括分流電阻、模擬開關、放大器、模數(shù)轉換器和控制單 元，其系統(tǒng)框圖如圖1所示；
[0051]具體的，模擬開關并聯(lián)在分流電阻的兩端，模擬開關的兩個輸入端分別連接分流 電阻的兩端，連接點作為電壓采集點；放大器的輸入端連接模擬開關的輸出端；模數(shù)轉換 器的輸入端連接放大器的輸出端；控制單元的輸入端連接模數(shù)轉換器的輸出端，控制單元 的輸出端連接模擬開關的控制信號輸入端；
[0052] 控制單元一方面提供數(shù)字信號控制模擬開關的切換，以對分流電阻與放大器的連 接方式進行切換，另一方面根據(jù)數(shù)字的正反向電壓信號，獲取直流電流檢測值；實施例中， 控制單元可以采用FPGA實現(xiàn)。
[0053]實施例提供的直流電流檢測方法及電路，用于對LED模組背光源的每一路電源的 電流值進行實時檢測及監(jiān)測；由于此類應用中的電源和控制信號并存，因此電流檢測只能 采用電阻分流、高邊檢測的方式；將分流電阻串聯(lián)在電源輸出端與負載之間，檢測分流電阻 兩端的電壓，根據(jù)檢測到的電壓值與分流電阻的電阻值，獲取直流電流值。
[0054] 以下結合實施例，具體闡述本發(fā)明提供的斬波式直流電流檢測方法及電路；
[0055]實施例提供的直流電流檢測電路示意圖如圖2所示，分流電阻Rs-端連接電源電 壓Vs，另一端連接負載：模擬開關并聯(lián)在分流電阻Rs的兩端，輸入端連接分流電阻兩端的 電壓采集點，輸出端連接儀表放大器INA的輸入端；模擬開關在控制單元MCU的數(shù)字控制下 切換，對分流電阻Rs與儀表放大器INA的連接方式進行切換；
[0056] 在實施例中，模擬開關具有6個觸點；觸點Al、A2、B1和B2是用于連接分流電阻 的觸點，觸點C用于連接放大器INA的同相端，觸點D用于連接放大器INA的反相端；
[0057]在第n個斬波周期的上半個周期內，模擬開關的觸點C連接觸點A1，觸點D連接觸 點A2,將儀表放大器INA的同相端與分流電阻RS的高電壓端連接，反相端與分流電阻RS的 低電壓端連接，以采集分流電阻Rs的兩端的正向電壓；上半個斬波周期結束后，模擬開關 切換，使得在下半個斬波周期內，模擬開關的觸點C連接觸點B1，觸點D連接觸點B2,將儀 表放大器INA的同相輸入端與分流電阻RS的低電壓端連接，反向輸入端與分流電阻RS的 高電壓端連接，以采集分流電阻Rs的兩端的反向電壓。
[0058] 實施例中，儀表放大器INA米集的是分流電阻兩端的差分電壓信號，如此切換開 關，將分流電阻兩端與儀表放大器的同相輸入端和反相輸入端交替連接，以此在儀表放大 器INA的輸出端獲得對分流電阻差分電壓信號的正向和反向電壓值，其波形如圖3所示 思；
[0059] 正向電壓值和反向電壓值均包含了相同的失調電壓Vos，通過運算將Vos抵消；這 種方法的另一個優(yōu)點在于不僅可以將儀表放大器INA自身的失調抵消，還可以抵消因共模 電壓高、放大器共模抑制比有限而帶來失調。
[0060] 實施例提供的斬波式直流電流檢測方法具體如下：
[0061] (1)斬波周期為0.5s，在斬波周期的上半個周期內，MCU提供高電平數(shù)字信號控制 模擬開關打到分流電阻的高電壓端和低電壓端，將高電壓端信號送入儀表放大器的同相輸 入端，將低電壓端信號送入儀表放大器的反相輸入端；
[0062] (2)經(jīng)過10ms~50ms延時，避開開關切換瞬間的信號波動，模數(shù)轉換器開始以 128KHz頻率采集儀表放大器INA的輸出電壓，并進行模數(shù)轉換，控制單元MCU讀取模數(shù)轉換 后取得的采樣數(shù)據(jù)，存入控制單元MCU的寄存器，在MCU內對采樣數(shù)據(jù)求平均，獲取分流電 阻兩端的正向電壓
