CN210037952U

CN210037952U - 负载电流方向的检测电路、芯片、电子设备

Info

Publication number: CN210037952U
Application number: CN201822170749.7U
Authority: CN
Inventors: 马少才; 刘占军; 于子忠; 范险峰; 王鹏; 赵云龙
Original assignee: Ruking Emerson Climate Technologies Shanghai Co Ltd
Current assignee: Shanghai Rujing Intelligent Control Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2018-12-24
Filing date: 2018-12-24
Publication date: 2020-02-07
Anticipated expiration: 2028-12-24

Abstract

本实用新型提供一种负载电流方向的检测电路、芯片、电子设备，所述负载电流方向的检测电路包括：转换模块，用于对一电源模块输出的电信号进行转换，并将转换后的电信号引出，以形成待检测信号；检测模块，用于对所述待检测信号进行检测；采集模块，用于在指定时间点采集所述检测模块所检测的信号，根据该信号获取相应的负载电流方向。本实用新型提供了结构简单电路、程序设计简单、使用器件数量少、且成本低，适用于大规模的商业应用。

Description

负载电流方向的检测电路、芯片、电子设备

技术领域

本实用新型属于电子电路技术领域，涉及一种检测电路，特别是涉及一种负载电流方向的检测电路、芯片、电子设备。

背景技术

对于两电平三相逆变桥而言，根据控制算法需求，需要实时检测负载三相电流方向。目前较常见的是采用电流传感器、电流互感器、线性隔离放大器等实现负载三相电流的检测的实时检测，成本较高，不利于大规模的商业应用，所以需要开发一种结构简单、精度高、且成本低廉的负载三相电流方向检测的方法。

因此，如何提供一种负载电流方向的检测电路、芯片、电子设备，以解决现有技术成本较高，造成不利于大规模的商业应用等缺陷，实已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种负载电流方向的检测电路、芯片、电子设备，用于解决现有技术成本较高，造成不利于大规模的商业应用的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型一方面提供一种负载电流方向的检测电路，所述负载电流方向的检测电路包括：转换模块，用于对一电源模块输出的电信号进行转换，并将转换后的电信号引出，以形成待检测信号；检测模块，用于对所述待检测信号进行检测；采集模块，用于在指定时间点采集所述检测模块所检测的信号，根据该信号获取相应的负载电流方向。

于本实用新型的一实施例中，所述电源模块为一直流电源；所述转换模块包括并联连接的第一逆变桥臂、第二逆变桥臂和第三逆变桥臂；所述第一逆变桥臂、第二逆变桥臂和第三逆变桥臂的一端连接在所述直流电源的正极，所述第一逆变桥臂、第二逆变桥臂和第三逆变桥臂的另一端连接在所述直流电源的负极。

于本实用新型的一实施例中，所述第一逆变桥臂由第一开关器件和第二开关器件串联组成；所述第二逆变桥臂由第三开关器件和第四开关器件串联组成；所述第三逆变桥臂由第五开关器件和第六开关器件串联组成。

于本实用新型的一实施例中，所述第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、第四开关器件、第五开关器件和第六开关器件均采用具有开关功能的半导体器件；其中，所述第一开关器件、第三开关器件和第五开关器件的集电极与所述直流电源的正极连接；所述第一开关器件、第三开关器件和第五开关器件的发射极分别与第二开关器件、第四开关器件和第六开关器件的集电极连接，所述第二开关器件、第四开关器件和第六开关器件的发射极接地。

于本实用新型的一实施例中，所述待检测信号为所述第一逆变桥臂的下桥臂第二开关器件两端的第一待检测电压信号、所述第二逆变桥臂的下桥臂第四开关器件两端的第二待检测电压信号、和/或所述第三逆变桥臂的下桥臂第六开关器件两端的第三待检测电压信号。

于本实用新型的一实施例中，所述检测模块包括：第一检测单元，其输入端连接至所述第一逆变桥臂的中点，用于引出所述第一待检测电压信号；第二检测单元，其输入端连接至所述第二逆变桥臂的中点，用于引出所述第二待检测电压信号；第三检测单元，其输入端连接至所述第三逆变桥臂的中点，用于引出所述第三待检测电压信号。

