CN108362927B - 有源低频电流信号检测与控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了有源低频电流信号检测与控制电路。有源低频电流信号检测与控制电路，包括处理芯片IC1、霍尔电流互感器CN5或低频电流互感器CN1、可调电阻R0、精密整流电路、低频电流峰值采样电路和低频电流平均值采样电路，霍尔电流互感器CN5或低频电流互感器CN1一端电联接信号输入端，另一端依次电联接可调电阻和精密整流电路，精密整流电路电联接低频电流峰值采样电路，低频电流平均值采样电路电联接低频电流峰值采样电路，低频电流平均值采样电路和低频电流峰值采样电路分别电联接处理芯片。

Description

有源低频电流信号检测与控制电路
技术领域
本发明涉及电磁设备领域，特别涉及有源低频电流信号检测与控制电路。
背景技术
商用或工业用高盘间距电磁炉和不锈钢大功率电磁炉的设计难度主要包括高盘间距的检锅和无磁性锅具的检锅，当采用现有无源低频电流检测电路(图1)时，由于整流二极管存在压降，引起检锅灵敏度下降甚至检锅失败，如果增大R1，则被迫自动减少最大加热功率，且移锅后继续加热而不能自动卸载；同时，大功率输出时，小电流输出的线性度较差，大电流输出容易饱和，需要更换更大匝比的电流互感器，进一步地，现有检测电路也不能兼容有源霍尔电流互感器。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过低频电流峰值和平均值采样，实现短路保护、提高检锅灵敏度，稳定可靠并且三相电与单相电通用的有源低频电流信号检测与控制电路。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，有源低频电流信号检测与控制电路，包括处理芯片IC1、霍尔电流互感器CN5或低频电流互感器CN1、可调电阻R0、精密整流电路、低频电流峰值采样电路和低频电流平均值采样电路，霍尔电流互感器CN5或低频电流互感器CN1一端电联接信号输入端，另一端依次电联接可调电阻和精密整流电路，精密整流电路电联接低频电流峰值采样电路，低频电流平均值采样电路电联接低频电流峰值采样电路，低频电流平均值采样电路和低频电流峰值采样电路分别电联接处理芯片。
本发明有源低频电流信号检测与控制电路通过连接精密整流电路消除整流二极管的压降，以提供检锅灵敏度，通过可调电阻实现宽量程的电流检测，通过低频电流峰值采检电路实现短路保护，通过低频平均值采样电阻实现低频电流有效值检测与保护，采样稳定可靠，并且三相电与单相电通用。
在一些实施方式中，低频电流峰值采样电路包括电压跟随器IC2A，电压跟随器IC2A输入端电联接精密整流电路，输出端串联负载电阻R13和分压电阻R16再接地，负载电阻R13和分压电阻R16之间引出低频电流峰值信号采样点。精密整流电路输出电压信号，电压跟随器IC2A进行1:1比例电压跟随，低频电流峰值信号采样点与处理芯片连接，进行峰值采样。
在一些实施方式中，还包括比较电路，所述比较电路包括比较器IC3B，比较器IC3B正极输入端连接可调电位器POT，负极输入端连接低频电流峰值信号采样点，输出端电联接处理芯片。比较电路通过调节可调电位器POT，实现比较门槛值调节，比较器IC3B电联接处理芯片，实现低频电流峰值信号状态监测。
在一些实施方式中，低频电流平均值采样电路包括电压跟随器IC2B，电压跟随器IC2B输入端连接在负载电阻R15和分压电阻R77之间，输出端串联RC滤波电路，RC滤波电路包括电阻R90、电感L3和电容C25，电阻R30和电容C25之间引出高频电流平均值信号采样点。电压跟随器IC2B接收低频电流峰值信号采样点输出的电压信号，进行1:1电压跟随，并经过RC滤波电路滤波调节，经低频电流平均值信号采样点进行低频电流平均值信号采样。
在一些实施方式中，低频电流平均值信号采样点设置有钳位二极管D3和D4。设置钳位二极管D3和D4保护低频电流平均值信号采样点稳定。
在一些实施方式中，霍尔电流互感器CN5或低频电流互感器CN1设有并联的保护电阻R17。设置保护电阻R17，进行放电保护，防止电流互感器开路对输入电路干扰。
在一些实施方式中，霍尔电流互感器CN5或低频电流互感器CN1和精密整流电路之间设有双向钳位电路。设置双向钳位电路，进行双向钳位保护。
在一些实施方式中，电压跟随器IC2A和电压跟随器IC2B为高输入阻抗低输出阻抗电压跟随器。高输入阻抗实现隔离，防止对放大倍数造成影响。
在一些实施方式中，霍尔电流互感器CN5或低频电流互感器CN1为霍尔电流互感器或低频电流互感器。
本发明的有益效果为：本发明有源低频电流信号检测与控制电路既能兼容无源低频电流互感器又能兼容有源霍尔母线电流互感器，通过连接精密整流电路消除整流二极管的压降，以提供检锅灵敏度，通过可编程衰减器实现宽量程的电流检测，通过低频电流峰值采检电路实现短路保护，通过低频平均值采样电阻实现低频电流有效值检测与保护，采样稳定可靠，并且三相电与单相电通用。
附图说明
图1为现有无源低频电流检测电路；
图2为本发明有源低频电流信号检测与控制电路的电路结构示意图；
