專利名稱：一種電流檢測電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電流檢測裝置，尤其涉及一種電流檢測電路。
背景技術(shù)：
對于數(shù)字化伺服電機(jī)控制系統(tǒng)，電流環(huán)的性能直接影響著系統(tǒng)的控制效果，而電流采樣的精度和實(shí)時(shí)性很大程度上決定了系統(tǒng)的動、靜態(tài)性能，精確的電流檢測是提高系統(tǒng)控制精度、穩(wěn)定性和快速性的重要環(huán)節(jié)，也是實(shí)現(xiàn)高性能伺服閉環(huán)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵。采用霍爾傳感器+高精度AD轉(zhuǎn)換器的方案雖然能在電流采用精度和速度方面都能達(dá)到要求，但是成本相對較高。大多數(shù)伺服驅(qū)動器使用精密采樣電阻+線性光耦+AD采樣芯片的方案成本雖然較低，由于受線性光稱、AD米樣芯片的影響,有效精度一般在11位左右，響應(yīng)一般在10 μ s左右，難以滿足高精度高響應(yīng)的要求。因此，提供一種能成本較低的，且動、靜態(tài)性能優(yōu)異的電流檢測方法成為了迫切需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電流檢測電路，克服傳統(tǒng)電流檢測技術(shù)的缺陷。本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，一種電流檢測電路，包含有采樣電阻、Α/D轉(zhuǎn)換隔離調(diào)制芯片以及可編程邏輯單元，采樣電阻接入伺服驅(qū)動器的工作電路中，Α/D轉(zhuǎn)換隔離調(diào)制芯片的輸入端與采樣電阻兩端相接，電流流過采樣電阻，產(chǎn)生電壓供給Α/D轉(zhuǎn)換隔離調(diào)制芯片，Α/D轉(zhuǎn)換隔離調(diào)制芯片將該電壓的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，Α/D轉(zhuǎn)換隔離調(diào)制芯片的輸出端連接至可編程邏輯單元，將數(shù)字信號送入可編程邏輯單元進(jìn)行處理；采樣電阻由0.1%精度的金屬膜貼片電阻構(gòu)成，電流流過采樣電阻，產(chǎn)生電壓供給Α/D轉(zhuǎn)換隔離調(diào)制芯片，其具有功率負(fù)荷大，溫度系數(shù)小，體積小，精度高等特點(diǎn)，保證了電流的采樣精度，盡可能降低了采樣電阻對采樣準(zhǔn)確性的影響；Α/D轉(zhuǎn)換隔離調(diào)制芯片由轉(zhuǎn)換編碼模塊和譯碼模塊構(gòu)成，轉(zhuǎn)換編碼模塊包含Σ -Δ式過米樣Α/D轉(zhuǎn)換器，Σ -Δ式過米樣Α/D轉(zhuǎn)換器將輸入的電壓模擬信號轉(zhuǎn)化為一位高速串行數(shù)據(jù)流，高速串行數(shù)據(jù)流和采樣時(shí)鐘編碼后通過隔離帶傳輸至譯碼模塊，譯碼模塊接收到數(shù)據(jù)解碼后，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成分離的高速時(shí)鐘和數(shù)據(jù)，再由可編程邏輯單元對時(shí)鐘和數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；可編程邏輯單元與微控制器相接，可編程邏輯單元通過SINC3濾波器將輸入的串行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)化為16位的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并通過SPI同步串行接口通信協(xié)議傳輸給微控制器；可編程邏輯單元通過軟件的方式，采集高速時(shí)鐘和數(shù)據(jù)流，采用SINC3濾波器，完成電流數(shù)據(jù)的采集，在提高可靠性的同時(shí)，有效精度上能達(dá)到13位，且響應(yīng)時(shí)間小于4μ S。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，該裝置利用采樣電阻結(jié)合A/D轉(zhuǎn)換隔離調(diào)制芯片采樣電流，并把高速數(shù)據(jù)直接反饋給可編程邏輯單元，省去傳統(tǒng)的模擬調(diào)制電路和AD轉(zhuǎn)換芯片，另外由于其傳輸形式為數(shù)字傳輸，因此可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，應(yīng)用在伺服驅(qū)動器的電流采樣環(huán)節(jié)，能有效提高伺服驅(qū)動器的性能。


