CN218213175U - 一种高精度的电流采样装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种高精度的电流采样装置，属于电流采样技术领域，其包括采样电阻单元和加热单元，所述采样电阻单元包括采样电阻和电路板，所述采样电阻连接在电路板上，用于对电流采样；所述加热单元包括PTC电阻，所述PTC电阻放置在采样电阻的下方，用于将采样电阻直接加热到预设温度。本申请具有以下效果：减少热能损耗，更能精确地将采样电阻加热到预设的温度，降低采样电阻由于温漂造成的电阻变化，提升了采样精度，且整体设计方案结构简单，便于操作。

Description

一种高精度的电流采样装置

技术领域

本申请涉及高精度电流测量的技术领域，尤其是涉及一种高精度的电流采样装置。

背景技术

在电路的高精度电流测量中，需要采用高精度电路采样电阻来测量，但是环境温度和采样电阻本身产生的热量会影响测量精度，对于康铜合金电阻来说，若直接使用康铜合金电阻进行采样，由于材料特性，康铜合金的电阻会随着温度的变化产生漂移，不能满足采样电阻伏安特性的线性关系，导致采样精度不足，提高测量精度的一个重要措施是控制采样电阻本体温度的变化。目前通常的做法是增加采样电阻的尺寸来减小对环境的热阻，使采样电阻工作在一个较小的温度范围内，或者通过风冷措施，对采取的数据进行后期补偿，但是这样会造成采样电阻尺寸大、加工制造困难以及成本高的问题。

实用新型内容

为了解决由于采样电阻的温漂导致采样电阻的阻值变化造成采样精度不足的问题，本申请提供一种高精度的电流采样装置。

本申请提供的一种高精度的电流采样装置采用如下的技术方案：

一种高精度的电流采样装置，包括采样电阻单元和加热单元，所述采样电阻单元包括采样电阻和电路板，所述采样电阻连接在所述电路板上，用于对电流采样；所述加热单元包括PTC电阻，所述PTC电阻放置在所述采样电阻的下方，用于将所述采样电阻直接加热到预设温度。

通过采用上述技术方案，PTC电阻具有直接达到恒温状态的特性，使用PTC电阻对采样电阻加热到预定的温度，使采样电阻一直工作在预设的温度点附近，此时采样电阻的温度变化范围是预设温度±5℃，在这个温度范围内，采样电阻的阻值变化较小，那么采样电阻本体温度的变化对采样精度的影响就会很小，这样就很好地解决了由于采样电阻的温漂导致采样电阻的阻值变化造成采样精度不足的问题，并且，将PTC电阻放置在采样电阻的下方直接对采样电阻加热，减少了热能损耗，更能精确地将采样电阻加热到预设的温度，且整体设计方案结构简单，便于操作，尺寸小，成本低。

优选的，所述采样电阻与电路板之间形成容腔，所述PTC电阻放置在所述采样电阻与所述电路板之间的容腔中，所述PTC电阻表面设置有绝缘导热层，用于在所述采样电阻和所述PTC电阻之间进行绝缘和传导热量。

通过采用上述技术问题，将PTC电阻放置在采样电阻与电路板之间的容腔中，PTC电阻对采样电阻直接加热，表面的绝缘导热层将PTC电阻热量传导到采样电阻上并使采样电阻和PTC电阻、采样电阻和电路板之间绝缘，这样既减少了PTC电阻与空气之间的热交换，也减少了热量传递过程中的热能损耗，更容易将采样电阻加热到预设温度附近。

优选的，所述加热单元还包括温度采样单元，所述温度采样单元用于对采样电阻的温度进行采样。

通过采用上述技术方案，由于环境中存在热交换，采样电阻温度会发生漂移导致采样电阻的阻值发生变化，若要求采样精度精准，可通过温度采样单元对采样电阻的温度采样，并将采样温度传送控制器。

优选的，所述温度采样单元包括第一电阻、电容、热敏电阻和分压电阻，所述第一电阻的一端连接在温敏电阻和分压电阻连接处，另一端连接电容以及用于连接控制器的温度采样端，所述温敏电阻的另一端和电容的另一端均与电路板上的地连接，所述分压电阻的另一端连接电源。

