CN105137153A - 一种开关电源的电流检测电路及开关电源 - Google Patents

Abstract

本发明的一种开关电源的电流检测电路及开关电源，涉及电流检测技术领域，其电路包括第一电流互感器、第二电流互感器、采样电阻和控制系统，第一电流互感器将变压器TX1的次级输出至上侧二极管的第一电流转换为小电流后供给采样电阻，第二电流互感器感将变压器的次级输出至下侧二极管的第二电流转换为小电流后供给采样电阻，控制系统获取采样电阻两端的电压，并转化为相应的电流，通过对电流检测点的巧妙选择，使得可以使用电流互感器参与电流的检测，电流互感器可以将大电流转换为小电流，小电流再供给采样电阻，这样可以大大降低采样电阻的损耗，成本低，精度高以及设计难度低，开关电源可实现对充电电流的检测，有助于对充电电流的控制。

Description

一种开关电源的电流检测电路及开关电源

技术领域

本发明涉及电流检测技术领域，特别涉及一种开关电源的电流检测电路及开关电源。

背景技术

在新能源汽车中，经常使用到蓄电池，在蓄电池的能量耗尽后，需要使用充电器对蓄电池进行充电。目前的充电器经常采用开关电源作为能量转换装置，输入从交流电网取电，经过高频变压器隔离后转变成直流电。为了实现对充电电流的控制需要检测充电器的输出电流。由于输出电流是直流，目前经常采用采样电阻来采样电流，如图1所示，开关电源包括变压器TX1、二极管D1(称为上侧整流二极管)、二极管D2(称为下侧整流二极管)、电感L1、电容C1和蓄电池BAT，变压器TX1的次级绕组的1脚(称为上侧输出引脚)接二极管D1的正极，二极管D1的负极接电感L1的一端，电感L1的另一端接蓄电池BAT的正端BAT+和电容C1的正极，电容C1的负极接蓄电池BAT的负端BAT-，变压器TX1的次级绕组的4脚(称为下侧输出引脚)接二极管D2的正极，二极管D2的负极接二极管D1的负极，变压器TX1的次级绕组的2脚和3脚接地，采样电阻R1接于蓄电池BAT的负端BAT-和地之间。

以上采用采样电阻R1进行电流采样的方法成本比较低，但检测精度较差，特别是在检测大电流时，不仅精度差，损耗也较大。另一方面，由于采用电阻采样，为了选取电压基准，控制系统的地需要和电源系统的次级地共地，这样就增加了系统设计的难度。采用霍尔传感器可以提高精度，但是成本较高，在低成本方案时无法使用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种精度高、成本低、损耗低以及设计简单的开关电源的电流检测电路，以及包括该电流检测电路的开关电源。

为此给出一种开关电源的电流检测电路，开关电源包括变压器和接在变压器次级的上侧整流二极管和下侧整流二极管，其特征在于:包括第一电流互感器、第二电流互感器、采样电阻和控制系统，所述第一电流互感器将变压器的次级输出至上侧整流二极管的第一电流转换为小电流后供给采样电阻，所述第二电流互感器将变压器的次级输出至下侧整流二极管的第二电流转换为小电流后供给采样电阻，控制系统获取采样电阻两端的电压，并转化为输出信号。

所述开关电源的电流检测电路还包括第一防反流二极管，所述第一防反流二极管接于第一交流互感器的次级与采样电阻之间。

所述开关电源的电流检测电路还包括第二防反流二极管，所述第二防反流二极管的正极，第二防反流二极管接于第二电流互感器的次级与采样电阻之间。

所述第一电流互感器的匝数比为100:1，所述第二电流互感器的匝数比为100:1。

一种开关电源，包括变压器和接在变压器次级的上侧整流二极管和下侧整流二极管，其特征在于：还包括以上所述的电流检测电路。

所述第一电流互感器的初级接在变压器的次级的上侧输出引脚与上侧整流二极管之间，所述第二电流互感器的初级接在变压器的次级的下侧输出引脚与下侧整流二极管之间。

所述第一电流互感器的次级的一端接采样电阻的一端，所述第一电流互感器的次级的另一端接地，所述第二电流互感器的次级的一端接采样电阻的一端，所述第二电流互感器的次级的另一端接地。