[0063] (3)在斬波周期的下半個周期內，控制單元MCU提供低電平數(shù)字信號，控制模擬開 關切換，使得將低電壓端B1信號送入儀表放大器的同相輸入端，將高電壓端B2信號送入儀 表放大器的反相輸入端；
[0064] (4)經(jīng)過10ms~50ms延時，模數(shù)轉換器開始以128kHz頻率采集儀表放大器INA的 輸出電壓，并進行模數(shù)轉換，控制單元MCU讀取模數(shù)轉換后取得的采樣數(shù)據(jù)，存入控制單元 MCU的寄存器，在控制單元MCU內對采樣數(shù)據(jù)求平均，獲取分流電阻兩端的反向電壓V。^; 以上正向電壓值V。^與反向電壓值Vwt2內是包括了噪聲電壓的；
[0065] (5)獲取直流電壓檢測值V，V=V〇"n~V〇l<12 -,
[0066] (6)根據(jù)直流電壓檢測值V與分流電阻Rs的阻值，獲取直流電流值I。
[0067] 上述實施例提供的直流檢測方法，在0~1mA的電流范圍內，無需軟件校準，能實 現(xiàn)luA的檢測精度，且在不同工作環(huán)境溫度下，均能保持此精度；使用相同的儀表運算放大 器和相同的模數(shù)轉換器，未采用本發(fā)明的方法，采用1 D的分流電阻，在〇-lmA的范圍內，經(jīng) 軟件校準，只能實現(xiàn)10uA的檢測精度，并且在0-75°C工作溫度范圍內，需增加溫度補償電 路對輸出值做校正。
[0068] 本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以 限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含 在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種斬波式直流電流檢測方法，其特征在于，通過連續(xù)實時采集分流電阻兩端的正 向電壓與反向電壓，根據(jù)所述正向電壓與反向電壓，獲取直流電壓檢測值，具體如下： (1) 在第n個斬波周期的上半個周期內，采集分流電阻兩端的正向電壓V。^;其中，V。^ =Vsig+V〇S，n取正整數(shù)； (2) 在第n個斬波周期的下半個周期內，采集分流電阻兩端的反向電壓V。^;其中，V =_Vsig+V〇S； (3) 將上半個斬波周期的正向電壓V。^與下半個斬波周期的反向電壓Vwt2進行運 算，抵消掉所述正向電壓與反向電壓中的電壓噪聲，獲取分流電阻兩端的直流電壓檢測值(4) 根據(jù)所述直流電壓檢測值V與分流電阻的阻值R，獲取直流電流檢測值； (5) 重復步驟（1)~（4)，實時獲取直流電流檢測值； 其中，Vsig是擬檢測直流電壓信號的實際值，V。,是由低頻噪聲、失調電壓以及溫度變化 引起的電壓噪聲。2. 如權利要求1所述的直流電流檢測方法，其特征在于，所述采集分流電阻兩端正向 電壓與反向電壓的方法具體如下： a、 在第n個斬波周期的上半個周期，將分流電阻的近電源端信號接入放大器的同相輸 入端，將分流電阻的近負載端信號接入放大器的反相輸入端，完成正向電壓接入； b、 延時Xms后開始采集所述正向電壓，根據(jù)預設的采樣頻率，在半個斬波周期內采集i 次；以i次采樣的平均值作為該半個斬波周期內采集到的正向電壓值V。^;其中，i取正整 數(shù)； c、 采集次數(shù)達到i后，在第n個斬波周期的下半個周期，將分流電阻的近電源端端信號 接入放大器的反相輸入端，將分流電阻的近負載端信號接入放大器的同相輸入端，完成反 向電壓接入； d、 延時Xms后開始采集所述反向電壓，根據(jù)預設的采樣頻率，在半個斬波周期內采集i 次；以i次采樣的平均值作為該半個斬波周期內采集到的反向電壓值Vwt2。3. 