一种电流测量电路及电流传感器的制作方法

本发明涉及电流测量，特别涉及一种电流测量电路及电流传感器。

背景技术：

1、磁通门传感器是利用被测磁场中高导磁率磁芯在交变磁场的饱和激励下，其磁感应强度与磁场强度的非线性关系来测量弱磁场的器件。这种物理现象对被测环境磁场来说好像是一道“门”，通过这道“门”，相应的磁通量即被调制，并产生感应电动势。利用这种现象来测量电流所产生的磁场，从而间接的达到测量电流的目的。

2、现有的磁通门电流传感器，可测量毫安级的电流，以及测量交流和直流电。例如在直流和交流供电系统中，可以用于隔离检测电流。常规的磁通门传感器技术方案如下：

3、(1)开环数字方案，需要高精度的adc，高速运算，成本高；

4、(2)开环模拟方案，采集有无用信号，导致传感器精度降低；

5、(3)开环数模混合方案，用高精度数模混合技术提取出待检测电流，对硬件的要求高，从而成本较高。

技术实现思路

1、有鉴如此，本发明要解决的技术问题是提供一种电流传感器电路、其控制方法及电流传感器，不仅能降低对硬件的要求，从而降低成本，还能保证高精度的性能要求。

2、作为本发明的第一个方面，所提供的电流检测电路的实施方案如下：

3、一种电流测量电路，其中，包括：

4、环形磁芯，待测电流从其中间穿过；

5、绕组，绕制于所述环形磁芯之上；

6、方波发生电路，其供电端用于输入供电电压vcc、输出端连接所述绕组一端，所述方波发生电路用于输出所述供电电压vcc峰值的第一方波信号；

7、基准电源电路，用于产生一大小为vcc/2的供电电压；

8、电阻r，连接在所述基准电源电路的输出端和所述绕组另一端之间；

9、模拟解调电路，其输入端连接所述绕组另一端，所述模拟解调电路用于检测其输入端输入的采样信号，并在所述采样信号的电压斜率发生变化时，将所述电压采样信号解调为表征所述待测电流大小的电压信号输出。

10、优选地，所述方波发生电路包括：开关s1和开关s2，所述开关s1一端为所述方波发生电路的供电端，所述开关s1另一端和所述开关s2一端连接在一起后作为所述方波发生电路的输出端，所述开关s2的另一端用于接地，所述开关s1和所述开关s2互补驱动。

11、优选地，所述基准电源电路包括：电容c，所述电容c一端同时作为所述基准电源电路的供电端和输出端，所述电容c另一端用于接地，所述基准电源电路的供电端用于输入一大小为vcc/2的供电电压。

12、优选地，所述基准电源电路包括：电容c、三极管q1、三极管q2、电阻r1、二极管d1、二极管d2和电阻r2，所述三极管q1集电极和所述电阻r1一端连接在一起作为所述基准电源电路的供电端，用于输入一大小为vcc的供电电压，所述三极管q1的基极同时连接所述电阻r1另一端和所述二极管d1的阳极，所述三极管q1的发射极、所述三极管q2的发射极和所述电容c一端连接在一起作为所述基准电源电路的输出端，输出一大小为vcc/2的供电电压，所述二极管d1的阴极连接所述二极管d2的阳极，所述二极管d2的阳极同时连接所述三极管d2的基极和所述电阻r2一端，所述电阻r2另一端、所述三极管q2集电极和所述电容c另一端连接在一起作为所述基准电源电路的接地端，用于接地。

13、优选地，所述模拟解调电路包括：依次连接的检测电路、解调电路和输出滤波电路，所述检测电路的输入端为所述模拟解调电路的输入端；

14、所述检测电路，用于检测其输入端输入的采样信号，并在所述采样信号的电压斜率发生变化时，将所述采样信号输出；

15、所述解调电路，用于将所述采样信号解调为第二方波信号；

16、所述输出滤波电路，用于将所述第二方波信号进行积分处理后获得表征所述待测电流大小的电压信号并输出。

17、进一步地，所述模拟解调电路还包括低通滤波电路，其输入端为所述模拟解调电路的输入端，其输出端连接所述检测电路的输入端，其接地端用于接地。

18、优选地，所述低通滤波电路包括电阻ra和电容ca，所述电阻ra一端为所述低通滤波电路的输入端，所述电阻ra另一端和所述电容ca一端连接在一起后为所述低通滤波电路的输出端，所述电容ca另一端用于接地。

