CN211741408U - 一种电流测试仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型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。本实用新型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
本实用新型涉及电学技术领域,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。
实用新型内容
针对现有技术存在的问题,本实用新型提供一种电流测试仪。
为实现上述目的,本实用新型的具体方案如下:
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。
采用本实用新型的技术方案,具有以下有益效果:
本实用新型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为本实用新型结构爆炸图;
图2为本实用新型功能模块框图;
图3为本实用新型电路图;
图4为本实用新型微处理器的电路图。
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,对本实用新型进一步说明。
参照图1,本实用新型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,本实用新型采用恒流源电路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。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例,并非因此限制本实用新型的专利范围,凡是在本实用新型的实用新型构思下,利用本实用新型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实用新型的保护范围内。
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。
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- 2020-01-17 CN CN202020116962.4U patent/CN211741408U/zh active Active
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