几个巧妙的电流检测电路
电流检测方案
电流检测方案摘要:电流检测是电气系统中一项重要的任务,它用于监测和测量电路中的电流值。
本文将介绍几种常用的电流检测方案,包括霍尔效应传感器、电阻式电流检测和互感式电流检测。
每种方案都有其优点和限制,根据具体应用需求选择适合的方案将能够提高电流检测的准确性和可靠性。
1. 引言电流检测在各种电气系统中起着重要的作用,例如电力系统、工业自动化系统和电子设备。
准确地监测和测量电流值对于确保系统的正常运行和故障诊断具有关键意义。
本文将介绍几种常用的电流检测方案,以帮助读者了解各种方案的原理和特点,从而选择适合的电流检测方案。
2. 霍尔效应传感器霍尔效应传感器是一种常见的电流检测方案,它利用霍尔效应来测量电流。
霍尔效应是指当导电体中有电流通过时,垂直于电流方向的方向会产生电势差。
通过将霍尔元件与电路连接,可以测量感应到的电势差,并据此推导出电流值。
霍尔效应传感器具有非接触式、高精度和快速响应的优点,常用于电力系统和工业自动化应用中。
3. 电阻式电流检测电阻式电流检测是一种简单而常用的电流检测方案,它利用电阻器来测量电流值。
将一个合适的电阻器串联到电路中,根据欧姆定律将电流转换为电压信号,再通过适当的电路放大和处理电压信号,最终得到准确的电流值。
电阻式电流检测方案成本较低,可靠性较高,适用于一般的电流测量需求。
4. 互感式电流检测互感式电流检测是一种常用于高电流测量的方案,它利用电感和变压器原理来测量电流。
将电流通过一个可调节的电感元件,通过变压器将电流大小转换为方便测量的电压值。
互感式电流检测方案适用于高电流测量,具有较高的精度和稳定性。
5. 选择合适的电流检测方案在选择合适的电流检测方案时,应根据具体应用需求考虑以下因素:- 电流范围:不同的方案适用于不同范围的电流测量。
对于小电流测量,电阻式电流检测方案可能更合适;对于高电流测量,互感式电流检测方案可能更合适。
- 精度要求:不同的方案具有不同的精度。
对于需要高精度测量的应用,霍尔效应传感器通常是较好的选择。
低边电流检测电路设计
低边电流检测电路设计1.引言1.1 概述概述低边电流检测电路是一种用于测量电路中电流的重要组成部分。
在很多应用中,需要对电路中的电流进行精确测量和监控,以确保电路的正常运行和保护电子设备的安全。
本文将介绍一个设计低边电流检测电路的方法和原理。
首先,我们将对该电路的设计目的进行讨论,明确需要实现的功能和性能要求。
接着,我们将详细阐述该电路的设计原理,包括基本的电流测量原理和相关的电子元器件理论知识。
在电路组成部分,我们将介绍所需的元件和其相互连接的方式。
这将包括电压源,电阻器和运放等组件的选择和安装。
我们还将讨论一些常见的电路配置和调整方法,以提高电流检测电路的精确度和可靠性。
最后,我们将通过实验结果来验证设计的有效性,并通过对实验数据的分析和总结,对低边电流检测电路的性能进行评估。
同时,我们还将展望未来对该电路的改进和优化方向。
通过本文的阅读,读者将能够了解低边电流检测电路的设计方法和实现原理,以及如何正确选择和配置相关的元器件。
同时,读者还将了解到该电路的应用前景和未来的发展方向。
希望本文对读者在电路设计和电流测量方面能够提供一定的指导和帮助。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下结构来介绍低边电流检测电路的设计原理、电路组成以及实验结果等内容。
第二部分为正文部分,将详细介绍低边电流检测电路的设计原理。
我们将首先阐述低边电流检测的概念及其在电子设备中的应用。
接着,我们将介绍低边电流检测电路的工作原理和基本原理,包括电流测量方法、电流放大技术等相关知识。
第三部分将重点讨论低边电流检测电路的电路组成。
我们将详细介绍电流检测元件的选择与设计,包括电流传感器、电流放大器、滤波器等。
