全文摘要
本实用新型涉及一种小功率EPS输出电流检测装置，包括依次连接的电流信号采集电路、信号放大电路、信号整形电路和电压跟随电路，所述电流信号采集电路采集交流电信号，并输入到所述信号放大电路中，所述信号放大电路包括第一运算放大器，用于对所述交流电信号进行放大，并输出到所述信号整形电路中，所述信号整形电路包括第二运算放大器、二极管和电容，用于对所述交流电信号的波形进行整形，并输出到所述电压跟随电路中，并将所述交流电信号经一输出接口输出到一处理器中运算。本实用新型可以灵敏地检测到微小的交流信号，且检测结果精确可靠，不受环境温度影响。
主设计要求
1.一种小功率EPS输出电流检测装置，其特征在于：包括依次连接的电流信号采集电路、信号放大电路、信号整形电路和电压跟随电路，所述电流信号采集电路采集交流电信号，并输入到所述信号放大电路中，所述信号放大电路包括第一运算放大器，用于对所述交流电信号进行放大，并输出到所述信号整形电路中，所述信号整形电路包括第二运算放大器、二极管和电容，用于对所述交流电信号的波形进行整形，并输出到所述电压跟随电路中，所述电压跟随电路用于对交流电信号进行缓冲和隔离，并将所述交流电信号经一输出接口输出到一处理器中运算。
设计方案
1.一种小功率EPS输出电流检测装置，其特征在于：包括依次连接的电流信号采集电路、信号放大电路、信号整形电路和电压跟随电路，所述电流信号采集电路采集交流电信号，并输入到所述信号放大电路中，所述信号放大电路包括第一运算放大器，用于对所述交流电信号进行放大，并输出到所述信号整形电路中，所述信号整形电路包括第二运算放大器、二极管和电容，用于对所述交流电信号的波形进行整形，并输出到所述电压跟随电路中，所述电压跟随电路用于对交流电信号进行缓冲和隔离，并将所述交流电信号经一输出接口输出到一处理器中运算。
2.如权利要求1所述的小功率EPS输出电流检测装置，其特征在于：所述输出接口与电压跟随电路之间还设置有一端口保护电路，以防止浪涌冲击。
3.如权利要求1所述的小功率EPS输出电流检测装置，其特征在于：所述电流信号采集电路由电流互感器和第一电阻构成，所述电流互感器的一次侧线圈连接在交流电的相线和零线之间；所述电流互感器的二次侧线圈两端分别连接到所述信号放大电路的输入端，所述第一电阻与所述信号放大电路并联设置。
4.如权利要求3所述的小功率EPS输出电流检测装置，其特征在于：所述一次侧线圈匝数与所述二次侧线圈匝数相同。
5.如权利要求1所述的小功率EPS输出电流检测装置，其特征在于：所述信号放大电路包括所述第一运算放大器、第二、第四、第五和第六电阻，所述第一运算放大器的负输入端一路通过所述第二电阻连接所述信号采集电路的正极输出端，另一路通过所述第六电阻与输出端连接；所述第一运算放大器的正输入端一路通过所述第四电阻与所述信号采集电路的负极输出端连接，另一路通过所述第五电阻接地，构成差分放大器。
6.如权利要求5所述的小功率EPS输出电流检测装置，其特征在于：所述第二电阻和第四电阻的阻值相同，所述第五电阻和第六电阻的阻值相同。
7.如权利要求1所述的小功率EPS输出电流检测装置，其特征在于：所述信号整形电路包括所述第二运算放大器和一第二二极管，所述第二运算放大器的负输入端通过第七电阻与所述信号放大电路的输出端连接，正输入端接地，所述第二运算放大器的输出端经所述第二二极管向外输出。
8.如权利要求7所述的小功率EPS输出电流检测装置，其特征在于：所述信号整形电路还设置有三路输出，其中一路通过所述第七电阻和一第八电阻的串联电路输出，另一路经一第九电阻输出，还一路经所述第七电阻、一第一二极管、所述第二二极管输出。
9.如权利要求7或8所述的小功率EPS输出电流检测装置，其特征在于：所述电压跟随电路包括第三运算放大器，所述第三运算放大器的正输入端通过一第十电阻与所述信号整形电路的输出端连接，负输入端与所述第三运算放大器的输出端连接。
10.如权利要求2所述的小功率EPS输出电流检测装置，其特征在于：所述端口保护电路由第三二极管和第四二极管组成，第三二极管的正极接地，负极连接所述输出接口；所述第四二极管的正极连接所述输出接口，负极连接主板电路。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及电源技术领域，特别涉及一种小功率EPS输出电流检测装置。
背景技术
