正偏置高端电流检测电路及应用其的电器设备

技术领域

本发明属于电流检测技术领域，具体涉及一种正偏置高端电流检测电路及应用其的电器设备。

背景技术

市场上关于电流检测电路，一般采取“串联电阻采样电压”的方式得到相关负载的瞬时电流。

但是这种电流检测电路，存在采样电压由于地电位的波动导致采样不准确以及负载较轻时采样电阻上的压降过小导致采样分辨率不高等风险问题，以往研发人员或企业由于墨守成规、技术提升限制而忽略了对该部分应用的创新改善，直接导致产品可靠性低、开发过程成本高、品牌质量下降等客观现象发生。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种正偏置高端电流检测电路，避免由于地电位波动导致采样不准确，降低采样电流失真以及避免负载为零时输出的不确定性。

本发明的另一目的是提供一种电器设备。

本发明所采用的技术方案是：

一种正偏置高端电流检测电路，包括用于隔离采样高端电流的电流互感器采样模块和用于将所述电流互感器采样模块采样的高端电流正偏置输出的正偏置检测模块，所述电流互感器采样模块电连接正偏置检测模块。

优选地，所述电流互感器采样模块包括采样模块和磁复位模块，所述采样模块电连接磁复位模块。

优选地，所述正偏置检测模块包括高阻抗电阻模块和正偏置输出模块，所述高阻抗电阻模块电连接正偏置输出模块。

优选地，所述采样模块包括电流互感器T2、二极管D1、第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1和第二电阻R2，所述电流互感器T2的第一引脚连接火线ACL，所述电流互感器T2的第二引脚并联第二电容C2和电机B2后连接零线ACN，所述电流互感器T2的第三引脚串联二极管D1后并联第一电容C1的一端和第一电阻R1的一端，所述第一电容C1的另一端接地，所述第一电阻R1的另一端串联第二电阻R2后接地。

优选地，所述磁复位模块包括第三电容C3和第三电阻R3，所述第三电容C3的一端连接电流互感器T2的第三引脚，所述第三电容C3的另一端串联第三电阻R3后连接二极管D1和第一电阻R1的公共连接端。

优选地，所述高阻抗电阻模块包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和第九电阻R9，所述第四电阻R4的一端连接第一电阻R1和第三电阻R3的公共连接端，所述第四电阻R4的另一端并联第五电阻R5的一端和第九电阻R9的一端，所述第五电阻R5的另一端接地，所述第九电阻R9的另一端连接正偏置参考电压VREF，所述第六电阻R6的一端连接第一电阻R1和第二电阻R2的公共连接端，所述第六电阻R6的另一端并联第七电阻R7的一端和第八电阻R8的一端，所述第七电阻R7的另一端接地。

优选地，所述正偏置输出模块包括运算放大器A1，所述运算放大器A1的第五引脚连接第五电阻R5和第九电阻R9的公共连接端，所述运算放大器A1的第六引脚连接第六电阻R6和第八电阻R8的公共连接端，所述运算放大器A1的第七引脚连接第八电阻R8的另一端。

优选地，所述第四电阻R4的阻值、第六电阻R6的阻值、第八电阻R8的阻值和第九电阻R9的阻值均相等。

优选地，所述第五电阻R5的阻值和第七电阻R7的阻值相等。

本发明的另一个技术方案是这样实现的：

一种电器设备，其包括所述的正偏置高端电流检测电路。

与现有技术相比，本发明的正偏置高端电流检测电路，通过电流互感器采样模块隔离采样高端电流，通过正偏置检测模块将电流互感器采样模块采样的高端电流正偏置输出检测，从而摒弃单电阻低端采样电流方式，避免由于地电位波动导致采样不准确，降低采样电流失真以及避免负载为零时输出的不确定性，成本低、准确度高、提升产品可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的一种正偏置高端电流检测电路的电路图。

附图标记说明

1-电流互感器采样模块，11-采样模块，12-磁复位模块，2-正偏置检测模块，21-高阻抗电阻模块，22-正偏置输出模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本发明实施例提供一种正偏置高端电流检测电路，如图1所示，包括用于隔离采样高端电流的电流互感器采样模块1和用于将所述电流互感器采样模块1采样的高端电流正偏置输出的正偏置检测模块2，所述电流互感器采样模块1电连接正偏置检测模块2。

这样，通过电流互感器采样模块1隔离采样高端电流，通过正偏置检测模块2将电流互感器采样模块1采样的高端电流正偏置输出检测，从而摒弃单电阻低端采样电流方式，避免由于地电位波动导致采样不准确，降低采样电流失真以及避免负载为零时输出的不确定性，成本低、准确度高、提升产品可靠性。

所述电流互感器采样模块1包括采样模块11和磁复位模块12，所述采样模块11电连接磁复位模块12。

这样，通过采样模块11的电流互感器实现隔离采样高端电流，通过磁复位模块12对电流互感器进行磁复位。

所述正偏置检测模块2包括高阻抗电阻模块21和正偏置输出模块22，所述高阻抗电阻模块21电连接正偏置输出模块22。

这样，通过高阻抗电阻模块21使采样电流能量耗损可以忽略不计，通过正偏置输出模块22使采样电压正偏置输出，以用于检测电流。

所述采样模块11包括电流互感器T2、二极管D1、第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1和第二电阻R2，所述电流互感器T2的第一引脚连接火线ACL，所述电流互感器T2的第二引脚并联第二电容C2和电机B2后连接零线ACN，所述电流互感器T2的第三引脚串联二极管D1后并联第一电容C1的一端和第一电阻R1的一端，所述第一电容C1的另一端接地，所述第一电阻R1的另一端串联第二电阻R2后接地。

