一种高频直流脉冲电流采样电路及保护系统的制作方法

本实用新型涉及一种高频直流脉冲电流采样电路及保护系统。

背景技术：

电流检测是控制系统中非常重要的一环，对于系统中斩波型开关器件的过流保护，必须采用一种简单准确的电流采样电路，目前，对常规的交流电流和直流电流进行采样方法很多，但对斩波型开关器件中的高频直流脉冲电流的检测很少涉及。一般的交流电流采样只检测电流峰值，采用传统的整流变换，通过对交流电流整流或把交流电流转换为交流电压，再进行交流电压的整流滤波等环节，如申请号CN200810121975.4、CN200810203186.5等专利采用上述方法实现对交流电流的检测采样。

申请号CN200810203186.5的专利公开了用于功率因数校正控制电路的交流电流检测电路，该电路通过把交流电流转换为交流电压，再对交流电压进行整流滤波等处理，实现交流电流的检测，但该电路只能检测输入电流的峰值，而不能包含输入电流的全部波形信息，而且电路响应时间长，不能应用于高频控制系统中；申请号CN200810121975.4的专利公开了一种整流变换模块在交流电流表中的应用，该专利采用直接电流整流，再对采样电压进行滤波处理，该电路同样响应时间长，只能用于低频电路中，不能应用于高频控制系统，且只能实现对上下对称的交流电压的峰值采样。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种高频直流脉冲电流采样电路及保护系统，以实现对高频直流脉冲电流检测，保留输入电流全波信息，便于后续DSP控制器进行过流保护动作。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种高频直流脉冲电流采样电路，包括：

用于连接被测电流的直流脉冲电流采样单元；

一比较处理单元的一端与直流脉冲电流采样单元的输出端相连，其另一端与基准电压单元的输出端相连；以及

所述比较处理单元的输出端通过信号处理单元输出过流保护信号。

进一步，所述直流脉冲电流采样单元包括：电流互感器T，

被测电流通过该电流互感器T降低电流幅度，以构成小电流；

所述小电流通过二极管D1使小电流中正向电流通过二极管D2经采样电阻R1转换为采样电压，且该采样电压通过限流电阻R2及滤波电容C1进入比较处理单元中运算放大器U1的反相端。

进一步，所述基准电压单元包括：由电阻R3和电阻R4构成的串联分压电路，通过该串联分压电路将电源VCC的电压经过分压后作为基准电压Vref输出至运算放大器U1的同相端。

进一步，所述比较处理单元包括：反馈电阻R5，该反馈电阻R5的两端分别连接运算放大器U1的同相端和输出端。

进一步，所述信号处理单元包括：电阻R6、电阻R7、电容C2；其中

电阻R6的两端分别连接电源VCC和运算放大器U1的输出端，以及

电阻R7和电容C2构成RC滤波电路，以连接运算放大器U1的输出端。

又一方面，本实用新型还提供了一种保护系统。

所述保护系统包括：所述高频直流脉冲电流采样电路，以及与该高频直流脉冲电流采样电路相连的DSP控制器；所述DSP控制器适于根据高频直流脉冲电流采样电路输出的过流保护信号启动或关闭过流保护动作。

本实用新型的有益效果是，本实用新型能有效实现对高频直流脉冲电流的检测采样，检测电流过流情况并输出过流保护信号，对控制电路的可靠性和安全性具有重要影响。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的高频直流脉冲电流采样电路的原理框图；

图2是本实用新型的高频直流脉冲电流采样电路的电路原理图。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

实施例1

如图1所示，本实用新型提供了一种高频直流脉冲电流采样电路，包括：用于连接被测电流的直流脉冲电流采样单元；一比较处理单元的一端与直流脉冲电流采样单元的输出端相连，其另一端与基准电压单元的输出端相连；以及所述比较处理单元的输出端通过信号处理单元输出过流保护信号。