应急电源(Emergency Power Supply，EPS)是一种含有蓄电池蓄能装置，以逆变器为主要单元的电源保护设备，其中需要用到交流电输入，并对交流电进行隔离检测，把交流大电压信号处理成小电压直流信号送中央信号处理器模拟量采样端口供中央信号处理器判断，并发出执行命令，因此对交流电检测的准确性对电源系统的稳定工作至关重要。
通常的检测手段是，利用霍尔元器件、二极管整流，电容滤波，再经适当处理成小电压直流信号送中央信号处理器，这种电路存在诸多缺点:
1、霍尔元器件成本高；
2、二极管存在门槛电压，当检测的小功率EPS输出电流电压信号小于门槛电压时，二极管整流电路不能正常工作，此时无法检测到小功率EPS的输出电流；
3、二极管存在非线性误差，会造成检测不准确；
4、二极管的温度特性差，易受环境温度影响，会导致检测不准确。
实用新型内容
基于此，有必要提供一种小功率EPS输出电流检测装置，可以灵敏地检测到微小的交流信号，且检测结果精确可靠，不受环境温度影响。
为实现上述发明目的，本实用新型采用以下技术方案。
本实用新型提供一种小功率EPS输出电流检测装置，包括依次连接的电流信号采集电路、信号放大电路、信号整形电路和电压跟随电路，所述电流信号采集电路采集交流电信号，并输入到所述信号放大电路中，所述信号放大电路包括第一运算放大器，用于对所述交流电信号进行放大，并输出到所述信号整形电路中，所述信号整形电路包括第二运算放大器、二极管和电容，用于对所述交流电信号的波形进行整形，并输出到所述电压跟随电路中，所述电压跟随电路用于对交流电信号进行缓冲和隔离，并将所述交流电信号经一输出接口输出到一处理器中运算。
优选地，所述输出接口与电压跟随电路之间还设置有一端口保护电路，以防止浪涌冲击。
优选地，所述电流信号采集电路由电流互感器和第一电阻构成，所述电流互感器的一次侧线圈连接在交流电的相线和零线之间；所述电流互感器的二次侧线圈两端分别连接到所述信号放大电路的输入端，所述第一电阻与所述信号放大电路并联设置。
优选地，所述一次侧线圈匝数与所述二次侧线圈匝数相同。
优选地，所述信号放大电路包括所述第一运算放大器、第二、第四、第五和第六电阻，所述第一运算放大器的负输入端一路通过所述第二电阻连接所述信号采集电路的正极输出端，另一路通过所述第六电阻与输出端连接；所述第一运算放大器的正输入端一路通过所述第四电阻与所述信号采集电路的负极输出端连接，另一路通过所述第五电阻接地，构成差分放大器。
优选地，所述第二电阻和第四电阻的阻值相同，所述第五电阻和第六电阻的阻值相同。
优选地，所述信号整形电路包括所述第二运算放大器和一第二二极管，所述第二运算放大器的负输入端通过第七电阻与所述信号放大电路的输出端连接，正输入端接地，所述第二运算放大器的输出端经所述第二二极管向外输出。
优选地，所述信号整形电路还设置有三路输出，其中一路通过所述第七电阻和一第八电阻的串联电路输出，另一路经一第九电阻输出，还一路经所述第七电阻、一第一二极管、所述第二二极管输出。
优选地，所述电压跟随电路包括第三运算放大器，所述第三运算放大器的正输入端通过一第十电阻与所述信号整形电路的输出端连接，负输入端与所述第三运算放大器的输出端连接。
优选地，所述端口保护电路由第三二极管和第四二极管组成，第三二极管的正极接地，负极连接所述输出接口；所述第四二极管的正极连接所述输出接口，负极连接主板电路。
相比于传统使用霍尔元器件的隔离采样装置，本实用新型采用电流互感技术可以节约成本和减少电路板的体积；由于不使用二极管整流电路，也就不存在门槛电压，且不存在非线性误差，因此可以检测微小交流信号，且检测结果精确可靠。此外，由于避免了使用二极管，电路也不会受温度的影响，可进一步提高检测结果的准确性。
附图说明
图1为本实用新型实施例中小功率EPS输出电流检测装置的电路结构示意图。
图2是整形后的波形图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例做进一步说明。
如图1所示，本实施例提供一种小功率EPS输出电流检测装置，其主要包括依次连接的电流信号采集电路、信号放大电路、信号整形电路和电压跟随电路，所述电流信号采集电路用于采集交流电信号，并输入到所述信号放大电路中；所述信号放大电路包括第一运算放大器U1A，用于对所述交流电信号进行放大，并输出到所述信号整形电路中；所述信号整形电路包括第二运算放大器U1B、二极管和电容，用于对所述交流电信号的波形进行整形，并输出到所述电压跟随电路中；所述电压跟随电路用于对交流电信号进行缓冲和隔离，并将所述交流电信号经一输出接口Uout输出到一处理器(未图示)中运算。处理器根据所输入的交流电信号判断是否安全，并执行相应的备用程序。
