一种基于单电流传感器的多相电流检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及检测电路技术领域，尤其涉及一种基于单电流传感器的多相电流检测装置。


背景技术：

2.对于多相供电设备或者是输出多相功率的设备来讲，通常会需要对各相电流进行电流检测，以避免漏电或者是电流旁路的故障。
3.专利文献cn201621444670.3公开了一种实时三相电流平均值的检测电路，其主要通过电路转化为三相电流的平均值送到控制芯片进行检测，其记载检测电路结构较为复杂，成本较高。
4.专利文献us20050248361a1公开了具有单个电流传感器的三相电机的阻尼控制，其通过pwm控制，使用单个电流传感器测量电机中的电流，并且取出电流中点，此发明在记忆系统中容易实现。但是在一般的pwm系统中很难精确找到中点，因为脉冲宽度随时随着输入电压、设置功率大小等的变化而改变，在有过流保护的情况下，如果出现过流，则pwm控制信号会提前关闭导通的上桥臂。这时无法保证采集到中点。


技术实现要素：

5.本实用新型提供了一种基于单电流传感器的多相电流检测装置，所述装置包括并联的至少三相驱动电路，每项所述驱动电路分别设置至少一个高端开关管、至少一个低端开关管和电流传感器；各项驱动电路中的所述高端开关管与电源连接，各项所述驱动电路中的所述低端开关管连接电流传感器，各所述高端开关管连接的电感之间具有共同的连接端。
6.进一步地，所述多相电流检测装置包括并联的三相驱动电路，包括第一高端开关管、第一低端开关管和第一电感形成的第一驱动电路，第二高端开关管、第二低端开关管和第二电感形成的第二驱动电路，第三高端开关管、第三低端开关管和第三电感形成的第三驱动电路。
7.进一步地，所述多相电流检测装置，各所述电感的一端共同连接，另一端分别与对应驱动电路中高端开关管和低端开关管的连接端连接。
8.本实用新型提供的多相电流检测装置设置有一个单独的电流传感器即可实现多相电流的检测，进而能够实现各相的恒定电流/功率的精确控制。
9.下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
10.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
11.图1为本实用新型实施例提供的基于单电流传感器的多相电流检测装置示意图；
12.图2为本实用新型实施例提供的电流传感器在各种情况下的电压波形示意。
具体实施方式
13.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
14.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
15.以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
16.本实用新型提供了一种基于单电流传感器的多相电流检测装置，结合图1可知，多相电流检测装置包括并联的三相驱动电路，每项所述驱动电路分别设置至少一个高端开关管及至少一个低端开关管；各项驱动电路中的所述高端开关管与电源连接，各项所述驱动电路中的所述低端开关管连接一电流传感器。
17.其中，每一项所述驱动电路中，高端开关管连接电源，所述低端开关管通过独立连接的电流传感器接地。另外，各所述高端开关管还分别连接有电感，且与各所述高端开关管还连接的电感之间具有共同的连接端。具体地，所述多相电流检测装置包括与各所述驱动电路对应连接的电感，各所述电感的一端共同连接，另一端分别与对应驱动电路中高端开关管和低端开关管的连接端连接。
18.图1中，开关管qha和开关管qla构成第一相驱动电路、开关管qhb和开关管qlb构成第二相驱动电路、开关管qhc和开关管qlc构成第三相驱动电路，其中，开关管qha、开关管qhb和开关管qhc的漏极连接电源，栅极分别连接电感la、lb和lc，另外，电感la、lb和lc相连。电流传感器分别连接三相驱动电路中的高端开关管的连接低端开关管。每相上只有一对管子和电感，管子分为高端开关管(high side)(qha，其中q是三级管，h是high side，a是a相)和低端开关管(low side)。high side和low side不能同时导通，这个是禁止的，即控制信号不能同时为1。但是可以一开一关，或者是全部关闭。在high side导通，low side关闭的情况下，high side为高电平，low side为低电平。在high side关闭，low side导通的情况下，high side为低电平，low side为高电平。在high side，low side都关闭的情况下，high side，low side都为低电平。开关管的控制信号标记为1时，意为导通，此时高电平。开关管的控制信号标记为0时，意为关闭，此时低电平。