如權利要求2所述的直流電流檢測方法，其特征在于，所述延時x的范圍為（0，kt); 其中，〇時刻為開關切換時刻，k是V^GO-V^Gc-l)彡e時對應的采樣次數(shù)；e為預 設的電壓測試誤差許可范圍，t為采樣周期；V^GO是指第k個采樣值；在正向電壓采集中，VQUt (k)即為VQUtl (k)，在反向電壓采集中，VQUt (k)即為VQUt2 (k)。4. 如權利要求2或3所述的直流電流檢測方法，其特征在于，所述延時x為10ms~ 50ms〇5. 如權利要求2或3所述的直流電流檢測方法，其特征在于，采集放大器的輸出電壓的 采樣頻率為128kHz。6. -種斬波式直流電流檢測電路，其特征在于，包括分流電阻、模擬開關、放大器、模數(shù) 轉換器和控制單元； 所述分流電阻用于將母線電流轉換為端電壓；所述模擬開關并聯(lián)在分流電阻的兩端， 模擬開關的兩個輸入端分別連接分流電阻的兩端；所述放大器的輸入端連接模擬開關的輸 出端，用于對采集到的分流電阻兩端的電壓信號進行放大；所述模數(shù)轉換器的輸入端連接 放大器的輸出端，用于將放大器輸出的模擬的正反向電壓信號轉換成數(shù)字的正反向電壓信 號； 所述控制單元的輸入端連接模數(shù)轉換器的輸出端，控制單元的輸出端連接模擬開關的 控制信號輸入端；控制單元用于提供數(shù)字信號控制模擬開關的切換，以對分流電阻與放大 器的連接方式進行切換，還根據(jù)數(shù)字的正向電壓信號與反向電壓信號，獲取直流電流檢測 值。7.如權利要求6所述的斬波式直流電流檢測電路，其特征在于，工作時， a、 通過數(shù)字信號控制模擬開關動作，在第n個斬波周期的上半個周期，將分流電阻的 近電源端信號接入放大器的同相輸入端，將分流電阻的近負載端信號接入放大器的反相輸 入端，完成開關動作，接入正向電壓； b、 當開關動作完成后，延時Xms后采集放大器輸出的正向電壓，根據(jù)預設的采樣頻率， 在半個斬波周期內采集i次；以i次采樣的平均值作為該半個斬波周期內采集到的正向電 壓值V。^;其中，i取正整數(shù)； c、 采集次數(shù)達到i后，通過數(shù)字信號控制模擬開關切換，在第n個斬波周期的下半個周 期，將分流電阻的近電源端端信號接入放大器的反相輸入端，將分流電阻的近負載端信號 接入放大器的同相輸入端，完成開關切換，接入反向電壓； d、 當開關切換完成后，延時Xms后采集放大器輸出的反向電壓，根據(jù)預設的采樣頻率， 在半個斬波周期內采集i次；以i次采樣的平均值作為該半個斬波周期內采集到的反向電 壓值v?t2。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種斬波式直流電流檢測方法及電路，通過以一定的頻率連續(xù)實時采集分流電阻兩端的正向電壓與反向電壓，對同一個斬波周期里上半個斬波周期的采樣值與下半個斬波周期的采樣值進行運算，消除低頻噪聲和失調電壓等噪聲對檢測結果的影響；檢測電路包括分流電阻、模擬開關、放大器、模數(shù)轉換器和控制單元；模擬開關并聯(lián)在分流電阻的兩端；放大器的輸入端連接模擬開關的輸出端；模數(shù)轉換器的輸入端連接放大器的輸出端；控制單元的輸入端連接模數(shù)轉換器的輸出端，控制單元的輸出端連接模擬開關的控制信號輸入端；控制單元一方面提供數(shù)字信號控制模擬開關的切換，另一方面根據(jù)數(shù)字的正反向電壓信號，獲取直流電流檢測值；本發(fā)明提供的電路結構簡單，測試準確度高，具有低成本的優(yōu)勢。
【IPC分類】G01R19/25
【公開號】CN104991115
【申請?zhí)枴緾N201510324358
【發(fā)明人】彭騫, 胡國鋒, 嚴運思, 沈亞非, 陳凱
【申請人】武漢精測電子技術股份有限公司
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年6月12日