19、作为本发明的第二个方面，所提供的电流传感器的实施例如下：

20、一种电流传感器，包括上述第一个方面中任一项电流检测电路的实施方案。

21、本发明实施例至少包括以下有益效果：

22、(1)本发明实施例的电流检测电路由于绕组直接提取电流信号，没有经过中间环节的转换，因此检测速度快、检测电流带宽高，通过样机测试验证1ns的检测速度可检测出待测电流，从而实现高速电流检测，并且可检测从直流到ghz频率范围的电流；

23、(2)本发明实施例的电流检测电路在采样信号的电压斜率发生变化时，将采样信号解调为表征待测电流大小的电压信号输出，通过拐点采样技术，拾取采样信号中表征待测电流最佳特征点的信号进行处理，不仅能降低对硬件的要求，从而降低成本，还能实现高精度检测，通过样机测试验证可实现0.05％高精度的电流检测。

24、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种电流测量电路，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述电流测量电路，其特征在于，所述方波发生电路包括：开关s1和开关s2，所述开关s1一端为所述方波发生电路的供电端，所述开关s1另一端和所述开关s2一端连接在一起后作为所述方波发生电路的输出端，所述开关s2的另一端用于接地，所述开关s1和所述开关s2互补驱动。

3.根据权利要求1所述电流测量电路，其特征在于，所述基准电源电路包括：电容c，所述电容c一端同时作为所述基准电源电路的供电端和输出端，所述电容c另一端用于接地，所述基准电源电路的供电端用于输入一大小为vcc/2的供电电压。

4.根据权利要求1所述电流测量电路，其特征在于，所述基准电源电路包括：电容c、三极管q1、三极管q2、电阻r1、二极管d1、二极管d2和电阻r2，所述三极管q1集电极和所述电阻r1一端连接在一起作为所述基准电源电路的供电端，用于输入一大小为vcc的供电电压，所述三极管q1的基极同时连接所述电阻r1另一端和所述二极管d1的阳极，所述三极管q1的发射极、所述三极管q2的发射极和所述电容c一端连接在一起作为所述基准电源电路的输出端，输出一大小为vcc/2的供电电压，所述二极管d1的阴极连接所述二极管d2的阳极，所述二极管d2的阳极同时连接所述三极管d2的基极和所述电阻r2一端，所述电阻r2另一端、所述三极管q2集电极和所述电容c另一端连接在一起作为所述基准电源电路的接地端，用于接地。

5.根据权利要求1所述电流测量电路，其特征在于，所述模拟解调电路包括：依次连接的检测电路、解调电路和输出滤波电路，所述检测电路的输入端为所述模拟解调电路的输入端；

6.根据权利要求5所述电流测量电路，其特征在于：所述模拟解调电路还包括低通滤波电路，其输入端为所述模拟解调电路的输入端，其输出端连接所述检测电路的输入端，其接地端用于接地。

7.根据权利要求6所述电流测量电路，其特征在于，所述低通滤波电路包括电阻ra和电容ca，所述电阻ra一端为所述低通滤波电路的输入端，所述电阻ra另一端和所述电容ca一端连接在一起后为所述低通滤波电路的输出端，所述电容ca另一端为所述低通滤波电路的接地端。

8.一种电流传感器，其特征在于：包括权利要求1至7任一项所述电流测量电路。

技术总结
本发明公开了一种电流测量电路及电流传感器，其中电流测量电路包括：环形磁芯，待测电流从其中间穿过；绕组，绕制于所述环形磁芯之上；方波发生电路，其供电端用于输入供电电压VCC、输出端连接所述绕组一端，所述方波发生电路用于输出所述供电电压VCC峰值的第一方波信号；基准电源电路，用于产生一大小为VCC/2的供电电压；电阻，连接在所述基准电源电路的输出端和所述绕组另一端之间；模拟解调电路，其输入端连接所述绕组另一端，所述模拟解调电路用于检测其输入端输入的采样信号，并在所述采样信号的电压斜率发生变化时，将所述采样信号解调为表征所述待测电流大小的电压信号输出。本发明不仅能降低对硬件的要求，还能保证高精度的性能要求。

技术研发人员：张华
受保护的技术使用者：深圳南云微电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14