CN103558439A - 电流检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电流检测电路。该电流检测电路包括：第一检测端子；第二检测端子；第一电阻，连接在第一检测端子和模拟地之间；检测电阻，连接在第一检测端子和第二检测端子之间；第二电阻和第三电阻，第二电阻和第三电阻串联连接在第二检测端子与模拟地之间；以及差分放大电路，差分放大电路的同相端与第一检测端子连接，差分放大电路的反相端与第二检测端子连接，第一电阻的阻值等于将第二电阻的阻值和第三电阻的阻值相加之后的阻值，第一电阻的阻值与检测电阻的阻值的比值大于或等于设定阈值，设定阈值根据电流检测电路的检测精度和分流器的型号确定，以使检测到的电流值低于检测精度。电路简单，避免电流的误检测造成待检测电路的误操作。

Description

电流检测电路

技术领域

本发明涉及检测技术，尤其涉及一种电流检测电路。

背景技术

在-48V通信电源系统中，需要靠蓄电池进行备电，蓄电池电流检测是-48V通信电源系统中的重要功能。通常的-48V通信电源系统普遍采用分流器来实现蓄电池电流检测，采用差分检测得到分流器上的电压压降，配合分流器本身的电压电流比例关系计算得出蓄电池电流。典型的-48V通信电源系统包括：蓄电池组、分流器、接触器和整流模块。该分流器是一个阻值较小的电阻，可以用于检测该-48V通信电源系统的直流电流。

上述蓄电池组的电流检测电路中，在电流检测信号单端输入异常时，例如电流检测信号只有单端输入，检测到的蓄电池组的电流不准确，导致基于蓄电池组的电流进行的蓄电池组管理功能异常，影响上述-48V通信电源系统的可靠性。

综上所述，通常的蓄电池组电流检测电路在电流检测信号单端输入异常时，检测不准确。

发明内容

技术问题

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是，通常的蓄电池组电流检测电路在电流检测信号单端输入异常时，检测不准确。

解决方案

为了解决上述技术问题，在第一方面，本发明提供了一种电流检测电路，包括：

第一检测端子；

第二检测端子；

第一电阻，连接在所述第一检测端子和模拟地之间；

检测电阻，连接在所述第一检测端子和所述第二检测端子之间；

第二电阻和第三电阻，所述第二电阻和所述第三电阻串联连接在所述第二检测端子与模拟地之间；以及

差分放大电路，所述差分放大电路的同相端与所述第一检测端子连接，所述差分放大电路的反相端与所述第二检测端子连接，

其中，所述第一电阻的阻值等于将所述第二电阻的阻值和所述第三电阻的阻值相加之后的阻值，所述第一电阻的阻值与所述检测电阻的阻值的比值大于或等于设定阈值，所述设定阈值根据所述电流检测电路的检测精度和与所述电流检测电路外接的分流器的型号确定，以使所述电流检测电路检测到的电流值低于所述检测精度。

结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，还包括：

第四电阻，连接在所述第一检测端子和所述差分放大电路的同相端之间；

第五电阻，连接在所述第二检测端子和所述差分放大电路的反相端之间。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述第四电阻的阻值与所述第五电阻的阻值相等。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式或第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，还包括：

第一保护电路，所述第一保护电路的输出端与所述差分放大电路的同相端连接，所述第一保护电路的第一输入端与第一电压端子连接，所述第一保护电路的第二输入端与第二电压端子连接；

第二保护电路，所述第二保护电路的输出端与所述差分放大电路的反相端连接，所述第二保护电路的第一输入端与所述第一电压端子连接，所述第二保护电路的第二输入端与所述第二电压端子连接。

结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述第一保护电路包括第一二极管和第二二极管，所述第二保护电路包括第三二极管和第四二极管；

所述第一二极管的阳极与所述差分放大电路的同相端连接，所述第一二极管的阴极与所述第一电压端子连接；

所述第二二极管的阴极与所述差分放大电路的同相端连接，所述第二二极管的阳极与所述第二电压端子连接；

所述第三二极管的阳极与所述差分放大电路的反相端连接，所述第三二极管的阴极与所述第一电压端子连接；

所述第四二极管的阴极与所述差分放大电路的反相端连接，所述第四二极管的阳极与所述第二电压端子连接。

结合第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式至第四种可能的实现方式中的任意一种实现方式，在第五种可能的实现方式中，还包括：