于本实用新型的一实施例中，所述第一检测单元包括第一二极管，第一电容，第一电阻、第二电阻、第三电阻R3、第四电阻和第一比较器；其中，所述第一二极管的负极端接收第一待检测电压信号，所述第一二极管的正极端与第一电阻的一端、第一电容的一端、第一比较器的同相输入端相连；所述第一电阻的另一端与控制电源相连；所述第一电容的另一端与控制电源地相连；所述第二电阻的一端与所述第三电阻一端、第一比较器反相输入端相连；所述第二电阻的另一端与控制电源相连；所述第三电阻的另一端与控制电源地相连；所述第一比较器的输出端与第四电阻的一端相连，并作为所述第一检测单元所检测的信号的输出端；所述第四电阻的另一端与控制电源相连。

于本实用新型的一实施例中，所述第二检测单元包括第二二极管，第二电容，第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻和第二比较器；其中，所述第二二极管的负极端接收第二待检测电压信号，所述第二二极管的正极端与第五电阻的一端、第二电容的一端、第二比较器的同相输入端相连；所述第五电阻的另一端与控制电源相连；所述第二电容的另一端与控制电源地相连；所述第六电阻的一端与所述第七电阻的一端、第二比较器反相输入端相连；所述第六电阻的另一端与控制电源相连；所述第七电阻的另一端与控制电源地相连接；所述第二比较器的输出端与所述第八电阻的一端相连，并作为所述第二检测单元所检测的信号的输出端；所述第八电阻的另一端与控制电源相连。

于本实用新型的一实施例中，所述第三检测单元包括第三二极管，第三电容，第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻和第三比较器；所述第三二极管D3的负极端接收第三待检测电压信号，所述第三二极管的正极端与第九电阻的一端、第三电容的一端、第三比较器的同相输入端相连；所述第九电阻的另一端与控制电源相连；所述第三电容的另一端与控制电源地相连；所述第十电阻的一端与所述十一电阻的一端、第三比较器反相输入端相连；所述第十电阻的另一端与控制电源相连；所述第十一电阻的另一端与控制电源地相连接；所述第三比较器输出端与第十二电阻的一端相连，并作为所述第三检测单元所检测的信号的输出端；所述第十二电阻的另一端与控制电源相连。

于本实用新型的一实施例中，所述采集模块包括：第一采集单元，用于采集所述第一检测单元所检测的信号的高/低电平信号；第二采集单元，用于采集所述第二检测单元所检测的信号的高/低电平信号；第三采集单元，用于采集所述第三检测单元所检测的信号的高/低电平信号。

于本实用新型的一实施例中，所述指定时间点为所述转换模块导通时间的中点位置处。

于本实用新型的一实施例中，所述第一采集单元、所述第二采集单元、所述第三采集单元均采用数字信号处理器。

本实用新型另一方面提供一种芯片，所述芯片包括所述的负载电流方向的检测电路。

本实用新型又一方面提供一种电子设备，所述电子设备包括所述芯片。

如上所述，本实用新型所述的负载电流方向的检测电路、芯片、电子设备，具有以下有益效果：

本实用新型所述负载电流方向的检测电路、芯片、电子设备提供了结构简单电路、程序设计简单、使用器件数量少、且成本低，适用于大规模的商业应用。

附图说明

图1显示为本实用新型的负载电流方向的检测电路于一实施例中的原理结构示意图。

图2显示为本实用新型的负载电流方向的检测电路于一实施例中的电路图。

图3显示为本实用新型的电流检测电路中各信号的波形示意图。

元件标号说明

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具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本实用新型提供一种负载电流方向的检测电路、芯片、电子设备，本实用新型是通过在特定时间点采集硬件电路信号获得负载电流方向。所述负载电流方向的检测电路的硬件包括：两电平逆变桥、逆变桥下桥臂电压检测电路和采样芯片。所述两电平逆变桥接收直流电压信号，以将直流电压你变为交流电压；下桥臂电流检测电路，与所述两电平逆变桥连接，用以检测逆变桥下桥开关器件两端电压，并根据被检电压转换为所需高低电平；所述特定时间点为两电平逆变桥下桥臂导通时间中点位置。

实施例一

本实施例提供一种负载电流方向的检测电路，所述负载电流方向的检测电路包括：

转换模块，用于对一电源模块输出的电信号进行转换，并将转换后的电信号引出，以形成待检测信号；

检测模块，用于对所述待检测信号进行检测；

采集模块，用于在指定时间点采集所述检测模块所检测的信号，根据该信号获取相应的负载电流方向。

以下将结合图示对本实施例所提供的负载电流方向的检测电路进行详细描述。请参阅图 1，显示为负载电流方向的检测电路于一实施例中的原理结构示意图。如图1所示，所述负载电流方向的检测电路1与一电源模块2连接。在本实施例中，所述电源模块2采用三相直流电。所述负载电流方向的检测电路1包括转换模块11、检测模块12及采集模块13。