此外,还将介绍电路的供电部分和输出部分的设计,以及对信号的处理和保护电路的设计。
第四部分为结论部分,将介绍实验结果的分析和总结。
我们将详细描述实验设计和实验结果,并对实验结果进行分析和讨论。
最后,我们将总结本文的研究内容,提出对未来研究方向的展望。
三极管电流检测电路
几个巧妙的电流检测电路在电源等设备中通常需要做电流检测或反馈,电流检测通常用串联采样电阻在通过放大器放大电阻上的电压的方法,如果要提高检测精度这地方往往要用到比较昂贵的仪表放大器,以为普通运放失调电压比较大。
下面介绍几种巧妙的廉价的电流检测电路,1.三极管电流检测电路如果简单的用三极管导通与截止来检测电流的话,三极管开启要0.7V左右,电流比较小的时候需要串比较大的采样电阻,同时浪费较大的反馈电压,如上图方法,可以用比较小的电阻,消耗很小的电压就能检测到电流I,通过调整三极管基极电阻可以调整检测的灵敏度。
这个电路可以用在充电器等需要显示有没有充电电流的地方。
2.高灵敏度电流检测电路这个电路用两个二极管做电流采样,灵敏度非常高,电流可以做到动态范围很大,在大功率或高电压应用场合比较合适,缺点是电压需要损坏掉约1.4V。
3.TL431电流反馈电路TL431 价格低廉,在开关电源的反馈环路大量应用,但其FB电压为2.5V,直接用做电流反馈时要很大的采样电阻,浪费电压。
图中用两个TL431实现电流反馈,可以用比较小的采样电阻实现精密的电流反馈,如果还有电压反馈网络,再并上U3的电压反馈电路。
这是一个电源产品的电流检测部分,U2和R2构成一个高端电流检测电路将电流转换为电压输出,U1A和U1B构成电压跟随器,跟随器的输出电压分为两路,一路进入单片机进行AD转换,另一路送到Q2构成过流检测电路。
现在对这个电路有点不明白的地方时,U1A和U1B的用法不太理解,不知道这样用有什么好处,C2和R9在这里有什么用处呢。
另外三极管构成的过流保护电路电流的截止点能够精确么?注:Q2集电极信号是连接到单片机的IO口,检测电平这个电路的0点电流要求准确,也就是说单片机通过AD检测到电流为0的时候,需要关断电源的输出。
跟这个有关系么?用Multisim仿真了一下,C2、R9的作用不大,有C2和R9的电路,信号的幅度更接近0,如图电流检测电路的推算原理那位大侠说一下这个电流检测电路的推算原理?根据“虚短&rdquo,R1上的电流为(Rs/R1)Icharge,而R3上的电流接近于(Rs/R1)Icharge。
各种电流检测方式的比较
ACS758的原理是一样的。与ACS712、ACS710相比,其特点是:量程大,分为50A、100A、150A、200A四个等级。内置路径内阻小,为100uΩ.温度等级,50A、100A量程的等级为L级,即-40~150℃;150A量程的为K级,即-40~125℃;200A量程的为E级,即-40~85℃.带宽为120KHz,响应时间为4us。25℃时,原边1200A大电流时,可承受时间为1秒。85℃时,原边900A大电流时,可承受时间为1秒。150℃时,原边600A大电流时,可承受时间为1秒。以上介绍的为Allegro的三颗代表型芯片级霍尔电流传感器,我介绍的均为双向的霍尔电流传感器(可测交直流),输出加载于0.5Vcc上。Allegro也有单向的霍尔传感器,其单向的霍尔电流传感器(可测正电流),输出加载于0.1Vcc上。芯片级的霍尔电流传感器,目前其最大量程为200A,对于大于200A的电流,可用Allegro线性霍尔做成塻块型霍尔电流传感器。事实上,国内有部份品牌的模块型霍尔电流传感器,就是应用Allegro的线性霍尔做为核心做成的。六.小结各种电流检测的方式原理各不同。检测电阻+运放与电流互感器属于低成本的方案,其可靠性与安全性较差,主要用于低端方案。模块式霍尔电流传感器,其体积较大,双电源供电,成本较高。隔离放大器,其原边,副边均需电源供电,在消除干扰方面的设计难度更大,成本比模块式霍尔电流传感器要低,比Allegro的成本高。外围电路较复杂,需加检测电阻。Allegro的霍尔电流传感器,量程相对于每一个型号来说,是固定的,最高量程为200A。小量程(50A以下)的霍尔电流传感器成本低,ACS758的成本比模块型霍尔电流传感器低。输出加载于0.5Vcc,输出信号为正电压。
