CN110927443B - 一种pwm调制后的电流检测方法及电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PWM调制后的电流检测方法及电路，包括步骤：获取脉冲信号，并对所述脉冲信号进行调制得到脉冲波形；获取所述脉冲波形，并对脉冲波形进行波形填谷得到模拟量波形；获取所述模拟量波形，并对模拟量波形进行处理得到真实的脉冲信号模拟量。本发明通过对脉冲波形进行波形填谷，得到准确的脉冲信号模拟量，避免了计算模拟量时信号失真。

Description

一种PWM调制后的电流检测方法及电路

技术领域

本发明涉及模拟量计算领域，特别涉及一种PWM调制后的电流检测方法及电路。

背景技术

目前的电子行业中，通过PWM脉宽调制调节占空比来控制电流的方法越来越常用，然而脉冲信号在电阻端的信号表现为高低电平的一个占空比的脉冲波形，它的模拟量是脉冲波形的平均值。

现有技术中，在电流检测电阻以脉冲周期内多点采样算平均值法进行计算模拟量，但是在采样过程会由于占空比的不同出现不同的误差，算出来的平均值就不准确，得不到准确的模拟量数据。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种PWM调制后的电流检测方法及电路，通过对脉冲波形进行波形填谷，得到准确的脉冲信号模拟量，避免了计算模拟量时信号失真。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种PWM调制后的电流检测方法，包括步骤：

获取脉冲信号，并对所述脉冲信号进行调制得到脉冲波形；

获取所述脉冲波形，并对脉冲波形进行波形填谷得到模拟量波形；

获取所述模拟量波形，并对模拟量波形进行处理得到真实的脉冲信号模拟量。

所述对所述脉冲信号进行调制得到脉冲波形的步骤具体包括：

开关管对所述脉冲信号进行调制，得到脉冲波形传至电流检测电阻。

所述获取所述脉冲波形，对脉冲波形进行波形填谷得到模拟量波形的步骤具体包括：

从电流检测电阻获取所述脉冲波形，对脉冲波形进行填谷，得到模拟量波形。

所述获取所述模拟量波形进行处理得到真实的脉冲信号模拟量的步骤具体包括：

获取所述模拟量波形，由MCU的模数转换器直接读取模拟量波形，并由MCU计算脉冲波形的平均值得到真实的脉冲信号模拟量。

所述获取所述模拟量波形进行处理得到真实的脉冲信号模拟量的步骤还包括：

获取所述模拟量波形，直接由运算放大器进行放大，得到真实的脉冲信号模拟量。

基于上述PWM调制后的电流检测方法，本发明还提供一种PWM调制后的电流检测电路，包括：

与电源连接的、用于对脉冲信号进行调制生成脉冲波形的调制单元；

与调制单元连接的、用于对脉冲波形进行检测的电流检测单元；

与检测单元连接的、用于对脉冲波形进行波形填谷得到模拟量波形的填谷单元；

与调制单元、检测单元及填谷单元连接的、用于对模拟量波形进行处理得到真实的模拟量的主控单元。

所述调制单元包括第一MOS管、第一三极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻；

所述第一电阻的一端与主控单元连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端及第一三极管的基极连接，所述第一三极管的集电极与第三电阻的一端及第一MOS管的栅极连接，所述第二电阻的另一端及第一三极管的发射极均接地，所述第三电阻的另一端与电源及第一MOS管的源极连接，所述第一MOS管的漏极与电流检测单元连接。

所述检测单元包括电流检测电阻、第四电阻和第五电阻；

所述电流检测电阻的一端与第一MOS管的漏极和第四电阻的一端连接，所述电流检测电阻的另一端与第五电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端、第五电阻的另一端均与填谷单元及主控单元连接。

所述填谷单元包括第一电容、第二电容；

所述第一电容的一端与第四电阻的另一端及主控单元连接，所述第二电阻的一端与所述第五电阻的另一端及主控单元连接，所述第一电容的另一端、第二电容的另一端均接地。

主控单元包括运算放大器、主控芯片、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第三电容、第四电容；

所述运算放大器的正相输入端与第四电阻的另一端、第一电容的一端及第八电阻的一端连接，所述运算放大器的反相输入端与第五电阻的另一端及第二电容的一端连接，所述运算放大器的输出端与所述第六电阻的一端、第七电阻的一端及第三电容的一端连接，所述第六电阻的另一端与第四电容的一端及主控芯片连接，所述第七电阻的另一端与第三电容的另一端、第五电阻的另一端及运算放大器的反相输入端连接，所述第八电阻的另一端、第四电容的另一端均接地。