19.本实施例的检测电路可以由pwm(脉冲宽度调制)模式控制，在进行电流检测时，具体过程可以如下：
20.步骤1：qha导通、qla关闭、qhb关闭、qlb关闭、qhc关闭、qlc导通。在这种情况下，电流从电源正极出发，经过qha，再经过la和lc，再经过qlc，最后到达电流传感器，最后达到电源负极。通过电流传感器记录下电压信号。
21.步骤2：接下来关闭qha，将qla导通。此时电源无法提供电流，电感上的电流储能后泄放，电流会在la、lc、qla、qlc之间流通，最后回到la。电流不经过电流传感器，此时电流传感器电压为0。
22.通过重复步骤1及步骤2，将qha、qla交替导通和关闭，得到电流的电压波形，通过控制信号，测量如图2所示两个圆点上的电流，从而计算得到平均电流。图2中的圆点即为本实施例的采样点，两个采样点位于电流控制信号的一个信号周期内，具体检测时采样点可以自主控制，从而可以通过控制信号精确地控制在电流传感器的采样点。对于第二相驱动电路、第三相驱动电路的电流检测可采用类似的方式。
23.因为后续要进行平均值运算，因此在实际应用中可以选用两个采样保持器。
24.举例说明：
25.在第一高端开关管qha打开时，同时第二低端开关管qlb打开时的情况下。对第一个采样点与第二采样点的位置进行说明。
26.在第一开关管qha打开时，同时也是控制信号从0变为1时，因为电机上的电感线圈有电流，而在关断时，电流传感器的电压为0。因此开关管打开时，电流传感器上的电压会有一个跳变，从而采样/保持器会产生建立(set up)时间。建立时间结束后，采样/保持器进入保持状态。这就是第一个采样点。
27.在高端开关管qha关闭时，同时也是控制信号从1变为0时，由于第二个采样/保持器一直跟随电流传感器上的电压，因此控制信号从1变为0时，进入保持状态。也就是第二个采样点。
28.运算结束后，两个采样保持器进入跟踪状态，方便进行下个周期的采样。
29.如果使用数字系统进行运算，则可以使用一个采样保持器，但是采样点不做改变。
30.使用上述方法，即使出现pwm过流使高端开关管提前关断的情况，也可以采集到准确的电流信号。
31.由于上述采样保持器的建立(set up)时间(小于10ns)比起pwm信号的时间(大于1us)非常短，因此第一个采集点采集的电压值就可以被认为是电机上的电感打开时的初始电流的电压值。
32.两个采样点的值加起来除以2的值是第一项和第三项两个电感串联时的电流在电流传感器上产生的电压的平均值。
33.另外，如果有其他电流通过时，电流值也可以进行采集，例如，一个高端管开，其他的低端管都开。
34.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种基于单电流传感器的多相电流检测装置，其特征在于，所述装置包括并联的至少三相驱动电路，每项所述驱动电路分别设置至少一个高端开关管、至少一个低端开关管和电流传感器；各项驱动电路中的所述高端开关管与电源连接，各项所述驱动电路中的所述低端开关管连接电流传感器，各所述高端开关管连接的电感之间具有共同的连接端。2.根据权利要求1所述的多相电流检测装置，其特征在于，所述多相电流检测装置包括并联的三相驱动电路，包括第一高端开关管、第一低端开关管和第一电感形成的第一驱动电路，第二高端开关管、第二低端开关管和第二电感形成的第二驱动电路，第三高端开关管、第三低端开关管和第三电感形成的第三驱动电路。3.根据权利要求1所述的多相电流检测装置，其特征在于，所述多相电流检测装置，各所述电感的一端共同连接，另一端分别与对应驱动电路中高端开关管和低端开关管的连接端连接。

技术总结
本实用新型公开了一种基于单电流传感器的多相电流检测装置，其包括并联的三相驱动电路，每项所述驱动电路分别设置至少一个高端开关管及至少一个低端开关管；各项驱动电路中的所述高端开关管与电源连接，各项所述驱动电路中的所述低端开关管连接一电流传感器。中的所述低端开关管连接一电流传感器。中的所述低端开关管连接一电流传感器。


技术研发人员：刘悦彤 张金霞 刘海军
受保护的技术使用者：芯北电子科技(南京)有限公司
技术研发日：2022.10.25
技术公布日：2023/7/28