CN111060742A - 一种电流测试仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电流测试仪，包括恒流源电路、采样电路、PWM抑制和差分放大电路、模数转换电路、微处理器，所述恒流源电路为采样电路提供参考电流，所述采样电路将采样取得的电流信号输入至PWM和差分放大电路滤除干扰后，所述模数转换电路将电流信号转换为数字信号，再传输至微处理器。本发明通过合理的电路设计实现双向电流检测；且采用电流校准原理，通过恒流源电路为采样电路提供参考电流，有效地校准采样电流，避免误差，提高精度和准度；相比其它类似仪器，更加小巧和操作方便。
Description
技术领域
本发明涉及电学技术领域，特别涉及一种电流测试仪。
背景技术
在电池充放电调节器、开关电源等应用场景，对电流的测量通常采用电流采样的方式，目前电流采样方式多种多样，各有优缺点，但大部分都是只能实现单向电流采样，中国专利CN102426285A公开了一种用于双向电流采样的电流传感器，通过检测采样电阻上的压降来测量电流，流过采样电阻的电流变化引起采样电压的微小变化，最后将变化通过采样电路以电压的形式输出，从而实现双向电流的采样，但该电路缺乏电流校正机制，并不能保证采样的精度和准度，因此现有技术需要改进。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种电流测试仪。
为实现上述目的，本发明的具体方案如下：
一种电流测试仪，包括恒流源电路、采样电路、PWM抑制和差分放大电路、模数转换电路、微处理器，所述恒流源电路为采样电路提供参考电流，所述采样电路将采样取得的电流信号输入至PWM和差分放大电路滤除干扰后，所述模数转换电路将电流信号转换为数字信号，再传输至微处理器。
优选地，所述恒流源电路包括放大器U5、MOS管TR9和TR4、电阻R6，所述MOS管TR4作为恒流源开关连接MOS管TR9的漏极，所述MOS管TR9的栅极连接放大器的输出端，从而输出稳定的电压，所述放大器U5的正向输入端连接模数转换电路的输出端，反向输入端同MOS管TR9的源极一起通过电阻R6接地。
优选地，所述采样电路包括采样电阻R7，所述采样电阻R7连接于PWM抑制和差分放大电路的输入端。
优选地，所述PWM抑制和差分放大电路包括芯片U3，其输出端连接模数转换电路的输入端。
优选地，所述模数转换电路包括模数转换器U2，其输出端连接放大器U5的正向输入端。
优选地，所述微处理器采用型号为STM32F401RET6，所述微处理器与模数转换电路通信连接。
优选地，该电流测试仪还包括盒子和盒子内的PCB板，所述恒流源电路、采样电路、PWM抑制和差分放大电路、模数转换电路、微处理器均固定于PCB板上。
采用本发明的技术方案，具有以下有益效果：
本发明的电流检测过程是一个将电流信号转换为电压信号的过程，电流检测范围±5A，输入电压范围0-15V，可满足大部分智能终端设备的需求；通过合理的电路设计实现双向电流检测；且采用电流校准原理，通过恒流源电路为采样电路提供参考电流，有效地校准采样电流，避免误差，提高精度和准度；相比其它类似仪器，更加小巧和操作方便。
附图说明
图1为本发明结构爆炸图；
图2为本发明功能模块框图；
图3为本发明电路图；
图4为本发明微处理器的电路图。
其中，1-恒流源电路，2-采样电路，3-PWM抑制和差分放大电路，4-模数转换电路，5-微处理器，6-电脑，7-显示器，8-盒盖，9-PCB板，10-盒底。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进一步说明。
参照图1，本发明提供一种电流测试仪，包括由盒底10和盒盖8组成的盒子和盒子内的PCB板9。
参照图2，所述PCB板9包括恒流源电路1、采样电路2、PWM抑制和差分放大电路3、模数转换电路4、微处理器5，所述恒流源电路1为采样电路2提供参考电流，所述采样电路2将采样取得的电流信号输入至PWM和差分放大电路3滤除干扰后，所述模数转换电路4将电流信号转换为数字信号，再传输至微处理器5进行相应的处理。
参照图3，所述采样电路2包括采样电阻R7，其阻值为10mΩ，连接于PWM抑制和差分放大电路3的输入端；当待测电流I从采样电阻R7经过时，会产生一个压降Uin＝I×R7，Uin作为输入信号输入至PWM抑制和差分放大电路3，当电流为5A时，压降只有50mV。
所述PWM抑制和差分放大电路3包括专用电流传感器芯片U3，U3对Uin放大50倍并对其中的PWM噪声干扰和各种共模干扰进行过滤后得到2.5V的参考电平，方便模数转换电路4进行采样运算，由于2.5V的参考电平可正也可负，分别代表了正电流和负电流，因此可以实现正负电流的双向检测。
所述模数转换电路包括供电电压5V、参考电压2.5V、24bit的模数转换器U2，最小单位为5V/2^24＝0.298uV，其输入端连接U3的输出端，U2输出端连接恒流源电路1；U2采样电压信号后将其转换成数字信号，再通过SPI接口，把数字信号传输给微处理器U1做进一步的运算。
