CN102768299A

CN102768299A - 高端电流采样电路

Info

Publication number: CN102768299A
Application number: CN2012102655935A
Authority: CN
Inventors: 章新刚; 贾秀敏
Original assignee: Beijing Jingwei Hirain Tech Co Ltd
Current assignee: Beijing Jingwei Hirain Tech Co Ltd
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2012-11-07

Abstract

本发明公开了一种高端电流采样电路，该高端电流采样电路包括采样电阻R4和差分放大电路，其中：所述采样电阻R4，串联在被采样电路的高电压端；所述差分放大电路，连接在所述采样电阻R4的两端，且所述差分放大电路包括接地的接地端，用于对所述采样电阻R4两端的电压进行放大并输出，其中，放大后的电压以所述接地端为参考点。由于本发明的差分放大电路包括有接地的接地端，经所述差分放大电路放大后的电压即采样电压以所述接地端为参考点，从而避免了现有技术中的高端电流采样电路以电源作为参考进行采样的弊端，有效地转换了技术难点。

Description

高端电流采样电路

技术领域

本发明属于电流采样、检测技术领域，尤其涉及一种高端电流采样电路。

背景技术

高端电流采样电路用于电流采样、检测技术领域中。通过对高端电流采样电路的采样信号的分析，可以检测被采样电路的电流，进而可以检测被采样电路是否存在故障、存在什么故障，以及时针对存在的故障对被采样电路采取相应的保护措施。

现有技术中，高端电流采样电路采样的参考点不是地而是被采样电路的电源，但在汽车的电气环境中，电源是有很大的变化的，例如乘用车的电源变化范围为9-16V，商用车为18-32V，所以采样的电压会随着电源的变化而变化，此时电流采样的参考点是变化的，所采集的数据不能应用。

可见，现有的高端电流采样电路存在以电源作为参考进行采样的弊端，给高端电流采样带来了困难。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高端电流采样电路，其在进行高端电流采样时，以地作为参考点，避免了现有的高端电流采样电路以电源作为参考进行采样的弊端，有效地转换了技术难点。

为此，本发明提供如下技术方案：

一种高端电流采样电路，包括采样电阻R4和差分放大电路，其中：

所述采样电阻R4，串联在被采样电路的高电压端；

所述差分放大电路，连接在所述采样电阻R4的两端，且所述差分放大电路包括接地的接地端，用于对所述采样电阻R4两端的电压进行放大并输出，其中，放大后的电压以所述接地端为参考点。

优选的，所述差分放大电路包括：运算放大器和三极管Q1，其中：

所述运算放大器的反相输入端连接于所述采样电阻R4的高电压端，所述运算放大器的同相输入端连接于所述采样电阻R4的低电压端；

所述三极管Q1的基极连接于所述运算放大器的输出端，Q1的发射极连接于所述运算放大器的反相输入端；

所述三极管Q1的集电极接地。

优选的，所述差分放大电路还包括：第一电阻R3、第二电阻R9、第一限流电阻R1、第二限流电阻R2、第三限流电阻R6、第四限流电阻R8及运放输入阻抗R7，其中：

所述运算放大器的反相输入端通过串联的第一限流电阻R1、第一电阻R3连接于所述采样电阻R4的高电压端，所述运算放大器的同相输入端通过串联的第二限流电阻R2、匹配运放输入阻抗R7连接于所述采样电阻R4的低电压端；

所述三极管Q1的基极通过所述第四限流电阻R8连接于所述运算放大器的输出端，Q1的发射极通过所述第三限流电阻R6连接于所述第一限流电阻R1和所述第一电阻R3的连接点上；

所述三极管Q1的集电极通过所述电阻R9接地。

优选的，所述高端电流采样电路，还包括低通滤波器，所述低通滤波器与所述差分放大电路相连，用于对放大后的电压进行低通滤波并输出。

优选的，所述低通滤波器包括连接于所述三极管Q1的集电极的第五限流电阻R5以及与所述第五限流电阻R5相连的电容C1。

优选的，所述差分放大电路还包括稳压管D1，所述运算放大器的负电源端通过所述稳压管D1接地。

优选的，所述三极管Q1具体采用BC369三极管。

本发明实施例提供的高端电流采样电路包括采样电阻R4和差分放大电路。所述采样电阻R4将被采样电路中的电流转换成电压，之后，包括了接地的接地端的差分放大电路将所述电压，即采样电阻R4两端的电压进行放大、输出，从而实现了对被采样电路中的电流进行采样，由于本发明的差分放大电路包括有接地的接地端，经所述差分放大电路放大后的电压即采样电压以所述接地端为参考点，从而避免了现有技术中的高端电流采样电路以电源作为参考进行采样的弊端，有效地转换了技术难点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的高端电流采样电路的一种结构示意图；

图2是本发明实施例提供的高端电流采样电路的另一种结构示意图；

图3是本发明实施例提供的高端电流采样电路的又一种结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种高端电流采样电路，请参见图1，该高端电流采样电路包括采样电阻R4和差分放大电路100，其中：

采样电阻R4，串联在被采样电路的高电压端，用于将被采样电路中的电流转换成电压。

具体地，采样电阻R4为阻值极小的精密电阻。

差分放大电路100，连接在采样电阻R4的两端，且差分放大电路100包括接地的接地端，用于对采样电阻R4两端的电压，即上述转换成的电压进行放大并输出，其中，放大后的电压以上述接地端为参考点。

其中，差分放大电路100具体包括运算放大器及三极管Q1。其中，运算放大器的反相输入端连接于采样电阻R4的高电压端，运算放大器的同相输入端连接于采样电阻R4的低电压端；三极管Q1的基极连接于运算放大器的输出端，Q1的发射极连接于所述运算放大器的反相输入端；三极管Q1的集电极接地。