这样，当火线ACL的电压为交流半波高电平时，电流互感器T2励磁开始，其上半绕组为左正右负，通过同名端及匝比关系，其下半绕组亦为左正右负，二极管D1导通对第一电容C1、第一电阻R1放电，并钳位互感器输出电压为V_T2＝(IO*N1/N2)*(R1+R2)，同时经过高频滤波电容第二电容C2对电机本身感性电流进行滤除，减轻对电流互感器电流的高频干扰。

所述磁复位模块12包括第三电容C3和第三电阻R3，所述第三电容C3的一端连接电流互感器T2的第三引脚，所述第三电容C3的另一端串联第三电阻R3后连接二极管D1和第一电阻R1的公共连接端。

这样，当火线ACL电压为交流半波低电平时，电流互感器T2励磁开始，其上半绕组为左负右正，通过同名端及匝比关系其下半绕组亦为左负右正，二极管D1截止，第一电容C1通过第一电阻R1放电，由于电容电压不能突变，故此负半周由于释放阻抗较大而认为不变，此时电流互感器通过电阻第三电阻R3、第三电容C3经过RCL阻尼震荡进行磁复位，其中第一电阻R1的阻值为10kΩ，第二电阻R2的阻值为1kΩ，第三电阻R3的阻值为100Ω。

这样，通过重复ACL火线电压为交流高波高、低电平，实现交流电机B1的平均电流采样隔离输出，其电压为V_R1。

所述高阻抗电阻模块21包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和第九电阻R9，所述第四电阻R4的一端连接第一电阻R1和第三电阻R3的公共连接端，所述第四电阻R4的另一端并联第五电阻R5的一端和第九电阻R9的一端，所述第五电阻R5的另一端接地，所述第九电阻R9的另一端连接正偏置参考电压VREF，所述第六电阻R6的一端连接第一电阻R1和第二电阻R2的公共连接端，所述第六电阻R6的另一端并联第七电阻R7的一端和第八电阻R8的一端，所述第七电阻R7的另一端接地。其中，所述第四电阻R4的阻值、第六电阻R6的阻值、第八电阻R8的阻值和第九电阻R9的阻值均相等，均为100KΩ。

这样，当电机B2断开时，电流互感器T2无电流流过(即I_T2＝0)，故不存在励磁电流，则第一电阻R1无电压输出，V_R1＝0，此时由于接入正偏置参考电压VREF，通过第九电阻R9连接到运算放大器A1的同相端，则其电压VA1+＝VREF*R5/(R5+R9)，根据虚断虚短原理，VA1+＝VA1-＝VO*R7/(R7+R8)，由于第五电阻R5、第七电阻R7、第八电阻R8和第九电阻R9的阻抗对称性，其输出电压V0＝VREF，实现当负载电流为0时，同相运算放大器A1的正偏置输出，避免采样电流轻载情况下的不确定性。

所述正偏置输出模块22包括运算放大器A1，所述运算放大器A1的第五引脚连接第五电阻R5和第九电阻R9的公共连接端，所述运算放大器A1的第六引脚连接第六电阻R6和第八电阻R8的公共连接端，所述运算放大器A1的第七引脚连接第八电阻R8的另一端。其中，所述第五电阻R5的阻值和第七电阻R7的阻值相等均为10KΩ。

这样，当电机B2电流为I_B2＝I_T2时，由于高阻抗对称电阻网络(>100KΩ)，其损耗采样电流能量忽略不计，其电流互感器T2电压输出则根据V_T2＝(IO*N1/N2)*(R1+R2)，由于运算放大器A1同相端VA1+同时存在电压源V_T2及VREF，同时同相端输入电流为0(根据虚断原理)，根据线性电路叠加定理，VA1+＝VREF*R5/(R5+R9)+V_T2*R5/(R5+R4)；由于运算放大器A1反向端VA1-同时存在电压源V_R2及VO，同时同相端输入电流为0(根据虚断原理)，根据线性电路叠加定理，VA1-＝V_R2*R7/(R7+R6)+VO*R7/(R7+R8)；

根据虚断虚短，综合运算放大器A1同相端和反相端，VA1+＝VA1-，进行公式有理化：

Vo＝VREF+(V_T2-V_R2)*(R8+R7)/(R6+R7)＝VREF+IO*R1*(R8+R7)/(R6+R7)；

至此，重复电机B2断开和为I_T2阶段，则经过电流互感器采样模块1、正偏置检测模块2同相放大电路，实现输出电压VO跟随I0的大小在VREF～VREF+IO*R1*(R8+R7)/(R6+R7)变化，实现高端电流稳定采样及可靠输出。

本发明的正偏置高端电流检测电路，通过电流互感器采样模块隔离采样高端电流，通过正偏置检测模块将电流互感器采样模块采样的高端电流正偏置输出检测，从而摒弃单电阻低端采样电流方式，避免由于地电位波动导致采样不准确，降低采样电流失真以及避免负载为零时输出的不确定性，成本低、准确度高、提升产品可靠性。

实施例2

本发明实施例2提供一种电器设备，其包括所述的正偏置高端电流检测电路。

其中，电器设备为吸油烟机、蒸烤箱等大功率电器设备。

本发明的电器设备，通过电流互感器采样模块隔离采样高端电流，通过正偏置检测模块将电流互感器采样模块采样的高端电流正偏置输出检测，从而摒弃单电阻低端采样电流方式，避免由于地电位波动导致采样不准确，降低采样电流失真以及避免负载为零时输出的不确定性，成本低、准确度高、提升产品可靠性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。