CN109444792A - 一种降低电流传感器采样误差的电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种降低电流传感器采样误差的电路，其通过带参考电源的电流传感器信号调理电路消除VCC带来的误差。其包括参考电源产生电路、电流传感器信号调理电路，所述电流传感器信号调理电路包括电流传感器，电流传感器输入VCC和GND，输出V2，输出V2的第一线路上连接电阻R3、偏置电压Voffset连接电阻R5后形成第二线路，第一线路、第二线路并联接入运算放大器U2的正输入端，参考电源产生电路的输出端产生的电压V1，参考电源产生电路的输出线路连接电阻R4后接入运算放大器U2的负输入端，运算放大器U2的输出端和负输入端间连接有电阻R6，所述运算放大器U2的输出端通过上述减法放大电路得到V2和V1的差值V3，其中R3等于R4的阻值，R5等于R6的阻值，所述参考电源产生电路的输出端产生的电压V1的数值为0.5VCC。

Description

一种降低电流传感器采样误差的电路
技术领域
本发明涉及电流传感器采样的技术领域，具体为一种降低电流传感器采样误差的电路。
背景技术
低误差的电流采样电路是电机控制的基础，电流传感器的供电电压静差或波动是其产生采样误差的原因之一，供电电压静差造成被测电流零飘；供电电压波动造成采样毛刺较大。
电流传感器的一般输出计算公式为：
其中Vout为传感器输出电压值；Voe＝0.5*VCC，VCC为电流传感器的供电电压；k1是电流传感器的固有增益；Ip是实际测量电流；Ipn是传感器有效量程。由公式(1)可见，若Ip不变，VCC的静差或波动也将导致Vout变化，从而产生电流采样误差。
为了减小电流信号调理电路的输出误差，应在硬件电路设计时尽可能降低或者完全消除VCC静差或波动带来的误差。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种降低电流传感器采样误差的电路，其通过带参考电源的电流传感器信号调理电路消除VCC带来的误差。
一种降低电流传感器采样误差的电路，其特征在于：其包括参考电源产生电路、电流传感器信号调理电路，所述电流传感器信号调理电路包括电流传感器，所述电流传感器输入VCC和GND，输出V2，所述输出V2的第一线路上连接电阻R3、偏置电压Voffset连接电阻R5后形成第二线路，所述第一线路、第二线路并联接入运算放大器U2的正输入端，所述参考电源产生电路的输出端产生的电压V1，所述参考电源产生电路的输出线路连接电阻R4后接入运算放大器U2的负输入端，所述运算放大器U2的输出端和负输入端间连接有电阻R6，所述运算放大器U2的输出端通过上述减法放大电路得到V2和V1的差值V3，其中R3等于R4的阻值，R5等于R6的阻值，所述参考电源产生电路的输出端产生的电压V1的数值为0.5VCC。
其进一步特征在于：所述偏置电压Voffset由高精度电源基准芯片产生，其值为Voffset＝0.5Vadc_ref，Vadc_ref是ADC采样芯片内部的固有参考电压；
通过修改R3、R4、R5、R6可以调整放大电路的增益，通过减法放大电路可以得到V2和V1的差值V3，k1是电流传感器的固有增益，Ip是实际测量电流，Ipn是电流传感器有效量程；
所述参考电源产生电路包括电阻R1、R2运算放大器U1，运算放大器U1的正输入端并联有两路线路，其中一路线路连接电阻R1后连接电流传感器的供电电压VCC，另一路线路连接电阻R2后接地，所述运算放大器U1的输出端和负输入端间连通，所述运算放大器U1的输出端即为参考电源产生电路的输出端产生的电压V1。
采用本发明后，参考电源产生电路输出端产生的电压V1的数值为0.5VCC，V2大小如式(1)所示；R3～R6，U2组成减法放大电路，R3和R4设计为阻值相等，R5和R6设计为阻值相等，修改R3、R4、R5、R6可以调整放大电路的增益，通过减法放大电路可以得到V2和V1的差值，即V3，公式如下：
考虑公式(1)和公式(2)，可得
其中Voffset为偏置电压，由于Ip存在负值，需要在电路中引入偏置电压Voffset。Voffset由高精度电源基准芯片产生，其值为Voffset＝0.5Vadc_ref，Vadc_ref是ADC采样芯片内部的固有参考电压，由公式(4)可见，计算公式中无供电电压VCC的存在，即电路可以完全消除VCC的影响，其通过参考电源产生电路产生一个跟随VCC变化的参考电压，通过减法电路得到电流传感器输出信号和参考电压的差，从而消除VCC变化在电流传感器输出信号中产生的影响。
附图说明
图1为本发明的参考电源产生电路的结构示意简图；
图2为本发明的电流传感器信号调理电路结构示意简图。
具体实施方式
一种降低电流传感器采样误差的电路，见图1、图2：其包括参考电源产生电路、电流传感器信号调理电路，电流传感器信号调理电路包括电流传感器，电流传感器输入VCC和GND，输出V2，输出V2的第一线路上连接电阻R3、偏置电压Voffset连接电阻R5后形成第二线路，第一线路、第二线路并联接入运算放大器U2的正输入端，参考电源产生电路的输出端产生的电压V1，参考电源产生电路的输出线路连接电阻R4后接入运算放大器U2的负输入端，运算放大器U2的输出端和负输入端间连接有电阻R6，运算放大器U2的输出端通过上述减法放大电路得到V2和V1的差值V3，其中R3等于R4的阻值，R5等于R6的阻值，参考电源产生电路的输出端产生的电压V1的数值为0.5VCC。
偏置电压Voffset由高精度电源基准芯片产生，其值为Voffset＝0.5Vadc_ref，Vadc_ref是ADC采样芯片内部的固有参考电压；
通过修改R3、R4、R5、R6可以调整放大电路的增益，通过减法放大电路可以得到V2和V1的差值V3，k1是电流传感器的固有增益，Ip是实际测量电流，Ipn是电流传感器有效量程；
参考电源产生电路包括电阻R1、R2运算放大器U1，运算放大器U1的正输入端并联有两路线路，其中一路线路连接电阻R1后连接电流传感器的供电电压VCC，另一路线路连接电阻R2后接地，运算放大器U1的输出端和负输入端间连通，运算放大器U1的输出端即为参考电源产生电路的输出端产生的电压V1。
采用本发明后，参考电源产生电路输出端产生的电压V1的数值为0.5VCC，V2大小如式(1)所示；R3～R6，U2组成减法放大电路，R3和R4设计为阻值相等，R5和R6设计为阻值相等，修改R3、R4、R5、R6可以调整放大电路的增益，通过减法放大电路可以得到V2和V1的差值，即V3，公式如下：
考虑公式(1)和公式(2)，可得
其中Voffset为偏置电压，由于Ip存在负值，需要在电路中引入偏置电压Voffset。Voffset由高精度电源基准芯片产生，其值为Voffset＝0.5Vadc_ref，Vadc_ref是ADC采样芯片内部的固有参考电压，由公式(4)可见，计算公式中无供电电压VCC的存在，即电路可以完全消除VCC的影响，其通过参考电源产生电路产生一个跟随VCC变化的参考电压，通过减法电路得到电流传感器输出信号和参考电压的差，从而消除VCC变化在电流传感器输出信号中产生的影响。
以上对本发明的具体实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (4)

