CN219574645U - 一种电流检测电路控制装置和控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电气领域，公开了一种电流检测电路控制装置和控制系统，包括：控制器、数模转换电路和开关信号产生电路；数模转换电路与控制器连接，以将控制器发送的数字控制信号转换为模拟控制信号；开关信号产生电路的输入端与数模转换电路连接，以在不同的模拟控制信号下产生不同的开关信号。开关信号产生电路的输出端与电流检测电路的电阻装置连接，以通过生成的开关信号控制电阻装置的导通或断开。本申请通过与电流检测电路各电阻装置连接的各开关信号产生电路根据模拟控制信号控制各电阻装置的导通或断开，无需使电阻装置直接连接控制器的引脚，从而在保证调节效率和准确性的基础上减少占用的控制器引脚资源。

Description

一种电流检测电路控制装置和控制系统

技术领域

本申请涉及电气领域，特别是涉及一种电流检测电路控制装置和控制系统。

背景技术

电流检测电路在电力电子变换器中有着至关重要的作用，被广泛应用于各种检测电路部件、导线中的电流。为了降低设计时间和开发成本，通常通过改变电流检测电路的放大比例使电流检测电路能够适用于不同的应用场景。

图1为一种常用的电流检测电路的结构图，如图1所示，电流检测电路中包括比较器和外围电路，其中，外围电路中所使用的电阻装置大多为多个阻性器件的组合，通过调整电路中各电阻装置的导通和关断，即可调整与比较器连接的外围电路的阻值，从而调节电流检测电路的放大倍数。目前，多通过手动调节拨码开关，或通过控制芯片输出高低电平控制电子开关的方式改变接入电路中的阻性器件，但手动调节需要人工参与，调节效率较低且可能存在切换错误的情况；通过控制芯片输出高低电平会大量占用控制芯片的引脚资源，给电路设计带来不便。

由此可见，如何提供一种高效且精确的电流检测电路控制装置，以调节检测电路的放大比例，使电流检测电路能够适用于不同的应用场景，是本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种电流检测电路控制装置和控制系统，使电流检测电路无需与MCU的引脚直接连接即可调节检测电路的放大比例，使电流检测电路能够适用于不同的应用场景。

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种电流检测电路控制装置，包括：

MCU、数模转换电路和开关信号产生电路；

所述MCU用于生成数字控制信号；

所述数模转换电路与所述MCU连接，以获取所述数字控制信号，并将所述数字控制信号转换为模拟控制信号所述开关信号产生电路的输入端与所述数模转换电路连接，以在不同的所述模拟控制信号下产生不同的开关信号；