闭环模式又称为零磁通模式或磁平衡模式,其输入与输出端均为电流信号。原理见下图
电流检测电路
开关电源中电流检测电路探讨摘要:介绍电流检测电路的实现方法,并探讨在电流检测中常遇见的电流互感器饱和、副边电流下垂的问题,最后用实验结果分析了升压电路中电流检测的方法。
关键词:电流检测电流互感器磁芯复位功率开关电路的电路拓扑分为电流模式控制和电压模式控制。
电流模式控制具有动态反应快、补偿电路简化、增益带宽大、输出电感小、易于均流等优点,因而取得越来越广泛的应用。
而在电流模式的控制电路中,需要准确、高效地测量电流值,故电流检测电路的实现就成为一个重要的问题。
本文介绍了电流检测电路的实现方法,并探讨在电流检测中常遇见的电流互感器饱和、副边电流下垂的问题,最后用实验结果分析了升压电路中电流检测方法。
2 电流检测电路的实现在电流环的控制电路中,电流放大器通常选择较大的增益,其好处是可以选择一个较小的电阻来获得足够的检测电压,而检测电阻小损耗也小。
电流检测电路的实现方法主要有两类:电阻检测(resisti v es ensing)和电流互感器(currentsensetr ansformer)检测。
电阻检测有两种,如图1、图2所示。
当使用图1直接检测开关管的电流时还必须在检测电阻R S旁并联一个小RC滤波电路,如图3所示。
因为当开关管断开时集电极电容放电,在电流检测电阻上产生瞬态电流尖峰,此尖峰的脉宽和幅值常足以使电流放大器锁定,从而使PWM电路出错。
但是在实际电路设计时,特别在设计大功率、大电流电路时采用电阻检测的方法并不理想,因为检测电阻损耗大,达数瓦,甚至十几瓦;而且很难找到几百毫欧或几十毫欧那么小的电阻。
实际上在大功率电路中实用的是电流互感器检测,如图4所示。
电流互感器检测在保持良好波形的同时还具有较宽的带宽,电流互感器还提供了电气隔离,并且检测电流小损耗也小,检测电阻可选用稍大的值,如一二十欧的电阻。
电流互感器将整个瞬态电流,包括直流分量耦合到副边的检测电阻上进行测量,但同时也要求电流脉冲每次过零时磁芯能正常复位,尤其在平均电流模式控制中,电流互感器检测更加适用,因为平均电流模式控制中被检测的脉冲电流在每个开关周期中都回零。
重要的富士变频器中常见的检测与保护电路
富士变频器中常见的检测与保护电路标签:杂谈1 引言控制系统反馈量检测的精确程度,从某种意义上说,很大程度上决定了控制系统所能达到的控制品质。
检测电路是变频调速系统的重要组成部分,它相当于系统的“眼睛和触觉”。
检测与保护电路设计的合理与否,直接关系到系统运行的可靠性和控制精度。
2 变频器常用检测方法和器件2.1 电流检测方法图1 电流互感示意图电流信号检测的结果可以用于变频器转矩和电流控制以及过流保护信号。
电流信号的检测主要有以下几种方法。
(1) 直接串联取样电阻法这种方法简单、可靠、不失真、速度快,但是有损耗,不隔离,只适用于小电流并不需要隔离的情况,多用于只有几个kva的小容量变频器中。
(2) 电流互感器法这种方法损耗小,与主电路隔离,使用方便、灵活、便宜,但线性度较低,工作频带窄(主要用来测工频),且有一定滞后,多用于高压大电流的场合。
如图1所示。
图1中,r为取样电阻,取样信号为:us=i2r=i1r/m (1)式中,m为互感器绕组匝数。
电流互感器测量同相的脉冲电流ip时,副边也要用恢复二极管整流,以消除原边复位电流对取样信号的影响,如图2(a)所示。
