CN203455644U - 电流检测电路控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了电流检测电路控制系统，检测主电路上电感的电流，包括：CPLD控制电路，采集输入主电路的电压的输入波形，判断波形的方向，以方向信号的方式输出，且CPLD控制电路生成主电路上电感的电流正弦包络；电流检测电路，检测待测电感上的电流值；电流环控制电路，根据方向信号、正弦包络和电感上的电流值发出控制主电路中的开关管的开关状态的信号；其中，不同的方向信号对应不同的开关管操控，且将电流正弦包络与电流检测电路检测到的电流值进行比较，来形成控制主电路中开关管的开关信号，CPLD控制电路控制主电路中开关管的开关操作。本实用新型的电流检测电路的控制系统，可以使PFC的效率在97.5％以上，在输出功率为2.2KW时达到98％。
Description
技术领域
本发明涉及一种电动汽车车载充电机电流检测电路的控制系统，特别是电流检测的改进电路。
背景技术
在开关电源领域，电流检测电路是一个不可缺少的电路装置，但传统的电流检电路存在着增加额外功耗和检测精度太低的缺点，避免了传统电流检测技术中增加额外功耗和检测精度太低的缺点，能即时、快速地检测流过电感的电流，构成电流反馈回路，实现反馈回路的控制，可有效地进行开关控制和过流保护电流检测电路。
目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：如何能够创新地提出一种电流检测电路的控制装置，以解决现有技术中存在的不足，有效的实现低功耗高精度的电流检测电路的控制装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于提高充电器功率的电流检测电路，其能够帮助提高功率因数，还可以设计为能够通过三极管放大自动驱动检测电路上的开关管(可以是MOS开关管)。
本发明提供一种车载充电机电流检测电路的控制装置，该装置包括：CPLD控制电路：主要是通过采集输入波形，并判断其波形的方向，得出方向信号。
若是正半周，方向信号PFC_U_IN～_SIGN为低电平，经过三极管的驱动后，U_IN～_SIGN为低电平，/U_IN～_SIGN为高电平，T5开通；
同样负半周时，方向信号PFC_U_IN～_SIGN为高电平，经过三极管的驱动后，U_IN～_SIGN为高电平，/U_IN～_SIGN为低电平，T3开通；
进一步的，采用复杂可编程逻辑器件CPLD形成正弦包络波，复杂的CPLD形成正弦包络，同检测到的电流进行比较，得出开关管的关闭信号PFC_CUR_1_HIGH。
具体而言，本发明提供一种电流检测电路控制系统，其检测主电路上电感的电流，以根据检测结果控制主电路上的开关管，其中，所述控制系统包括：
CPLD控制电路，其采集输入主电路的电压的输入波形，判断波形的方向，并将判断结果以方向信号的方式输出，且CPLD控制电路生成主电路上电感的电流正弦包络；
电流检测电路，其检测待测电感上的电流值；
电流环控制电路，其根据方向信号、正弦包络和电感上的电流值发出控制主电路中的开关管的开关状态的信号；
其中，不同的方向信号对应不同的开关管操控，且将所述电流正弦包络与电流检测电路检测到的电流值进行比较，来形成控制主电路中开关管的开关信号，CPLD控制电路控制主电路中开关管的开关操作。
优选的是，所述的电流检测电路控制系统中，当电流检测电路检测到的电流值到达电流正弦包络时，通过操作开关管切断通过待测电感的电流，而由待测电感释放电能；当电流检测电路检测到的电流值下降到零值时，通过操作开关管接通通过待测电感的电流，而使待测电感蓄电。
优选的是，所述的电流检测电路控制系统中，CPLD控制电路输出的方向信号的高电平为3.3V。
优选的是，所述的电流检测电路控制系统中，电流检测电路利用三极管放大所述方向信号的高电平，使得方向信号的高电平驱动电流检测电路中的开关管完全导通。
优选的是，所述的电流检测电路控制系统中，所述电流环控制电路将CPLD输出控制电路的50Hz的方向信号的3.3V高电平经过两个三极管放大后，变为5V高电平，再利用5V高电平驱动电流检测电路中的开关管，使得开关管完全导通。
优选的是，所述的电流检测电路控制系统中，所述两个三级管为NPN型三极管，其中第一三极管的基极与第二三极管的集电极连接，而两个三极管的基极连接在一起并与负方向信号连接，与正方向信号通过第一开关管连接；两个三极管的基极连接在一起接地。
