快速變化的大電流的測量電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種快速變化的大電流的測量電路，包括敏感元件及運算放大器；敏感元件串聯(lián)在被測電流回路中；敏感元件的值包括電阻值和電感值；運算放大器的信號輸出端連接示波器；測量電路還包括補償電路；補償電路包括補償電阻和補償電容，補償電阻和補償電容串聯(lián)后與敏感元件并聯(lián)；運算放大器的同相輸入端連接在補償電阻和補償電容之間；運算放大器的反相輸入端連接在被測電流回路的負極；補償電路的補償條件為：敏感元件的電感值/敏感元件的電阻值=補償電阻的值*補償電容的值，補償電阻的值>>敏感元件的電阻值。該測量電路能測量電流值在1-100000安培、變化頻率最高達到每秒109HZ、波形為任意的快速變化的大電流，其測量精度可達萬分之一。
【專利說明】快速變化的大電流的測量電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及快速變化的大電流的測量電路。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代控制技術(shù)已應(yīng)用于現(xiàn)代先進國家的每一個方面，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸、國防等。沒有現(xiàn)代控制技術(shù)就沒有現(xiàn)代先進國家，而要控制得好而準(zhǔn)確，首先需要測量得快而準(zhǔn)確。
[0003]在現(xiàn)代控制技術(shù)中對電的控制及其重要，好的電的控制需要高速精確的電的測量，包括對電壓、電流的測量。在一些特殊場合，例如:精密電焊機、大型軍事設(shè)備都需要對快速變化的大電流進行精確的測量。精確的測量才能產(chǎn)生精確的控制?？焖僮兓话闶侵负撩雰?nèi)大電流的變化。
[0004]目前快速變化的大電流的測量方法，基本上分兩種:
1、直接串聯(lián)法。即將電流敏感元件直接串聯(lián)接入電流回路，利用電流在敏感元件的電阻上的電壓降來測量。但由于電流敏感器件除了有用的電阻外，總是帶有電感，這使壓降中不但包含電阻壓降，還包含電感壓降，電流變化快時，電感壓降很大，使得測量高速大電流時誤差很大，測量精度難以達到2%。
[0005]2、非接觸式。實際是測量電流磁場，它只能測量變化頻率最高達到每秒IO6HZ的大電流，測量精度難以達到1%。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種能測量電流值在1-100000安培、變化頻率最高達到每秒109HZ、波形為任意的快速變化的大電流的測量電路，其測量精度可達萬分之
O
[0007]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，提供一種具有以下結(jié)構(gòu)的快速變化的大電流的測量電路，包括敏感元件及運算放大器；所述的敏感元件串聯(lián)在被測電流回路中；所述的敏感元件的值包括電阻值和電感值；所述的運算放大器的信號輸出端連接示波器；所述的測量電路還包括補償電路；所述的補償電路包括補償電阻和補償電容，所述的補償電阻和補償電容串聯(lián)后與所述的敏感元件并聯(lián)；所述的運算放大器的同相輸入端連接在所述的補償電阻和補償電容之間；所述的運算放大器的反相輸入端連接在被測電流回路的負極；所述的補償電路的補償條件為:所述的敏感元件的電感值/所述的敏感元件的電阻值=所述的補償電阻的值*所述的補償電容的值，所述的補償電阻的值 >> 所述的敏感元件的電阻值。
[0008]采用以上結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明的快速變化的大電流的測量電路，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點:
本發(fā)明快速變化的大電流的測量電路本質(zhì)上也屬于串聯(lián)壓降法，但加了補償電路后，采用這種方法，把快速變化的電流波形準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換成補償電容上的快速變化的電壓波形，只要保持所述的敏感元件的電感值/所述的敏感元件的電阻值=所述的電阻的值*所述的電容的值，所述的電阻的值 >> 所述的敏感元件的電阻值，則本測量電路就能用來測量毫微秒變化的高達100000A電流，既精確又響應(yīng)快，示波器顯示的波形更接近于實際波形。
