控制电路U1通过判断测试电阻R两端的电压变化来计算待测电感的电流变化斜率，当电流变化斜率变化较大时判断待测电感L1达到饱和，据此根据测试电阻R的电压计算待测电感L的饱和电流值。

更进一步，一种电感饱和电流自动测量的方法，控制电路控制充电电容的充放电包括如下步骤：

A1、对电路上电进行初始化；

A2、控制电路U1控制第一开关电路Q1导通和第二开关电路Q2断开；

A3、充电电容C开始充电；控制电路U1检测充电电容C的电压；

A4、控制电路U1判断充电电容C的电压值是否大于等于充电预设值；如果是则进入步骤A5，如果否则转入步骤A3；

A5、控制电路U1控制第一开关电路Q1断开和第二开关电路Q2导通；

A6、充电电容C开始放电；控制电路U1检测充电电容C的电压；

A7、控制电路U1判断充电电容C的电压值是否小于等于放电预设值；如果是则进入步骤A2，如果否则转入步骤A6。

更进一步，根据待测电感L两端的电压推出因为当待测电感L1达到饱和电流时其电感量急剧下降，电流急剧上升，电流的变化值增大，控制电路U1通过判断测试电阻R两端的电压变化来计算待测电感的电流变化斜率，其公式为：

$\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}=\frac{U_L}{L}=\frac{\mathrm{\Δ}{U}_R}{\mathrm{\Δt}*R}...\left(1\right)$

其中U_R为测试电阻上的电压值，L为待测电感的电感值，R为检测电阻的阻值,ΔI为电流变化值，Δt为时间变化值。

更进一步，所述检测电阻为低阻值电阻。

更进一步，所述控制电路U1测量三个时刻t_n、t_n+1、t_n+2三个时刻的测试电阻R两端的电压来计算这三个时刻待测电感上的电流变化率，其公式为：

${\left(\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}\right)}_{t_{n+1}}={\left(\frac{{\left(U_R\right)}_{t_{n+1}}-{\left(U_R\right)}_{t_n}}{(t_{n+1}-t_n)R}\right)}_{t_{n+1}}=A_{n+1}---\left(2\right)$

${\left(\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}\right)}_{t_{n+2}}={\left(\frac{{\left(U_R\right)}_{t_{n+2}}-{\left(U_R\right)}_{t_{n+1}}}{(t_{n+2}-t_{n+1})R}\right)}_{t_{n+2}}=A_{n+2}---\left(3\right)$

当控制电路U1判断式(2)和(3)均大于某个经验常值时，即判断待测电感L1的电流变化斜率在t_n时刻出现拐点，即认为待测电感L1达到饱和，控制电路U1根据t_n时刻的测试电 阻R的电压，根据公式计算出待测电感L1的饱和电流值。

更进一步，所述控制电路U1将计算出待测电感L1的饱和电流值在显示电路上显示。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种电感饱和电流自动测量的电路和方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电感饱和电流自动测量的电路，其特征在于，包括：电源、充电电容、二极管、第一开关电路、第二开关电路、控制电路、待测电感和测试电阻；

所述电源通过第一开关电路后与充电电容相连；所述第二开关电路串联待测电感和测试电阻后并联在充电电容的两端；

所述二极管并联在充电电容的两端，其中二极管的正极与充电电容的正极相连，二极管的负极与充电电容的正极相连；

所述控制电路的第一控制端控制第一开关电路的闭合状态；控制电路的第二控制端控制第二开关电路的闭合状态；控制电路的第一测试端连接测试电阻，用于检测测试电阻的电压值；控制电路的第二检测端连接充电电容，用于检测充电电容的充电状态；

所述控制电路根据检测的数据计算出待测电感的饱和电流值。

2.根据权利要求1所述的一种电感饱和电流自动测量的电路，其特征在于：所述电路还包括显示电路；所述控制电路根据检测的数据计算出待测电感的饱和电流值并显示电路进行显示。

3.根据权利要求1所述的一种电感饱和电流自动测量的电路，其特征在于：所述显示电路为数码管。

4.根据权利要求1所述的一种电感饱和电流自动测量的电路，其特征在于：所述第一开关电路与第二开关电路采用MOS管开关电路形式。

5.一种电感饱和电流自动测量的方法，其特征在于：控制电路检测测试电阻两端的电压和充电电容的电压；控制电路通过判断测试电阻两端的电压变化来计算待测电感的电流变化斜率，当电流变化斜率变化较大时判断待测电感达到饱和，据此根据测试电阻的电压计算待测电感的饱和电流值。

6.根据权利要求5所述的一种电感饱和电流自动测量的方法，其特征在于控制电路控制充电电容的充放电包括如下步骤：

A1、对电路上电进行初始化；

A2、控制电路控制第一开关电路导通和第二开关电路断开；

A3、充电电容开始充电；控制电路检测充电电容的电压；

A4、控制电路判断充电电容的电压值是否大于等于充电预设值；如果是则进入步骤A5，如果否则转入步骤A3；

A5、控制电路控制第一开关电路断开和第二开关电路导通；

A6、充电电容开始放电；控制电路检测充电电容的电压；

A7、控制电路判断充电电容的电压值是否小于等于放电预设值；如果是则进入步骤A2，如果否则转入步骤A6。

7.根据权利要求5所述的一种电感饱和电流自动测量的方法，其特征在于：控制电路判断测试电阻两端的电压变化来计算待测电感的电流变化斜率的公式为：

$\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}=\frac{U_L}{L}=\frac{{\mathrm{\ΔU}}_R}{\mathrm{\Δt}*R}...\left(1\right)$

其中U_R为测试电阻上的电压值，L为待测电感的电感值，R为检测电阻的阻值,ΔI为电流变化值，Δt为时间变化值。

8.根据权利要求7所述的一种电感饱和电流自动测量的方法，其特征在于：所述检测电阻为低阻值电阻。

9.根据权利要求5所述的一种电感饱和电流自动测量的方法，其特征在于：所述控制电路测量三个时刻t_n、t_n+1、t_n+2三个时刻的电阻两端的电压来计算这三个时刻待测电感上的电流变化率，其公式为：

${\left(\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}\right)}_{t_{n+1}}={\left(\frac{{\left(U_R\right)}_{t_{n+1}}-{\left(U_R\right)}_{t_n}}{(t_{n+1}-t_n)R}\right)}_{t_{n+1}}=A_{n+1}...\left(2\right)$

${\left(\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}\right)}_{t_{n+2}}={\left(\frac{{\left(U_R\right)}_{t_{n+2}}-{\left(U_R\right)}_{t_{n+1}}}{(t_{n+2}-t_{n+1})R}\right)}_{t_{n+2}}=A_{n+2}...\left(3\right)$

当控制电路判断式(2)和(3)均大于某个经验常值时，即判断待测电感的电流变化斜率在t_n时刻出现拐点，即认为待测电感达到饱和，控制电路根据t_n时刻的测试电阻的电压，根据公式计算出待测电感的饱和电流值。

10.根据权利要求5所述的一种电感饱和电流自动测量的方法，其特征在于：所述控制电路将计算出待测电感的饱和电流值在显示电路上显示。