优选的是，所述的电流检测电路控制系统中，电流检测电路检测到的电流经5欧电阻后，变成电压量送至比较器的第4脚，CPLD控制电路生成的正弦包络进行A/D转换后进入到比较器的第3脚，两者进行比较，以判断检测到的电流已经达到包络信号。
优选的是，所述的电流检测电路控制系统中，PLD控制电路将电压的输入经过半波整流的波形，提升1/4的峰值。
本发明的有益效果在于提供一种车载充电机电流检测的改进电路，以解决之前电路中的MOS管不完全导通，而导致检测到的输入电流正负半周波形不对称，从而引起功率因数的降低。并且电流检测电路中的开关管可以通过外输5v电压来实现开关，也可以通过自身放大电路将信号电压增加来实现开关管的开关。
附图说明
图1为本发明电流检测电路示意图；
图2为本发明改进的电流检测电路示意图；
图3为本发明电流检测电路控制系统的控制流程图；
图4为本发明CPLD控制电路和电流环控制电路图；
图5为本发明应用于充电器时的不同功率的效率图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明车载充电机电流检测电路的控制装置的实现进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为本发明所采用电流检测电路装置。
由图1-图4所示，本发明的技术方案如下：
如图4所示，CPLD控制电路：主要是通过采集输入波形，并判断其波形的方向，得出方向信号。
如图1和图2所示，电流检测电路：检测流过电感上的电流；
如图3所示，电流环控制电路：用CPLD形成正弦包络与检测到的电流进行比较，来形成主电路开关管的关闭信号。
复杂可编程逻辑器件CPLD通过A/D采集电路将输入的交流正弦波转换成数字量，并判断其波形方向，并对此进行处理形成输入的包络波的PWM。
具体的处理流程为(如图3所示)：
CPLD对采集到的输入波形的数字量对其最高位进行判断，若为0的话则为正半周，若为1的话则为负半周。如为正半周时，其数字量保持一致，若为负半周时，则其数字量取反加1，也就是将负半周波形翻转成正半周波形。由于在正负半周交替时，输入波形有零点及接近零点的地方，为了避开这个区域，使得输入电流波形更好的跟随输入电压波形，因此，将经过半波整流的波形，提升一个基准，具体操作是CPLD要计算输入波形的峰值，将半波包络加上一个1/4的峰值，即可将半波包络提升，再乘上一个闭环的PI调节值，并将此包络波转化成PWM波。以便输入到后级电路如图4。
因为本发明的电流检测电路装置如图1，电流检测电路的改进装置如图2，具体实施如下：
当正半周时，PFC_U_IN～_SIGN为低电平(0V)，经三极管T7，T6驱动后，即U_IN～_SIGN为低电平(0V)，/U_IN～_SIGN为高电平(5V)，T3、T4关闭，T5导通，由于PFC_CUR_1与PFC_CUR_1_RTN之间有一个5欧的电阻(图4为4个20欧电阻并联)。电流从TF1B的2端到D11经过T5到PFC_CUR_1经5欧的电阻再到D9，最后回到TF1B的4端，采集到的电流经5欧电阻后，变成电压量送至比较器U10的第4脚，上面提及的PWM波进行A/D转换后进入到比较器U10的第3脚，两者进行比较，当PFC_CUR_1_HIGH从高低跳变时，就说明测量值电流已经达到包络信号，即关闭相应MOS管。
同理负半周时，PFC_U_IN～_SIGN为高电平(3.3V)，经三极管T7，T6驱动后，即U_IN～_SIGN为高电平(5V)，/U_IN～_SIGN为低落电平(0V)，T3、T4导通，T5关闭。电流从TF1B的4端经过D6到T3再到PFC_CUR_1，经5欧的电阻和D10回到TF1B的2端，采集到的电流经5欧电阻，转换成电压量进入比较器U10的第4脚，上述提及的PWM波经过A/D转换后，进入到比较器U10第3脚，两者进行比较，当PFC_CUR_1_HIGH从高向低跳变时，就说明测量值电流已经达到包络信号，即关闭MOS管。
如图5所示，本发明车载充电机电流检测电路的控制装置，可以使PFC的效率在97.5％以上，在输出功率为2.2KW时达到98％，具体可见充电机的效率图5。
本发明提供一种车载充电机电流检测电路的控制装置，该装置包括：CPLD控制电路：主要是通过采集输入波形，并判断其波形的方向，得出方向信号。
若是正半周，方向信号PFC_U_IN～_SIGN为低电平，经过三极管的驱动后，U_IN～_SIGN为低电平，/U_IN～_SIGN为高电平，T5开通；
同样负半周时，方向信号PFC_U_IN～_SIGN为高电平，经过三极管的驱动后，U_IN～_SIGN为高电平，/U_IN～_SIGN为低电平，T3开通；
