一種新型電流信號(hào)采樣結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種新型電流信號(hào)采樣結(jié)構(gòu)，包括被測支路，包括一個(gè)主繞組、一個(gè)輔助繞組和一個(gè)串接電阻，所述被測支路上串聯(lián)一個(gè)主繞組，輔助繞組與主繞組并聯(lián)，串接電阻R1與輔助繞組串聯(lián)。本實(shí)用新型的新型電流信號(hào)采樣結(jié)構(gòu)，將檢測電路與主回路分開，無需在主回路中串聯(lián)器件。通過在輸出濾波電感中并繞與輸出濾波電感主繞組相同匝數(shù)輔助繞組，巧妙利用輸出濾波電感中直流等效電阻，獲得輸出電流的信息。檢測電路上的損耗小，器件體積小選型容易。該結(jié)構(gòu)尤其適用于平面PCB電感。
【專利說明】
一種新型電流信號(hào)采樣結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種信號(hào)采集裝置，特別涉及一種電流信號(hào)的采集裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]采樣也稱抽樣，是信號(hào)在時(shí)間上的離散化，即按照一定時(shí)間間隔At在模擬信號(hào)X(t)上逐點(diǎn)采取其瞬時(shí)值。它是通過采樣脈沖和模擬信號(hào)相乘來實(shí)現(xiàn)的。
[0003]采樣間隔的選擇和信號(hào)混淆:對(duì)模擬信號(hào)采樣首先要確定采樣間隔。如何合理選擇At涉及到許多需要考慮的技術(shù)因素。一般而言，采樣頻率越高，采樣點(diǎn)數(shù)就越密，所得離散信號(hào)就越逼近于原信號(hào)。但過高的采樣頻率并不可取，對(duì)固定長度(T)的信號(hào)，采集到過大的數(shù)據(jù)量(N = T/At)，給計(jì)算機(jī)增加不必要的計(jì)算工作量和存儲(chǔ)空間；若數(shù)據(jù)量(N)限定，則采樣時(shí)間過短，會(huì)導(dǎo)致一些數(shù)據(jù)信息被排斥在外。采樣頻率過低，采樣點(diǎn)間隔過遠(yuǎn)，則離散信號(hào)不足以反映原有信號(hào)波形特征，無法使信號(hào)復(fù)原，造成信號(hào)混淆。
[0004]直觀地說信號(hào)混迭是把本該是高頻的信號(hào)誤認(rèn)為低頻信號(hào)。
[0005]工作時(shí)有很大的電流流過采樣線路，電路中的寄生電感會(huì)產(chǎn)生很大的電流尖峰，而此種連接能把這些暫態(tài)噪聲視為共模信號(hào)，不會(huì)對(duì)采樣電流信號(hào)形成于擾;另外，為消除采樣電流輸入信號(hào)中的高頻噪聲，采樣電阻上采集到的電壓信號(hào)必須經(jīng)過低通濾波器進(jìn)入芯片。
[0006]采樣電阻的選取是根據(jù)流經(jīng)電流的功率范圍，選擇合適的阻值。采樣電阻較大，從而提高采樣電路的準(zhǔn)確性，但是過大的阻值也會(huì)帶來問題:一方面可采集的電流范圍太小，不能發(fā)揮出功率器件的最大輸出能力；另一方面較大的阻值會(huì)使采樣電阻上功率損耗比較大，帶來嚴(yán)重的發(fā)熱問題，從而影響電阻的精度和溫升系數(shù)的非線性，甚至燒毀采樣電阻；反之，采樣電阻較小，雖然可以提高采樣電路的采樣能力，采集到較大的電機(jī)電流，但過小的米樣電阻
[0007]會(huì)使得采樣電阻上輸出電壓減小，從而使得誤差偏移量和干擾噪聲在信號(hào)幅度中所占比重過大，降低采樣精度。因此，采樣電阻的計(jì)算一般是用推薦的輸入電壓除以正常工作情況下流經(jīng)采樣電阻的峰值電流，然后再乘以一個(gè)0.8?0.9的裕量系數(shù)。
[0008]為提高采樣電路的快速性和靈敏性，要求采樣電阻具有較小的電感值。較小的溫度系數(shù)，可避免電阻發(fā)熱影響采樣精度:為提高采樣電阻的精度及
[0009]分散功率損耗減少發(fā)熱，可考慮把幾個(gè)精密采樣電阻并聯(lián)或串聯(lián)以抵消阻值的正負(fù)誤差來提高精度。
[0010]如圖1所示，傳統(tǒng)的開關(guān)電源電流(這里主要指輸出電流)采樣一般是采用串聯(lián)采樣電阻的方式，通過調(diào)理電阻兩端的電壓信息，獲得輸出電流信息。
[0011]其中Rsample為采樣電阻，假設(shè)其阻值為，輸出電流為i，則根據(jù)圖1可得調(diào)理后的電壓信號(hào)與輸出電流之間的關(guān)系
[0012]i=U/Rsample (I)
[0013]由式(I)可知輸出電流線性的轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。該電壓信號(hào)可以用來計(jì)算出輸出電流，也可以用來做過流保護(hù)與恒流控制。但是，采樣電阻Rsample串聯(lián)在主回路中帶來的功率損耗，降低效率。采樣電阻Rsample上的功耗大，隨著輸出電流的增大采樣電阻選型會(huì)越來越困難，成本上升，且其也體積大會(huì)隨之增大占用更大的PCB空間，降低了 PCB利用率。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0014]本實(shí)用新型的目的是提供一種新型電流信號(hào)采樣結(jié)構(gòu)，解決采樣過程中由于量程或輸出等級(jí)過大帶來額外功率損耗的技術(shù)問題。
