CN212433385U - 电流传感器测试系统 - Google Patents

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蒋乐跃
李大来
黄正伟
王鑫
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Abstract

本实用新型提供一种电流传感器测试系统，其包括：正端连接至第一节点A的电容C；信号发生器，其输出脉冲信号；连接至第二节点B的电流设定电路，其基于所述脉冲信号的幅值设定流过自身的电流值；连接于第三节点E和第四节点F之间的载流导体，其中参考电流传感器和待测电流传感器串联于所述载流导体上；连接于第一节点A、第二节点B、第三节点E和第四节点F之间的开关网络，其被配置的控制流过所述载流导体的电流的方向；第一检测单元，其用于采集所述参考电流传感器的输出；第二检测单元，其用于采集所述待测电流传感器的输出。本实用新型以脉冲电流作为被测电流，极大地抑制了焦耳热的产生，从而保证了测试系统的稳定性，提高了测试精度。

Description

电流传感器测试系统
【技术领域】
本实用新型涉及电流传感器测试领域，尤其涉及一种基于电容放电产生脉冲电流的电流传感器测试系统。
【背景技术】
传统的电流传感器测试系统通过直流电源产生恒定的电流，有两个缺点：一方面，对直流电源的驱动能力要求很高；另一方面，在大电流情况下，会产生很大的焦耳热，从而影响系统的稳定性。
因此，有必要提出一种技术方案来克服上述问题。
【实用新型内容】
本实用新型的目的之一在于提供一种电流传感器测试系统，其以脉冲电流作为被测电流，极大地抑制了焦耳热的产生，从而保证了测试系统的稳定性，提高了测试精度。
根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供一种电流传感器测试系统，其包括：正端连接至第一节点A的电容C；信号发生器，其输出脉冲信号；连接至第二节点B的电流设定电路，其基于所述脉冲信号的幅值设定流过自身的电流值；连接于第三节点E和第四节点F之间的载流导体，其中参考电流传感器和待测电流传感器串联于所述载流导体上；连接于第一节点A、第二节点B、第三节点E和第四节点F之间的开关网络，其被配置的控制流过所述载流导体的电流的方向；第一检测单元，其用于采集所述参考电流传感器的输出；第二检测单元，其用于采集所述待测电流传感器的输出。
与现有技术相比，本实用新型中的电流传感器测试系统，通过信号发生器控制电容放电产生脉冲电流，该脉冲电流作为流经参考电流传感器和待测电流传感器的被测电流，极大地抑制了焦耳热的产生，从而保证了测试系统的稳定性，提高了测试精度。
【附图说明】
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本实用新型在一个实施例中的基于电容放电的电流传感器测试系统的结构示意图；
图2为图1所示的电流传感器测试系统在产生正电流情况下各个端口信号在一个实施例中的时序；
图3为采用本实用新型中典型的电流传感器测试系统测量得出的待测电流传感器的输出随参考电流传感器得到的电流的依赖关系曲线。
【具体实施方式】
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。除非特别说明，本文中的连接、相连、相接的表示电性连接的词均表示直接或间接电性相连。
请参阅图1所示，其为本实用新型在一个实施例中的基于电容放电的电流传感器测试系统100的结构示意图。图1所示的电流传感器测试系统100包括信号发生器101、电流设定电路108、第一检测单元102、第二检测单元103、电容C、控制电流走向的开关网络107、参考电流传感器104、待测电流传感器105 和载流导体106。