所述开关信号产生电路的输出端与电流检测电路的电阻装置连接，以通过生成的开关信号控制电阻装置的导通或断开。

优选的，所述数模转换电路包括：

RC滤波电路和运算放大器、第一电阻、第二电阻；

所述RC滤波电路的输入端和所述MCU连接，以获取所述数字控制信号；

所述运算放大器的同相输入端与所述RC滤波电路的输出端连接，所述运算放大器的反向输入端与所述第一电阻的第一端、所述第二电阻的第一端均连接；

所述第二电阻的第二端与所述运算放大器的输出端连接，所述第一电阻的第二端接地。

优选的，所述RC滤波电路包括：

第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容；

所述第三电阻的第一端与所述MCU连接，所述第三电阻的第二端与所述第一电容的第一端、所述第四电阻的第一端均连接；

所述第四电阻的第二端与所述第二电容的第一端、所述运算放大器的同相输入端均连接；

所述第一电容的第二端、所述第二电容的第二端均接地。

优选的，所述开关信号产生电路包括：

开关管、第五电阻、第六电阻、第七电阻和稳压二极管；

所述第五电阻的第一端与所述数模转换电路连接，所述第五电阻的第二端与所述稳压二极管的阴极连接；

所述稳压二极管的阳极与所述开关管的控制端、所述第七电阻的第一端均连接；

所述第七电阻的第二端、所述开关管的第二端均接地；

所述第六电阻的第一端与电源连接，所述第六电阻的第二端与所述开关管的第一端共同作为所述开关信号产生电路的输出端。

优选的，各所述电阻装置至少包括两个阻性器件。

优选的，还包括显示单元；

所述显示单元与所述数模转换电路连接，以获取所述模拟控制信号并显示。

优选的，还包括通信装置；

所述通信装置与所述MCU连接，以获取远程控制指令并将所述远程控制指令发送至所述MCU。

优选的，还包括人机交互装置；

所述人机交互装置与所述MCU连接，用于输入控制指令，以便于所述MCU根据所述控制指令生成所述数字控制信号。

优选的，所述人机交互装置为键盘或触摸式屏幕。

为了解决上述技术问题，本申请还提供了一种电流检测电路控制系统，包括所述的电流检测电路控制装置。

本申请提供了一种电流检测电路控制装置，包括：MCU、数模转换电路和开关信号产生电路；数模转换电路与MCU连接，以将MCU发送的数字控制信号转换为模拟控制信号；开关信号产生电路的输入端与数模转换电路连接，以在不同的模拟控制信号下产生不同的开关信号。开关信号产生电路的输出端与电流检测电路的电阻装置连接，以通过生成的开关信号控制电阻装置的导通或断开。由此可见，本申请所提供的技术方案中，通过数模转换电路将MCU生成的数字控制信号转换为模拟控制信号，并通过与电流检测电路各电阻装置连接的各开关信号产生电路根据模拟控制信号控制各电阻装置的导通或断开，无需使电阻装置直接连接MCU的引脚，从而在保证调节效率和准确性的基础上减少占用的MCU引脚资源。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种常用的电流检测电路的结构图；

图2为本申请实施例所提供的一种电流检测电路控制装置的结构图；

附图标记如下：1为控制器、2为数模转换电路、3为开关信号产生电路、4为电流检测电路。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护范围。

本实用新型的核心是提供一种电流检测电路控制装置和控制系统，使电流检测电路无需与控制器的引脚直接连接即可调节检测电路的放大比例，使电流检测电路能够适用于不同的应用场景。

电流检测电路在电力电子变换器中有着至关重要的影响，为了节省成本，通常将电流检测电路的检测比例改变后将其应用于多个不同的功率段变频器。为了使电流检测电路能够适用于不同的工作场景，往往需要为电流检测电路的每一个比例调整配置一个物料清单，这在实际的生产中会带来很多生产管控上的麻烦。因此设计出一个能用一个BOM就可以适用于多个功率段变频器的电流检测电路具有重要意义。

当下行业内应对不同功率段变频器使用一种电流检测电路的比例调节方式主要有三种：

1、不同功率段变频器的电流检测电路采用同一个电流检测电路，但是电流检测电路的BOM不同；

2、采用拨码开关来调节电流检测电路的比例，通过改变一组拨码开关中的拨码不同组合来改变当前电流检测电路放大比例，从而使该电流检测电路适用于不同功率段变频器；

3、使用MCU控制电子开关来切换电流检测电路放大比例，在MCU的程序里面写好不同功率段变频器对应切换不同的电子开关，从而实现电流检测电路的放大比例自动切换。

其中，方案1中使用不同的物料清单意味着存在多种不同规格的电路板开发工作，这对物料及加工工艺的管控非常不利；方案2拨码开关需要人工进行操作(拨动)，这样既会带来人工成本增加，也会因为人员操作失误拨错拨码开关导致电流检测电路与当前功率段变频器不适配问题；而方案3最为准确方便，但会占用过多控制器MCU的引脚资源，

为了解决这一问题，本申请提供了一种电流检测电路控制装置，包括：控制器、数模转换电路和开关信号产生电路；数模转换电路与控制器连接，以将控制器发送的数字控制信号转换为模拟控制信号；开关信号产生电路的输入端与数模转换电路连接，以在不同的模拟控制信号下产生不同的开关信号。开关信号产生电路的输出端与电流检测电路的电阻装置连接，以通过生成的开关信号控制电阻装置的导通或断开。由此可见，本申请所提供的技术方案中，通过数模转换电路将控制器生成的数字控制信号转换为模拟控制信号，并通过与电流检测电路各电阻装置连接的各开关信号产生电路根据模拟控制信号控制各电阻装置的导通或断开，无需使电阻装置直接连接控制器的引脚，从而在保证调节效率和准确性的基础上减少占用的控制器引脚资源。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

图2为本申请实施例所提供的一种电流检测电路控制装置的结构图，如图2所示，电流检测电路控制装置包括：

MCU1、数模转换电路2和开关信号产生电路3；

数模转换电路2与MCU1连接，以将MCU1发送的数字控制信号转换为模拟控制信号；

开关信号产生电路3的输入端与数模转换电路2连接，以在不同的模拟控制信号下产生不同的开关信号

开关信号产生电路3的输出端与电流检测电路的电阻装置连接，以通过生成的开关信号控制电阻装置的导通或断开。

如图2所示，当用户需要将电流检测电路应用于目标功率变频器时，根据目标功率变频器预先确定电流检测电路所需要的放大比例，以根据放大比例生成电路调整信号，以便于后续根据电路调整信号控制电流检测电路内各开关器件的导通或关断。

