一种新型电流信号采样结构的制作方法
【专利摘要】一种新型电流信号采样结构，包括被测支路，包括一个主绕组、一个辅助绕组和一个串接电阻，所述被测支路上串联一个主绕组，辅助绕组与主绕组并联，串接电阻R1与辅助绕组串联。本实用新型的新型电流信号采样结构，将检测电路与主回路分开，无需在主回路中串联器件。通过在输出滤波电感中并绕与输出滤波电感主绕组相同匝数辅助绕组，巧妙利用输出滤波电感中直流等效电阻，获得输出电流的信息。检测电路上的损耗小，器件体积小选型容易。该结构尤其适用于平面PCB电感。
【专利说明】
一种新型电流信号采样结构
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种信号采集装置，特别涉及一种电流信号的采集装置。
【背景技术】
[0002]采样也称抽样，是信号在时间上的离散化，即按照一定时间间隔At在模拟信号X(t)上逐点采取其瞬时值。它是通过采样脉冲和模拟信号相乘来实现的。
[0003]采样间隔的选择和信号混淆:对模拟信号采样首先要确定采样间隔。如何合理选择At涉及到许多需要考虑的技术因素。一般而言，采样频率越高，采样点数就越密，所得离散信号就越逼近于原信号。但过高的采样频率并不可取，对固定长度(T)的信号，采集到过大的数据量(N = T/At)，给计算机增加不必要的计算工作量和存储空间；若数据量(N)限定，则采样时间过短，会导致一些数据信息被排斥在外。采样频率过低，采样点间隔过远，则离散信号不足以反映原有信号波形特征，无法使信号复原，造成信号混淆。
[0004]直观地说信号混迭是把本该是高频的信号误认为低频信号。
[0005]工作时有很大的电流流过采样线路，电路中的寄生电感会产生很大的电流尖峰，而此种连接能把这些暂态噪声视为共模信号，不会对采样电流信号形成于扰;另外，为消除采样电流输入信号中的高频噪声，采样电阻上采集到的电压信号必须经过低通滤波器进入芯片。
[0006]采样电阻的选取是根据流经电流的功率范围，选择合适的阻值。采样电阻较大，从而提高采样电路的准确性，但是过大的阻值也会带来问题:一方面可采集的电流范围太小，不能发挥出功率器件的最大输出能力；另一方面较大的阻值会使采样电阻上功率损耗比较大，带来严重的发热问题，从而影响电阻的精度和温升系数的非线性，甚至烧毁采样电阻；反之，采样电阻较小，虽然可以提高采样电路的采样能力，采集到较大的电机电流，但过小的米样电阻
[0007]会使得采样电阻上输出电压减小，从而使得误差偏移量和干扰噪声在信号幅度中所占比重过大，降低采样精度。因此，采样电阻的计算一般是用推荐的输入电压除以正常工作情况下流经采样电阻的峰值电流，然后再乘以一个0.8?0.9的裕量系数。
[0008]为提高采样电路的快速性和灵敏性，要求采样电阻具有较小的电感值。较小的温度系数，可避免电阻发热影响采样精度:为提高采样电阻的精度及
[0009]分散功率损耗减少发热，可考虑把几个精密采样电阻并联或串联以抵消阻值的正负误差来提高精度。
[0010]如图1所示，传统的开关电源电流(这里主要指输出电流)采样一般是采用串联采样电阻的方式，通过调理电阻两端的电压信息，获得输出电流信息。
[0011]其中Rsample为采样电阻，假设其阻值为，输出电流为i，则根据图1可得调理后的电压信号与输出电流之间的关系
[0012]i=U/Rsample (I)
[0013]由式(I)可知输出电流线性的转化为电压信号。该电压信号可以用来计算出输出电流，也可以用来做过流保护与恒流控制。但是，采样电阻Rsample串联在主回路中带来的功率损耗，降低效率。采样电阻Rsample上的功耗大，随着输出电流的增大采样电阻选型会越来越困难，成本上升，且其也体积大会随之增大占用更大的PCB空间，降低了 PCB利用率。
【实用新型内容】
[0014]本实用新型的目的是提供一种新型电流信号采样结构，解决采样过程中由于量程或输出等级过大带来额外功率损耗的技术问题。
[0015]本实用新型的电流信号采样结构，包括被测支路，包括一个主绕组、一个辅助绕组和一个串接电阻，所述被测支路上串联一个主绕组，辅助绕组与主绕组并联，串接电阻Rl与辅助绕组串联。
