[发明专利]DC-DC负载电流采集处理电路

说明书

技术领域

本发明涉及电子电路领域，特别是涉及一种DC-DC负载电流采集处理电路。

背景技术

对于DC-DC负载电流的采集，目前通常有三种采集方法，分别为回路串联电阻采样法、正负双电源霍尔传感器采样法和电流钳采样法。

回路串联电阻采样法是在DC-DC负载回路中串接采样电阻，通过低噪放大器放大后输出；电阻采样法的优点是成本较低，缺点是后续处理电路复杂，采样电阻会影响DC-DC负载回路本身的阻抗特性，且无法实现与DC-DC回路的隔离。

正负双电源霍尔传感器采样法是使用±12V或±15V双电源对霍尔式电流传感器供电，使电流传感器的输出电压参考点保持为0V，方便进行后续信号处理。但正负双电源供电电路比较复杂，成本很高，使用不便。

电流钳采样法的优点是使用电路简单，处理电路放置在电流钳中，缺点是电流钳成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种电路结构简单与DC-DC回路具有良好隔离效果的DC-DC负载电流采集处理电路。

为解决上述技术问题，本发明的DC-DC负载电流采集处理电路，包括：

一单电源供电式霍尔电流传感器U1，其输出电压Sout接高共模抑制比运算放大器U2的正输入端并通过第一电容C1接地GND，其转换参考电压Vref接高共模抑制比运算放大器U2的负输入端，其正电源端接第一电压Vcc1,其负电源端接地GND；

高共模抑制比运算放大器U2，其正输入端通过第一电阻R1接地GND，其负输入端通过第二电阻R2接地GND，其正电源端接第二电压Vcc2，其负电源端接地GND，其输出端接电流跟随器U3的正输入端并通过第二电容C2地GND；

电流跟随器U3，其正电源端接第二电压Vcc2，其负电源端接地GND，其负输入端连接其输出端Vout，其输出端Vout通过第三电容C3接地GND。

其中，第二电压Vcc2大于高共模抑制比运算放大器U2的最大输出电压。

其中，高共模抑制比运算放大器U2的放大倍数为2至20倍。

需采集的DC-DC负载电流的特点如下：

变化范围：0～50A，跳变步长：5A，跳变间隔：1ms

为了实现以上电流信号的采集，选取量程为50A的单电源供电式霍尔电流传感器作为采集元件，0A时，该传感器的输出电压为Vref，满量程50A时，输出电压为Vref+0.625V（参考电压Vref≈2.5V），该电压信号有以下两个特点：

参考电压不是0V，而是Vref；

采集电流在满量程变化时，输出电压变化范围很小（0.625V）。

由于以上两个特点，需增加后续整形和放大回路，以方便对输出的电压信号进行后续采集和处理。

本发明由电流采集、整形、放大、滤波和跟随转换等5个部分组成，流程框图如图1所示。通过合理电路设计，将霍尔电流传感器输出的电压信号，进行整形放大、滤波和跟随转换后，以模拟电压方式输出。由于采用霍尔式电流传感器，不影响负载回路的正常工作，具有很好的隔离效果。模拟电压方式输出，具有良好的可采集性力。本装置通用性强，单极性电源方式工作，能很方便地移植到其他需要采集电流的场合。本发明在不影响DC-DC正常使用的前提下，采用低成本的霍尔式电流传感器，加上简单的分离元件组成整流、滤波和跟随电路，很好地避免了电阻采样法对DC-DC负载回路的影响和电流钳采样法的高成本问题，能够很好的采集DC-DC负载电流波形，具有良好隔离效果，电路结构简单，工作稳定，可靠性高。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明DC-DC负载电流采集处理电路的原理图。

图2是本发明DC-DC负载电流采集处理电路的结构示意图。

具体实施方式

如图2所示，本发明的本发明的DC-DC负载电流采集处理电路，包括：

一单电源供电式霍尔电流传感器U1，其输出电压Sout接高共模抑制比运算放大器U2的正输入端并通过第一电容C1接地GND，其转换参考电压Vref接高共模抑制比运算放大器U2的负输入端，其正电源端接第一电压Vcc1,其负电源端接地GND；