括分流电阻、模拟开关、放大器、模数转换器和控制单 元，其系统框图如图1所示；
[0051]具体的，模拟开关并联在分流电阻的两端，模拟开关的两个输入端分别连接分流 电阻的两端，连接点作为电压采集点；放大器的输入端连接模拟开关的输出端；模数转换 器的输入端连接放大器的输出端；控制单元的输入端连接模数转换器的输出端，控制单元 的输出端连接模拟开关的控制信号输入端；
[0052] 控制单元一方面提供数字信号控制模拟开关的切换，以对分流电阻与放大器的连 接方式进行切换，另一方面根据数字的正反向电压信号，获取直流电流检测值；实施例中， 控制单元可以采用FPGA实现。
[0053]实施例提供的直流电流检测方法及电路，用于对LED模组背光源的每一路电源的 电流值进行实时检测及监测；由于此类应用中的电源和控制信号并存，因此电流检测只能 采用电阻分流、高边检测的方式；将分流电阻串联在电源输出端与负载之间，检测分流电阻 两端的电压，根据检测到的电压值与分流电阻的电阻值，获取直流电流值。
[0054] 以下结合实施例，具体阐述本发明提供的斩波式直流电流检测方法及电路；
[0055]实施例提供的直流电流检测电路示意图如图2所示，分流电阻Rs-端连接电源电 压Vs，另一端连接负载：模拟开关并联在分流电阻Rs的两端，输入端连接分流电阻两端的 电压采集点，输出端连接仪表放大器INA的输入端；模拟开关在控制单元MCU的数字控制下 切换，对分流电阻Rs与仪表放大器INA的连接方式进行切换；
[0056] 在实施例中，模拟开关具有6个触点；触点Al、A2、B1和B2是用于连接分流电阻 的触点，触点C用于连接放大器INA的同相端，触点D用于连接放大器INA的反相端；
[0057]在第n个斩波周期的上半个周期内，模拟开关的触点C连接触点A1，触点D连接触 点A2,将仪表放大器INA的同相端与分流电阻RS的高电压端连接，反相端与分流电阻RS的 低电压端连接，以采集分流电阻Rs的两端的正向电压；上半个斩波周期结束后，模拟开关 切换，使得在下半个斩波周期内，模拟开关的触点C连接触点B1，触点D连接触点B2,将仪 表放大器INA的同相输入端与分流电阻RS的低电压端连接，反向输入端与分流电阻RS的 高电压端连接，以采集分流电阻Rs的两端的反向电压。
[0058] 实施例中，仪表放大器INA米集的是分流电阻两端的差分电压信号，如此切换开 关，将分流电阻两端与仪表放大器的同相输入端和反相输入端交替连接，以此在仪表放大 器INA的输出端获得对分流电阻差分电压信号的正向和反向电压值，其波形如图3所示 思；
[0059] 正向电压值和反向电压值均包含了相同的失调电压Vos，通过运算将Vos抵消；这 种方法的另一个优点在于不仅可以将仪表放大器INA自身的失调抵消，还可以抵消因共模 电压高、放大器共模抑制比有限而带来失调。
[0060] 实施例提供的斩波式直流电流检测方法具体如下：
[0061] (1)斩波周期为0.5s，在斩波周期的上半个周期内，MCU提供高电平数字信号控制 模拟开关打到分流电阻的高电压端和低电压端，将高电压端信号送入仪表放大器的同相输 入端，将低电压端信号送入仪表放大器的反相输入端；
[0062] (2)经过10ms~50ms延时，避开开关切换瞬间的信号波动，模数转换器开始以 128KHz频率采集仪表放大器INA的输出电压，并进行模数转换，控制单元MCU读取模数转换 后取得的采样数据，存入控制单元MCU的寄存器，在MCU内对采样数据求平均，获取分流电 阻两端的正向电压
[0063] (3)在斩波周期的下半个周期内，控制单元MCU提供低电平数字信号，控制模拟开 关切换，使得将低电压端B1信号送入仪表放大器的同相输入端，将高电压端B2信号送入仪 表放大器的反相输入端；
[0064] (4)经过10ms~50ms延时，模数转换器开始以128kHz频率采集仪表放大器INA的 输出电压，并进行模数转换，控制单元MCU读取模数转换后取得的采样数据，存入控制单元 MCU的寄存器，在控制单元MCU内对采样数据求平均，获取分流电阻两端的反向电压V。^; 以上正向电压值V。^与反向电压值Vwt2内是包括了噪声电压的；
[0065] (5)获取直流电压检测值V，V=V〇"n~V〇l<12 -,
[0066] (6)根据直流电压检测值V与分流电阻Rs的阻值，获取直流电流值I。
[0067] 上述实施例提供的直流检测方法，在0~1mA的电流范围内，无需软件校准，能实 现luA的检测精度，且在不同工作环境温度下，均能保持此精度；使用相同的仪表运算放大 器和相同的模数转换器，未采用本发明的方法，采用1 D的分流电阻，在〇-lmA的范围内，经 软件校准，只能实现10uA的检测精度，并且在0-75°C工作温度范围内，需增加温度补偿电 路对输出值做校正。