电流测量的最小量程对应模数转换器的输入电压0.298uV，对应10mΩ的电阻R7的电压降为0.298uV/50＝0.0059uV，转换成电流是0.0059uV/10mΩ＝0.59uA；满量程时ADC输入电压为±2.5V，对应10mΩ的电阻的电压降为±2.5V/50＝±0.05V，转换成电流是±0.05V/10mΩ＝±5A。
由于电路参数的误差，会导致该电流测试仪的测试结果产生误差，本发明采用恒流源电路1提供一个标准电流做为基础以修正误差，所述恒流源电路1包括放大器U5、MOS管TR9和TR4、电阻R6，所述MOS管TR4作为恒流源开关连接MOS管TR9的漏极，所述MOS管TR9的栅极连接放大器的输出端，所述放大器U5的正向输入端连接模数转换电路的输出端，反向输入端同MOS管TR9的源极一起通过电阻R6接地，所述恒流源电路1以模数转换器U2的参考电压2.5V为基础，驱动25Ω的电阻R6得到标准的100mA参考电流，由于模数转换器U2采样了相同的参考电压，当参考电压有误差时，在PWM抑制和差分放大电路3中会被抵消。
参照图2和图4，所述微处理器5采用型号为STM32F401RET6，与模数转换电路4通信连接，把数字信号转换成真实的电流值，通过USB口再发送给电脑6，最后在电脑6的显示器7中显示电流，此部分可采用现有技术，不再赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种电流测试仪，其特征在于，包括恒流源电路、采样电路、PWM抑制和差分放大电路、模数转换电路、微处理器，所述恒流源电路为采样电路提供参考电流，所述采样电路将采样取得的电流信号输入至PWM和差分放大电路滤除干扰后，所述模数转换电路将电流信号转换为数字信号，再传输至微处理器。
2.根据权利要求1所述的电流测试仪，其特征在于，所述恒流源电路包括放大器U5、MOS管TR9和TR4、电阻R6，所述MOS管TR4作为恒流源开关连接MOS管TR9的漏极，所述MOS管TR9的栅极连接放大器的输出端，从而输出稳定的电压，所述放大器U5的正向输入端连接模数转换电路的输出端，反向输入端同MOS管TR9的源极一起通过电阻R6接地。
3.根据权利要求2所述的电流测试仪，其特征在于，所述采样电路包括采样电阻R7，所述采样电阻R7连接于PWM抑制和差分放大电路的输入端。
4.根据权利要求3所述的电流测试仪，其特征在于，所述PWM抑制和差分放大电路包括芯片U3，其输出端连接模数转换电路的输入端。
5.根据权利要求4所述的电流测试仪，其特征在于，所述模数转换电路包括模数转换器U2，其输出端连接放大器U5的正向输入端。
6.根据权利要求5所述的电流测试仪，其特征在于，所述微处理器采用型号为STM32F401RET6，所述微处理器与模数转换电路通信连接。
7.根据权利要求6所述的电流测试仪，其特征在于，该电流测试仪还包括盒子和盒子内的PCB板，所述恒流源电路、采样电路、PWM抑制和差分放大电路、模数转换电路、微处理器均固定于PCB板上。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202010055394.6A CN111060742A (zh) | 2020-01-17 | 2020-01-17 | 一种电流测试仪 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202010055394.6A CN111060742A (zh) | 2020-01-17 | 2020-01-17 | 一种电流测试仪 |
Publications (1)
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| CN111060742A true CN111060742A (zh) | 2020-04-24 |
Family
ID=70307528
Family Applications (1)
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Country Status (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112379155A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-02-19 | 株洲中车时代电气股份有限公司 | 一种电流监测装置 |
| WO2022056923A1 (zh) * | 2020-09-21 | 2022-03-24 | 深圳欣锐科技股份有限公司 | 恒流源采样电路和方法 |
-
2020
- 2020-01-17 CN CN202010055394.6A patent/CN111060742A/zh active Pending
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