其中，电容C的正端连接于第一节点A，电容C的负端连接于接地端。第一检测单元102用于采集所述参考电流传感器104的输出；第二检测单元103，其用于采集所述待测电流传感器105的输出；载流导体106连接于第三节点E 和第四节点F之间，参考电流传感器104和待测电流传感器105串联于所述载流导体106上。所述开关网络107连接于第一节点A、第二节点B、第三节点E 和第四节点F之间，用于控制流过所述载流导体106的电流的方向。比如，从第三节点E流向第四节点F，或者从第四节点F流向第三节点E。所述信号发生器101输出脉冲信号。所述电流设定电路108连接至第二节点B，其基于所述脉冲信号的幅值设定流过自身的电流值。基于第一检测单元102的输出得到所述参考电流传感器104测量得到的基准电流(或真实电流)，基于第二检测单元 103的输出得到所述待测电流传感器105测量得到的测量电流，进而得到所述测量电流与所述基准电流之间的依赖关系，如图3所示的，即待测电流传感器的输出随参考电流传感器得到的电流的依赖关系曲线。
所述电流设定电路108包括运算放大器OPAMP、反馈MOS管NMOS3和负载电阻R，所述反馈MOS管NMOS3的第一连接端与第二节点B相连，其第二连接端经负载电阻R接地；所述运算放大器OPAMP的第一输入端用于接收脉冲信号，其第二输入端与所述反馈MOS管NMOS3的第二连接端和所述负载电阻R之间的连接节点相连，其输出端与所述反馈MOS管NMOS3的控制端相连。
在图1所示的具体实施例中，所述反馈MOS管NMOS3为NMOS晶体管，所述反馈MOS管NMOS3的第一连接端、第二连接端和控制端分别为NMOS 晶体管的漏极、源极和栅极；所述运算放大器OPAMP的第一输入端和第二输入端分别为正相输入端和反相输入端；所述第一检测单元102为第一万用表，所述第二检测单元103为第二万用表。
在一个实施例中，所述开关网络107工作于第一开关组合状态或第二开关组合状态。在第一开关组合状态下，将第一节点A和第三节点E连通，将第一节点A与第四节点F断开，将第二节点B和第四节点F连通，将第二节点B与第三节点E断开，此时所述电流传感器测试系统100进行正电流测试，被测电流由第三节点E流向第四节点F。在第二开关组合状态下，将第一节点A和第三节点E断开，将第一节点A与第四节点F连通，将第二节点B和第四节点F 断开，将第二节点B与第三节点E连通，此时所述电流传感器测试系统100进行负电流测试，被测电流由第四节点F流向第三节点E。
具体的，所述开关网络107包括连接于第一节点A和第三节点E之间的第一开关、连接于第一节点A和第四节点F之间的第二开关、连接于第二节点B 和第三节点E之间的第三开关，连接于第二节点B和第四节点F之间的第四开关。在第一开关组合状态下，第一开关导通，第二开关断开，第四开关导通，第三开关断开，在第二开关组合状态下，第一开关断开，第二开关导通，第四开关断开，第三开关导通。所述开关网络107受控于第一控制信号VC1和第二控制信号VC2工作在第一开关组合状态或第二开关组合状态。
更为具体的，所述第一开关为第一PMOS晶体管PMOS1，第二开关为第二 PMOS晶体管PMOS2，第三开关为第二NMOS晶体管NMOS2，第四开关为第一NMOS晶体管NMOS1，第一PMOS晶体管PMOS1的漏极、第二NMOS晶体管NMOS2的漏极和第三节点E互连；第二PMOS晶体管PMOS2的漏极、第一NMOS晶体管NMOS1的漏极和第四节点F互连；第一PMOS晶体管PMOS1 的源极、第二PMOS晶体管PMOS2的源极和第一节点A相连；第一NMOS晶体管NMOS1的源极、第二NMOS晶体管NMOS2的源极和第二节点B相连。所述开关网络107还包括第一反相器INV1和第二反相器INV2，第一控制信号 VC1分别与第一反相器INV1的输入端和第一NMOS晶体管NMOS1的栅极互连，第一反相器INV1的输出端与第一PMOS晶体管PMOS1的栅极互连；第二控制信号VC2分别与第二反相器INV2的输入端和第二NMOS晶体管NMOS2的栅极互连，第二反相器INV2的输出端与第二PMOS晶体管PMOS2的栅极互连。