1.一种降低电流传感器采样误差的电路，其特征在于：其包括参考电源产生电路、电流传感器信号调理电路，所述电流传感器信号调理电路包括电流传感器，所述电流传感器输入VCC和GND，输出V2，所述输出V2的第一线路上连接电阻R3、偏置电压Voffset连接电阻R5后形成第二线路，所述第一线路、第二线路并联接入运算放大器U2的正输入端，所述参考电源产生电路的输出端产生的电压V1，所述参考电源产生电路的输出线路连接电阻R4后接入运算放大器U2的负输入端，所述运算放大器U2的输出端和负输入端间连接有电阻R6，所述运算放大器U2的输出端通过上述减法放大电路得到V2和V1的差值V3，其中R3等于R4的阻值，R5等于R6的阻值，所述参考电源产生电路的输出端产生的电压V1的数值为0.5VCC。
2.如权利要求1所述的一种降低电流传感器采样误差的电路，其特征在于：所述偏置电压Voffset由高精度电源基准芯片产生，其值为Voffset＝0.5Vadc_ref，Vadc_ref是ADC采样芯片内部的固有参考电压。
3.如权利要求2所述的一种降低电流传感器采样误差的电路，其特征在于：通过修改R3、R4、R5、R6可以调整放大电路的增益，通过减法放大电路可以得到V2和V1的差值V3，k1是电流传感器的固有增益，Ip是实际测量电流，Ipn是电流传感器有效量程。
4.如权利要求1所述的一种降低电流传感器采样误差的电路，其特征在于：所述参考电源产生电路包括电阻R1、R2运算放大器U1，运算放大器U1的正输入端并联有两路线路，其中一路线路连接电阻R1后连接电流传感器的供电电压VCC，另一路线路连接电阻R2后接地，所述运算放大器U1的输出端和负输入端间连通，所述运算放大器U1的输出端即为参考电源产生电路的输出端产生的电压V1。
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