圖1是本發(fā)明提出的電流檢測電路圖；圖2是該電路中Α/D轉(zhuǎn)換隔離調(diào)制芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是轉(zhuǎn)換編碼模塊降低帶寬模擬電壓信號轉(zhuǎn)化為一位高速串行數(shù)據(jù)流示意圖；圖4是Α/D轉(zhuǎn)換隔離調(diào)制芯片的模擬輸入電壓與數(shù)字量的關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合圖示與具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。如圖1所示，本發(fā)明提出的電流檢測電路包含有采樣電阻、Α/D轉(zhuǎn)換隔離調(diào)制芯片以及可編程邏輯單元，采樣電阻接入伺服驅(qū)動器的工作電路中，Α/D轉(zhuǎn)換隔離調(diào)制芯片的輸入端與采樣電阻兩端相接，電流流過采樣電阻，產(chǎn)生電壓供給Α/D轉(zhuǎn)換隔離調(diào)制芯片，A/D轉(zhuǎn)換隔離調(diào)制芯片將該電壓的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，Α/D轉(zhuǎn)換隔離調(diào)制芯片的輸出端連接至可編程邏輯單元，將數(shù)字信號送入可編程邏輯單元進(jìn)行處理；采樣電阻由0.1%精度的金屬膜貼片電阻構(gòu)成，電流流過采樣電阻，產(chǎn)生電壓供給Α/D轉(zhuǎn)換隔離調(diào)制芯片，其具有功率負(fù)荷大，溫度系數(shù)小，體積小，精度高等特點(diǎn)，保證了電流的采樣精度，盡可能降低了采樣電阻對采樣準(zhǔn)確性的影響；A/D轉(zhuǎn)換隔離調(diào)制芯片由轉(zhuǎn)換編碼模塊和譯碼模塊構(gòu)成，轉(zhuǎn)換編碼模塊包含Σ - Δ式過米樣Α/D轉(zhuǎn)換器，Σ - Δ式過米樣Α/D轉(zhuǎn)換器將輸入的電壓模擬信號轉(zhuǎn)化為一位高速串行數(shù)據(jù)流，高速串行數(shù)據(jù)流和采樣時(shí)鐘編碼后通過隔離帶傳輸至譯碼模塊，譯碼模塊接收到數(shù)據(jù)解碼后，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成分離的高速時(shí)鐘和數(shù)據(jù)，再由可編程邏輯單元對時(shí)鐘和數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；可編程邏輯單元與微控制器相接，可編程邏輯單元通過SINC3濾波器將輸入的串行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)化為16位的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并通過SPI同步串行接口通信協(xié)議傳輸給微控制器；可編程邏輯單元通過軟件的方式，采集高速時(shí)鐘和數(shù)據(jù)流，采用SINC3濾波器，完成電流數(shù)據(jù)的采集，在提高可靠性的同時(shí)，有效精度上能達(dá)到13位，且響應(yīng)時(shí)間小于4 μ S。該裝置利用采樣電阻結(jié)合A/D轉(zhuǎn)換隔離調(diào)制芯片采樣電流，并把高速數(shù)據(jù)直接反饋給可編程邏輯單元，省去傳統(tǒng)的模擬調(diào)制電路和AD轉(zhuǎn)換芯片，另外由于其傳輸形式為數(shù)字傳輸，因此可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，應(yīng)用在伺服驅(qū)動器的電流采樣環(huán)節(jié)，能有效提高伺服驅(qū)動器的性能。電流采樣硬件電路如圖1所示，取其采樣電阻兩端的電壓通過RC低通濾波器輸入Α/D轉(zhuǎn)換隔離調(diào)制芯片，輸入端提供穩(wěn)定的5V電源，經(jīng)過Α/D轉(zhuǎn)換隔離調(diào)制輸出頻率為10MHZ的時(shí)鐘脈沖和一位數(shù)據(jù)流，通過可編程邏輯單元轉(zhuǎn)換處理后，微處理器通過SPI接口讀取可編程邏輯單元轉(zhuǎn)換后的電流數(shù)據(jù)。如圖2，Α/D轉(zhuǎn)換隔離調(diào)制芯片內(nèi)部分為轉(zhuǎn)換編碼模塊和譯碼模塊，轉(zhuǎn)換編碼模塊包含一個(gè)Σ -Δ式過采樣Α/D轉(zhuǎn)換器，它將輸入的低帶寬模擬電壓信號轉(zhuǎn)化為一位高速串行數(shù)據(jù)流，如圖3 ;該高速數(shù)據(jù)流和采樣時(shí)鐘的編碼后通過隔離帶傳輸至譯碼模塊，譯碼模塊接收到數(shù)據(jù)解碼后，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成分離的高速時(shí)鐘和數(shù)據(jù)，再由可編程邏輯單元進(jìn)行處理。