具体的，用户可以将放大比例发送至MCU1，然后由MCU1通过计算生成电路调整信号，从而确定电流检测电路内各电阻装置的导通和关断。也可以由用户根据放大比例确定各电阻装置的导通或关断，并将这一信号输入MCU1中，以使MCU1生成数字控制信号。需要注意的是，若采用前一种方案，则需要选择性能较强的芯片作为MCU1。

进一步的，用于可以通过设置于MCU1处的人机交互模块向MCU1输入控制指令，也可通过通信装置远程向MCU1输入控制指令，此处不做限定。其中，人机交互模块可以为键盘和鼠标的组合，也可以为触摸屏。通信装置可以为蓝牙通信模块、WIFI通信模块等。

在具体实施中，数模转换电路2用于将MCU1输出的数字控制信号转换为模拟控制信号。其中，数字控制信号可以为PWM脉冲宽度调制信号，也可为PFM信号，相应的，数模转换电路2的结构也随之变化。进一步的，为了提高电路的普适性，可以设置多个数模转换电路2，分别用于对PWM信号、PFM信号进行转换，以将MCU1输出的数字控制信号转换模拟控制信号(电压值)，以便于后续处理。

开关信号产生电路3用于根据数模转换电路2生成的模拟控制信号生成相应的开关信号，以控制与开关信号产生电路3连接的电阻装置的导通或关断。其中，开关信号产生电路3可以为一个，也可以为多个，其数量仅与需要控制的电流检测电路的结构有关(即电流检测电路中每存在一个需要控制的电阻装置，则为该电阻装置搭配相应的开关信号产生电路3)。为降低控制复杂的，开关信号产生电路3与电流检测电路中的电阻装置一一对应。需要注意的是，不同开关信号产生电路3间互相独立，其产生的开关信号间也并无联系。

在具体实施中，开关信号产生电路3可以为模拟电路，当数模转换电路2输出的模拟控制信号大于预设值时，则控制相应的开关信号产生电路3输出高电平，从而使相应的电阻装置导通，否则，则输出低电平，使相应的电阻装置关断。开关信号产生电路3还可以为具有微处理器的电子电路，当微处理器检测到模拟控制信号满足预设条件时，则控制相应的电阻装置接入电流检测电路中或从电流检测电路中断开。

进一步的，为了提高电流检测电路的可调倍数，各电阻装置至少包括两个阻性器件，以便于调节电阻装置的阻值。

本申请提供了一种电流检测电路控制装置，包括：控制器、数模转换电路和开关信号产生电路；数模转换电路与控制器连接，以将控制器发送的数字控制信号转换为模拟控制信号；开关信号产生电路的输入端与数模转换电路连接，以在不同的模拟控制信号下产生不同的开关信号。开关信号产生电路的输出端与电流检测电路的电阻装置连接，以通过生成的开关信号控制电阻装置的导通或断开。由此可见，本申请所提供的技术方案中，通过数模转换电路将控制器生成的数字控制信号转换为模拟控制信号，并通过与电流检测电路各电阻装置连接的各开关信号产生电路根据模拟控制信号控制各电阻装置的导通或断开，无需使电阻装置直接连接控制器的引脚，从而在保证调节效率和准确性的基础上减少占用的控制器引脚资源。

在具体实施中，数模转换电路通常按照输出是电流还是电压、能否作乘法运算等进行分类。大多数数模转换电路由电阻阵列和多个电流开关(或电压开关)构成。按数字输入值切换开关，产生比例于输入的电流(或电压)。此外，也有为了改善精度而把恒流源放入器件内部的。一般说来，由于电流开关的切换误差小，大多采用电流开关型电路，电流开关型电路如果直接输出生成的电流，则为电流输出型数模转换电路。此外，电压开关型电路为直接输出电压型数模转换电路。在本实施例中，以RC滤波电路和运算放大器组成的数模转换电路为例，对电流检测电路控制装置进行说明。

可以理解的是，考虑到一阶RC低通滤波往往不能既满足输出中PWM纹波含量，又满足反应快速的要求，多采用二阶RC滤波电路。进一步的，为例提高电路的相应速度，也可以采用三阶RC低通滤波电路或更高阶滤波电路，此处不再赘述。

