CN104795972B - 一种输入电流测控电路 - Google Patents

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Abstract

一种输入电流测控电路，用于直流电源变换电路，直流电源变换电路的输入端接收来自直流电源的直流电，测控电路包括：第一压控器件，其连接在直流电源的第一输出端子和直流电源变换电路的第一输入端子之间，第一压控器件的压控端子接收来自直流电源的第二输出端子的电压作为控制电压；运算放大器，其正极输入端连接到直流电源变换电路的第一输入端子，运算放大器的输出端输出电流检测信号；第二压控器件，其连接在直流电源的第一输出端子和运算放大器的负极输入端之间，第二压控器件的压控端子接收来自直流电源的第二输出端子的电压作为控制电压。通过本发明的测控电路，能够同时实现对直流电源变换电路的电流检测和防反接保护，电路结构复杂度低。

Description

一种输入电流测控电路
技术领域
本发明涉及电路领域，特别涉及一种用于直流电源变换电路的输入电流测控电路。
背景技术
直流电源变换器是广泛使用的电路装置，用于例如对直流输入电压进行升压或将直流输入电压变换为交流电压后进行输出等。在使用时，将直流电源的正负极分别正确地连接到直流电源变换器的正负极上。为了防止直流电源和直流电源变换器之间的极性接反。此外，在直流电源变换器工作期间，还需要通过一电流检测电路来测量直流电源变换器的工作电流，以对直流电源变换器的工作过程进行实时控制。
专利文献CN201010572180.2公开了一种电源反极性保护电路，包括电子开关、泵电源驱动电路和反极性检测电路。电子开关的第一端和第二端连接到直流电源的输入端和输出端，电子开关的第一端和控制端连接到反极性检测电路，电子开关的第二端还连接到泵电源驱动电路。当反极性检测电路检测到电源极性正接时，泵电源驱动电路控制电子开关导通；当检测到电源极性反接时，泵电源驱动控制电路控制电子开关断开。
专利文献CN201010121102.0公开了一种较为简单的直流电源防反接电路，包括直流电源极性检测支路、三极管和开关元件，直流电源极性检测支路连接在直流电源正、负输入端之间，用于检测直流电源为正接还是反接；三极管连接在直流电源极性检测支路和开关元件之间；开关元件与负载串接后连接在直流电源正、负输入端之间，同时其控制端与三极管的集电极连接。其方案通过在直流电源和负载构成的通路上设置一无压降产生的开关元件，并根据直流电源正接或反接来控制该开关元件的闭合或开启来进行直流电源防反接。
专利文献CN200910119838.1公开了一种电流检测装置，包括导入端251、控制部件255、开关部件252、采样部件253和测量部件254，其中，采样部件253包含连接在采样端280和测量部件254之间的电流电压转换电路265，电流电压转换电路265用于测量直流电流，并且其受控制部件255控制而导通或截止。
发明人在做出本发明的过程中，发现上述防反接电路和电流检测装置的电路结构较为复杂。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种用于直流电源变换电路的输入电流测控电路，其能够同时实现对直流电源变换电路的电流检测和防反接保护，并且电路结构复杂度低。
为此，本发明提出了一种输入电流测控电路，用于直流电源变换电路，所述直流电源变换电路的输入端接收来自直流电源的直流电，所述测控电路包括：第一压控器件，其连接在所述直流电源的第一输出端子和所述直流电源变换电路的第一输入端子之间，所述第一压控器件的压控端子接收来自所述直流电源的第二输出端子的电压作为控制电压；运算放大器，其正极输入端连接到所述直流电源变换电路的第一输入端子，所述运算放大器的输出端输出电流检测信号；第二压控器件，其连接在所述直流电源的第一输出端子和所述运算放大器的负极输入端之间，所述第二压控器件的压控端子接收来自所述直流电源的第二输出端子的电压作为控制电压。
作为优选，所述直流电源的第一输出端子为负极输出端子，其第二输出端子为正极输出端子。
作为优选，所述直流电源的正极输出端子和负极输出端子之间连接有发光二极管，所述发光二极管的负极端子连接到所述直流电源的正极输出端子。
作为优选，所述第一压控器件和第二压控器件为MOS管。
作为优选，所述MOS管的漏源工作电压VDS不小于所述直流电源的输出电压。
作为优选，所述第一压控器件为大功率MOS管，所述第二压控器件为小功率MOS管。
作为优选，通过用电阻对所述直流电源的第二输出端子的电压进行分压而获得的电压被输入至所述第一压控器件的压控端子。
作为优选，通过用电阻对所述直流电源的第二输出端子的电压进行分压而获得的电压被输入至所述第二压控器件的压控端子。