在这种电路中,互感器磁芯单向磁化,剩磁大,限制了电流测量范围,可以在副边加上一个退磁回路,以扩展其测量范围,如图2(b)所示。
电流互感器检测后一般要通过整流后再用电阻取样,如图2(a)。
由于主回路电流会有尖峰,如图3(a),这种信号用于峰值电流控制和保护都会有问题。
图2 电流互感器及范围扩展随着脉宽的减小,前沿后斜坡峰值可能比前沿尖峰还低,就会造成保护电路误动作,所以要对电流尖峰进行处理。
处理的方法见图3(b),和rs并联一个不大的电容cs,再加一个合适的rc参数,就能有效地抑制电流尖峰。
如图3(c)所示。
图3 电流取样信号的处理(3) 霍尔传感器法它具有精度高、线性好、频带宽、响应快、过载能力强和不损失测量电路能量等优点。
其原理如图4所示。
图4中,ip为被测电流,这是一种磁场平衡测量方式,精度比较高,若lem的变流比为1:m,则取得电压us也符合式(1)。
开关电源电流检测电路深度归纳——这样独特的见解你可能未曾听闻(民熔)
开关电源电流检测电路技巧分享电流检测电路的实现方法,并探讨在电流检测中常遇见的电流互感器饱和、副边电流下垂的问题,分析升压电路中电流检测的方法。
1、电流检测电路的实现电阻检测有两种当直接检测开关管的电流时还必须在检测电阻RS旁并联一个小RC滤波电路。
因为当开关管断开时集电极电容放电,在电流检测电阻上产生瞬态电流尖峰,此尖峰的脉宽和幅值常足以使电流放大器锁定,从而使PWM电路出错。
但是在实际电路设计时,特别在设计大功率、大电流电路时采用电阻检测的方法并不理想,因为检测电阻损耗大,达数瓦,甚至十几瓦;而且很难找到几百毫欧或几十毫欧那么小的电阻。
实际上在大功率电路中实用的是电流互感器检测,电流互感器检测在保持良好波形的同时还具有较宽的带宽,电流互感器还提供了电气隔离,并且检测电流小损耗也小,检测电阻可选用稍大的值,如一二十欧的电阻。
电流互感器将整个瞬态电流,包括直流分量耦合到副边的检测电阻上进行测量,但同时也要求电流脉冲每次过零时磁芯能正常复位,尤其在平均电流模式控制中,电流互感器检测更加适用,因为平均电流模式控制中被检测的脉冲电流在每个开关周期中都回零。
民熔电气2、防止电流检测电路饱和的方法电流互感器检测最适合应用在对称的电路,如推挽电路、全桥电路中。
对于单端电路,特别是升压电路,会产生一些我们必须关注的问题。
对于升压电路,电感电流就是输入电流,那么在电流连续工作方式时,不管充电还是放电,电感电流总是大于零,即在直流值上叠加一个充放电的波形。
因此电流互感器不能用于直接测量升压电路的输入电流,因为电感电流不能回零而使直流值“丢失”了;并且电流互感器因不能磁复位而饱和,从而失去过流保护功能,输出产生过压等。
在降压电路中也存在同样的问题,电流互感器不能用于直接测量输出电流。
功率因数校正电路一般采用升压电路,用双互感器检测,但在线电流过零时,电流互感器也特别容易饱和。
因为此时的占空比约为100%,从而容易造成磁芯没有足够的时间复位。
低边与高边电流检测
电流检测有两个基本方法,可以测量载流导体的磁场,也可以在电流回路插入一个小电阻并测量其两端压降。
第一种方法没有强行插入元件或引入插入损耗,但价格相对昂贵,而且容易导致非线性和温度系数误差。
因此,磁场检测虽然避免了插入损耗,但由于其高成本,在具体应用中受到很大限制。
电阻测量在电流回路插入一个小阻值的检测电阻可以产生一个相应的压降,经过放大后形成与电流成比例的输出信号。
根据应用环境和检测电阻的放置位置不同,该检测技术为检测放大器设计带来了各种挑战。
图1(b) 低边电流检测简化框图如果检测电阻放置在负载和电路地之间,其所产生的压降可以通过简单的运放进行放大(见图1(b)),这种方法称为低边电流检测。
它不同于电源、负载之间放置检测电阻的高边检流(见图1(a))。
检流电阻的阻值越小功耗越低,但要保证产生检测放大器可以检测的电压,提供足够高的精度。