在上述实施例的基础上，数模转换电路2包括：RC滤波电路和运算放大器、第一电阻R1、第二电阻R2；RC滤波电路的输入端和MCU1连接，以获取数字控制信号；运算放大器的同相输入端与RC滤波电路的输出端连接，运算放大器的反向输入端与第一电阻R1的第一端、第二电阻R2的第一端均连接；第二电阻R2的第二端与运算放大器的输出端连接，第一电阻R1的第二端接地。

在具体实施中，RC滤波电路与运算放大器协同工作，从而将MCU1输出的数字控制信号转换为模拟控制信号，以便于后续处理。

其中，RC滤波电路包括：第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第二电容C2；第三电阻R3的第一端与MCU1连接，第三电阻R3的第二端与第一电容C1的第一端、第四电阻R4的第一端均连接；第四电阻R4的第二端与第二电容C2的第一端、运算放大器的同相输入端均连接；第一电容C1的第二端、第二电容C2的第二端均接地。此外，为了提高数模转换电路的性能，还可以在运算放大器的同相输入端和输出端之间设置滤波电容C3。

进一步的，为例提高电路的相应速度，也可以采用三阶RC低通滤波电路或更高阶滤波电路，此处不再赘述。

如图2所示，电流检测电路控制装置中包括多个开关信号产生电路3，以根据数模转换电路2输出的模拟控制信号生成不同的开关信号，以控制相应的电阻装置的导通或断开。

在具体实施中，当MCU1输出数字控制信号后(PWM控制信号)，数字控制信号经过第一电容C1、第二电容C2、第三电阻R3、第四电阻R4所形成的的RC滤波电路滤波后生成一个直流信号，该直流信号的电压幅值与MCU1输出的PWM信号的占空比成正比，即对于MCU1所输出的每个不同占空比的PWM波，在运算放大器U1的同相端均存在一个有确定电压幅值的直流信号与之对应。根据运算放大器的特性可知，运算放大器的同相端与反向端电压相同，即第一电阻R1两端电势差与同相端电压值相等。同时，由于第一电阻R1、第二电阻R2串联，即可根据第一电阻R1、第二电阻R2的阻值计算运算放大器输出端的电压值。当改变PWM信号的占空比时，运算放大器输出端所输出的模拟控制信号也随之变化。

在上述实施例的基础上，开关信号产生电路3包括：开关管Q、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和稳压二极管Z；

第五电阻R5的第一端与数模转换电路2连接，第五电阻R5的第二端与稳压二极管Z的阴极连接；

稳压二极管Z的阳极与开关管Q的控制端、第七电阻R7的第一端均连接；

第七电阻R7的第二端、开关管Q的第二端均接地；

第六电阻R6的第一端与电源连接，第六电阻R6的第二端与开关管Q的第一端共同作为开关信号产生电路3的输出端。

在本实施例中，选用稳压二极管Z和开关管Q的组合作为开关信号产生电路3，当数模转换电路2输出模拟控制信号的值高于稳压二极管Z的击穿值时，稳压二极管Z被击穿，开关管Q导通，与该开关信号产生电路3的电阻装置的开关器件也随之动作。在具体实施中，由于各开关信号产生电路3中稳压二极管Z的稳压值不同，其根据模拟控制信号所产生的开关信号也不相同。

以图2所示的电流检测电路的控制装置为例，该装置中存在第一开关信号产生电路、第二开关信号产生电路、第三开关信号产生电路、第四开关信号产生电路，设第一开关信号产生电路的稳压二极管Z的击穿电压为2V，第二开关信号产生电路的稳压二极管Z的击穿电压为4V，第三开关信号产生电路的稳压二极管Z的击穿电压为6V，第四开关信号产生电路的稳压二极管Z的击穿电压为8V。当数模转换电路2生成的模拟控制信号的电压值为5V时，则第一开关信号产生电路、第二开关信号产生电路的稳压二极管Z均被击穿，开关管Q导通，产生低电平的开关信号。而第三开关信号产生电路、第四开关信号产生电路的稳压二极管Z未被击穿，开关管Q关断，产生高电平的开关信号。从而控制相应的电流检测电路的电阻器件的开关导通或关断。

作为优选的实施例，为了便于用户使用，本申请所提供的电流检测电路控制装置还包括：通信装置、人机交互装置和显示单元。其中，显示单元与数模转换电路2连接，以获取模拟控制信号并显示，以便于用户查看当前电流检测电路的工作状态。通信装置与MCU1连接，以获取远程控制指令并将远程控制指令发送至MCU1，人机交互装置与MCU1连接，用于输入控制指令，以便于MCU1根据控制指令生成数字控制信号，以通过控制指令调节电流检测电路的放大比例。