所述转换模块11用于对一电源模块输出的电信号进行转换，并将转换后的电信号引出，以形成待检测信号。

具体地，所述转换模块11用于将所述电源模块2输出的直流电压转换为交流电压，并将转换后的交流电压引出，形成待检测电压。在本实施例中，所述转换模块11采用两电平逆变桥。

请参阅图2，显示为负载电流方向的检测电路于一实施例中的电路图。如图2所示，所述转换模块11包括并联连接的第一逆变桥臂111、第二逆变桥臂112和第三逆变桥臂113。

所述第一逆变桥臂111、第二逆变桥臂112和第三逆变桥臂113的一端连接在所述直流电源2的正极，所述第一逆变桥臂111、第二逆变桥臂112和第三逆变桥臂113的另一端连接在所述直流电源2的负极。

其中，所述第一逆变桥臂111由第一开关器件S1和第二开关器件S2串联组成；

所述第二逆变桥臂112由第三开关器件S3和第四开关器件S4串联组成；

所述第三逆变桥臂113由第五开关器件S5和第六开关器件S6串联组成。

所述第一开关器件S1、第二开关器件S2、第三开关器件S3、第四开关器件S4、第五开关器件S5和第六开关器件S6均采用具有开关功能的半导体器件，例如，绝缘栅双极型晶体管(IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor)或金氧半场效晶体管(MOSFET)；其中，所述第一开关器件S1、第三开关器件S3和第五开关器件S5的集电极与所述直流电源的正极连接；所述第一开关器件S1、第三开关器件S3和第五开关器件S5的发射极分别与第二开关器件 S2、第四开关器件S4和第六开关器件S6的集电极连接，所述第二开关器件S2、第四开关器件S4和第六开关器件S6的发射极接地。

在本实施例中，所述待检测信号为所述第一逆变桥臂111的下桥臂第二开关器件S2两端的第一待检测电压信号、所述第二逆变桥臂112的下桥臂第四开关器件S4两端的第二待检测电压信号、和/或所述第三逆变桥臂113的下桥臂第六开关器件S6两端的第三待检测电压信号。

继续参阅图2，所述检测模块12包括：第一检测单元121、第二检测单元122及第三检测单元123。

其中，所述第一检测单元121的输入端连接至所述第一逆变桥臂111的中点，用于引出所述第一待检测电压信号。

所述第二检测单元122的输入端连接至所述第二逆变桥臂112的中点，用于引出所述第二待检测电压信号。

所述第三检测单元123的输入端连接至所述第三逆变桥臂113的中点，用于引出所述第三待检测电压信号。

具体地，所述第一检测单元121包括第一二极管D1、第一电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第一比较器COP1。

其中，所述第一二极管D1的负极端接收第一待检测电压信号，所述第一二极管D1的正极端与第一电阻R1的一端、第一电容C1的一端、第一比较器的同相输入端V1_P相连；所述第一电阻R1的另一端与控制电源VCC相连；所述第一电容C1的另一端与控制电源地相连；所述第二电阻R2的一端与所述第三电阻R3一端、第一比较器COP1反相输入端V1_N相连；所述第二电阻R2的另一端与控制电源VCC相连；所述第三电阻R3的另一端与控制电源地相连；所述第一比较器COP1的输出端与第四电阻R4的一端相连，并作为所述第一检测单元所检测的信号V1_O的输出端；所述第四电阻R4的另一端与控制电源VCC相连。在本实施例中，通过所述第一检测单元所检测的信号V1_O，获取第一逆变桥臂负载电流i_u的方向。

所述第二检测单元122包括第二二极管D2，第二电容C2，第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和第二比较器COP2。

其中，所述第二二极管D2的负极端接收第二待检测电压信号，所述第二二极管D2的正极端与第五电阻R5的一端、第二电容C2的一端、第二比较器COP2的同相输入端V2_P相连；所述第五电阻R5的另一端与控制电源VCC相连；所述第二电容C2的另一端与控制电源地相连；所述第六电阻R6的一端与所述第七电阻R7的一端、第二比较器COP2反相输入端 V2_N相连；所述第六电阻R6的另一端与控制电源VCC相连；所述第七电阻R7的另一端与控制电源地相连接；所述第二比较器COP2的输出端与所述第八电阻R8的一端相连，并作为所述第二检测单元所检测的信号V2_O的输出端；所述第八电阻R8的另一端与控制电源VCC 相连。在本实施例中，通过所述第二检测单元所检测的信号V2_O，获取第二逆变桥臂负载电流iv的方向。