作为直流脉冲电流采样单元的一种可选的实施方式，所述直流脉冲电流采样单元包括：电流互感器T，被测电流通过该电流互感器T降低电流幅度，以构成小电流；所述小电流通过二极管D1使小电流中正向电流通过二极管D2经采样电阻R1转换为采样电压，且该采样电压通过限流电阻R2及滤波电容C1进入比较处理单元中运算放大器U1的反相端。该电压信号完全保留了被测电流信号中的正向电流的波形信息，具有极高的转换线性度。

具体的，电流互感器T的原边接入被测电流，其副边的一端接地，另一端接二极管D1的阴极和二极管D2的阳极的连接点；二极管D1的阳极和二极管D2的阴极分别连接采样电阻R1的两端，且二极管D1的阳极接地；以及二极管D2的阴极还通过限流电阻R2连接比较处理单元中运算放大器U1的反相端，并且该反相端还通过滤波电容C1接地。

作为基准电压单元的一种可选的实施方式，所述基准电压单元包括：由电阻R3和电阻R4构成的串联分压电路，通过该串联分压电路将电源VCC的电压经过分压后作为基准电压Vref输出至运算放大器U1的同相端，本基准电压Vref决定了电流过流时采样电压的设定值。

作为比较处理单元的一种可选的实施方式，所述比较处理单元包括：反馈电阻R5，该反馈电阻R5的两端分别连接运算放大器U1的同相端和输出端。本比较处理单元可实现采样电压值与基准电压值的比较，当采样电压值大于基准电压时，运算放大器输出低电平信号，当采样电压值小于基准电压时，运算放大器U1输出高电平信号，且本比较处理单元具有输入比较电压回差值设定，可实现防输出端电平频繁跳变功能。

作为信号处理单元的一种可选的实施方式，所述信号处理单元包括：电阻R6、电阻R7、电容C2；其中电阻R6的两端分别连接电源VCC和运算放大器U1的输出端，以及电阻R7和电容C2构成RC滤波电路，以连接运算放大器U1的输出端。该信号处理单元可实现比较处理电路输出电压信号的处理和滤波功能，经本信号处理单元处理后的输出符合后续处理器要求的输入电压信号。

具体工作中，被测电流（高频直流脉冲电流）经电流互感器T原边输入，经本直流脉冲电流采样单元将输入的电流信号转变为采样电压信号输出到比较处理单元中，与基准电压单元的基准电压Vref进行比较，比较处理单元输出比较后的电压信号；当输入电流正常时，输出高电平信号，当输入电流出现过流情况时，输出低电平信号，该电压信号经信号处理单元，处理为后续DSP控制器需要的电平信号，当电流正常时，过流保护信号/mFo为高电平，当电流过流时，过流保护信号/mFo为低电平，DSP控制器检测到/mFo低电平时进行过流保护动作。

本高频直流脉冲电流采样电路中经电流互感器转换的小电流信号直接进行电流整流后转换为采样电压信号，该电压信号完全保留了原输入电流信号中关于脉冲的相应信息（包括频率、峰值、相位、波形），该电压不受整流二极管压降的影响，转换线性度高，且在单个脉冲内即可检测到是否出现过流情况，电路反应灵敏、响应时间短，保护迅速，特别适用于高频控制系统中；直流脉冲电流采样单元中采样电阻R1仅在正电流情况下产生功耗，负电流情况下不产生功耗，因此该电路功耗低，利用效率高；该电路比较处理单元环节中具有正反馈设定，可防止输出电平频繁跳变。

因此，本高频直流脉冲电流采样电路性能不仅稳定可靠，并且还具有结构简单，所需器件少，成本低，占用PCB面积小的优点，故本高频直流脉冲电流采样电路不仅适用于高频直流脉冲电流的采样和保护，也适用于交流电流的采样和保护。

实施例2

在实施例1基础上，本实施例2还提供了一种保护系统。

所述保护系统包括如实施例1所述的高频直流脉冲电流采样电路，以及与该高频直流脉冲电流采样电路相连的DSP控制器；所述DSP控制器适于根据高频直流脉冲电流采样电路输出的过流保护信号启动或关闭过流保护动作。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。