[0016]所述主绕组与辅助绕组耦合。
[0017]所述主绕组与辅助绕组匝数相等。
[0018]所述串接电阻两端接入信号放大单元。
[0019]本实用新型的新型电流信号采样结构，将检测电路与主回路分开，无需在主回路中串联器件。通过在输出滤波电感中并绕与输出滤波电感主绕组相同匝数辅助绕组，巧妙利用输出滤波电感中直流等效电阻，获得输出电流的信息。检测电路上的损耗小，器件体积小选型容易。该结构尤其适用于平面PCB电感。
【附图说明】
[0020]图1为现有技术中主功率开关隔离网络的结构示意图；
[0021 ]图2为本实用新型电流信号采样结构的电路结构示意图；
[0022]图3为本实用新型电流信号采样结构的等效电路示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行详细说明。
[0024]如图2所示，输出滤波电感部分进行了新的设计。Lmain为主绕组，Lsecond为辅助绕组，主辅两个绕组完全耦合且匝数相等，功率电流完全由Lmain传输，Ul为信号放大单元。
[0025]在被测支路上串联一个主绕组，辅助绕组与主绕组并联，串接电阻Rl与辅助绕组串联。
[0026]主绕组与辅助绕组耦合。
[0027]主绕组与辅助绕组匝数相等。
[0028]串接电阻Rl两端接入信号放大单元Ul。
[0029]如图3所示，等效电路包括的LI为主绕组(Lmain)等效电感，Reql为主绕组等效内阻，L2为辅助绕组(Lsecond)的等效电感，Req2为辅助绕组等效内阻，Rl为辅助绕组串接电阻。其连接顺序为
[0030]实际应用中，Reql、Req2、Rl满足以下关系式:
[0031]Reql〈〈Req2+Rl且Req2〈〈Rl (2)
[0032]假设ULl为LI上电压，UReql为Reql上电压，假设UL2为L2上电压，UReq2为Req2上电压，URl为电阻Rl两端电压，由图3可知:
[0033]ULl+UReql = UL2+UReq2+URl (3)
[0034]由于主辅助绕组完全耦合且匝数相等，则:
[0035]Uli = Ul2 (4)
[0036]由式(3)，(4)可知
[0037]UReql = UReq2+URl (5)
[0038]由式(2)可知Req2〈〈Rl，又因为Req2与Rl串联，所以可得UReq2〈〈UR1，
[0039]所以UReq2可以忽略掉，可得:
[0040]UReql^iURl (6)
[0041 ]设流经Lmain的电流(即变换器的输出电流)为I。，则有
[0042]UReqi = 1*Reql (7)
[0043]由以上推导可以看出，1^信号与输出电流1是线性对应的。可以对Ur1信号再进行放大等调理实现对输出电流信号的采样。
[0044]以上所述，仅为本实用新型较佳的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【主权项】
1.一种新型电流信号采样结构，包括被测支路，其特征在于:还包括一个主绕组、一个辅助绕组和一个串接电阻，所述被测支路上串联一个主绕组，辅助绕组与主绕组并联，串接电阻Rl与辅助绕组串联。2.如权利要求1所述的新型电流信号采样结构，其特征在于:所述主绕组与辅助绕组耦入口 ο3.如权利要求2所述的新型电流信号采样结构，其特征在于:所述主绕组与辅助绕组匝数相等。4.如权利要求2所述的新型电流信号采样结构，其特征在于:所述串接电阻两端接入信号放大单元。
【文档编号】G01R19/00GK205656228SQ201620237731
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2016年3月25日 公开号201620237731.2, CN 201620237731, CN 205656228 U, CN 205656228U, CN-U-205656228, CN201620237731, CN201620237731.2, CN205656228 U, CN205656228U
【发明人】吴文江, 杨旭君
【申请人】深圳陆巡科技有限公司