[发明专利]一种数字式磁通门电流传感器

说明书

本发明公开了一种数字式磁通门电流传感器，属于电流传感器领域，包括包括MCU、供能模块、振荡模块以及电流采集模块，其中MCU包含12位ADC采集模块、DAC数模转换模块、PWM输入捕获模块、模拟比较器以及CAN收发器，使用磁通门技术进行电流测量，实现电场到磁场、磁场到电场的两级转换过程；整个测量过程中待测量电流不与测量仪器产生直接的电气连接。磁通门电流传感器的优点在于高灵敏性；采用闭环磁平衡技术，输出严格按照匝比对应关系；磁通门原理使用整体磁芯，不带任何气隙，因此无漏磁，亦没有位置误差；双磁通门探头设计，补偿并消除磁通门探头振荡谐波影响，输出更干净。零点失调offset更小，并且可微调。

技术领域

本发明涉及芯棒电流传感器领域，特别涉及一种数字式磁通门电流传感器。

背景技术

之前汽车领域进行电流测量时，使用的传感器均为霍尔效应传感器，此类传感器可分为开环电流传感器和闭环电流传感器。其中开环电流传感器:当原边电流Ip流过一根长导线时，在导线周围将产生一磁场，这一磁场的大小与流过导线的电流成正比，产生的磁场聚集在磁环内，通过磁环气隙中霍尔元件进行测量并放大输出，其输出电压Vout精确的反映原边电流Ip。而闭环电流传感器:磁平衡式电流传感器也称补偿式传感器，原边电流Ip在聚磁环处所产生的磁场通过一个次级线圈电流所产生的磁场进行补偿其补偿电流Is精确的反映原边电流Ip，从而使霍尔器件处于检测零磁通的工作状态。

开环电流传感器的缺陷：温度影响大，精度低，反应时间不够快，频带宽度窄；闭环电流传感器的缺陷：过载能力差，体积较大，工艺比较复杂，价格高。导致这些缺陷的原因主要是技术瓶颈限制，原材料自身特性的限制，人员成本压力限制。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种数字式磁通门电流传感器，可以有效解决背景技术中提到的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种数字式磁通门电流传感器，包括MCU、供能模块、振荡模块以及电流采集模块，其中MCU包含12位ADC采集模块、DAC数模转换模块、PWM输入捕获模块、模拟比较器以及CAN收发器，所述供能模块即12V电源，所述振荡模块包含第一条振荡回路、反向电动势回路和第二条振荡回路。

优选的，所述MCU上电复位后运行系统初始化代码，初始化MCU内核时钟，初始化ADC输入采集口；初始化T1为上升沿触发中断，T2为下降沿触发中断，配置定时中断触发任务；初始化DAC输出电压；初始化模拟比较器正极输入，模拟比较器输出驱动Q2栅极；初始化CAN模块。

优选的，初始化完成后，开启2路PWM捕获通道T1、T2；以T1通道上升沿触发中断作为第一段脉冲的采集起始时间t1，采集ADC1，ADC2的电压；以T2通道下降沿触发中断作为第二段脉冲的采集起始时间t2，采集ADC1，ADC2的电压。

优选的，所述荡模块的第一条振荡回路经过U7B-T1-U6B-GND，U7B为P沟道MOS管，此管内部集成了反向续流二极管和稳压钳位二极管(用于做ESD保护作用)，VGS(th)＝-1.5V，当①点的电压为10.7V的时候，此时U7B管的栅极电平为0，U7B管打开，MOS管的漏极和源极接通，Vd＝Vs≈10.7V，此时①②③的电位近乎相等，都为高电平；因为①③的电位近乎相等，所以U7A此时处于关闭状态；U6B为N沟道MOS管，VGS(th)＝1.6V，当③点的电压为10.7V的时候，U6B管打开；此时第一条振荡回路形成，流经点位为①～②～⑥～⑦～⑤～⑧～Q2～GND。

优选的，第一条振荡回路形成之后，Q2处于开启状态，Q2为N沟道MOS管，VGS(th)＝1.7V，当Q2到GND的回路电流大于500MA时，此时Q2管子关闭，瞬间产生一个反向电动势，从GND端开始流经Q2的源极到漏极，然后经过U6A的反向续流二极管再到线圈T1，最后通过U7A的反向续流二极管到电源，流经点GND～Q2～⑨～②～⑥～⑦～⑤～⑩～①。