Α/D轉(zhuǎn)換隔離調(diào)制芯片能直接將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出，波形穩(wěn)定，輸入數(shù)字量偏差小，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度較高，其模擬輸入電壓與數(shù)字量的關(guān)系如圖4。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
權(quán)利要求
1.一種電流檢測電路，其特征在于，包含有采樣電阻、Α/D轉(zhuǎn)換隔離調(diào)制芯片以及可編程邏輯單元，采樣電阻接入伺服驅(qū)動器的工作電路中，Α/D轉(zhuǎn)換隔離調(diào)制芯片的輸入端與采樣電阻兩端相接，電流流過采樣電阻，產(chǎn)生電壓供給Α/D轉(zhuǎn)換隔離調(diào)制芯片，Α/D轉(zhuǎn)換隔離調(diào)制芯片將該電壓的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，Α/D轉(zhuǎn)換隔離調(diào)制芯片的輸出端連接至可編程邏輯單元，將數(shù)字信號送入可編程邏輯單元進(jìn)行處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電流檢測電路，其特征在于，采樣電阻由0.1%精度的金屬膜貼片電阻構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電流檢測電路，其特征在于，Α/D轉(zhuǎn)換隔離調(diào)制芯片由轉(zhuǎn)換編碼模塊和譯碼模塊構(gòu)成，轉(zhuǎn)換編碼模塊包含Σ -Δ式過采樣Α/D轉(zhuǎn)換器，Σ -Δ式過采樣Α/D轉(zhuǎn)換器將輸入的電壓模擬信號轉(zhuǎn)化為一位高速串行數(shù)據(jù)流，高速串行數(shù)據(jù)流和采樣時(shí)鐘編碼后通過隔離帶傳輸至譯碼模塊，譯碼模塊接收到數(shù)據(jù)解碼后，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成分離的高速時(shí)鐘和數(shù)據(jù)，再由可編程邏輯單元對時(shí)鐘和數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電流檢測電路，其特征在于，可編程邏輯單元與微控制器相接，可編程邏輯單元通過SINC3濾波器將輸入的串行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)化為16位的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并通過SPI同步串行接口通信協(xié)議傳輸給微控制器。
全文摘要
本發(fā)明提出一種電流檢測電路，該電路包含有采樣電阻、A/D轉(zhuǎn)換隔離調(diào)制芯片以及可編程邏輯單元，采樣電阻接入伺服驅(qū)動器的工作電路中，A/D轉(zhuǎn)換隔離調(diào)制芯片的輸入端與采樣電阻兩端相接，電流流過采樣電阻，產(chǎn)生電壓供給A/D轉(zhuǎn)換隔離調(diào)制芯片，A/D轉(zhuǎn)換隔離調(diào)制芯片將該電壓的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，A/D轉(zhuǎn)換隔離調(diào)制芯片的輸出端連接至可編程邏輯單元，將數(shù)字信號送入可編程邏輯單元進(jìn)行處理；該裝置利用采樣電阻結(jié)合A/D轉(zhuǎn)換隔離調(diào)制芯片采樣電流，并把高速數(shù)據(jù)直接反饋給可編程邏輯單元，因此可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，應(yīng)用在伺服驅(qū)動器的電流采樣環(huán)節(jié)，能有效提高伺服驅(qū)動器的性能。
文檔編號G01R19/25GK103149422SQ201310060989
公開日2013年6月12日 申請日期2013年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月27日
發(fā)明者呂春松, 李社偉, 易健, 郁春燕, 顧超峰 申請人:東菱技術(shù)股份有限公司