此外，本申请还提供了一种电流检测电路控制系统，包括电流检测电路控制装置，该装置包括：控制器、数模转换电路和开关信号产生电路；数模转换电路与控制器连接，以将控制器发送的数字控制信号转换为模拟控制信号；开关信号产生电路的输入端与数模转换电路连接，以在不同的模拟控制信号下产生不同的开关信号。开关信号产生电路的输出端与电流检测电路的电阻装置连接，以通过生成的开关信号控制电阻装置的导通或断开。由此可见，本申请所提供的技术方案中，通过数模转换电路将控制器生成的数字控制信号转换为模拟控制信号，并通过与电流检测电路各电阻装置连接的各开关信号产生电路根据模拟控制信号控制各电阻装置的导通或断开，无需使电阻装置直接连接控制器的引脚，从而在保证调节效率和准确性的基础上减少占用的控制器引脚资源。

以上对本实用新型所提供的电流检测电路控制系统和控制系统进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种电流检测电路控制装置，其特征在于，包括：

MCU(1)、数模转换电路(2)和开关信号产生电路(3)；

所述MCU(1)用于生成数字控制信号；

所述数模转换电路(2)与所述MCU(1)连接，以获取所述数字控制信号，并将所述数字控制信号转换为模拟控制信号；

所述开关信号产生电路(3)的输入端与所述数模转换电路(2)连接，以在不同的所述模拟控制信号下产生不同的开关信号；

所述开关信号产生电路(3)的输出端与电流检测电路的电阻装置连接，以通过生成的开关信号控制电阻装置的导通或断开。

2.根据权利要求1所述的电流检测电路控制装置，其特征在于，所述数模转换电路(2)包括：

RC滤波电路和运算放大器、第一电阻、第二电阻；

所述RC滤波电路的输入端和所述MCU(1)连接，以获取所述数字控制信号；

所述运算放大器的同相输入端与所述RC滤波电路的输出端连接，所述运算放大器的反向输入端与所述第一电阻的第一端、所述第二电阻的第一端均连接；

所述第二电阻的第二端与所述运算放大器的输出端连接，所述第一电阻的第二端接地。

3.根据权利要求2所述的电流检测电路控制装置，其特征在于，所述RC滤波电路包括：

第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容；

所述第三电阻的第一端与所述MCU(1)连接，所述第三电阻的第二端与所述第一电容的第一端、所述第四电阻的第一端均连接；

所述第四电阻的第二端与所述第二电容的第一端、所述运算放大器的同相输入端均连接；

所述第一电容的第二端、所述第二电容的第二端均接地。

4.根据权利要求1所述的电流检测电路控制装置，其特征在于，所述开关信号产生电路(3)包括：

开关管、第五电阻、第六电阻、第七电阻和稳压二极管；

所述第五电阻的第一端与所述数模转换电路(2)连接，所述第五电阻的第二端与所述稳压二极管的阴极连接；

所述稳压二极管的阳极与所述开关管的控制端、所述第七电阻的第一端均连接；

所述第七电阻的第二端、所述开关管的第二端均接地；

所述第六电阻的第一端与电源连接，所述第六电阻的第二端与所述开关管的第一端共同作为所述开关信号产生电路(3)的输出端。

5.根据权利要求1所述的电流检测电路控制装置，其特征在于，各所述电阻装置至少包括两个阻性器件。

6.根据权利要求1所述的电流检测电路控制装置，其特征在于，还包括显示单元；

所述显示单元与所述数模转换电路(2)连接，以获取所述模拟控制信号并显示。

7.根据权利要求1所述的电流检测电路控制装置，其特征在于，还包括通信装置；

所述通信装置与所述MCU(1)连接，以获取远程控制指令并将所述远程控制指令发送至所述MCU(1)。

8.根据权利要求1至7任一项所述的电流检测电路控制装置，其特征在于，还包括人机交互装置；

所述人机交互装置与所述MCU(1)连接，用于输入控制指令，以便于所述MCU(1)根据所述控制指令生成所述数字控制信号。

9.根据权利要求8所述的电流检测电路控制装置，其特征在于，所述人机交互装置为键盘或触摸式屏幕。

10.一种电流检测电路控制系统，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的电流检测电路控制装置。