模数转换电路，所述模数转换电路的第一输入端与所述差分电路放大电路的输出端连接。

结合第一方面的第五种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述模数转换电路的第二输入端连接至所述第二电阻和所述第三电阻之间的连接点。

有益效果

通过简单的电路，且电路中的第一电阻的阻值与检测电阻的阻值的比值大于或等于设定阈值，根据本发明实施例的电流检测电路，能够在第一检测端子或第二检测端子异常时，使检测到的电流值低于电流检测电路的检测精度，忽略该检测到的电流值，可以避免电流的误检测造成的待检测电路的误操作。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本发明的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本发明的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本发明的原理。

图1a为根据本发明实施例一的电流检测电路的电路示意图；

图1b为-48V通信电源系统的具体电路示意图；

图2a为根据本发明实施例二的电流检测电路的电路示意图；以及

图2b为根据本发明实施例二的电流检测电路的具体电路示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对于大家熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

实施例1

图1a为根据本发明实施例一的电流检测电路的电路示意图，图1b为-48V通信电源系统的具体电路示意图。如图1a所示，该电流检测电路100主要包括：

第一检测端子101；

第二检测端子102；

第一电阻R1，连接在所述第一检测端子101和模拟地之间；

检测电阻R，连接在所述第一检测端子101和所述第二检测端子102之间；

第二电阻R2和第三电阻R3，所述第二电阻R2和所述第三电阻R3串联连接在所述第二检测端子102与模拟地之间；以及

差分放大电路107，所述差分放大电路107的同相端与所述第一检测端子101连接，所述差分放大电路107的反相端与所述第二检测端子102连接，

其中，所述第一电阻R1的阻值等于将所述第二电阻R2的阻值和所述第三电阻R3的阻值相加之后的阻值，所述第一电阻R1的阻值与所述检测电阻R的阻值的比值大于或等于设定阈值，所述设定阈值根据所述电流检测电路的检测精度和与所述电流检测电路外接的分流器的型号确定，以使所述电流检测电路检测到的电流值低于所述检测精度。

具体地，上述电流检测电路100可以用于检测直流电流，例如：可以用于检测蓄电池的电流。如图1b所示的-48伏特（英文：volt，缩写：V）通信电源系统的具体电路示意图120，可以采用本实施例的电流检测电路100，来检测-48V通信电源系统中的蓄电池的电流。其中，该-48V通信电源系统包括：蓄电池108，蓄电池108的正极与第一端子113连接，第一端子113用于输入回流信号；开关109，开关109的一端与蓄电池108的负极连接；分流器110，分流器110的一端与开关109的另一端连接；接触器111，接触器111的一端与分流器110的另一端连接，接触器111的另一端与第二端子114连接，第二端子114用于输入负极信号；整流电路112，连接在第一端子113和第二端子114之间；负载115，连接在第一端子113和第二端子114之间。

当整流电路112正常工作时，该-48V通信电源系统使用交流电，此时，该-48V通信电源系统由整流电路112供电；相应地，当整流电路112异常时，该-48V通信电源系统无交流电，则该-48V通信电源系统由蓄电池108供电。本实施例的电流检测电路100，可以监测蓄电池108的电流，若检测到的充电电流超过一定阈值，可以控制整流电路112的输出，以降低蓄电池108的充电电流，进而防止在蓄电池108充电时充电电流过大。

此外，在接触器111断开时，上述蓄电池108、开关109、分流器110和接触器111的串联支路断开。分流器110的电压可以通过第一检测端子101和第二检测端子102例如第一检测端子101可以输入分流器110的电压的正向检测信号、第二检测端子102可以输入分流器110的电压的反向检测信号，接入本实施例的电流检测电路100。分流器110和检测电阻R并联，可以通过差分放大电路107检测到的检测电阻R的压降，来检测分流器110的电压。