[0068] 本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以 限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含 在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种斩波式直流电流检测方法，其特征在于，通过连续实时采集分流电阻两端的正 向电压与反向电压，根据所述正向电压与反向电压，获取直流电压检测值，具体如下： (1) 在第n个斩波周期的上半个周期内，采集分流电阻两端的正向电压V。^;其中，V。^ =Vsig+V〇S，n取正整数； (2) 在第n个斩波周期的下半个周期内，采集分流电阻两端的反向电压V。^;其中，V =_Vsig+V〇S； (3) 将上半个斩波周期的正向电压V。^与下半个斩波周期的反向电压Vwt2进行运 算，抵消掉所述正向电压与反向电压中的电压噪声，获取分流电阻两端的直流电压检测值(4) 根据所述直流电压检测值V与分流电阻的阻值R，获取直流电流检测值； (5) 重复步骤（1)~（4)，实时获取直流电流检测值； 其中，Vsig是拟检测直流电压信号的实际值，V。,是由低频噪声、失调电压以及温度变化 引起的电压噪声。2. 如权利要求1所述的直流电流检测方法，其特征在于，所述采集分流电阻两端正向 电压与反向电压的方法具体如下： a、 在第n个斩波周期的上半个周期，将分流电阻的近电源端信号接入放大器的同相输 入端，将分流电阻的近负载端信号接入放大器的反相输入端，完成正向电压接入； b、 延时Xms后开始采集所述正向电压，根据预设的采样频率，在半个斩波周期内采集i 次；以i次采样的平均值作为该半个斩波周期内采集到的正向电压值V。^;其中，i取正整 数； c、 采集次数达到i后，在第n个斩波周期的下半个周期，将分流电阻的近电源端端信号 接入放大器的反相输入端，将分流电阻的近负载端信号接入放大器的同相输入端，完成反 向电压接入； d、 延时Xms后开始采集所述反向电压，根据预设的采样频率，在半个斩波周期内采集i 次；以i次采样的平均值作为该半个斩波周期内采集到的反向电压值Vwt2。3. 如权利要求2所述的直流电流检测方法，其特征在于，所述延时x的范围为（0，kt); 其中，〇时刻为开关切换时刻，k是V^GO-V^Gc-l)彡e时对应的采样次数；e为预 设的电压测试误差许可范围，t为采样周期；V^GO是指第k个采样值；在正向电压采集中，VQUt (k)即为VQUtl (k)，在反向电压采集中，VQUt (k)即为VQUt2 (k)。4. 如权利要求2或3所述的直流电流检测方法，其特征在于，所述延时x为10ms~ 50ms〇5. 如权利要求2或3所述的直流电流检测方法，其特征在于，采集放大器的输出电压的 采样频率为128kHz。6. -种斩波式直流电流检测电路，其特征在于，包括分流电阻、模拟开关、放大器、模数 转换器和控制单元； 所述分流电阻用于将母线电流转换为端电压；所述模拟开关并联在分流电阻的两端， 模拟开关的两个输入端分别连接分流电阻的两端；所述放大器的输入端连接模拟开关的输 出端，用于对采集到的分流电阻两端的电压信号进行放大；所述模数转换器的输入端连接 放大器的输出端，用于将放大器输出的模拟的正反向电压信号转换成数字的正反向电压信 号； 所述控制单元的输入端连接模数转换器的输出端，控制单元的输出端连接模拟开关的 控制信号输入端；控制单元用于提供数字信号控制模拟开关的切换，以对分流电阻与放大 器的连接方式进行切换，还根据数字的正向电压信号与反向电压信号，获取直流电流检测 值。7.如权利要求6所述的斩波式直流电流检测电路，其特征在于，工作时， a、 通过数字信号控制模拟开关动作，在第n个斩波周期的上半个周期，将分流电阻的 近电源端信号接入放大器的同相输入端，将分流电阻的近负载端信号接入放大器的反相输 入端，完成开关动作，接入正向电压； b、 当开关动作完成后，延时Xms后采集放大器输出的正向电压，根据预设的采样频率， 在半个斩波周期内采集i次；以i次采样的平均值作为该半个斩波周期内采集到的正向电 压值V。^;其中，i取正整数； c、 采集次数达到i后，通过数字信号控制模拟开关切换，在第n个斩波周期的下半个周 期，将分流电阻的近电源端端信号接入放大器的反相输入端，将分流电阻的近负载端信号 接入放大器的同相输入端，完成开关切换，接入反向电压； d、 当开关切换完成后，延时Xms后采集放大器输出的反向电压，根据预设的采样频率， 在半个斩波周期内采集i次；以i次采样的平均值作为该半个斩波周期内采集到的反向电 压值v?t2。
【专利摘要】本发明公开了一种斩波式直流电流检测方法及电路，通过以一定的频率连续实时采集分流电阻两端的正向电压与反向电压，对同一个斩波周期里上半个斩波周期的采样值与下半个斩波周期的采样值进行运算，消除低频噪声和失调电压等噪声对检测结果的影响；检测电路包括分流电阻、模拟开关、放大器、模数转换器和控制单元；模拟开关并联在分流电阻的两端；放大器的输入端连接模拟开关的输出端；模数转换器的输入端连接放大器的输出端；控制单元的输入端连接模数转换器的输出端，控制单元的输出端连接模拟开关的控制信号输入端；控制单元一方面提供数字信号控制模拟开关的切换，另一方面根据数字的正反向电压信号，获取直流电流检测值；本发明提供的电路结构简单，测试准确度高，具有低成本的优势。
【IPC分类】G01R19/25
【公开号】CN104991115
【申请号】CN201510324358
【发明人】彭骞, 胡国锋, 严运思, 沈亚非, 陈凯
【申请人】武汉精测电子技术股份有限公司
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年6月12日