[0015]本實(shí)用新型的電流信號(hào)采樣結(jié)構(gòu)，包括被測支路，包括一個(gè)主繞組、一個(gè)輔助繞組和一個(gè)串接電阻，所述被測支路上串聯(lián)一個(gè)主繞組，輔助繞組與主繞組并聯(lián)，串接電阻Rl與輔助繞組串聯(lián)。
[0016]所述主繞組與輔助繞組耦合。
[0017]所述主繞組與輔助繞組匝數(shù)相等。
[0018]所述串接電阻兩端接入信號(hào)放大單元。
[0019]本實(shí)用新型的新型電流信號(hào)采樣結(jié)構(gòu)，將檢測電路與主回路分開，無需在主回路中串聯(lián)器件。通過在輸出濾波電感中并繞與輸出濾波電感主繞組相同匝數(shù)輔助繞組，巧妙利用輸出濾波電感中直流等效電阻，獲得輸出電流的信息。檢測電路上的損耗小，器件體積小選型容易。該結(jié)構(gòu)尤其適用于平面PCB電感。
【附圖說明】
[0020]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中主功率開關(guān)隔離網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖2為本實(shí)用新型電流信號(hào)采樣結(jié)構(gòu)的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為本實(shí)用新型電流信號(hào)采樣結(jié)構(gòu)的等效電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0024]如圖2所示，輸出濾波電感部分進(jìn)行了新的設(shè)計(jì)。Lmain為主繞組，Lsecond為輔助繞組，主輔兩個(gè)繞組完全耦合且匝數(shù)相等，功率電流完全由Lmain傳輸，Ul為信號(hào)放大單元。
[0025]在被測支路上串聯(lián)一個(gè)主繞組，輔助繞組與主繞組并聯(lián)，串接電阻Rl與輔助繞組串聯(lián)。
[0026]主繞組與輔助繞組耦合。
[0027]主繞組與輔助繞組匝數(shù)相等。
[0028]串接電阻Rl兩端接入信號(hào)放大單元Ul。
[0029]如圖3所示，等效電路包括的LI為主繞組(Lmain)等效電感，Reql為主繞組等效內(nèi)阻，L2為輔助繞組(Lsecond)的等效電感，Req2為輔助繞組等效內(nèi)阻，Rl為輔助繞組串接電阻。其連接順序?yàn)?br>[0030]實(shí)際應(yīng)用中，Reql、Req2、Rl滿足以下關(guān)系式:
[0031]Reql〈〈Req2+Rl且Req2〈〈Rl (2)
[0032]假設(shè)ULl為LI上電壓，UReql為Reql上電壓，假設(shè)UL2為L2上電壓，UReq2為Req2上電壓，URl為電阻Rl兩端電壓，由圖3可知:
[0033]ULl+UReql = UL2+UReq2+URl (3)
[0034]由于主輔助繞組完全耦合且匝數(shù)相等，則:
[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?yàn)镽eq2與Rl串聯(lián)，所以可得UReq2〈〈UR1，
[0039]所以UReq2可以忽略掉，可得:
[0040]UReql^iURl (6)
[0041 ]設(shè)流經(jīng)Lmain的電流(即變換器的輸出電流)為I。，則有
[0042]UReqi = 1*Reql (7)
[0043]由以上推導(dǎo)可以看出，1^信號(hào)與輸出電流1是線性對(duì)應(yīng)的?？梢詫?duì)Ur1信號(hào)再進(jìn)行放大等調(diào)理實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電流信號(hào)的采樣。
[0044]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型電流信號(hào)采樣結(jié)構(gòu)，包括被測支路，其特征在于:還包括一個(gè)主繞組、一個(gè)輔助繞組和一個(gè)串接電阻，所述被測支路上串聯(lián)一個(gè)主繞組，輔助繞組與主繞組并聯(lián)，串接電阻Rl與輔助繞組串聯(lián)。2.如權(quán)利要求1所述的新型電流信號(hào)采樣結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述主繞組與輔助繞組耦入口 ο3.如權(quán)利要求2所述的新型電流信號(hào)采樣結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述主繞組與輔助繞組匝數(shù)相等。4.如權(quán)利要求2所述的新型電流信號(hào)采樣結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述串接電阻兩端接入信號(hào)放大單元。
【文檔編號(hào)】G01R19/00GK205656228SQ201620237731
【公開日】2016年10月19日
【申請(qǐng)日】2016年3月25日 公開號(hào)201620237731.2, CN 201620237731, CN 205656228 U, CN 205656228U, CN-U-205656228, CN201620237731, CN201620237731.2, CN205656228 U, CN205656228U
【發(fā)明人】吳文江, 楊旭君
【申請(qǐng)人】深圳陸巡科技有限公司