注意,检流电阻两端的差分信号叠加在一个共模电压上,对于低边检测来说接近于地电位(0V),而对高边检测则接近于电源电压。
因此,对于低边检流,测量放大器的共模输入范围必须包括地电位;对于高边检流,放大器的共模范围必须包括电源电压。
图2 充电器采用了低边电流检测因为低边检流的共模电压接近地电位,检流电压可以利用一个低成本、低电压运放进行放大。
低边电流检测方案简单而且便宜,但很多应用无法接受检流电阻引入的地线干扰。
负载电流较大时更会加剧这个问题,因为系统中一部分电路的地电位由于低边检流电阻而产生偏移,而这部分电路可能与另一部分地电位没有改变的电路相互联系。
为了更好地理解这一问题,设想采用低边电流检测的“智能电池”充电器(见图2),AC/DC转换器输出连接到2线智能电池。
这种电池通常通过一条线传输电池的具体信息,表示电池的“健康”状况,而利用另一条连线测量温度。
检测电池温度时,通常在电池包内采用一个负温度系数的热敏电阻,提供一个以电池负极为参考的比例输出信号。
如图2所示,插入的检流电阻进行低边检测。
高精度电流检测电路的设计
高精度电流检测电路的设计摘要:本文采用CSMC0.18um的标准CMOS工艺,设计一种以共栅放大器控制SenseFET 的高精度电流检测电路。
仿真结果表明,电路具有结构简单、版图面积小等特点;而且,该电路的检测电流I sense与电感电流I L呈线性关系;且当电路工作电压为1V、负载电流I o=10mA时,功耗P=12.40µW;同时,在不同的负载电流下,电路精度总体在84%以上,最高可达92%。
值得一提的是,当温度在-40℃~125℃范围内变化时,并不会明显造成检测精度的降低;而且本文设计的电路版图面积为182.84µm2。
关键词:电流检测;共栅放大器;电流精度Designofhigh precision currentdetectioncircuitJiangBenfuCai Ziyang(Zhuhai College ofScience and Technology,Guangdong,Zhuhai, 519000)Abstract:Inthispaper,ahigh-precisioncurrentdetectioncircuitwithacommongateamplifiercontrollingSenseFETisdesignedusingastandardCMOSprocessofCSMC0.18um.Simulationresultssho wthatthecircuithasasimplestructureandsmalllayoutarea;moreover,thecircuithasalinearrelations hipbetweenthedetectioncurrentI sense andtheinductorcurrentI L;andthepowerconsumptionP=12.40µWwhenthecir cuitoperatesat1VandtheloadcurrentI o=10mA;meanwhile,thecircuitaccuracyisabove84%overallandupt o92%atdifferentloadcurrents.Itisworthmentioningthatwhenthetemperaturevariesintherangeof-40°Cto125°C,itdoes notsignificantlycausethedegradationofdetectionaccuracy;andthecircuitlayoutaread esignedinthispaperis182.84µm2.Keywords:Currentdetection;Commongateamplifier;Current accuracy计通过检测管mp1检测电感电流[1]的变化,采用1.引言共栅放大器的反馈控制网络和采样电阻R S采集电感电流的变化。