在第一检测端子101或第二检测端子102异常时，例如：第二检测端子102无检测信号输入，亦即该电流检测电路100单端异常时，本实施例中的电流检测电路100可以通过调节第一电阻R1与检测电阻R之间的比例关系，即调节上述设定阈值，可以使实际检测到的电流低于该电流检测电路100的检测精度，忽略该检测到的电流值，避免电流的误检测。上述设定阈值的具体选取，可以根据该电流检测电路100的检测精度和分流器110的型号来确定，以使该电流检测电路100检测到的电流值低于该电流检测电路100的检测精度。

举例而言，参见图1b，以第一检测端子101正常、第二检测端子102异常为例，假设第一检测端子101相对于模拟地的压降为U₁₀₁，分流器110相对于模拟地的压降为U_m，分流器110与模拟地之间的器件如接触器111上的压降为U₁₀₀，导体如导线的压降为U₁₀，则U₁₀₁=U_m+U₁₀₀+U₁₀。假设电流检测电路100的检测精度为1安培（英文：ampere，缩写：A），U₁₀₀+U₁₀等于75毫伏（英文：millivolt，缩写：mV），分流器110的电流为I_m，检测电阻R的压降为U，检测电阻R的电流为I。假设分流器110的型号为25mV/500A，则U_m的最大值为25mV，第一检测端子101相对于模拟地之间的压降U₁₀₁的最大值为100mV。上述第二检测端子102异常，则第二检测端子102无输入电压，只有第一检测端子101有输入电压。此时，本实施例的电流检测电路100中，第一电阻R1连接在模拟地和第一检测端子101之间，检测电阻R、第二电阻R2和第三电阻R3串联连接在模拟地和第一检测端子101之间。因此，检测电阻R、第二电阻R2和第三电阻R3对第一检测端子101相对于模拟地之间的压降U₁₀₁进行分压，检测电阻R的压降U的计算公式为：U=U₁₀₁*R/(R+R₂+R₃)。又由于U₁₀₁的最大值为100mV，电流检测电路100的检测精度为1A，因此，若U小于50微伏特（英文：microvolt，缩写：uV），即U=U₁₀₁*R/(R+R₂+R₃)小于50uV时，计算得出(R₂+R₃)/R≥1999，此时，检测到的电流值小于电流检测电路100的检测精度1A，可以忽略不计该检测到的电流值。

举例而言，若分流器110的型号为75mV/50A，电流检测电路100的检测精度为1A，结合上述分析得知第一检测端子101相对于模拟地之间的压降U₁₀₁的最大值为150mV，检测电阻R的压降为U=U₁₀₁*R/(R+R₂+R₃)可知，若U=U₁₀₁*R/(R+R₂+R₃)小于1.5mV时，计算得出(R₂+R₃)/R≥99，此时，检测到的电流值小于电流检测电路100的检测精度1A，可以忽略不计该检测到的电流值。。

本发明实施例的电流检测电路，通过简单的电路，且电路中的第一电阻的阻值与检测电阻的阻值的比值大于或等于设定阈值，在第一检测端子或第二检测端子异常时，使检测到的电流值低于电流检测电路的检测精度，忽略该检测到的电流值，可以避免电流的误检测造成的待检测电路的误操作。

实施例2

图2a为根据本发明实施例二的电流检测电路的电路示意图。其中，图2a中与图1a标号相同的组件，包括：第一检测端子101、第二检测端子102、第一电阻R1、检测电阻R、第二电阻R2、第三电阻R3和差分放大电路107，具有与前述基本相同的功能，为简明起见，省略对这些组件的详细说明。