进一步的，采用复杂可编程逻辑器件CPLD形成正弦包络波，复杂的CPLD形成正弦包络，同检测到的电流进行比较，得出开关管的关闭信号PFC_CUR_1_HIGH。
具体而言，本发明提供一种电流检测电路控制系统，其检测主电路上电感的电流，以根据检测结果控制主电路上的开关管，其中，所述控制系统包括：
CPLD控制电路，其采集输入主电路的电压的输入波形，判断波形的方向，并将判断结果以方向信号的方式输出，且CPLD控制电路生成主电路上电感的电流正弦包络；
电流检测电路，其检测待测电感上的电流值；
电流环控制电路，其根据方向信号、正弦包络和电感上的电流值发出控制主电路中的开关管的开关状态的信号；
其中，不同的方向信号对应不同的开关管操控，且将所述电流正弦包络与电流检测电路检测到的电流值进行比较，来形成控制主电路中开关管的开关信号，CPLD控制电路控制主电路中开关管的开关操作。
优选的是，所述的电流检测电路控制系统中，当电流检测电路检测到的电流值到达电流正弦包络时，通过操作开关管切断通过待测电感的电流，而由待测电感释放电能；当电流检测电路检测到的电流值下降到零值时，通过操作开关管接通通过待测电感的电流，而使待测电感蓄电。
优选的是，所述的电流检测电路控制系统中，CPLD控制电路输出的方向信号的高电平为3.3V。
优选的是，所述的电流检测电路控制系统中，电流检测电路利用三极管放大所述方向信号的高电平，使得方向信号的高电平驱动电流检测电路中的开关管完全导通。
优选的是，所述的电流检测电路控制系统中，所述电流环控制电路将CPLD输出控制电路的50Hz的方向信号的3.3V高电平经过两个三极管放大后，变为5V高电平，再利用5V高电平驱动电流检测电路中的开关管，使得开关管完全导通。
优选的是，所述的电流检测电路控制系统中，所述两个三级管为NPN型三极管，其中第一三极管的基极与第二三极管的集电极连接，而两个三极管的基极连接在一起并与负方向信号连接，与正方向信号通过第一开关管连接；两个三极管的基极连接在一起接地。
优选的是，所述的电流检测电路控制系统中，电流检测电路检测到的电流经5欧电阻后，变成电压量送至比较器的第4脚，CPLD控制电路生成的正弦包络进行A/D转换后进入到比较器的第3脚，两者进行比较，以判断检测到的电流已经达到包络信号。
优选的是，所述的电流检测电路控制系统中，PLD控制电路将电压的输入经过半波整流的波形，提升1/4的峰值。
本发明所采用软件控制方法以及相应的硬件电路装置可使车载充电机功率因数电路的效率达到98％。
最后应当说明的是，很显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。
Claims (7)
1.一种电流检测电路控制系统，其检测主电路上电感的电流，其中，所述控制系统包括：
CPLD控制电路，其与主电路连接，并采集输入主电路的电压的输入波形，判断波形的方向，并将判断结果以方向信号的方式输出，且CPLD控制电路生成主电路上电感的电流正弦包络；
电流检测电路，其检测主电路上待测电感上的电流值；
电流环控制电路，其根据方向信号、正弦包络和电感上的电流值发出控制主电路中的开关管的开关状态的信号；
其中，CPLD控制电路根据待检测电感上的电流值控制主电路中开关管的开关操作。
2.如权利要求1所述的电流检测电路控制系统，其中，CPLD控制电路输出的方向信号的高电平为3.3V。
3.如权利要求2所述的电流检测电路控制系统，其中，电流检测电路利用三极管放大所述方向信号的高电平，使得方向信号的高电平驱动电流检测电路中的开关管完全导通。
4.如权利要求2所述的电流检测电路控制系统，其中，所述电流环控制电路将CPLD输出控制电路的50Hz的方向信号的3.3V高电平经过两个三极管放大后，变为5V高电平，再利用5V高电平驱动电流检测电路中的开关管，使得开关管完全导通。
5.如权利要求4所述的电流检测电路控制系统，其中，所述两个三级管为NPN型三极管，其中第一三极管的基极与第二三极管的集电极连接，而两个三极管的基极连接在一起并与负方向信号连接，与正方向信号通过第一开关管连接；两个三极管的基极连接在一起接地。
6.如权利要求2所述的电流检测电路控制系统，其中，电流检测电路检测到的电流经5欧电阻后，变成电压量送至比较器的第4脚，CPLD控制电路生成的正弦包络进行A/D转换后进入到比较器的第3脚，两者进行比较，以判断检测到的电流已经达到包络信号。
7.如权利要求6所述的电流检测电路控制系统，其中，PLD控制电路将电压的输入经过半波整流的波形，提升1/4的峰值。
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