相较于现有技术，本发明提供的PWM调制后的电流检测方法及电路，包括步骤：获取脉冲信号，并对所述脉冲信号进行调制得到脉冲波形；获取所述脉冲波形，对脉冲波形进行波形填谷得到模拟量波形；获取所述模拟信号进行处理得到真实的脉冲信号模拟量。本发明通过对脉冲波形进行波形填谷，得到准确的脉冲信号模拟量，避免了计算模拟量时信号失真。

附图说明

图1为本发明提供的PWM调制后的电流检测方法的流程图；

图2为本发明提供的PWM调制后的电流检测方法的S100步骤的流程图；

图3为本发明提供的PWM调制后的电流检测方法的S200步骤的流程图；

图4为本发明提供的PWM调制后的电流检测方法的S301步骤的流程图；

图5为本发明提供的PWM调制后的电流检测方法的S302步骤的流程图；

图6为本发明提供的PWM调制后的电流检测电路的电路图。

具体实施方式

鉴于现有技术中的问题，本发明中提供一种PWM调制后的电流检测方法及电路，通过对脉冲波形进行波形填谷，得到准确的脉冲信号模拟量，避免了计算模拟量时信号失真。

本发明的具体实施方式是为了便于对本发明的技术构思、所解决的技术问题、构成技术方案的技术特征和带来的技术效果做更为详细的说明。需要说明的是，对于这些实施方式的解释说明并不构成对本发明的保护范围的限定。此外，下文所述的实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间不构成冲突就可以相互组合。

现有技术中在进行模数转换时是通过周期内多点采样算平均值法计算脉冲信号的模拟量，但是采用周期内多点采样算平均值法，例如在30％的占空比的波形中，周期内采样10次，即高电平采样3次，低电平采样7次，然后算出平均值；若占空比是25％，周期内采样10次，即高电平只能采样到2次，低电平采样8次，算出的平均值与占空比是20％是一样的；这样会导致算出的结果偏差较大，因此，亟需一种方案以解决因采样误差导致的脉冲信号模拟量计算结果不准确的问题。

综上所述，请参阅图1，本发明提供一种PWM调制后的电流检测方法，包括步骤：

S100、获取脉冲信号，并对所述脉冲信号进行调制得到脉冲波形；

S200、获取所述脉冲波形，并对脉冲波形进行波形填谷得到模拟量波形；

S300、获取所述模拟量波形，并对模拟量波形进行处理得到真实的脉冲信号模拟量。

具体实施时，本实施例中，由调制单元获取脉冲信号，所述脉冲信号可以由主控芯片产生；调制单元获取脉冲信号后对所述脉冲信号进行调制，得到矩形的脉冲波形。电流检测单元获取所述脉冲波形，并由填谷单元对脉冲波形进行波形填谷，使得矩形波转化为近似波浪线的模拟量波形。将所述模拟量波形进行相应的处理得到真实的脉冲信号模拟量。本发明通过对脉冲波形进行波形填谷，得到准确的脉冲信号模拟量，避免了计算模拟量时信号失真。

请参阅图2，所述S100的步骤具体包括：

开关管对所述脉冲信号进行调制，得到脉冲波形传至电流检测电阻。

具体实施时，本实施例中，调制单元中包括开关管，所述开关管可以为MOS管。所述MOS管在脉冲信号高电平时导通，在低电平时截止，得到了矩形的脉冲波形。

请参阅图3，所述S200的步骤具体包括：

从电流检测电阻获取所述脉冲波形，对脉冲波形进行填谷，得到模拟量波形。

具体实施时，本实施例中，电流检测单元包括电流检测电阻，所述脉冲波形传至电流检测电阻，所述从电流检测电阻可检测脉冲波形；通过填谷单元对脉冲波形进行波形填谷，使得只有高低电平的矩形脉冲波形转变为连续的波浪线模拟量波形。

请参阅图4，所述S300的步骤具体包括：

S301、获取所述模拟量波形，由主控芯片的模数转换器直接读取模拟量波形，并由MCU计算脉冲波形的平均值得到真实的脉冲信号模拟量。

具体实施时，本实施例中，所述模拟量波形可由主控芯片的模数转换器直接读取，再由主控芯片通过周期内多点采样算平均值法进行模拟量计算，由于波形是连续的，因此采样点准确，计算的平均值也较为准确，可得到真实的脉冲信号模拟量。