图3为本发明处理芯片的引脚结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图2～3所示，有源低频电流信号检测与控制电路，包括处理芯片IC1、霍尔电流互感器CN5或低频电流互感器CN1、可调电阻R0、精密整流电路、低频电流峰值采样电路和低频电流平均值采样电路，霍尔电流互感器CN5或低频电流互感器CN1一端电联接信号输入端，另一端依次电联接可调电阻R0和精密整流电路，精密整流电路电联接低频电流峰值采样电路输入端，低频电流平均值采样电路电联接低频电流峰值采样电路，低频电流平均值采样电路和低频电流峰值采样电路分别电联接处理芯片。
低频电流峰值采样电路包括电压跟随器IC2A，电压跟随器IC2A输入端电联接精密整流电路，输出端串联负载电阻R13和分压电阻R16再接地，负载电阻R13和分压电阻R16之间引出低频电流峰值信号采样点LFIPKIN。精密整流电路输出电压信号，电压跟随器IC2A进行1:1比例电压跟随，低频电流峰值信号采样点LFIPKIN与处理芯片连接，进行峰值采样。
还包括比较电路，所述比较电路包括比较器IC3B，比较器IC3B正极输入端连接可调电位器POT，负极输入端连接低频电流峰值信号采样点，输出端电联接处理芯片。比较电路通过调节可调电位器POT，可实现比较门槛值调节，比较器IC3B通过I_PK电联接处理芯片IC1十九号引脚，实现低频电流峰值信号状态监测。
低频电流平均值采样电路包括电压跟随器IC2B，电压跟随器IC2B输入端连接在负载电阻R15和分压电阻R77之间，输出端串联RC滤波电路，RC滤波电路包括电阻R90、电感L3和电容C25，电阻R30和电容C25之间引出高频电流平均值信号采样点LFI。电压跟随器IC2B接收低频电流峰值信号采样点输出的电压信号，进行1:1电压跟随，并经过RC滤波电路滤波调节，经低频电流平均值信号采样点LFI进行低频电流平均值信号采样，低频电流平均值信号采样点LFI连接处理芯片IC1九号引脚。
低频电流平均值信号采样点LFI设置有钳位二极管D3和D4。低频电流平均值信号采样点LFI与+3.3V电源之间设置钳位二极管D3，低频电流平均值信号采样点LFI串联二极管D4并接地，钳位二极管保户低频电流平均值信号采样点稳定。
霍尔电流互感器CN5或低频电流互感器CN1设有并联的保护电阻R17。设置保护电阻R17，进行放电保护，防止电流互感器开路对输入电路干扰。
霍尔电流互感器CN5或低频电流互感器CN1和精密整流电路之间设有双向钳位电路，设置钳位二极管ZD1、ZD2和TVS1。设置双向钳位电路，进行双向钳位保护。
电压跟随器IC2A和电压跟随器IC2B为高输入阻抗低输出阻抗电压跟随器。高输入阻抗实现隔离，防止对放大倍数造成影响。
CN5为霍尔电流互感器或CN1为低频电流互感器。
本发明的有益效果为：本发明有源低频电流信号检测与控制电路既能兼容无源低频电流互感器又能兼容有源霍尔电流互感器，通过连接精密整流电路消除整流二极管的压降，以提供检锅灵敏度，通过可编程衰减器实现宽量程的电流检测，通过低频电流峰值采检电路实现短路保护，通过低频平均值采样电阻实现低频电流有效值检测与保护，采样稳定可靠，并且三相电与单相电通用。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.有源低频电流信号检测与控制电路，其特征在于，包括处理芯片IC1、有源霍尔电流互感器CN5、无源低频电流互感器CN1、可调电阻R0、保护电阻R17、双向钳位电路、精密整流电路、低频电流峰值采样电路和低频电流平均值采样电路，所述有源霍尔电流互感器CN5与无源低频电流互感器CN1一端均电联接信号输入端，另一端均电联接精密整流电路，所述精密整流电路电联接低频电流峰值采样电路，所述低频电流平均值采样电路电联接低频电流峰值采样电路；
所述低频电流峰值采样电路包括电压跟随器IC2A，所述电压跟随器IC2A输入端电联接精密整流电路的输出端，电压跟随器IC2A的输出端串联负载电阻R13和分压电阻R16再接地，所述负载电阻R13和分压电阻R16之间引出低频电流峰值信号采样点；
还包括比较电路，所述比较电路包括比较器IC3B，所述比较器IC3B正极输入端连接可调电位器POT，所述比较器IC3B的负极输入端连接低频电流峰值信号采样点，所述比较器IC3B的输出端电联接处理芯片；
所述低频电流平均值采样电路包括电压跟随器IC2B，所述电压跟随器IC2B输入端连接在负载电阻R13和分压电阻R16之间，电压跟随器IC2B的输出端串联RC滤波电路，所述RC滤波电路包括电阻R30、电感L3和电容C25，电压跟随器IC2B的输出端依次电联接电感L3、电阻R30与电容C25，所述电阻R30和电容C25之间引出低频电流平均值信号采样点，电容C25远离电阻R30的一端接地；
所述低频电流平均值信号采样点电联接处理芯片；
所述低频电流平均值信号采样点设置有钳位二极管D3和D4；
所述精密整流电路的输入端设有并联的可调电阻R0、保护电阻R17与双向钳位电路；
所述电压跟随器IC2A和电压跟随器IC2B为高输入阻抗低输出阻抗电压跟随器。
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