如图2(a)，2(b)所示的，所述第一控制信号VC1为脉冲信号，所述第二控制信号VC2为低电平时，所述开关网络107工作于第一开关组合状态下。所述第一控制信号VC1为低电平，所述第二控制信号VC2为脉冲信号时，所述开关网络 107工作于第二开关组合状态下。结合参考图2(c)，所述信号发生器101输出的脉冲信号与控制信号VC1或VC2的脉冲信号同步。
在一个实施例中，所述信号发生器101的同步端Sync与第一检测单元102 的外部触发端Ext Trig和第二检测单元103的外部触发端Ext Trig互连。所述参考电流传感器104的输出端Output与第一检测单元102的输入正端Input HI互连，其接地端GND与第一检测单元102的输入负端Input LO互连。所述待测电流传感器105的输出端Output与第二检测单元103的输入正端Input HI互连，其接地端GND与第二检测单元103的输入负端Input LO互连。当所述电流传感器测试系统进行正电流测试或负电流测试时，信号发生器101输出脉冲信号给电流设定电路108的运算放大器OPAMP，且其同步端Sync输出同步信号给第一检测单元102的外部触发端Ext Trig和第二检测单元103的外部触发端Ext Trig，以触发第一检测单元102同步的采集所述参考电流传感器104的输出，触发第二检测单元103同步的采集所述待测电流传感器105的输出。
当所述电流传感器测试系统100进行正电流测试时，所述开关网络107的控制信号VC1和VC2的脉冲信号的波形如图2(a)和2(b)，VC1为高电平脉冲，VC2为低电平，此时将第一节点A和第三节点E相连，第四节点F和第二节点B相连，运算放大器OPAMP的同相输入端接收信号发生器101输出的一脉冲信号(波形如图2(c))；电容C放电产生脉冲电流，所述脉冲电流自电容C的正端依次流过第三节点E、第四节点F、反馈晶体管NMOS3和负载电阻R至接地端GND；同时，信号发生器101输出同步信号(如图2(d)所示)，第一检测单元102同步的采集所述参考电流传感器104的输出，如图2(f)；第二检测单元103同步的采集所述待测电流传感器105的输出，如图2(g)。请参阅图2所示，其为图1所示的电流传感器测试系统100在产生正电流情况下的各个端口信号在一个实施例中的时序图200。
具体的，在第一控制信号VC1为高电平脉冲和第二控制信号VC2为低电平的情况下，信号发生器101的Output端(输出端)产生脉冲信号vI[如图2(c)所示]，作为运算放大器OPAMP的同相端输入信号，反馈晶体管NMOS3的存在使得运算放大器OPAMP的反相端输入信号v-＝vI[如图2(e)所示]，流入载流导体106的脉冲电流为I＝v-/R＝vI/R，脉冲电流通过电容C放电产生，依次流过第一PMOS 晶体管PMOS1，第三节点E，第四节点F，第一NMOS晶体管NMOS1、反馈晶体管NMOS3、负载电阻R，最后流入接地端GND；信号发生器101的Sync 端(同步端)产生同步信号[如图2(d)所示]，作为第一万用表102和第二万用表 103的Ext Trig(外部触发)，经过触发延迟之后，第一万用表102采集参考电流传感器104的输出[如图2(f)所示]，第二万用表103采集待测电流传感器105的输出。所述信号发生器101通过控制输出的脉冲信号vI的幅值，可以使得电流设定电路108上形成不同电流值的脉冲电流。
当所述电流传感器测试系统100进行负电流测试时，VC1为低电平，VC2为高电平脉冲，所述开关网络107将第一节点A和第四节点F相连，第三节点E 和第二节点B相连；运算放大器OPAMP的同相输入端接收信号发生器101输出的一脉冲信号；电容C放电产生脉冲电流，所述脉冲电流自电容C的正端依次流过第四节点F、第三节点E、反馈晶体管NMOS3和负载电阻R至接地端 GND；第一检测单元102采集所述参考电流传感器104的输出；第二检测单元103采集所述待测电流传感器105的输出。