更具体地，本实施例中，差分放大电路100还包括：第一电阻R3、第二电阻R9、第一限流电阻R1、第二限流电阻R2、第三限流电阻R6、第四限流电阻R8及匹配运放输入阻抗R7。如图1中所示，运算放大器的反相输入端通过串联的第一限流电阻R1、第一电阻R3连接于采样电阻R4的高电压端，运算放大器的同相输入端通过串联的第二限流电阻R2、匹配运放输入阻抗R7连接于采样电阻R4的低电压端；三极管Q1的基极通过第四限流电阻R8连接于运算放大器的输出端，Q1的发射极通过第三限流电阻R6连接于第一限流电阻R1和第一电阻R3的连接点上；上述三极管Q1的集电极通过上述电阻R9接地。

图1中D2为被采样电路挂接的负载，该负载具体可以为灯泡或者LED（Light Emitting Diode，发光二极管）等，其依据被采样电路的具体情况而定。

本实施例中，三极管Q1具体采用BC369三极管。

需要说明的是，在实施本发明时，以上各电阻的阻值大小的选择具体依据所需的放大倍数以及三极管Q1的型号而定。

本发明实施例提供的高端电流采样电路包括采样电阻R4和差分放大电路100。上述采样电阻R4将被采样电路中的电流转换成电压，之后，包括了接地的接地端的差分放大电路100将上述电压，即采样电阻R4两端的电压进行放大、输出，从而实现了对被采样电路中的电流进行采样，由于本发明的差分放大电路包括有接地的接地端，经差分放大电路放大后的电压即采样电压以上述接地端为参考点，从而避免了现有技术中的高端电流采样电路以电源作为参考进行采样的弊端，有效地转换了技术难点。

在本发明其他实施例中，请参见图2，上述高端电流采样电路还包括低通滤波器200，该低通滤波器200与差分放大电路100相连，用于对放大后的电压进行低通滤波并输出。

其中，低通滤波器200具体包括连接于上述三极管Q1的集电极的第五限流电阻R5以及与上述第五限流电阻R5相连的电容C1。

本实施例的低通滤波器具有消除干扰杂讯的作用。

在本发明其他实施例中，请参见图3，上述差分放大电路100还包括稳压管D1，上述运算放大器的负电源端通过稳压管D1接地。

本实施例的稳压管具有稳压作用，可使本发明的高端电流采样电路性能更加稳定。

基于上述介绍，本发明的高端电流采样电路的具体工作原理如下：

正常工作时，采样电阻R4将被采样电路中的电流转换为电压，根据运放的特点，运算放大器同相输入端的输入电流几乎为0，则R2、R7臂无电流通过,而R1、R3臂电流通过R6流向三极管Q1，此时，R3两端的电压和R4两端电压相同，即运算放大器将R4两端的电压映像到R3上，运算放大器与三极管Q1构成的差分放大电路在功能上相当于一个映像电流源电路，其通过三极管Q1的集电极将电流转化为R9上的电压，该电压即为上述放大后的电压，其值为R3两端电压的R9/R3倍，之后该电压对应的电压信号通过由R5、C1构成的低通滤波器的低通滤波处理后在电路的GPIO端输出（如图2中所示），并输出至MCU（Micro Control Unit，微控制单元）的A/D（Analog/Digital,模拟/数字）口，至此，完成采样。此后可以通过对输出的电压信号的后续分析处理，判定被采样电路中电流的大小，实现对被采样电路中负载的断路、开路、过流等检测。

本发明中由于三极管Q1的集电极通过R9接地，故经过由运算放大器和三极管Q1组成的差分放大电路放大后的采样电压，即R9上的电压是以三极管Q1的地为参考的，从而避免了现有技术中的高端电流采样电路以电源作为参考进行采样的弊端，有效地转换了技术难点。

此处，需要说明的是：现有的高端电流采样电路采用现成的IC（IntegratedCircuit，集成电路）采样电路实现其电流采样功能，但由于IC采样电路封装在芯片中，故其研发、生产成本较高，而本发明的高端电流采样电路，采用普通的运算放大器、三极管、电阻搭建即可完成其功能，电路简单，成本低，从而克服了现有高端电流采样电路的成本较高的缺点。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种高端电流采样电路，其特征在于，包括采样电阻R4和差分放大电路，其中：

所述采样电阻R4，串联在被采样电路的高电压端；

2.根据权利要求1所述的高端电流采样电路，其特征在于，所述差分放大电路包括：运算放大器和三极管Q1，其中：

所述三极管Q1的集电极接地。

3.根据权利要求2所述的高端电流采样电路，其特征在于，所述差分放大电路还包括：第一电阻R3、第二电阻R9、第一限流电阻R1、第二限流电阻R2、第三限流电阻R6、第四限流电阻R8及运放输入阻抗R7，其中：

所述三极管Q1的集电极通过所述电阻R9接地。

4.根据权利要求3所述的高端电流采样电路，其特征在于，还包括低通滤波器，所述低通滤波器与所述差分放大电路相连，用于对放大后的电压进行低通滤波并输出。

5.根据权利要求4所述的高端电流采样电路，其特征在于，所述低通滤波器包括连接于所述三极管Q1的集电极的第五限流电阻R5以及与所述第五限流电阻R5相连的电容C1。

6.根据权利要求3所述的高端电流采样电路，其特征在于，所述差分放大电路还包括稳压管D1，所述运算放大器的负电源端通过所述稳压管D1接地。

7.根据权利要求1~6任一项所述的高端电流采样电路，其特征在于，所述三极管Q1具体采用BC369三极管。