所述第三检测单元123包括第三二极管D3，第三电容C3，第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12和第三比较器COP3；所述第三二极管D3的负极端接收第三待检测电压信号，所述第三二极管D3的正极端与第九电阻R9的一端、第三电容C3的一端、第三比较器COP3的同相输入端V3_P相连；所述第九电阻R9的另一端与控制电源VCC 相连；所述第三电容C3的另一端与控制电源地相连；所述第十电阻R10的一端与所述十一电阻R11的一端、第三比较器COP3反相输入端V3_N相连；所述第十电阻R10的另一端与控制电源VCC相连；所述第十一电阻R11的另一端与控制电源地相连接；所述第三比较器COP3 输出端与第十二电阻R12的一端相连，并作为所述第三检测单元所检测的信号V3_O的输出端；所述第十二电阻R12的另一端与控制电源VCC相连。在本实施例中，通过所述第san检测单元所检测的信号V3_O，获取第三逆变桥臂负载电流i_w的方向。

在实施例中，所述第一检测模单元121将所检测的信号V1_O进行变换得到高/低电平信号，所述第二检测模单元122将所检测的信号V2_O进行变换得到高/低电平信号，所述第三检测模单元123将所检测的信号V3_O进行变换得到高/低电平信号。

所述采集模块13用于在指定时间点采集所述检测模块所检测的信号，根据该信号获取相应的负载电流方向。如图2所示，所述采集模块13包括：第一采集单元131、第二采集单元 132及第三采集单元133。

所述第一采集单元131用于采集所述第一检测单元所检测的信号的高/低电平信号，以确定第一逆变桥臂负载电流i_u的方向。请参阅图3，显示为电流检测电路中各信号的波形示意图。

其中，Vsp：开关管正向导通压降

Vsn：开关管反向导通压降；

V1p：比较器正向引脚电压；

V1n：比较器负向引脚电压

Δd：死区时间；

Vd：检测电路二极管导通压降；

VCC：控制电源电压。

所述第二采集单元132用于采集所述第二检测单元所检测的信号的高/低电平信号，以确定第二逆变桥臂负载电流i_v的方向；

所述第三采集单元133用于采集所述第三检测单元所检测的信号的高/低电平信号,以确定第三逆变桥臂负载电流i_w的方向。

所述指定时间点为所述转换模块导通时间的中点位置处。具体地，所述采集模块在所述第一逆变桥臂111、第二逆变桥臂112和第三逆变桥臂113导通中间时刻，通过引脚采集接收到的高低电平后，低电平表示负载电流方向为正，高电平表示负载方向为负。

在本实施例中，所述第一采集单元131、所述第二采集单元132、所述第三采集单元133 均采用数字信号处理器(DSP，Digital Signal Process)。

本实施例还提供一种芯片，所述芯片包括上述的负载电流方向的检测电路。

本实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括所述芯片。

综上所述，本实用新型所述负载电流方向的检测电路、芯片、电子设备提供了结构简单电路、程序设计简单、使用器件数量少、且成本低，适用于大规模的商业应用。本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种负载电流方向的检测电路，其特征在于，所述负载电流方向的检测电路包括：

检测模块，用于对所述待检测信号进行检测；

2.根据权利要求1所述的负载电流方向的检测电路，其特征在于，

所述电源模块为一直流电源；

所述转换模块包括并联连接的第一逆变桥臂、第二逆变桥臂和第三逆变桥臂；

所述第一逆变桥臂、第二逆变桥臂和第三逆变桥臂的一端连接在所述直流电源的正极，所述第一逆变桥臂、第二逆变桥臂和第三逆变桥臂的另一端连接在所述直流电源的负极。

3.根据权利要求2所述的负载电流方向的检测电路，其特征在于，

所述第一逆变桥臂由第一开关器件和第二开关器件串联组成；

所述第二逆变桥臂由第三开关器件和第四开关器件串联组成；

所述第三逆变桥臂由第五开关器件和第六开关器件串联组成。

4.根据权利要求3所述的负载电流方向的检测电路，其特征在于，所述第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、第四开关器件、第五开关器件和第六开关器件均采用具有开关功能的半导体器件；其中，所述第一开关器件、第三开关器件和第五开关器件的集电极与所述直流电源的正极连接；所述第一开关器件、第三开关器件和第五开关器件的发射极分别与第二开关器件、第四开关器件和第六开关器件的集电极连接，所述第二开关器件、第四开关器件和第六开关器件的发射极接地。