进一步的，请参阅图5，所述S300的步骤还包括：

S302、获取所述模拟量波形，直接由运算放大器进行放大，得到真实的脉冲信号模拟量。

由于模拟量波形是连续的，已经很接近真实的模拟量，因此，还可以将所述模拟量波形直接输入运算放大器，由运算放大器进行放大，也能够得到真是的脉冲信号模拟量。

请参阅图6，基于上述的PWM调制后的电流检测方法，一种PWM调制后的电流检测电路，包括：与电源连接的、用于对脉冲信号进行调制生成脉冲波形的调制单元100；与调制单元连接的、用于对脉冲波形进行检测的电流检测单元200；与检测单元连接的、用于对脉冲波形进行波形填谷得到模拟量波形的填谷电源300；与调制单元、检测单元及填谷单元连接的、用于对模拟量波形进行处理得到真实的模拟量的主控单元(图中未示出)。

具体实施时，本实施例中，由主控单元发送脉冲信号至调制单元100；所述调制单元100获取脉冲信号，并对脉冲信号进行调制，得到矩形的脉冲波形。电流检测单元200获取所述脉冲波形并传至填谷电源300，填谷电源300对脉冲波形进行波形填谷，使得矩形波转换为连续的模拟量波形。最后将所述模拟量波形进行相应的处理得到真实的脉冲信号模拟量。特别的，技术人员可从检测单元中检测到脉冲波形。本发明通过对脉冲波形进行波形填谷，得到准确的脉冲信号模拟量，避免了计算模拟量时信号失真。

具体的，所述调制单元100包括第一MOS管Q1、第一三极管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3。

具体实施时，本实施例中，所述第一三极管Q2的基极接收主控芯片发出的脉冲信号。当接收到高电平时，第一三极管Q2导通，使得第一MOS管Q1的栅极得电导通；当第一三极管Q2的基极接收到电平的脉冲时，第一三极管Q2截止，第一MOS管Q1也截止。通过第一MOS管Q1的导通和截止向电流检测单元200发送脉冲波。

所述调制单元100的内部元器件的具体连接关系为：所述第一电阻R1的一端与主控单元连接，所述第一电阻R1的另一端与所述第二电阻R2的一端及第一三极管Q2的基极连接，所述第一三极管Q2的集电极与第三电阻R3的一端及第一MOS管Q1的栅极连接，所述第二电阻R2的另一端及第一三极管Q2的发射极均接地，所述第三电阻R3的另一端与电源及第一MOS管Q1的源极连接，所述第一MOS管Q1的漏极与电流检测单元200连接。

进一步的，所述检测单元包括电流检测电阻R0、第四电阻R4和第五电阻R5。

具体的，由电流检测电阻R0采集脉冲波形，并由第四电阻R4和第五电阻R5分别向填谷电源300传递脉冲波形。

具体的，所述检测单元的内部元器件的具体连接关系为：所述电流检测电阻R0的一端与第一MOS管Q1的漏极和第四电阻R4的一端连接，所述电流检测电阻R0的另一端与第五电阻R5的一端连接，所述第四电阻R4的另一端、第五电阻R5的另一端均与填谷电源300及主控单元连接。

进一步的，所述填谷电源300包括第一电容C1、第二电容C2。

具体实施时，本实施例中，所述第一电容C1和第二电容C2分别将第四电阻R4和第五电阻R5传来的脉冲波形进行波形填谷，得到连续的模拟量波形。

具体的，所述填谷电源300的内部元器件的具体连接关系为：所述第一电容C1的一端与第四电阻R4的另一端及主控单元连接，所述第二电阻R2的一端与所述第五电阻R5的另一端及主控单元连接，所述第一电容C1的另一端、第二电容C2的另一端均接地。

进一步的，主控单元包括运算放大器、主控芯片(图中未示出)、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第三电容C3、第四电容C4。

