一种电流检测系统及其档位切换方法_3

文档序号:8527243阅读:来源:国知局
出值获取系统的电流检测值;
[0070](3)当待测电流持续为安培档时,Rs-1处于短路状态,INAl的输出值低于微安档阈值电压Vrefl,第一比较器I再次跳转;但是此时的INA2输出值高于安培档阈值电压Vref2,MCU据此判断切档开关Switch继续保持导通,MCU继续根据ADC2的输出值获取系统的电流检测值;
[0071](4)当待测电流由安培档降为微安档时,INA2输出值低于安培档阈值电压Vref2,第二比较器跳转;MCU控制切档开关Switch断开,Rs-1被接入母线,MCU根据ADCl的输出值获取系统的电流检测值。
[0072]实施例1提供的电流检测系统和档位切换方法,可以将档位切换时间降到Ims以下,提高了输出电压的瞬变特性,并有效地降低了电流突变对分流电阻的冲击。
[0073]实施例2
[0074]实施例2提供的电流检测系统的电路如图3所示,具有安培、毫安和微安3个检测的档位,具体如下:
[0075]其电流检测单元包括微安档电流检测单元、毫安档检测单元和安培档检测单元;由第四放大器INA4和第一模数转换器ADCl构成微安培档电流检测单元;由第五放大器INA5和第二模数转换器ADC2构成毫安档检测电路;由第六放大器INA6和第三模数转换器ADC3构成安培档检测电路;
[0076]其中,微安档检测范围为O?ImA ;毫安档检测范围为ImA?IA ;安培档检测范围为IA?4A。
[0077]其分流电阻包括微安档分流电阻Rs-1、毫安档分流电阻Rs-2和安培档分流电阻Rs-3 ;第一切档开关Switchl并联在微安培档分流电阻Rs-1的两端,第二切档开关Switch2并联在毫安培档分流电阻Rs-2的两端。
[0078]实施例2里,微安档分流电阻Rs-1阻值为100 Ω,毫安档分流电阻Rs-2阻值为10mQ,安培档分流电阻Rs-3阻值为ΙΟπιΩ ;在微安档采样时,由于Rs_2和Rs_3极小,且流过Rs-2和Rs-3的电流也在微安档,Rs-2和Rs_3上的分压对电路输出电压造成影响可以忽略;在毫安档采样时,Rs-3极小,流过Rs-3的电流也在毫安档,Rs-3上的分压对电路输出电压造成影响可以忽略。
[0079]其切档触发单元包括第一电压比较单元、第二电压比较单元和第三电压比较单元;第一电压比较单元用于比较微安档分流电阻Rs-1两端的电压与微安档阈值Vrefl,包括第一放大器INAl (、第一阈值电压产生模块DAl和第一比较器;INA1检测Rs-1的端电压,并送入第一比较器1,与DAl设定的微安档阈值Vrefl比较;
[0080]第二电压比较单元用于比较毫安档分流电阻Rs-2两端的电压与毫安档阈值电压Vref2 ;包括第二放大器INA2、第二阈值电压产生模块DA2和第二比较器;INA2检测Rs_2的端电压,并送入第二比较器2,与DA2设定的毫安档阈值电压Vref2比较;
[0081]第三电压比较单元用于比较安培档分流电阻Rs-3两端的电压与安培档阈值电压Vref 3 ;包括第三放大器INA3、第三阈值电压产生模块DA3和第三比较器;INA3检测Rs_3的端电压,并送入第三比较器3,与DA3设定的安培档阈值电压Vref3比较;
[0082]控制单元采用FPGA实现,根据上述三个比较结果生产切档触发信号,控制开关通断;
[0083]同步的,INA4检测Rs-1的端电压并放大,之后送入ADCl进行模数转换;ADC1将模拟的电压信号转换为数字信号后送入控制单元;
[0084]INA5 (PGA281)检测Rs_2的端电压并放大,之后送入ADC2进行模数转换;ADC2将模拟的电压信号转换为数字信号后送入控制单元;
[0085]INA6检测Rs-3的端电压并放大,之后送入ADC3进行模数转换;ADC3将模拟的电压信号转换为数字信号后送入控制单元。
[0086]以下结合实施例2提供的电流检测系统的电流检测过程,具体阐述档位切换的方法及原理:
[0087](I)当待测电流为微安档时,断开第一切档开关Switchl和第二切当开关Switch2 ;INA1的输出值低于微安档阈值电压Vrefl,INA2输出值低于毫安档阈值电压Vref2, INA3输出值低于安培档阈值电压Vref3,MCU采用ADCl的输出值作为系统的检测值;