优选的方式是，在所述输出接口Uout与电压跟随电路之间还设置有一端口保护电路，以防止浪涌冲击，保护处理器和其它电器元件。
本实施例中，电流信号采集电路采用电流互感的方式来采集交流电信号的电流，它主要由电流互感器T1和第一电阻R1构成，EPS输出的交流电由逆变电路产生，该逆变电路的相线L与所述电流互感器T1的一次侧线圈一端连接，零线N与所述线圈的另一端连接。所述电流互感器T1的二次侧线圈两端分别连接到所述信号放大电路的输入端，所述第一电阻R1与所述信号放大电路并联设置。这样，信号放大电路的输出电压与第一电阻R1两端的电压U3相同。
本实施例，假设电流互感器一次侧线圈与二次侧的匝数比为n1：n2，则U3的电压为U3＝(I1×n1)\/n2×R1，波形为正弦波。第一电阻R1的阻值可以根据需要自行选定。
上述信号放大电路包括所述第一运算放大器U1A、第二电阻R2、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6，所述第一运算放大器U1A的负输入端一路通过所述第二电阻R2连接所述信号采集电路的正极输出端，另一路通过所述第六电阻R6与输出端连接；所述第一运算放大器U1A的正输入端一路通过所述第四电阻R4与所述信号采集电路的负极输出端连接，另一路通过所述第五电阻R5接地，构成差分放大器。
本实施例中，所述第二电阻R2和第四电阻R4的阻值相同，所述第五电阻R5和第六电阻R6的阻值相同。U4处的电压为U4＝U3×(R6\/R2)，波形与U3的相同。
上述信号整形电路包括所述第二运算放大器U1B和一第二二极管D2，所述第二运算放大器U1B的负输入端通过第七电阻R7与所述信号放大电路的输出端连接，正输入端接地，所述第二运算放大器U1B的输出端经所述第二二极管D2向外输出。
此外，除了上述输出线路，该信号整形电路还设置有三路输出，其中一路通过所述第七电阻R7和一第八电阻R8的串联电路输出，另一路经一第九电阻R9输出，还有一路经所述第七电阻R7、一第一二极管D1、所述第二二极管D2输出。
这样，上述四路输出线路在U5处汇集，此时U5的电压为U5＝|U3\/2|，波形已变成如图2所示的形状。
上述电压跟随电路包括第三运算放大器U1C，所述第三运算放大器U1C的正输入端通过一第十电阻R10与所述信号整形电路的输出端连接，负输入端与其自身的输出端连接，用于对交流电压信号进行缓冲和隔离。该电压跟随电路的输出信号的波形与U5处的波形同步，以真实还原当前的交流电压信号，并输送至所述处理器。
此外，所述端口保护电路由第三二极管D3和第四二极管D4组成，第三二极管D3的正极接地，负极连接所述输出接口Uout；所述第四二极管D4的正极连接所述输出接口Uout，负极连接主板电路VCC。该端口保护电路在交流电压信号强度过大时，电流可击穿第三二极管D3，从而起到泄压保护作用，保护输出接口Uout不受浪涌冲击。
通过以上电路设置，处理器即可判定出逆变电路所输出的交流电信号是否正常，并实现对交流电信号的检测和隔离，以便于在出现异常时处理器能及时启动相应的备用程序，停用此EPS，以免发生意外。
综上所述，本实用新型可以节约成本和减少电路板的体积；由于不使用二极管，也就不存在门槛电压，且不存在非线性误差，因此可以灵敏地检测到微小交流信号，且检测结果精确可靠。此外，由于避免了使用二极管，电路也不会受温度的影响，可进一步提高检测结果的准确性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920001844.6
申请日:2019-01-02
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:94(深圳)
授权编号:CN209432892U
授权时间:20190924
主分类号:G01R 19/00
专利分类号:G01R19/00;G01R31/385;G01R1/30
范畴分类:31F;
申请人:深圳市科奥信电源技术有限公司
第一申请人:深圳市科奥信电源技术有限公司
申请人地址:518000 广东省深圳市龙华区观澜街道樟坑径社区双吓山1号威信达电子公司四层
发明人:徐海;周清鸿;戴建华;戴杨
第一发明人:徐海
当前权利人:深圳市科奥信电源技术有限公司
代理人:刘杰
代理机构:11570
代理机构编号:北京众达德权知识产权代理有限公司
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计