一种扩大电流传感器检测量程的装置
阅读说明：本技术 一种扩大电流传感器检测量程的装置 (Device for enlarging detection range of current sensor ) 是由 何家远 张祎 潘卓 王洪生 张金铎 于 2021-01-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种扩大电流传感器检测量程的装置,包括检测模块和旁路分流模块；检测模块、旁路分流模块的输入端分别连接功率供电电源的输出端,检测模块、旁路分流模块的输出端分别连接负载模块；旁路分流模块为PCB板上的铺铜平面,铺铜平面与检测模块的电流检测管脚并联设置,将从功率供电电源流向所述负载模块的供电电流一分为二,实现对供电电流的分流；该旁路分流模块具有已知的分流比,根据所述分流比以及检测模块的输出电流值计算功率供电电源提供的实际供电电流；本发明采用PCB印制线分流的方案进行分流,使大电流检测能通过采用小量程的电流传感器检测的方式实现,无需使用大量的分立电子器件,具有电路体积小、成本低廉等优点。(The invention discloses a device for expanding the detection range of a current sensor, which comprises a detection module and a bypass shunt module, wherein the detection module comprises a first detection module and a second detection module; the input ends of the detection module and the bypass shunt module are respectively connected with the output end of the power supply source, and the output ends of the detection module and the bypass shunt module are respectively connected with the load module; the bypass shunt module is a copper-laying plane on the PCB, the copper-laying plane is arranged in parallel with a current detection pin of the detection module, and the power supply current flowing from the power supply to the load module is divided into two parts to realize the shunt of the power supply current; the bypass shunt module has a known shunt ratio, and calculates the actual supply current provided by the power supply according to the shunt ratio and the output current value of the detection module; the invention adopts the PCB printed line shunting scheme for shunting, so that the large current detection can be realized by adopting a small-range current sensor detection mode, a large number of discrete electronic devices are not required, and the invention has the advantages of small circuit volume, low cost and the like.)
技术领域
本发明属于电机控制技术领域，更具体地，涉及一种扩大电流传感器检测量程的装置。
背景技术
航天用电动伺服机构通过采用各类电机(直流有刷电机、直流无刷电机，永磁同步电机)作为机电能量转换的核心，电机在起动及正反转换向瞬间，由于功率桥功率母线峰值冲击电流较大，为防止冲击电流对其余相关装置的损害，需对冲击电流进行限制。
电流限制方法为对母线电流进行检测，检测所得的信号通过比较器与一基准电压进行比较，当检测所得信号电压超过基准电压时比较器翻转，此时触发电机驱动外围逻辑电路关断功率桥驱动信号，让母线电流迅速下降。电流检测的方式有精密电阻采样方式及霍尔电流传感器采样方式。由于电阻采样方式无法实现功率回路与控制回路的电气隔离，在大功率航天伺服机构中较少采用，通常采用霍尔电流传感器的检测方式。霍尔电流传感器根据检测量程的不同，其外形尺寸及封装形式也不一样，检测量程越大，电流传感器外形尺寸越大，售价也更高。
对于大功率的航天伺服机构，由于系统中可能出现的最大峰值电流较高(可达近百安培)，需选用检测量程过百安的霍尔电流传感器，增大了电流检测回路的成本及电路体积。
发明内容
针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种扩大电流传感器检测量程的装置，其目的在于解决现有检测电路中针对大电流检测采用大量程传感器带来的电路成本高、体积大的弊端。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种扩大电流传感器检测量程的装置，包括检测模块和旁路分流模块；
所述检测模块、旁路分流模块的输入端分别连接功率供电电源的输出端，检测模块、旁路分流模块的输出端分别连接负载模块；
所述旁路分流模块为PCB板上的铺铜平面，所述铺铜平面与电流传感器的电流检测管脚并联设置，将从功率供电电源流向所述负载模块的供电电流一分为二，实现对所述供电电流的分流；
