【应用】基于CC6903/4电流传感器的直流电流显示仪表设计方案，静态共模输出点为50% VCC

1 应用背景

数字电流表的诞生打破了传统电子测量仪器的模式和格局。它显示清晰直观、读数准确，采用了先进的数显技术，大大地减少了因人为因素所造成的测量误差事件。数字电流表把电子技术、计算技术、自动化技术的成果与精密电测量技术密切的结合在一起，成为仪器、仪表领域中独立而完整的一个分支，数字电流表标志着电子仪器领域的一场革命，也开创了现代电子测量技术的先河。

本设计采用了以单片机为开发平台，电流传感器采用芯进电子CC6903/CC6904，基于霍尔原理的单芯片电流传感器，它具有以下几个特点：

• 静态共模输出点为50% VCC，测量范围宽，5A/10A/20A/30A

• 1MHz斩波频率，高带宽，低噪声，单端模拟输出

• 导线引脚到信号引脚有100V( CC6903 ) / 2kV(CC6904 )的安全隔离电压

• 采用了芯进专利的霍尔信号放大电路和温度补偿电路，常温误差1%，全温误差3%

• 抗干扰能力强；抗机械应力，磁参数不会因为受外界压力而偏移

• ESD (HBM) 6000V

• 系统主要功能

  
  

利用单片机集成的ADC模块采样电流传感器芯片CC6903/4的输出电压，线性转换成显示值送到数码管驱动芯片驱动数码管，USB接口预留USB2UART芯片将电流值上传至PC。

2 硬件电路设计方案及描述

2.1 数字式电流表系统硬件设计

电流测量量程由霍尔电流芯片CC6903/4决定，有5A/10A/20A/30A四种量程可选，电源电压为3.3V，芯片的输出范围均为0.3~1.65~3.0V。硬件设计由5个部分组成：CC6903/4霍尔电流传感芯片，STM32F030单片机系统，LED显示系统，USB转串口通信系统，电源稳压电  路。硬件电路设计如图2.1所示

图2.1 直流电流显示表硬件设计

2.2 单片机硬件资源分配

单片机的硬件资源使用ST公司的STM32CubeMX软件分配如图2.2所示：

图2.2 STM32F030资源分配

STM32F030使用到的资源有TIM3、TIM17、SPI1、USART1、ADC、DMA。

TIM17负责刷新TM1620显示，设置为300mS

ADC、TIM3、DMA设置如图所示：

考虑到未来兼容交流50Hz采样，使用512点采样，TIM3定时时间为20mS/512 = 39.0625uS，

TIM3触发ADC开始采样，DMA将ADC采样结果自动搬运到RAM中。

3.1系统程序设计总方案

根据模块的划分原则，将该程序划分初始化模块，A/D转换子程序和显示子程序，这三个程序模块构成了整个系统软件的主程序。

voidHAL_ADC_ConvCpltCallback ( ADC_HandleTypeDef* hadc )

{

    uint16_t   i;

    int32_t    sum;

    int16_t    average;

    sum = 0;

    for ( i = 0; i < WAVE_NUM; i++ )

    {

        sum += AdcResult[ i ];

    }

    average = sum / WAVE_NUM ;        // 计算算数平均值

    CurCurrent = ( float ) ( average - ZERO_CAL) / ( SPAN_CAL - ZERO_CAL )

*SPAN_CURRENT + ZERO_CURRENT ;        // 转换成电流

    HAL_ADC_Start_DMA ( hadc, ( uint32_t* )&AdcResult, WAVE_NUM );

    __no_operation();

    bAdcFinish = true;                          //置位采样完成标志

}