[0009]作為本發(fā)明的另一種改進，所述的運算放大器的反相輸入端的輸入阻抗》1/所述的補償電容的值*s，所述的運算放大器的通帶>1GHZ。采用此種結(jié)構(gòu)后，示波器顯示的波形更加接近于實際波形。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的快速變化的大電流的測量電路的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0011]圖2是本發(fā)明的快速變化的大電流的測量電路的帶電流流向的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中所示:1、敏感元件，2、運算放大器，3、補償電路，4、示波器。
[0013]【具體實施方式】
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0014]請參閱圖1所示,本發(fā)明的快速變化的大電流的測量電路包括敏感元件1、運算放大器2及補償電路3。所述的敏感元件I可以是任意的大電流電阻式電流敏感元件，只要內(nèi)阻小，溫度系數(shù)小。世界上，很多公司生產(chǎn)的大電流電阻式電流敏感元件都可以使用。本具體實施例中，所述的敏感元件采用美國DATEL公司的part no:3020-01105元件。
[0015]所述的敏感元 件I串聯(lián)在被測電流回路中。所述的敏感元件I的值包括電阻值和電感值。所述的補償電路3包括補償電阻和補償電容，所述的補償電阻和補償電容串聯(lián)后與所述的敏感元件I并聯(lián)。所述的運算放大器2的同相輸入端連接在所述的補償電阻和補償電容之間。所述的運算放大器2的反向輸入端連接在被測電路回路的負極。所述的運算放大器2的信號輸出端連接不波器4。
[0016]所述的補償電路3的補償條件為:所述的敏感元件的電感值/所述的敏感元件的電阻值=所述的電阻的值*所述的補償電容的值，所述的補償電阻的值 >> 所述的敏感元件的電阻值。(大約IO7倍)
所述的運算放大器2的反相輸入端的輸入阻抗》1/所述的補償電容的值*S，所述的運算放大器的通帶>1GHZ。(S=j ?=j6.2832f, f是頻率，即希望的測量速度。)
請參閱圖2所示，本發(fā)明的快速變化的大電流的測量電路的測量原理如下:
大多數(shù)場合下，敏感元件是大約50微歐(50 ii Q)的溫度系數(shù)很小(0.002%/°C )的金屬片，但仍帶有小電感(可根據(jù)物理公式計算，一般是10-30 nH, n=l(T9)這樣的小電感，由 U=Ldi/dt 可知，在 di=100A, dt=lCr5s 時,UL=20*10_9*100/IO-5= 0.2 V,遠遠大于電流是1000A時，電阻上產(chǎn)生的電壓降UK=1000A*50*1(T6=0.05V，可見，不采用一些特殊措施，用以上的敏感元件，是無法準(zhǔn)確測出快速變化的大電流的初始波形。
[0017]本具體實施例中，所采用的敏感元件是采用電流敏感器元件:美國DATEL公司，RCElectronics公司都生產(chǎn)電阻式電流敏感器。例如:DATEL公司的part no:3020-01105元件，它1000A時產(chǎn)生50mV壓降，根據(jù)其外形，用物理公式可以估算其電感大約值，則本發(fā)明的測量電路進行補償:
設(shè)所述的敏感元件的電阻值為Rl ;所述的敏感元件的電感值為L ;所述的補償電阻的值為R2 ;所述的補償電容的值為C。
[0018]在實際應(yīng)用中，舉例如下:V=250V, Ri=50 m Q，I=5000A 方波，并令 LZR1=R2C, R2AR1，取 R2 = IO7Rl,
Rl=50u Q，R2=500 Q , L=13 nH, C=0.52 u F
1.無補償時，僅是L，Rl與電源串聯(lián)，測量信號是Vtltl
【權(quán)利要求】
1.一種快速變化的大電流的測量電路，包括敏感元件(I)及運算放大器(2);所述的敏感元件(I)串聯(lián)在被測電流回路中；所述的敏感元件(I)的值包括電阻值和電感值；所述的運算放大器(2)的信號輸出端連接示波器(4);其特征在于:所述的測量電路還包括補償電路(3);所述的補償電路(3)包括補償電阻和補償電容，所述的補償電阻和補償電容串聯(lián)后與所述的敏感元件(I)并聯(lián)；所述的運算放大器(2)的同相輸入端連接在所述的補償電阻和補償電容之間；所述的運算放大器(2)的反相輸入端連接在被測電流回路的負極；所述的補償電路(3)的補償條件為:所述的敏感元件的電感值/所述的敏感元件的電阻值=所述的補償電阻的值*所述的補償電容的值，所述的補償電阻的值〉〉所述的敏感元件的電阻值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速變化的大電流的測量電路，其特征在于:所述的運算放大器(2)的反相輸入端的輸入阻抗》1/所述的補償電容的值*S，所述的運算放大器(2)的通帶>1GHZ。
【文檔編號】G01R19/00GK103792409SQ201410021869
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月18日
【發(fā)明者】費珣 申請人:寧波海得工業(yè)控制系統(tǒng)有限公司