更为具体的，电流传感器测试系统100产生负电流的流程为：第一控制信号VC1为低电平，使得第一PMOS晶体管PMOS1和第一NMOS晶体管NMOS1 处于截止状态，第二控制信号VC2为高电平脉冲，使得第二PMOS晶体管 PMOS2和第二NMOS晶体管NMOS2处于导通状态；在第一控制信号VC1为低电平和第二控制信号VC2为高电平脉冲的情况下，信号发生器101的Output端 (输出端)产生脉冲信号vI，作为运算放大器OPAMP的同相端输入信号，反馈晶体管NMOS3的存在使得运算放大器OPAMP的反相端输入信号v-＝vI，流入载流导体106的脉冲电流为I＝v-/R＝vI/R，脉冲电流通过电容C放电产生，依次流入第二PMOS晶体管PMOS2，从载流导体106的另一端F流入，从载流导体 107的一端E流出，流入第二NMOS晶体管NMOS2、反馈晶体管NMOS3、负载电阻R，流入接地端GND；信号发生器101的Sync端(同步端)产生同步信号，作为第一万用表102和第二万用表103的Ext Trig(外部触发)，经过触发延迟之后，第一万用表102采集参考电流传感器104的输出，第二万用表103 采集待测电流传感器105的输出。
第一检测单元102、第二检测单元103、信号发生器101和电流设定电路108 之间的电性连接可以通过同轴线来实现。
通过参考电流传感器104的输出可以得到真实电流(或被测电流)，从而得出待测电流传感器105的输出随真实电流的依赖关系。请参阅图3所示，其为本实用新型中典型的电流传感器测试系统测量得出的待测电流传感器105的输出随参考电流传感器104得到的电流的依赖关系曲线300，其包括被测电流为负的部分，被测电流为正的部分。
与现有技术相比，本实用新型中的电流传感器测试系统，通过信号发生器 101控制电容C放电产生脉冲电流，通过控制电流走向的开关网络107可以调控脉冲电流的正负(或流向)，通过信号发生器101产生脉冲信号的幅值可以控制脉冲电流的大小，极大地抑制了焦耳热的产生，从而保证了测试系统的稳定性，提高了测试精度。
在本实用新型中，“连接”、“相连”、“连”、“接”等表示电性连接的词语，如无特别说明，则表示直接或间接的电性连接。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式，本实用新型的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本实用新型揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (12)

1.一种电流传感器测试系统，其特征在于，其包括：
正端连接至第一节点A的电容C；
信号发生器，其输出脉冲信号；
连接至第二节点B的电流设定电路，其基于所述脉冲信号的幅值设定流过自身的电流值；
连接于第三节点E和第四节点F之间的载流导体，其中参考电流传感器和待测电流传感器串联于所述载流导体上；
连接于第一节点A、第二节点B、第三节点E和第四节点F之间的开关网络，其被配置的控制流过所述载流导体的电流的方向；
第一检测单元，其用于采集所述参考电流传感器的输出；
第二检测单元，其用于采集所述待测电流传感器的输出。
2.根据权利要求1所述的电流传感器测试系统，其特征在于，基于第一检测单元的输出得到所述参考电流传感器测量得到的基准电流，基于第二检测单元的输出得到所述待测电流传感器测量得到的测量电流，进而得到所述测量电流与所述基准电流之间的依赖关系。
3.根据权利要求1所述的电流传感器测试系统，其特征在于，
所述电流设定电路包括运算放大器OPAMP、反馈MOS管NMOS3和负载电阻R，所述反馈MOS管NMOS3的第一连接端与第二节点B相连，其第二连接端经负载电阻R接地；所述运算放大器OPAMP的第一输入端用于接收脉冲信号，其第二输入端与所述反馈MOS管NMOS3的第二连接端和所述负载电阻R之间的连接节点相连，其输出端与所述反馈MOS管NMOS3的控制端相连。
4.根据权利要求3所述的电流传感器测试系统，其特征在于，所述反馈MOS管NMOS3为NMOS晶体管，所述反馈MOS管NMOS3的第一连接端、第二连接端和控制端分别为NMOS晶体管的漏极、源极和栅极；