电流检测电路
电流检测电路摘要:MAX471/MAX472是MAXIM公司生产的精密高端电流检测放大器,利用该器件可以实现以地为参考的电流/电压的转换,本文介绍了用MAX471/472高端双向电流检测技术来实现对电源电流的监测和保护的方法,并给出了直流电源监测与保护的实现电路1 电源电流检测长期以来,电源电流的检测都是利用串联的方法来完成的。
而对于磁电仪表,一般都必须外加分流电阻以实现对大电流的测量,在量程范围不统一时,分流电阻的选择也不标准,从而影响到测量精度。
对于互逆电源,由于测量必须利用转换开并来实现,因而不能随机地跟踪测量和自动识别.在教学和实验室使用的稳压电源中,为了能够进行电流/电压的适时测量,可用两种方法来实现。
一种方法是彩双表法显示,此法虽好,但成本较高,同时体积也较大;另一种方法是采用V/I复用转换结构,这种方法成本低,体积小,因而为大多数电源所采用,但它在测量中需要对电压/电流进行转换显示,也不方便。
那么,如何对电源进行自动监测呢?笔者在使用中发现,稳压电源的电压在初始调节状态时,往往显示出空载,而在接入负载后,则需要适时显示负载电流,因此,利用负载电流作为监测信号来完成I/V的测量转换,可实现一种电量用两种方法表示,并可完成自动监测转换功能。
为了实现I/V的转换,笔者利用MAX271/MAX472集成电路优良的I/V转换特性、完善的高端双向电流灵敏放大器和内置检流电阻来实现对稳压电流电流的检测。
2 MAX471/MAX472的特点、功能美国美信公司生产的精密高端电流检测放大器是一个系列化产品,有MAX471/MAX472、MAX4172/MAX4173等.它们均有一个电流输出端,可以用一个电阻来简单地实现以地为参考点的电流/电压的转换,并可工作在较宽的电压和较大的电流范围内。
MAX471/MAX472具有如下特点:●具有完美的高端电流检测功能;●内含精密的内部检测电阻(MAX471);●在工作温度范围内,其精度为2%;●具有双向检测指示,可监控充电和放电状态;●内部检测电阻和检测能力为3A,并联使用时还可扩大检测电流范围;●使用外部检测电阻可任意扩展检测电流范围(MAX472);●最大电源电流为100μA;●关闭方式时的电流仅为5μA;●电压范围为3~36V;●采用8脚DIP/SO/STO三种封装形式.MAX471/MAX472的引脚排列如图1所示,图2所示为其内部功能框图。
过载电流检测方法及检测电路
过载电流检测方法及检测电路过载电流是指电路中的电流超过了设备或导线所能承受的额定电流值,可能会导致设备的损坏甚至发生火灾等危险情况。
因此,对过载电流进行及时准确的检测是至关重要的。
在本文中,我们将介绍几种常用的过载电流检测方法及其相应的电路设计。
一、过载电流检测方法1. 电流互感器法电流互感器是一种用于测量大电流的装置,它利用线圈的互感性原理,在高电流线路中感应出低电流,从而实现电流的测量。
在过载电流检测中,电流互感器通常安装在电路中的入口处,将高电流线路的电流转化为相应的低电流信号进行检测。
2. 热继电器法热继电器是一种通过热敏元件感应电流大小而实现动作的电器设备。
当电路中的电流超过热继电器所设定的额定电流值时,热继电器会通过温度的上升来感应并断开电路,从而达到过载电流的检测。
3. 电流差动法电流差动法是一种基于比较电路中的电流差异来检测过载电流的方法。
根据基尔霍夫定律,电流进入和离开某一点时应该是相等的。
因此,在电流差动法中,我们可以通过在电路的两个端口分别安装电流传感器,将两个电流信号进行比较,当它们之间的差值超过一定阈值时,即可判断电路中存在过载电流。
二、过载电流检测电路设计为了准确可靠地检测过载电流,需要设计相应的过载电流检测电路。
下面将介绍两种常用的设计方案。