此外，通过比较图1a和图2a可知，图2a所示的电流检测电路200与图1a所示的电流检测电路100的主要区别在于，还可以包括：

第四电阻R4，连接在所述第一检测端子101和所述差分放大电路107的同相端之间；

第五电阻R5，连接在所述第二检测端子102和所述差分放大电路107的反相端之间。

在一种可能的实现方式中，所述第四电阻R4的阻值与所述第五电阻R5的阻值相等。

具体地，差分放大电路107可以包括分立器件，也可以包括至少一个集成的运算放大器。图2b为根据本发明实施例二的电流检测电路的具体电路示意图220，如图2b所示，差分放大电路107可以为运算放大器215。为了保护上述差分放大电路107，可以在差分放大电路107的同相端外接第四电阻R4，在差分放大电路107的反相端外接第五电阻R5。一方面，为了更好的保护差分放大电路107，第四电阻R4与第五电阻R5越大越好，例如20千欧姆（英文：kilohm，缩写：kΩ）。另一方面，为了保证电流检测电路电流检测的准确性，第四电阻R4与第五电阻R5越小越好，例如1kΩ。因此，实际使用时，第四电阻R4的阻值与第五电阻R5的选取，是平衡了保护差分放大电路107和保证电流检测电路电流检测的准确性而选取的，例如可以选取第四电阻R4与第五电阻R5都为10kΩ。

在一种可能的实现方式中，所述电流检测电路200还可以包括：

第一保护电路203，所述第一保护电路203的输出端与所述差分放大电路107的同相端连接，所述第一保护电路203的第一输入端与第一电压端子205连接，所述第一保护电路203的第二输入端与第二电压端子206连接；

第二保护电路204，所述第二保护电路204的输出端与所述差分放大电路107的反相端连接，所述第二保护电路204的第一输入端与所述第一电压端子205连接，所述第二保护电路204的第二输入端与所述第二电压端子206连接。

参见图2b，第一保护电路203包括第一二极管207和第二二极管208，第二保护电路204包括第三二极管209和第四二极管210。

具体地，第一二极管207的阳极与差分放大电路107的同相端连接，第一二极管207的阴极与第一电压端子205连接。第二二极管208的阴极与差分放大电路107的同相端连接，第二二极管208的阳极与第二电压端子206连接。第三二极管209的阳极与差分放大电路107的反相端连接，第三二极管209的阴极与第一电压端子205连接。第四二极管210的阴极与差分放大电路107的反相端连接，第四二极管210的阳极与第二电压端子206连接。其中，第一电压端子205可以接入正向电压例如+2V，第二电压端子206可以接入负向电压例如-2V。

举例而言，以下以图1b所示的-48V通信电源系统的具体电路示意图120为例，详细说明第一保护电路203保护差分放大电路107的原理。假设第一电压端子205接入的正向电压为V₊，第二电压端子206接入的负向电压为V_-，第一二极管207和第二二极管208的导通压降为V_th（一般为0.3V～0.7V），分流器110相对于模拟地的压降为U_m，输入到差分放大电路107的同相端的电压为U₁₀₇。当U_m≥V₊+V_th，则输入到差分放大电路107的电压U₁₀₇=V₊+V_th，即：输入到差分放大电路107的电压U₁₀₇小于分流器110相对于模拟地的压降U_m，可以保护差分放大电路107；相反地，当U_m≤V_-+V_th，则输入到差分放大电路107的电压U₁₀₇=V_-+V_th，即：输入到差分放大电路107的电压U₁₀₇大于分流器110相对于模拟地的压降U_m，可以保护差分放大电路107。同理可知，第二保护电路204保护差分放大电路107的原理。

此外，实际生产的第一二极管207、第二二极管208、第三二极管209和第四二极管210的漏电流参数不一致，在第一检测端子101和第二检测端子102无输入电压时，检测到的电流值不为零，造成了电流零漂。

通常采用软件清零的方法解决上述电流零漂，即当检测到的电流值小于某一设定值时，忽略该检测到的电流值。但是，若设置该设定值较小，则当由于漏电流而检测到的电流值大于该设定值时，会误把该检测到的电流值作为实际的电流值；反之，若设置该设定值较大，则当实际检测到的电流值小于该设定值时，会误把该检测到的电流值清除。因此，通过软件清零的方法解决上述电流零漂的可靠性低，电流检测的准确性低。

本实施例中，由于第一电阻R1与检测电阻R的比值大于或等于设定阈值，检测电阻R分压小，使得实际检测到的电流值低于电流检测电路200的检测精度，忽略该检测到的电流值，进而降低上述电流零漂。

在一种可能的实现方式中，所述电流检测电路200还可以包括：

模数转换电路211，所述模数转换电路211的第一输入端与所述差分放大电路107的输出端连接。

具体地，结合上述实施例一，差分放大电路107将检测电阻R的电压放大输出，且差分放大电路107输出的电压值为模拟信号，模数转换电路211可以将差分放大电路107输出的模拟信号转换为数字信号，再通过软件处理，可以计算得到电流值。