[0088]其中,Vrefl= 100 Ω *lmA = 10mV ;Vref2 = 100ηιΩ*1ηιΑ = 10uV ;Vref3 =1m Ω *1A = 1mV ;
[0089](2)当待测电流由微安档跳变至毫安档时,INAl的输出值超过设定的微安档阈值Vref 1,第一比较器跳转;INA2输出值高于毫安档阈值电压Vref2,第二比较器跳转,INA3输出值低于安培档阈值电压Vref3,第三比较器不跳转,MCU控制第一切档开关Switchl导通,Rs-1被短路;MCU开始根据ADC2的输出值获取系统的电流检测值;
[0090](3)当待测电流持续为毫安档时,Rs-1处于短路状态,INAl的输出值低于微安档阈值电压Vrefl,第一比较器I再次跳转;但是此时的INA2输出值高于毫安档阈值电压Vref2, MCU据此判断第一切档开关Switchl继续保持导通,MCU继续根据ADC2的输出值获取系统的电流检测值;
[0091](4)当待测电流由微安档跳变至安培档时,INAl的输出值超过设定的微安档阈值Vrefl,第一比较器跳转;INA2输出值高于毫安档阈值电压Vref2,第二比较器2跳转,INA3输出值高于安培档阈值电压Vref3,第三比较器跳转,MCU控制第一切档开关Switchl和第二切档开关Switch2导通,Rs-1和Rs-2被短路;MCU开始根据ADC3的输出值获取系统的电流检测值;
[0092](5)当待测电流持续为安培档时,Rs-1和Rs-2处于短路状态,INAl的输出值低于微安档阈值电压Vrefl,INA2的输出值低于微安档阈值电压Vref2,第一比较器I和第二比较器2再次跳转;但是此时的INA3输出值高于安培档阈值电压Vref3,MCU据此判断第一切档开关Switchl和第二切档开关Switch2继续保持导通,MCU继续根据ADC3的输出值获取系统的电流检测值;
[0093](6)当待测电流由毫安档跳变至安培档时,INA2输出值高于毫安档阈值电压Vref2,第二比较器2跳转,INA3输出值高于安培档阈值电压Vref3,第三比较器跳转,MCU控制保持第一切档开关Switchl的导通,Rs-1保持被短路状态;MCU控制第二切档开关Switch2导通,Rs-2被短路;MCU开始根据ADC3的输出值获取系统的电流检测值;
[0094](7)当待测电流由安培档降为微安档时,INA3输出值低于安培档阈值电压Vref3,第三比较器跳转;MCU控制第一切档开关Switchl和第二切当开关Switch2断开,Rs-1和Rs-2被接入母线,此时INAl输出值低于微安档阈值电压Vrefl,INA2输出值低于毫安档阈值电压Vref2,INA3输出值低于安培档阈值电压Vref3 ;MCU根据ADCl的输出值获取系统的电流检测值。
[0095](8)当待测电流由安培档降为毫安档时,INA3输出值低于安培档阈值电压Vref3,第三比较器跳转;MCU控制第一切档开关Switchl和第二切当开关Switch2断开,Rs-1和Rs-2被接入母线,此时INAl输出值高于微安档阈值电压Vrefl,INA2输出值高于毫安档阈值电压Vref2,INA3输出值低于安培档阈值电压Vref3,MCU控制第一切当开关Switchl导通,并保持第二切当开关Switch2的断开状态;MCU根据ADC2的输出值获取系统的电流检测值。
[0096]现有技术中具有微安、毫安和安培三档的电流检测系统,从检测到电流瞬变到生成档位切换信号,其中间过程需经过复杂数字处理,才能达到要求的精度,而数字处理至少需要1ms以上;因此从电流瞬变到档位的切换,至少有1ms的延时;
[0097]实施例2中,电流瞬变之后的Ims之内有档位切换动作,提高了输出电压的瞬变特性,并有效地降低了电流突变对分流电阻的冲击。
[0098]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
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