1. 基于霍尔效应的电路设计霍尔效应是一种将电流转化为电压信号的现象,常用于测量电流大小。
在过载电流检测电路中,可以使用霍尔效应传感器将电流转化为相应的电压信号,然后通过放大电路对信号进行处理。
当电压信号超过设定的阈值时,触发器将输出相应的信号,实现过载电流的检测及处理。
2. 基于电阻检测的电路设计电阻检测是一种直接测量电流大小的方法。
在过载电流检测电路中,可以将一个适当的电阻与电路串联,通过检测电阻两端的电压来间接测量电流大小。
当电压超过设定的阈值时,触发器将触发相应的信号,实现过载电流的检测及处理。
三、总结过载电流是电路中常见的一种危险情况,需要及时准确地进行检测。
常用的电流互感器检测电路分析
常用的电流互感器检测电路分析在高频开关电源中,需要检测出开关管、电感等元器件的电流提供给控制、保护电路使用。
电流检测方法有电流互感器、霍尔元件和直接电阻取样。
采用霍尔元件取样,控制和主功率电路有隔离,可以检出直流信号,信号还原性好,但有μs级的延迟,并且价格比较贵;采用电阻取样价格非常便宜,信号还原性好,但是控制电路和主功率电路不隔离,功耗比较大。
电流互感器具有能耗小、频带宽、信号还原性好、价格便宜、控制和主功率电路隔离等诸多优点。
在Push-Pull、Bridge等双端变换器中,功率变压器原边流过正负对称的双极性电流脉冲,没有直流分量,电流互感器可以得到很好的应用。
但在Buck、Boost等单端应用场合,开关器件中流过单极性电流脉冲;原边包含的直流分量不能在副边检出信号中反映出来,还有可能造成电流互感器磁芯单向饱和;为此需要对电流互感器构成的检测电路进行一些改进。
2 电流互感器检测单极性电流脉冲的应用电路分析根据电流互感器磁芯复位方法的不同,可有两种电路形式:自复位与强迫复位。
自复位在电流互感器原边电流脉冲消失后,利用激磁电流通过电流互感器副边的开路阻抗产生的负向电压实现复位,复位电压大小与激磁电流和电流互感器开路阻抗有关。
强迫复位电路在原边直流脉冲消失期间,外加一个大的复位电压,实现磁芯短时间内快速复位。
2.1 电流互感器检测电路常用的电流互感器检测电路如图1(a)所示。
图1(b)表示原边有电流脉冲时的等效电路,电流互感器简化为理想变压器与励磁电感m模型,s为取样电阻。
当占空比<0.5时,在电流互感器原边电流脉冲消失后,磁芯依靠励磁电流流过采样电阻s产生负的伏秒值,实现自复位〔如图1(d1)~(i1)所示〕,由于采样电阻s很小,所以负向复位电压较小;当电流脉冲占空比很大时(>0.5),复位时间很短,没有足够的复位伏秒值,使得磁芯中直流分量d增大,有可能造成磁芯逐渐正向偏磁饱和〔如图1(d2)~(i2)所示〕,失去检测的作用,所以自复位只能应用于电流脉冲占空比<0.5的场合。
开关电源电流检测电路(采用差分运算电路)
对于差分运算放大器(减法器)我想大家都很熟悉了,所以我就不献丑了,只作简单的介绍!如下图(multiism画图)!
减法器(原文件名:减法器.jpg)
简单的减法器原理电路懂的后,再说说电流测试电路,采用运放的方式作电流检测可以分为:“高端电流检测”和“低端电流检测”。
如下图:
高低端电流检测电路(原文件名:高低端电流检测电路.jpg)
好了,现在都知道差分运算放大器与高低端电流检测电路,细心的朋友可以发现,这二种电路有很大的相同点。
就是在运放的二输入端都有信号输入,这二信号有比较的作用。
下面,是实现开关电源项目常常会使用到的电流检测电路:
(原文件名:电流检测.jpg)
好了,终于我也搞明白了电流检测与差分运放的关系,当然在使用运放作电流检测时,运放输入Vsense 电压必须少于运放工作电压2V。
在2V的范围外运放都可以工作正常,当Vwork-Vsense<2V时,运放将会工作失常,俺试过一次这样的情况,然后运放就不能再回到正常工作状态。
好像坏了!