作为优选，所述直流电源为太阳能电池组件。
作为优选，所述直流电源变换电路为DC/DC升压电路、DC/DC降压电路、DC/AC单相逆变电路、DC/AC三相逆变电路、DC/DC/单相AC变换电路或DC/DC/三相AC变换电路。
通过本发明的输入电流测控电路，能够通过一个电路同时实现直流电源变换电路的防反接和输入电流测控，并且电路的复杂度低，降低了整体电路的成本。
附图说明
图1为本发明的用于直流电源变换电路的输入电流测控电路的一个实施例的电路图；
图2为图1的电路图的等效电路图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的实施例进行详细说明。
图1为本发明的输入电流测控电路的一个实施例的电路图，图2为图1的电路图的等效电路图。
如图所示，本实施例的用于直流电源变换电路的输入电流测控电路连接在直流电源和直流电源变换电路之间。其中，直流电源变换电路的输入端接收来自直流电源的直流电，直流电源的输出电压为E。本发明的输入电流测控电路所适用的直流电源变换电路可以是DC/DC升压电路、DC/DC降压电路、DC/AC单相逆变电路、DC/AC三相逆变电路、DC/DC/单相AC变换电路或DC/DC/三相AC变换电路等。
本实施例的输入电流测控电路包括第一压控器件T1、第二压控器件T2和运算放大器。
第一压控器件T1连接在直流电源的第一输出端子和直流电源变换电路的第一输入端子之间，第一压控器件T1的压控端子接收来自直流电源的第二输出端子的电压作为控制电压。
第二压控器件T2连接在直流电源的第一输出端子和运算放大器的负极输入端之间，第二压控器件T2的压控端子接收来自直流电源的第二输出端子的电压作为控制电压。
运算放大器的正极输入端连接到直流电源变换电路的第一输入端子，运算放大器的输出端输出电流检测信号。
上述直流电源的第一输出端子可以为负极输出端子，直流电源的第二输出端子可以为正极输出端子。
本实施例中，第一压控器件T1和第二压控器件T2可以是MOS管，例如NMOS管，但本发明不限于此，只要能按照本发明如下所述的工作原理来工作，第一压控器件T1和第二压控器件T2的具体类型不受限制。
在本实施例中，第一MOS管T1和第二MOS管T2的漏极均连接到直流电源的负极输出端子。第一MOS管和第二MOS的漏源工作电压VDS大于或等于直流电源的输出电压E，以确保外接直流电源反极性连接时，第一MOS管T1和第二MOS管T2均不导通。
在本实施例中，可以将用电阻R1和R2对直流电源的正极输出端子的电压进行分压而获得的电压输入至第一MOS管T1的栅极(即T1的压控端子)，将用电阻R4和R5对直流电源的正极输出端子的电压进行分压而获得的电压输入至第二MOS管T2的栅极(即T2的压控端子)。这时，第一MOS管的栅极电压VG1≈E*R2/(R1+R2)，并且R1和R2的参数选择如下：10V≤E*R2/(R1+R2)≤15V，E/(R1+R2)≈1mA；第二MOS管的栅极电压VG2≈E*R5/(R4+R5)，并且R4和R5的参数选择如下：10V≤E*R5/(R4+R5)≤15V，E/(R4+R5)≈1mA。
作为具体的示例，当本发明的输入电流测控电路用在一个标称值72V(或者66V～84V之间的其他电压值)输入、5KW输出的三相工频逆变电源装置中时，第一MOS管T1可选用IRFP4468芯片，第二MOS管T2可选用FR220N芯片，并且R1＝47K′Ω，R2＝10K′Ω，R4＝47K′Ω，R5＝10K′Ω。
本发明不限制分压电阻的使用个数，按照需要分压电阻可使用2个电阻以外的其他数目，并根据需要分别选取阻值。或者，在本发明其他实施例中，还可以使用变阻器来替代分压电阻对直流电源的正极输出端子的电压进行分压后输入到各MOS管的栅极。
下面对本实施例的输入电流测控电路的工作原理进行说明。
当直流电源以正确的极性对应关系连接到直流电源变换电路时(即，如图1所示，直流电源的正极输出端子接直流电源变换电路的正极输入端子，并且直流电源的负极输出端子接直流电源变换电路的负极输入端子)，直流电源正极端子的电压经过R1和R2分压后驱动第一MOS管的栅极，并且经过R4和R5分压后驱动第二MOS管的栅极，输入电流I的流动方向与第一MOS管和第二MOS管内部二极管的设置方向一致(见图2中第一和第二MOS管T1和T2部分的等效电路图)，使得第一MOS管和第二MOS管均处于导通状态。回路中的电流I经过第一MOS管T1时，在其导通电阻Ron上产生的压降V＝I*Ron，该压降经运算放大器进行处理后，运算放大器输出电流信号I cc传给后端电路进行对输入电流I的具体检测和控制。由于运算放大器的负极输入端及其供电电源的负极端子连接到第二MOS管的源极，因此当第二MOS管导通时，运算放大器的负极端子与直流电源的负极输出端子大致等电位，从而能够确保对第一MOS管的两端压降V＝I*Ron的正确检测。
