一種電感飽和電流自動測量的電路和方法與流程

本發明涉及一種電感飽和電流的電路和方法，特別是涉及一種自動測量電感飽和電流的電路和方法。

背景技術：

微電子設備中經常會使用到較小感量的貼片電感或者插件電感，而根據不同的應用場合需要選擇不同規格參數的電感。對于有磁芯的電感，當流過的電流增大到一定程度后，磁芯中的磁場強度將不再隨著電流的增加而增加，此時稱為電感飽和狀態，使電感進入飽和狀態的電流稱為電感的飽和電流。電感的飽和會引起電感量的急劇下降和電流急劇上升，電感量的下降會造成含有該電感的系統工作不穩定，如DC-DC中的升壓或者降壓電路；因此，為了保護電感及其所在的系統，在選擇電感的時候，應選擇電感的飽和電流大于其工作電流，并留有一定的裕量，以防止電感進入飽和狀態使系統工作不穩定。由此可見，準確的測量電感的飽和電流值具有重要意義。

電感的飽和電流是衡量電感是否適用于某個硬件系統的重要指標，因此對電感的飽和電流的測量尤為重要。目前在不采用專業的高精密度電感測試設備情況下，想對電感的飽和電流進行初步的測量主要是采用電壓電流法、脈沖電流測試法。電壓電流法需要持續的提供較大測試電流對測試設備的電源有較高要求，脈沖電流測試法需要手動調節脈沖寬度和測試電壓如專利“201310302287.9”，以上兩種方法的缺點都是需要額外進行人工操作調節和外加示波器檢測進行觀察，來確定電感的飽和電流點，不便于推廣應用。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術之不足，提供一種電感飽和電流自動測量的電路和方法，實現簡便的對電感飽和電流進行測試和數值的讀取。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種電感飽和電流自動測量的電路，包括：電源、充電電容、二極管、第一開關電路、第二開關電路、控制電路、待測電感和測 試電阻；

所述電源通過第一開關電路后與充電電容相連；所述第二開關電路串聯待測電感和測試電阻后并聯在充電電容的兩端；

所述二極管并聯在充電電容的兩端，其中二極管的正極與充電電容的正極相連，二極管的負極與充電電容的正極相連；

所述控制電路的第一控制端控制第一開關電路的閉合狀態；控制電路的第二控制端控制第二開關電路的閉合狀態；控制電路的第一測試端連接測試電阻，用于檢測測試電阻的電壓值；控制電路的第二檢測端連接充電電容，用于檢測充電電容的充電狀態；

所述控制電路根據檢測的數據計算出待測電感的飽和電流值。

優選的，所述電路還包括顯示電路；所述控制電路根據檢測的數據計算出待測電感的飽和電流值并顯示電路進行顯示。

優選的，所述顯示電路為數碼管。

優選的，所述第一開關電路與第二開關電路采用MOS管開關電路形式。

一種電感飽和電流自動測量的方法，所述控制電路檢測測試電阻兩端的電壓和充電電容的電壓；控制電路通過判斷測試電阻兩端的電壓變化來計算待測電感的電流變化斜率，當電流變化斜率變化較大時判斷待測電感達到飽和，據此根據測試電阻的電壓計算待測電感的飽和電流值。

優選的，控制電路控制充電電容的充放電包括如下步驟：

A1、對電路上電進行初始化；

A2、控制電路控制第一開關電路導通和第二開關電路斷開；

A3、充電電容開始充電；控制電路檢測充電電容的電壓；

A4、控制電路判斷充電電容的電壓值是否大于等于充電預設值；如果是則進入步驟A5，如果否則轉入步驟A3；

A5、控制電路控制第一開關電路斷開和第二開關電路導通；

A6、充電電容開始放電；控制電路檢測充電電容的電壓；

A7、控制電路判斷充電電容的電壓值是否小于等于放電預設值；如果是則進入步驟A2， 如果否則轉入步驟A6。

優選的，控制電路判斷測試電阻兩端的電壓變化來計算待測電感的電流變化斜率的公式為：

$\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}=\frac{U_L}{L}=\frac{\mathrm{\Δ}{U}_R}{\mathrm{\Δt}*R}...\left(1\right)$

其中U_R為測試電阻上的電壓值，L為待測電感的電感值，R為檢測電阻的阻值,ΔI為電流變化值，Δt為時間變化值。

優選的，所述檢測電阻為低阻值電阻。

優選的，所述控制電路測量三個時刻t_n、t_n+1、t_n+2三個時刻的電阻兩端的電壓來計算這三個時刻待測電感上的電流變化率，其公式為：

${\left(\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}\right)}_{t_{n+1}}={\left(\frac{{\left(U_R\right)}_{t_{n+1}}-{\left(U_R\right)}_{t_n}}{(t_{n+1}-t_n)R}\right)}_{t_{n+1}}=A_{n+1}---\left(2\right)$

${\left(\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}\right)}_{t_{n+2}}={\left(\frac{{\left(U_R\right)}_{t_{n+2}}-{\left(U_R\right)}_{t_{n+1}}}{(t_{n+2}-t_{n+1})R}\right)}_{t_{n+2}}=A_{n+2}---\left(3\right)$

當控制電路判斷式(2)和(3)均大于某個經驗常值時，即判斷待測電感的電流變化斜率在t_n時刻出現拐點，即認為待測電感達到飽和，控制電路根據t_n時刻的測試電阻的電壓，根據公式計算出待測電感的飽和電流值。