运放输出的电压(电流)大小直接跟运放Rsense二端流过的电流成正比关系,因为这一关系,我们可以通过控制开关电源的输出电流即运放的Isense电流来
控制电源的输出电流大小,当然是通过光耦反馈等方式后进行PWM调节,使电源工作在正常的状态下!。
各种电流检测方式的比较
浅谈电流检测方式一、检测电阻+运放优势:成本低、精度较高、体积小劣势:温漂较大,精密电阻的选择较难,无隔离效果。
分析:这两种拓扑结构,都存在一定的风险性,低端检测电路易对地线造成干扰;高端检测,电阻与运放的选择要求高。
检测电阻,成本低廉的一般精度较低,温漂大,而如果要选用精度高的,温漂小的,则需要用到合金电阻,成本将大大提高。
运放成本低的,钳位电压低,而特殊工艺的,则成本上升很多。
二、电流互感器CT/电压互感器PT在变压器理论中,一、二次电压比等于匝数比,电流比为匝数比的倒数。
而CT和PT就是特殊的变压器。
基本构造上,CT的一次侧匝数少,二次侧匝数多,如果二次开路,则二次侧电压很高,会击穿绕阻和回路的绝缘,伤及设备和人身。
PT相反,一次侧匝数多,二次侧匝数少,如果二次短路,则二次侧电流很大,使回路发热,烧毁绕阻及负载回路电气。
CT,电流互感器,英文拼写Current Transformer,是将一次侧的大电流,按比例变为适合通过仪表或继电器使用的,额定电流为5A或1A的变换设备。
它的工作原理和变压器相似。
也称作TA 或LH(旧符号)工作特点和要求:1、一次绕组与高压回路串联,只取决于所在高压回路电流,而与二次负荷大小无关。
2、二次回路不允许开路,否则会产生危险的高电压,危及人身及设备安全。
3、CT二次回路必须有一点直接接地,防止一、二次绕组绝缘击穿后产生对地高电压,但仅一点接地。
4、变换的准确性。
PT,电压互感器,英文拼写Phase voltage Transformers,是将一次侧的高电压按比例变为适合仪表或继电器使用的额定电压为100V的变换设备。
电磁式电压互感器的工作原理和变压器相同。
也称作TV或YH(旧符号)。
工作特点和要求:1、一次绕组与高压电路并联。
2、二次绕组不允许短路(短路电流烧毁PT),装有熔断器。
3、二次绕组有一点直接接地。
4、变换的准确性模块型霍尔电流传感器模块型霍尔电流传感器分开环模式与闭环模式。
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几个巧妙的电流检测电路
(2012-8-17 16:30)
标签:开关电源电流反馈负载接通指示
在电源等设备中通常需要做电流检测或反馈,电流检测通常用串联采样电阻在通过放大器放大电阻上的电压的方法,如果要提高检测精度这地方往往要用到比较昂贵的仪表放大器,以为普通运放失调电压比较大。
下面介绍几种巧妙的廉价的电流检测电路,
1 三极管电流检测电路
如果简单的用三极管导通与截止来检测电流的话,三极管开启要0.7V左右,电流比较小的时候需要串比较大的采用电阻,同时浪费较大的反馈电压,如上图方法,可以用比较小的电阻,消耗很小的电压就能检测到电流I,通过调整三极管基机电阻可以调整检测的灵敏度。
这个电路可以用在充电器等需要显示有没有充电电流的地方。
3 高灵敏度电流检测电路
这个电路用两个二极管做电流采样,灵敏度非常高,电流可以做到动态范围很大,在大功率或高电压应用场合比较合适,缺点是电压需要损坏掉约1.4V。
3 TL431电流反馈电路
TL431 价格低廉,在开关电源的反馈环路大量应用,但其FB电压为2.5V,直接用做电流反馈时要很大的采样电阻,浪费电压。
图中用两个TL431实现电流反馈,可以用比较小的采样电阻实现精密的电流反馈,如果还有电压反馈网络,再并上U3的电压反馈电路。