通过采用上述技术方案，温度采样单元对采样电阻的温度值采样后，温敏电阻的阻值会产生变化，根据温敏电阻的阻值可得出此时的温度值。

优选的，所述温敏电阻是NTC电阻。

通过采用上述技术方案，NTC为负温度系数温敏电阻，电阻值随温度的升高而减小，并且呈一定的比例关系，根据NTC的电阻值可以算出此时的温度值。

优选的，所述加热单元还包括恒温控制单元，所述恒温控制单元包括温度控制端、第二电阻和MOS管，所述第二电阻的一端连接所述温度控制端，另一端连接所述MOS管的栅极，所述MOS管的漏极连接所述PTC电阻的一端，所述MOS管的源极接地，所述PTC电阻的另一端连接电源。

通过采用上述技术方案，控制器通过温度控制端来控制PTC电阻是否导电以达到控制温度的目的，具体地可通过温度控制端向MOS管输入不同的栅极电压，来控制导通的PTC电阻的片数，导通的片数越多， PTC电阻产生的温度也会越来越高。

优选的，所述PTC电阻加热的范围是60℃~100℃。

通过采用上述技术方案，在此温度范围之间采样电阻的阻值随温度的变化相对较小。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.使用PTC电阻对采样电阻加热到预定的温度，使采样电阻一直工作在预设的温度点附近，在这个温度点附近，采样电阻的阻值变化较小，那么采样电阻本体温度的变化对采样精度的影响就会减小。

2.将PTC电阻放置在采样电阻与电路板之间的容腔中对采样电阻直接加热，表面的绝缘导热层将PTC电阻热量传导到采样电阻上并使采样电阻和PTC电阻、采样电阻和电路板之间绝缘，这样既减少了PTC电阻与空气之间的热交换，也减少了热量传递过程中的热能损耗，更容易将采样电阻加热到预设温度附近。

3.PTC电阻加热的范围是60℃~100℃，在此温度范围之间采样电阻的阻值随温度的变化相对较小。

附图说明

图1是本申请实施例的高精度的电流采样装置的模块图。

图2是本申请实施例的高精度的电流采样装置的加热结构图。

图3是本申请实施例的高精度的电流采样装置的温度采样电路原理图。

图4是本申请实施例的高精度的电流采样装置的恒温控制电路原理图。

附图标记说明：1、采样电阻；2、PTC电阻；3、绝缘导热层；4、电路板。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种高精度的电流采样装置。参照图1和图2，采样装置包括电流采样单元和加热单元，电流采样单元包括采样电阻1和电路板4，采样电阻1连接在电路板4上，用于对电流采样；加热单元包括PTC电阻2、温度采样单元和恒温控制单元，将采样电阻1直接加热到预设温度；PTC电阻2放置在采样电阻1的下方，对采样电阻1直接加热，温度采样单元对采样电阻1的温度进行采样，并将温度信号传送给控制器，控制器通过控制PTC电阻2的温度来稳定采样电阻1的温度。这样，使用PTC电阻2对采样电阻1加热到预定的温度，使采样电阻1一直工作在预设的温度点附近，此时采样电阻1的温度变化范围是预设温度±5℃，在这个温度范围内，采样电阻1的阻值变化较小，这就提高了采样电阻1伏安特性的线性度，从而提高了电流采样的精度。

具体地，参照图2，采样电阻1采用π形合金电阻，π形合金电阻与电路板4连接，并与电路板4形成容腔，PTC电阻2放置于采样电阻1与电路板4形成的容腔中，PTC电阻2表面设置有绝缘导热层3，用于将PTC电阻2热量传导到π形合金电阻上并使π形合金电阻和PTC电阻2之间绝缘。使用PTC电阻2直接对采样电阻1加热，减少了PTC电阻2与空气之间的热交换，也减少了热量传递过程中的热能损耗，这样更能精确地将采样电阻1加热到预设温度。

参照图3，温度采样单元包括温敏电阻RT1和分压电阻R3，控制器通过温度采样端TEMPERATURE检测温敏电阻RT1的阻值来检测采样电阻1的温度。

进一步地，温度采样单元还包括：第一电阻R1和电容C1，第一电阻R1的一端连接在温敏电阻RT1和分压电阻R3连接处，另一端连接电容C1以及用于连接控制器的温度采样端TEMPERATURE，温敏电阻RT1的另一端和电容C1的另一端均与电路板4上的地连接，分压电阻R3的另一端连接电源。