在一种可能的实现方式中，所述模数转换电路211的第二输入端连接至所述第二电阻R2和所述第三电阻R3之间的连接点。

具体地，可以复用第二检测端子102，通过第二电阻R2和第三电阻R3分压来检测分流器110两端的共模电压。即：可以先通过模数转换电路211的第二输入端将第三电阻R3的电压U₃转换为数字信号；然后，根据通过第二电阻R2和第三电阻R3的阻值的比例关系并结合软件计算得出第二电阻R2的电压U₂，再结合检测电阻R的电压U，结合软件可以计算得出分流器110两端的共模电压为将第三电阻R3的电压U₃、第二电阻R2的电压U₂和检测电阻R的电压U相加之后的电压。

本发明实施例的电流检测电路，通过简单的电路，且电路中的第一电阻的阻值与检测电阻的阻值的比值大于或等于设定阈值，在第一检测端子或第二检测端子异常时，使检测到的电流值低于电流检测电路的检测精度，可以忽略该检测到的电流值，可以避免电流的误检测造成的待检测电路的误操作。此外，可以有效降低第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管造成的电流零漂，进一步避免电流的误检测造成的待检测电路的误操作。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种电流检测电路，其特征在于，包括：

第一检测端子；

第二检测端子；

第一电阻，连接在所述第一检测端子和模拟地之间；

检测电阻，连接在所述第一检测端子和所述第二检测端子之间；

第二电阻和第三电阻，所述第二电阻和所述第三电阻串联连接在所述第二检测端子与模拟地之间；以及

差分放大电路，所述差分放大电路的同相端与所述第一检测端子连接，所述差分放大电路的反相端与所述第二检测端子连接，

其中，所述第一电阻的阻值等于将所述第二电阻的阻值和所述第三电阻的阻值相加之后的阻值，所述第一电阻的阻值与所述检测电阻的阻值的比值大于或等于设定阈值，所述设定阈值根据所述电流检测电路的检测精度和与所述电流检测电路外接的分流器的型号确定，以使所述电流检测电路检测到的电流值低于所述检测精度。

2.根据权利要求1所述的电流检测电路，其特征在于，还包括：

第四电阻，连接在所述第一检测端子和所述差分放大电路的同相端之间；

第五电阻，连接在所述第二检测端子和所述差分放大电路的反相端之间。

3.根据权利要求2所述的电流检测电路，其特征在于，所述第四电阻的阻值与所述第五电阻的阻值相等。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电流检测电路，其特征在于，还包括：

第一保护电路，所述第一保护电路的输出端与所述差分放大电路的同相端连接，所述第一保护电路的第一输入端与第一电压端子连接，所述第一保护电路的第二输入端与第二电压端子连接；

第二保护电路，所述第二保护电路的输出端与所述差分放大电路的反相端连接，所述第二保护电路的第一输入端与所述第一电压端子连接，所述第二保护电路的第二输入端与所述第二电压端子连接。

5.根据权利要求4所述的电流检测电路，其特征在于，

所述第一保护电路包括第一二极管和第二二极管，所述第二保护电路包括第三二极管和第四二极管；

所述第一二极管的阳极与所述差分放大电路的同相端连接，所述第一二极管的阴极与所述第一电压端子连接；

所述第二二极管的阴极与所述差分放大电路的同相端连接，所述第二二极管的阳极与所述第二电压端子连接；

所述第三二极管的阳极与所述差分放大电路的反相端连接，所述第三二极管的阴极与所述第一电压端子连接；

所述第四二极管的阴极与所述差分放大电路的反相端连接，所述第四二极管的阳极与所述第二电压端子连接。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电流检测电路，其特征在于，还包括：

模数转换电路，所述模数转换电路的第一输入端与所述差分电路放大电路的输出端连接。

7.根据权利要求6所述的电流检测电路，其特征在于，

所述模数转换电路的第二输入端连接至所述第二电阻和所述第三电阻之间的连接点。

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