该旁路分流模块具有已知的分流比，根据所述分流比以及检测模块的输出电流值计算功率供电电源提供的实际供电电流。
优选的，上述扩大电流传感器检测量程的装置还包括电流校正模块；
所述电流校正模块设置在功率供电电源的输出端与检测模块之间，用以检测功率供电电源输出的供电电流值；
旁路分流模块的分流比为检测模块的输出电流值与功率供电电源输出的供电电流值的比值。
优选的，上述扩大电流传感器检测量程的装置，通过调节与电流传感器的电流检测管脚并联的铺铜平面的长度和/或宽度来调整旁路分流模块的分流比。
优选的，上述扩大电流传感器检测量程的装置，，所述检测模块采用霍尔电流传感器。
优选的，上述扩大电流传感器检测量程的装置，，所述电流校正模块采用外置式交直流电流钳来检测功率供电电源输出的供电电流值。
优选的，上述扩大电流传感器检测量程的装置，所述检测模块与旁路分流模块共同设置在所述PCB板上。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
本发明提供的扩大电流传感器检测量程的装置，采用PCB印制线分流的方式对流经负载的功率母线电流进行分流，使得实际流经电流传感器的电流变小，使大电流检测能通过采用小量程的电流传感器检测的方式实现，相当于扩大了电流传感器的检测量程，结合外部电流校正模块可以实现小量程电流传感器检测大电流的目的，减小电路成本与体积。采用PCB印制线分流的方案进行分流，无需使用大量的分立电子器件，电流检测电路的体积及成本进一步减少。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种扩大电流传感器检测量程的装置的组成结构示意图；
图2是本发明实施例提供的旁路分流模块与检测模块之间的具体连接关系示意图；
在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-检测模块；2-旁路分流模块；3-电流校正模块；4-功率供电电源；5-负载模块；6-铺铜平面；7-功率母线。
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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
此外，以下的说明在本质上只不过是示例，并非意图限制本发明、本发明适用物或本发明的用途。进而，附图是示意性的，各尺寸的比例等不是必须与现实情况一致。
图1是本实施例提供的一种扩大电流传感器检测量程的装置的组成结构示意图，如图1所示，该装置包括检测模块1和旁路分流模块2；
其中，检测模块1、旁路分流模块2的输入端分别连接功率供电电源4的输出端，检测模块1、旁路分流模块2的输出端分别连接负载模块5；
旁路分流模块2为PCB板上的铺铜平面6，铺铜平面6与电流传感器的电流检测管脚并联设置，将从功率供电电源4流向所述负载模块5的供电电流一分为二，实现对所述供电电流的分流；
该旁路分流模块具有已知的分流比，根据所述分流比以及检测模块的输出电流值计算功率供电电源提供的实际供电电流，从而使大电流检测能通过采用小量程的电流传感器检测的方式实现，减小电路成本与体积。
本方案采用PCB印制线分流的方式对流经负载的功率母线电流进行分流，使得实际流经电流传感器的电流变小，结合外部电流校正模块可以实现小量程电流传感器检测大电流的目的。采用PCB印制线分流的方案进行分流，无需使用大量的分立电子器件，电流检测电路的体积及成本进一步减少。
为了对旁路分流模块2的分流比进行测试，本实施例提供的扩大电流传感器检测量程的装置还包括电流校正模块3；
该电流校正模块3设置在功率供电电源4的输出端与检测模块1之间，用以检测功率母线7的电流值；旁路分流模块2的分流比为检测模块1的输出电流值与功率母线7的电流值的比值。
在设计PCB功放板时，通过在功率供电电源4的正端串接入检测模块1，同时，在PCB功放板上设计旁路分流铺铜平面6与检测模块1的电流检测管脚8并联，检测模块1和旁路分流模块2的输出汇合进入负载模块5，以实现对功率母线7流经负载电流的分流。检测模块1可以与旁路分流模块2共同设置在PCB功放板上，也可以独立设置在PCB功放板之外，本申请不做具体限制。通过调节与检测模块1的电流检测管脚8并联的铺铜平面6的长度和/或宽度即可调整旁路分流模块2的分流比，实施方式简单易于实现。铺铜平面6的厚度本实施例不做具体限制。
作为一个可选的实施方式，检测模块1采用霍尔电流传感器，通过霍尔传感器将流经的电流信号转换成对应的电压信号。电流校正模块3采用外置式交直流电流钳来检测功率供电电源4输出的供电电流值。
在具体实施过程中，在外部功率母线7的正端通过外置式交直流电流钳(例如：示波器电流钳)对流经功率母线7的总电流I0进行检测，同时也监测霍尔电流传感器的输出电压波形，通过监测到的电压波形幅值除以霍尔电流传感器的灵敏系数得到流经霍尔电流传感器的电流值I1，进而可算得旁路分流模块2分流比K＝I1/I0，实现对功率母线7电流的校正。
得到分流比K以后，后续可直接根据检测模块1输出的信号电压对应的电流值乘以分流比K得到功率母线7上的实际电流值。
在一个具体的示例中，检测模块1中的霍尔电流传感器可以采用ACS714LLCTR-50A-T，通过该传感器可检测50A以内的电流值。旁路分流模块2采用图2所示的印制线分流PCB方案，将从功率母线7电源平面流经负载模块5的电流一分为二，一路通过印制线直接进入负载模块5，另一路流经霍尔电流传感器管脚后再进入负载模块5；电流校正模块3采用示波器电流钳A621配合数字存储示波器DPO4054B对功率母线7的电流进行采样。
相比于现有的检测电路，本发明提供的扩大电流传感器检测量程的装置，采用PCB印制线分流的方式对流经负载的功率母线电流进行分流，使得实际流经电流传感器的电流变小，使大电流检测能通过采用小量程的电流传感器检测的方式实现，结合外部电流校正模块可以实现小量程电流传感器检测大电流的目的，减小电路成本与体积。采用PCB印制线分流的方案进行分流，无需使用大量的分立电子器件，电流检测电路的体积及成本进一步减少。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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