这里，由于第一MOS管需要通过大电流I，因此第一MOS管选用大功率MOS管。而第二MOS管中要求仅通过微小电流，因此第二MOS管可选用小功率MOS管。
当直流电源以错误的极性对应关系连接到直流电源变换电路时(即，将图1中的直流电源的两个输出端子的连接关系对换，将直流电源的正极输出端子接到直流电源变换电路的负极输入端子，并且直流电源的负极输出端子接到了直流电源变换电路的正极输入端子)，参见图2，由于第一和第二MOS管T1和T2内部二极管的设置方向与直流电源反接时的电流流向相反，并且第一和第二MOS管T1和T2的栅极无法从直流电源的负极输出端子获得驱动电压，因此第一和第二MOS管T1和T2均处于关断状态。
在本实施例中，当直流电源不慎反接时，第一MOS管T1处于关断状态能够保护直流电源、避免其输出短路，第二MOS管T2处于关断状态能够保护运算放大器和对运放供电的辅助电源电路。
在本发明的一个实施例中，如图1所示，在直流电源的正极输出端子和负极输出端子之间可以连接有发光二极管D1，发光二极管D1的负极端子连接到直流电源的正极输出端子。由于发光二极管D1的设置方向与反接的直流电源的输出电流方向对应，因此当直流电源不慎反接时，发光二极管D1亮起，提示用户直流电源处于反接状态。
本发明的实施例中，连接到直流电源变换电路的直流电源可以是太阳能电池组件。但适用于本发明的直流电源不限于此，而是也可以是除了太阳能电池组件之外的其他直流电源，例如蓄电池、二次电池等。
以上描述了本发明的一些实施例，但本发明不局限于上述特定实施例子，在不背离本发明精神及其实质情况下，熟悉本领域技术人员可根据本发明作出各种相应改变和变形，但这些相应改变和变形都应属于本发明所附权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种输入电流测控电路，用于直流电源变换电路，所述直流电源变换电路的输入端接收来自直流电源的直流电，其特征在于，所述测控电路包括：
第一压控器件，其连接在所述直流电源的第一输出端子和所述直流电源变换电路的第一输入端子之间，所述第一压控器件的压控端子接收来自所述直流电源的第二输出端子的电压作为控制电压；
运算放大器，其正极输入端连接到所述直流电源变换电路的第一输入端子，所述运算放大器的输出端输出电流检测信号；
第二压控器件，其连接在所述直流电源的第一输出端子和所述运算放大器的负极输入端之间，所述第二压控器件的压控端子接收来自所述直流电源的第二输出端子的电压作为控制电压。
2.根据权利要求1所述的输入电流测控电路，其特征在于，所述直流电源的第一输出端子为负极输出端子，其第二输出端子为正极输出端子。
3.根据权利要求2所述的输入电流测控电路，其特征在于，所述直流电源的正极输出端子和负极输出端子之间连接有发光二极管，所述发光二极管的负极端子连接到所述直流电源的正极输出端子。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的输入电流测控电路，其特征在于，所述第一压控器件和第二压控器件为MOS管。
5.根据权利要求4所述的输入电流测控电路，其特征在于，所述MOS管的漏源工作电压VDS不小于所述直流电源的输出电压。
6.根据权利要求4所述的输入电流测控电路，其特征在于，所述第一压控器件为大功率MOS管，所述第二压控器件为小功率MOS管。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的输入电流测控电路，其特征在于，通过用电阻对所述直流电源的第二输出端子的电压进行分压而获得的电压被输入至所述第一压控器件的压控端子。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的输入电流测控电路，其特征在于，通过用电阻对所述直流电源的第二输出端子的电压进行分压而获得的电压被输入至所述第二压控器件的压控端子。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的输入电流测控电路，其特征在于，所述直流电源为太阳能电池组件。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的输入电流测控电路，其特征在于，所述直流电源变换电路为DC/DC升压电路、DC/DC降压电路、DC/AC单相逆变电路、DC/AC三相逆变电路、DC/DC/单相AC变换电路或DC/DC/三相AC变换电路。
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