5.根据权利要求3所述的负载电流方向的检测电路，其特征在于，

所述待检测信号为所述第一逆变桥臂的下桥臂第二开关器件两端的第一待检测电压信号、所述第二逆变桥臂的下桥臂第四开关器件两端的第二待检测电压信号、和/或所述第三逆变桥臂的下桥臂第六开关器件两端的第三待检测电压信号。

6.根据权利要求5所述的负载电流方向的检测电路，其特征在于，所述检测模块包括：

第一检测单元，其输入端连接至所述第一逆变桥臂的中点，用于引出所述第一待检测电压信号；

第二检测单元，其输入端连接至所述第二逆变桥臂的中点，用于引出所述第二待检测电压信号；

第三检测单元，其输入端连接至所述第三逆变桥臂的中点，用于引出所述第三待检测电压信号。

7.根据权利要求6所述的负载电流方向的检测电路，其特征在于，

所述第一检测单元包括第一二极管，第一电容，第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一比较器；

其中，所述第一二极管的负极端接收第一待检测电压信号，所述第一二极管的正极端与第一电阻的一端、第一电容的一端、第一比较器的同相输入端相连；

所述第一电阻的另一端与控制电源相连；

所述第一电容的另一端与控制电源地相连；

所述第二电阻的一端与所述第三电阻一端、第一比较器反相输入端相连；所述第二电阻的另一端与控制电源相连；所述第三电阻的另一端与控制电源地相连；

所述第一比较器的输出端与第四电阻的一端相连，并作为所述第一检测单元所检测的信号的输出端；所述第四电阻的另一端与控制电源相连。

8.根据权利要求7所述的负载电流方向的检测电路，其特征在于，

所述第二检测单元包括第二二极管，第二电容，第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻和第二比较器；

其中，所述第二二极管的负极端接收第二待检测电压信号，所述第二二极管的正极端与第五电阻的一端、第二电容的一端、第二比较器的同相输入端相连；

所述第五电阻的另一端与控制电源相连；

所述第二电容的另一端与控制电源地相连；

所述第六电阻的一端与所述第七电阻的一端、第二比较器反相输入端相连；所述第六电阻的另一端与控制电源相连；所述第七电阻的另一端与控制电源地相连接；

所述第二比较器的输出端与所述第八电阻的一端相连，并作为所述第二检测单元所检测的信号的输出端；所述第八电阻的另一端与控制电源相连。

9.根据权利要求8所述的负载电流方向的检测电路，其特征在于，

所述第三检测单元包括第三二极管，第三电容，第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻和第三比较器；

所述第三二极管D3的负极端接收第三待检测电压信号，所述第三二极管的正极端与第九电阻的一端、第三电容的一端、第三比较器的同相输入端相连；

所述第九电阻的另一端与控制电源相连；

所述第三电容的另一端与控制电源地相连；

所述第十电阻的一端与所述十一电阻的一端、第三比较器反相输入端相连；所述第十电阻的另一端与控制电源相连；所述第十一电阻的另一端与控制电源地相连接；

所述第三比较器输出端与第十二电阻的一端相连，并作为所述第三检测单元所检测的信号的输出端；所述第十二电阻的另一端与控制电源相连。

10.根据权利要求6所述的负载电流方向的检测电路，其特征在于，所述采集模块包括：

第一采集单元，用于采集所述第一检测单元所检测的信号的高/低电平信号；

第二采集单元，用于采集所述第二检测单元所检测的信号的高/低电平信号；

第三采集单元，用于采集所述第三检测单元所检测的信号的高/低电平信号。

11.根据权利要求10所述的负载电流方向的检测电路，其特征在于，所述指定时间点为所述转换模块导通时间的中点位置处。

12.根据权利要求10所述的负载电流方向的检测电路，其特征在于，所述第一采集单元、所述第二采集单元、所述第三采集单元均采用数字信号处理器。

13.一种芯片，其特征在于：所述芯片包括如权利要求1-12中任一项所述的负载电流方向的检测电路。

14.一种电子设备，其特征在于：所述电子设备包括权利要求13所述芯片。