本实施例中温敏电阻采用NTC电阻，NTC电阻为负温度系数热敏电阻，电阻值随温度的升高而减小，并且呈一定的比例关系，温度采样单元对采样电阻1的温度值采样后，NTC热敏电阻的阻值会产生变化，根据NTC电阻的电阻值可以算出此时的温度值。

参照图4，PTC电阻2一端连接恒温控制单元，另一端连接电源；恒温控制单元包括温度控制端TEMPERATURE_CONTROL、第二电阻R2和MOS管，第二电阻R2的一端连接温度控制端TEMPERATURE_CONTROL，另一端连接MOS管的栅极；MOS管的漏极连接PTC电阻2的一端，MOS管的源极接地。

控制器通过温度控制端TEMPERATURE_CONTROL控制PTC电阻2的通电片数，来控制PTC电阻2的温度，将PTC电阻2连接在电路中，PTC电阻2加电后自热升温使阻值升高进入跃变区，PTC电阻2的表面温度将保持稳定值（选用PTC稳定温度为120℃），本实施例中，PTC电阻2加热的温度可以稳定在60℃~100℃之间的任一值，因为在此温度区间内，采样电阻1的阻值随温度的变化改变较小。具体为，控制器通过温度控制端TEMPERATURE_CONTROL向MOS管输入不同的栅极电压，来控制导通的PTC电阻2的片数，导通的片数越多， PTC电阻2产生的温度也会越来越高。

本申请实施例一种高精度的电流采样装置的实施原理为：利用PTC电阻2将采样电阻1加热到预设温度点，由于存在热交换，采样电阻1的温度会发生变化，相应的阻值也会变化，若继续使用会造成采样不精准，此时可通过NTC敏感电阻对采样电阻1的温度进行采样，并将温度值反馈给控制器，控制器通过温度控制端TEMPERATURE_CONTROL来控制PTC电阻2导通的片数，导通的PTC电阻2的片数越多，PTC电阻2的温度越高，对采样电阻1加热的温度越高，这里，PTC电阻2加热的温度可以稳定在60℃~100℃之间的任一值，在这个范围区间内，采样电阻1的阻值变化较小，PTC电阻2继续对采样电阻1加热，使采样电阻1持续工作在预设温度±5℃，在这个温度范围内，采样电阻1的阻值几乎没有变化，从而降低了采样电阻1由于温漂而导致的电阻变化，提高电流采样精度。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高精度的电流采样装置，其特征在于：包括采样电阻单元和加热单元，所述采样电阻单元包括采样电阻(1)和电路板(4)，所述采样电阻(1)连接在所述电路板(4)上，用于对电流采样；所述加热单元包括PTC电阻(2)，所述PTC电阻(2)放置在采样电阻(1)的下方，用于将所述采样电阻(1)直接加热到预设温度。

2.根据权利要求1所述的一种高精度的电流采样装置，其特征在于：所述采样电阻(1)与所述电路板(4)之间形成容腔，所述PTC电阻(2)放置在所述采样电阻(1)与所述电路板(4)之间的容腔中，所述PTC电阻(2)表面设置有绝缘导热层(3)，用于在所述采样电阻(1)和所述PTC电阻(2)之间进行绝缘和传导热量。

3.根据权利要求1所述的一种高精度的电流采样装置，其特征在于：所述加热单元还包括温度采样单元，所述温度采样单元用于对采样电阻(1)的温度进行采样。

4.根据权利要求3所述的一种高精度的电流采样装置，其特征在于：所述温度采样单元包括第一电阻、电容、热敏电阻和分压电阻，所述第一电阻的一端连接在温敏电阻和分压电阻连接处，另一端连接电容以及用于连接控制器的温度采样端，所述温敏电阻的另一端和电容的另一端均与电路板(4)上的地连接，所述分压电阻的另一端连接电源。

5.根据权利要求4所述的一种高精度的电流采样装置，其特征在于：所述温敏电阻为NTC电阻。

6.根据权利要求1所述的一种高精度的电流采样装置，其特征在于：所述加热单元还包括恒温控制单元，所述恒温控制单元包括温度控制端、第二电阻和MOS管，所述第二电阻的一端连接所述温度控制端，另一端连接所述MOS管的栅极，所述MOS管的漏极连接所述PTC电阻(2)的一端，所述MOS管的源极接地，所述PTC电阻(2)的另一端连接电源。

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