[实用新型]一种实时电流信号数据处理系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，特别涉及一种高精度高速的实时电流信号检测系统。

背景技术

在现今的电力电子技术领域中，在某些应用场景下需要依靠电流信号做一些智能控制，特别的一些智能控制所依靠的判断依据是高精度、高速、实时的电流信号，因此提供高精度、高速、实时的电流信号是智能控制的核心。在现今的技术中，大多数采用的技术方案是利用电流互感器或者霍尔传感器检测电流，再由串行ADC进行采集，然后送人单片机进行信号处理。

然而这种技术存在着很多不足，第一采用电流互感器会增加成本，精度高的电流互感器的价格会高于系统中核心芯片的价格，而且电流互感器体积较大，会占用大量PCB面积，不利于布线以及降低PCB的集成度。第二串行ADC的输出速度以及单片机的处理速度较慢，因此串行ADC和单片机的组合满足不了高速度、实时性的需求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供了一种精度高、速度快、实时性好的实时电流信号数据处理系统。

本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种实时电流信号数据处理系统，包括分流电阻Rshunt、电流采集模块、16位并行ADC、FPGA控制模块，其中分流电阻Rshunt设置在电流采集模块的两输入端之间，电流采集模块通过并行ADC连接到FPGA控制模块。

作为优选的技术方案，所述并行ADC为16位并行ADC。

作为优选的技术方案，所述电流采集模块包括第一运算放大器、第二运算放大器、电阻R1、R2，分流电阻Rshunt上下两端分别接入第一运算放大器的Vp和Vn端，电阻R1第一端接第二运算放大器U2的输出端，第二端接电阻R2的第一端，且电阻R1的第二端同时接入第二运算放大器的V-端，电阻R2的第二端接地，第一运算放大器的输出端接第二运算放大器U2的V+端，运算放大器U2的输出端接入并行ADC的Vin端，并行ADC的数据端接入FPGA控制模块。

作为优选的技术方案，第一运算放大器的增益选用固定增益G＝20。

作为优选的技术方案，所述电流采集模块包括还电容C1、C2、C3、C4，电容C1、C2是第一运算放大器的旁路电容，电容C3、C4是第二运算放大器的旁路电容，电容C1、C2上端接VCC，下端接地，电容C3、C4上端接-VEE，下端接地。

作为优选的技术方案，第二运算放大器的增益放大倍数为G＝1+R1/R2。

作为优选的技术方案，最大分流电阻Rshunt值的选择按照公式：(第一运算放大器U1的最大满幅输出/第一运算放大器U1的增益)/最大负载电流。

本实用新型相比现有技术具有以下优点：本次设计使用并行ADC和FPGA的组合，达到了高精度、速度快、实时性好的效果，由于无需用精度高的电流互感器，所以整体成本较低，且占用PCB空间小，有利于布线以及降低PCB的集成度，具有良好的市场前景。

附图说明

图1是本实用新型实时电流信号数据处理系统的总体系统框图；

图2是本实用新型实时电流信号数据处理系统的电路结构示意图。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实用新型实时电流信号数据处理系统可进行单/双向电流检测，包括分流电阻Rshunt、电流采集模块、16位并行ADC、FPGA控制模块。其中分流电阻Rshunt设置在电流采集模块的两输入端之间，电流采集模块通过16位并行ADC连接到FPGA控制模块。

该实施例中，采用了16位并行ADC，当然，本领域的一般技术人员可以了解，若使用16位以上的并行ADC能够进一步提高本系统的采集精度。

该系统采用并行ADC和FPGA的组合，无需传统的电流互感器，也不需要再使用传统的单片机进行数据处理，而是使用FPGA进行并行处理，因此该系统满足高精度、高速度、实时性强的特点。

参阅图2，是电路结构示意图。所述电流采集模块包括运算放大器U1、U2、电容C1、C2、C3、C4、电阻R1、R2。各部分连接关系如下：