主控芯片发送脉冲信号至第一三极管Q2，最后获取填谷后的模拟量波形计算脉冲信号的模拟量，具体发，主控芯片通过周期内多点采样算平均值法计算得到真实的脉冲波形模拟量。

需要说明的是，还可以直接由运算放大器进行放大得到真是的脉冲波形模拟量，而不需要经过计算。

具体的，所述主控单元的内部元器件的具体连接关系为：所述运算放大器的正相输入端与第四电阻R4的另一端、第一电容C1的一端及第八电阻R8的一端连接，所述运算放大器的反相输入端与第五电阻R5的另一端及第二电容C2的一端连接，所述运算放大器的输出端与所述第六电阻R6的一端、第七电阻R7的一端及第三电容C3的一端连接，所述第六电阻R6的另一端与第四电容C4的一端及主控芯片连接，所述第七电阻R7的另一端与第三电容C3的另一端、第五电阻R5的另一端及运算放大器的反相输入端连接，所述第八电阻R8的另一端、第四电容C4的另一端均接地。

综上所述，本发明提供的PWM调制后的电流检测方法及电路，包括步骤：获取脉冲信号，并对所述脉冲信号进行调制得到脉冲波形；获取所述脉冲波形，对脉冲波形进行波形填谷得到模拟量波形；获取所述模拟信号进行处理得到真实的脉冲信号模拟量。本发明通过对脉冲波形进行波形填谷，得到准确的脉冲信号模拟量，避免了计算模拟量时信号失真。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种PWM调制后的电流检测电路，其特征在于，包括：

与电源连接的、用于对脉冲信号进行调制生成脉冲波形的调制单元；

与调制单元连接的、用于对脉冲波形进行检测的电流检测单元；

与检测单元连接的、用于对脉冲波形进行波形填谷得到模拟量波形的填谷单元；

与调制单元、检测单元及填谷单元连接的、用于对模拟量波形进行处理得到真实的模拟量的主控单元；

所述调制单元包括第一MOS管、第一三极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻；

所述第一电阻的一端与主控单元连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端及第一三极管的基极连接，所述第一三极管的集电极与第三电阻的一端及第一MOS管的栅极连接，所述第二电阻的另一端及第一三极管的发射极均接地，所述第三电阻的另一端与电源及第一MOS管的源极连接，所述第一MOS管的漏极与电流检测单元连接；

所述检测单元包括电流检测电阻、第四电阻和第五电阻；

所述电流检测电阻的一端与第一MOS管的漏极和第四电阻的一端连接，所述电流检测电阻的另一端与第五电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端、第五电阻的另一端均与填谷单元及主控单元连接；

所述填谷单元包括第一电容、第二电容；

所述第一电容的一端与第四电阻的另一端及主控单元连接，所述第二电阻的一端与所述第五电阻的另一端及主控单元连接，所述第一电容的另一端、第二电容的另一端均接地。

2.根据权利要求1所述的PWM调制后的电流检测电路，其特征在于，主控单元包括运算放大器、主控芯片、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第三电容、第四电容；

所述运算放大器的正相输入端与第四电阻的另一端、第一电容的一端及第八电阻的一端连接，所述运算放大器的反相输入端与第五电阻的另一端及第二电容的一端连接，所述运算放大器的输出端与所述第六电阻的一端、第七电阻的一端及第三电容的一端连接，所述第六电阻的另一端与第四电容的一端及主控芯片连接，所述第七电阻的另一端与第三电容的另一端、第五电阻的另一端及运算放大器的反相输入端连接，所述第八电阻的另一端、第四电容的另一端均接地。

3.一种基于权利要求1-2任一项所述的一种PWM调制后的电流检测电路的检测方法，其特征在于，包括步骤：

获取脉冲信号，并对所述脉冲信号进行调制得到脉冲波形；

获取所述脉冲波形，并对脉冲波形进行波形填谷得到模拟量波形；

获取所述模拟量波形，并对模拟量波形进行处理得到真实的脉冲信号模拟量。

4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述对所述脉冲信号进行调制得到脉冲波形的步骤具体包括：

开关管对所述脉冲信号进行调制，得到脉冲波形传至电流检测电阻。

5.根据权利要求4所述的检测方法，其特征在于，所述获取所述脉冲波形，对脉冲波形进行波形填谷得到模拟量波形的步骤具体包括：

从电流检测电阻获取所述脉冲波形，对脉冲波形进行填谷，得到模拟量波形。

6.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述获取所述模拟量波形进行处理得到真实的脉冲信号模拟量的步骤具体包括：

获取所述模拟量波形，由MCU的模数转换器直接读取模拟量波形，并由MCU计算脉冲波形的平均值得到真实的脉冲信号模拟量。

7.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述获取所述模拟量波形进行处理得到真实的脉冲信号模拟量的步骤还包括：

获取所述模拟量波形，直接由运算放大器进行放大，得到真实的脉冲信号模拟量。

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