所述运算放大器OPAMP的第一输入端和第二输入端分别为正相输入端和反相输入端；
所述第一检测单元为第一万用表，所述第二检测单元为第二万用表。
5.根据权利要求1所述的电流传感器测试系统，其特征在于，所述开关网络工作于第一开关组合状态或第二开关组合状态，在第一开关组合状态下，将第一节点A和第三节点E连通，将第一节点A与第四节点F断开，将第二节点B和第四节点F连通，将第二节点B与第三节点E断开，在第二开关组合状态下，将第一节点A和第三节点E断开，将第一节点A与第四节点F连通，将第二节点B和第四节点F断开，将第二节点B与第三节点E连通。
6.根据权利要求5所述的电流传感器测试系统，其特征在于，所述开关网络包括连接于第一节点A和第三节点E之间的第一开关、连接于第一节点A和第四节点F之间的第二开关、连接于第二节点B和第三节点E之间的第三开关，连接于第二节点B和第四节点F之间的第四开关，在第一开关组合状态下，第一开关导通，第二开关断开，第四开关导通，第三开关断开，在第二开关组合状态下，第一开关断开，第二开关导通，第四开关断开，第三开关导通，
所述开关网络受控于第一控制信号VC1和第二控制信号VC2工作在第一开关组合状态或第二开关组合状态。
7.根据权利要求6所述的电流传感器测试系统，其特征在于，
所述第一开关为第一PMOS晶体管PMOS1，第二开关为第二PMOS晶体管PMOS2，第三开关为第二NMOS晶体管NMOS2，第四开关为第一NMOS晶体管NMOS1，第一PMOS晶体管PMOS1的漏极、第二NMOS晶体管NMOS2的漏极和第三节点E互连；第二PMOS晶体管PMOS2的漏极、第一NMOS晶体管NMOS1的漏极和第四节点F互连；第一PMOS晶体管PMOS1的源极、第二PMOS晶体管PMOS2的源极和第一节点A相连；第一NMOS晶体管NMOS1的源极、第二NMOS晶体管NMOS2的源极和第二节点B相连。
8.根据权利要求7所述的电流传感器测试系统，其特征在于，所述开关网络还包括第一反相器INV1和第二反相器INV2，
第一控制信号VC1分别与第一反相器INV1的输入端和第一NMOS晶体管NMOS1的栅极互连，第一反相器INV1的输出端与第一PMOS晶体管PMOS1的栅极互连；第二控制信号VC2分别与第二反相器INV2的输入端和第二NMOS晶体管NMOS2的栅极互连，第二反相器INV2的输出端与第二PMOS晶体管PMOS2的栅极互连。
9.根据权利要求8所述的电流传感器测试系统，其特征在于，
所述第一控制信号VC1为脉冲信号，所述第二控制信号VC2为低电平时，所述开关网络工作于第一开关组合状态下，所述第一控制信号VC1为低电平，所述第二控制信号VC2脉冲信号时，所述开关网络工作于第二开关组合状态下，所述信号发生器输出的脉冲信号与控制信号的脉冲信号同步。
10.根据权利要求1所述的电流传感器测试系统，其特征在于，所述信号发生器的同步端与第一检测单元的外部触发端和第二检测单元的外部触发端互连，所述参考电流传感器的输出端与第一检测单元的输入正端互连，其接地端GND与第一检测单元的输入负端互连；所述待测电流传感器的输出端与第二检测单元的输入正端互连，其接地端GND与第二检测单元的输入负端互连。
11.根据权利要求10所述的电流传感器测试系统，其特征在于，
当所述电流传感器测试系统进行正电流测试或负电流测试时，信号发生器输出脉冲信号给电流设定电路，且其同步端输出同步信号给第一检测单元的外部触发端和第二检测单元的外部触发端，以触发第一检测单元采集所述参考电流传感器的输出，触发第二检测单元采集所述待测电流传感器的输出。
12.根据权利要求1所述的电流传感器测试系统，其特征在于，
通过所述信号发生器产生脉冲信号的幅值控制电流设定电路上流过的电流的大小，
电容C的负端连接至地。
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