優選的，所述控制電路將計算出待測電感的飽和電流值在顯示電路上顯示。

本發明的有益效果是：

1、采用大容量的電容對低阻值和電感電路進行放電，降低了對供電電源的要求。

2、測試電感飽和電流的方法及電路簡單，且無需人工干預，無需額外的示波器進行測量。

3、自動測量并顯示電感的飽和電流值，操作方便，結果觀察容易，便于普遍的推廣應用，對操作人員無要求。

以下結合附圖及實施例對本發明作進一步詳細說明；但本發明的一種電感飽和電流自動測量的電路和方法不局限于實施例。

附圖說明

圖1是本發明的電路圖；

圖2是本發明的控制流程圖。

具體實施方式

實施例

參見圖1至圖2所示，本發明的一種電感飽和電流自動測量的電路，包括：電源、充電電容C、二極管D1、第一開關電路Q1、第二開關電路Q2、控制電路U1、待測電感L1和測試電阻R；

所述電源通過第一開關電路Q1后與充電電容C相連；所述第二開關電路Q2串聯待測電感L1和測試電阻R后并聯在充電電容C的兩端；

所述二極管D1并聯在充電電容C的兩端，其中二極管D1的正極與充電電容C的正極相連，二極管D1的負極與充電電容C的正極相連；

所述控制電路U1的第一控制端控制第一開關電路Q1的閉合狀態；控制電路U1的第二控制端控制第二開關電路Q2的閉合狀態；控制電路U1的第一測試端連接測試電阻R，用于檢測測試電阻R的電壓值；控制電路U1的第二檢測端連接充電電容C，用于檢測充電電容C的充電狀態；

所述控制電路U1根據檢測的數據計算出待測電感的飽和電流值。

更進一步，所述電路還包括顯示電路U2；所述控制電路U1根據檢測的數據計算出待測電感L1的飽和電流值并顯示電路U2進行顯示。

更進一步，所述顯示電路U2為數碼管。

更進一步，所述第一開關電路Q1與第二開關電路Q2采用MOS管開關電路形式。

更進一步，一種電感飽和電流自動測量的方法，控制電路U1檢測測試電阻R兩端的電壓和充電電容的電壓；控制電路U1通過判斷測試電阻R兩端的電壓變化來計算待測電感的電流變化斜率，當電流變化斜率變化較大時判斷待測電感L1達到飽和，據此根據測試電阻R的電壓計算待測電感L的飽和電流值。

更進一步，一種電感飽和電流自動測量的方法，控制電路控制充電電容的充放電包括如下步驟：

A1、對電路上電進行初始化；

A2、控制電路U1控制第一開關電路Q1導通和第二開關電路Q2斷開；

A3、充電電容C開始充電；控制電路U1檢測充電電容C的電壓；

A4、控制電路U1判斷充電電容C的電壓值是否大于等于充電預設值；如果是則進入步驟A5，如果否則轉入步驟A3；

A5、控制電路U1控制第一開關電路Q1斷開和第二開關電路Q2導通；

A6、充電電容C開始放電；控制電路U1檢測充電電容C的電壓；

A7、控制電路U1判斷充電電容C的電壓值是否小于等于放電預設值；如果是則進入步驟A2，如果否則轉入步驟A6。

更進一步，根據待測電感L兩端的電壓推出因為當待測電感L1達到飽和電流時其電感量急劇下降，電流急劇上升，電流的變化值增大，控制電路U1通過判斷測試電阻R兩端的電壓變化來計算待測電感的電流變化斜率，其公式為：

$\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}=\frac{U_L}{L}=\frac{\mathrm{\Δ}{U}_R}{\mathrm{\Δt}*R}...\left(1\right)$

其中U_R為測試電阻上的電壓值，L為待測電感的電感值，R為檢測電阻的阻值,ΔI為電流變化值，Δt為時間變化值。

更進一步，所述檢測電阻為低阻值電阻。

更進一步，所述控制電路U1測量三個時刻t_n、t_n+1、t_n+2三個時刻的測試電阻R兩端的電壓來計算這三個時刻待測電感上的電流變化率，其公式為：

${\left(\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}\right)}_{t_{n+1}}={\left(\frac{{\left(U_R\right)}_{t_{n+1}}-{\left(U_R\right)}_{t_n}}{(t_{n+1}-t_n)R}\right)}_{t_{n+1}}=A_{n+1}---\left(2\right)$

${\left(\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}\right)}_{t_{n+2}}={\left(\frac{{\left(U_R\right)}_{t_{n+2}}-{\left(U_R\right)}_{t_{n+1}}}{(t_{n+2}-t_{n+1})R}\right)}_{t_{n+2}}=A_{n+2}---\left(3\right)$

當控制電路U1判斷式(2)和(3)均大于某個經驗常值時，即判斷待測電感L1的電流變化斜率在t_n時刻出現拐點，即認為待測電感L1達到飽和，控制電路U1根據t_n時刻的測試電 阻R的電壓，根據公式計算出待測電感L1的飽和電流值。

更進一步，所述控制電路U1將計算出待測電感L1的飽和電流值在顯示電路上顯示。

上述實施例僅用來進一步說明本發明的一種電感飽和電流自動測量的電路和方法，但本發明并不局限于實施例，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均落入本發明技術方案的保護范圍內。