本发明的有益效果：

本发明的开关电源的电流检测电路通过将现有技术在变压器的直流输出端采样采样电阻进行电流检测改为在变压器的交流输出端采用电流互感器进行电流检测，对电流检测点的巧妙选择，使得可以使用电流互感器参与电流的检测，其成本低，用于大电流检测也可满足精度高的要求，结合采样电阻使用，电流互感器可以起到隔离电源系统和控制系统的作用，控制系统无需与电源系统共用地，电压基准从电流互感器获取就可以了，使得电路设计更为简单；而且电流互感器可以将大电流转换为小电流，小电流再供给采样电阻，这样可以大大降低采样电阻的损耗，该开关电源可实现对充电电流的检测，有助于对充电电流的控制。

附图说明

图1是现有技术的开关电源的电流检测电路的电路图。

图2是本发明的一种开关电源的电流检测电路的电路图。

具体实施方式

实施例1。

本实施例的一种开关电源的电流检测电路包括第一电流互感器、第二电流互感器、采样电阻和控制系统，所述第一电流互感器将变压器的次级输出至上侧整流二极管的第一电流转换为小电流后供给采样电阻，所述第二电流互感器将变压器的次级输出至下侧整流二极管的第二电流转换为小电流后供给采样电阻，控制系统获取采样电阻两端的电压，并转化为输出信号。

本实施例通过将现有技术在变压器的直流输出端采样采样电阻进行电流检测改为在变压器的交流输出端采用电流互感器进行电流检测，对电流检测点的巧妙选择，使得可以使用电流互感器参与电流的检测，其成本低，用于大电流检测也可满足精度高的要求，结合采样电阻使用，电流互感器可以起到隔离电源系统和控制系统的作用，控制系统无需与电源系统共用地，电压基准从电流互感器获取就可以了，使得电路设计更为简单；而且电流互感器可以将大电流转换为小电流，小电流再供给采样电阻，这样可以大大降低采样电阻的损耗。

所述开关电源的电流检测电路还包括第一防反流二极管，所述第一电流互感器的次级接第一防反流二极管的正极，第一防反流二极管的负极接采样电阻的一端。第一防反流二极管可以防止第一电流互感器的次级的电流流入第二电流互感器的次级。

所述开关电源的电流检测电路还包括第二防反流二极管，所述第二电流互感器的次级接第二防反流二极管的正极，第二防反流二极管的负极接采样电阻的一端。第二防反流二极管可以防止第二电流互感器的次级的电流流入第一电流互感器的次级。

所述第一电流互感器的匝数比为100:1，所述第二电流互感器的匝数比为100:1。

工作原理如下：

如图2所示，CT1和CT2为电流互感器，连接在变压器TX1次级和整流二极管之间。两个电流互感器的次级绕组通过二极管D3和D4连接到采样电阻R1，控制系统的电流采样点Vsen连接到电阻R1。电流互感器CT1和CT2，其作用是实现电流的隔离检测和变换，设检测的电流为Id，即分别流过两个电流互感器的1脚和2脚的电流，电流互感器的输出电流为Ict，即两个电流互感器的3脚和4脚的输出电流，设两个电流互感器CT1和CT2的匝比均为n，即1脚和2脚的绕组匝数与3脚和4脚的绕组匝数的比值。即两个电流互感器的输出电流均为：I_ct＝I_d/n。

当变压器TX1的次级绕组感应电动势为上正下负时，二极管D1处于导通状态，D2处于截止状态。变压器TX1的初级传递过来的能量通过二极管D1传递到输出电容和负载，电流Id1从电流互感器CT2的1脚流到2脚。电流互感器CT2的次级绕组感应电流从3脚流出，经过二极管D4后流经采样电阻R1，最后返回到电流互感器CT2的4脚。流经采样电阻R1的电流为：Ict2＝Id2/n，该电流在采样电阻R1产生的压降为Vsen，Vsen＝R1*Id2/n，控制系统采样到该电压后经过换算可以得到输出电流。二极管D3的作用是避免电流互感器CT2的次级感应电流流到电流互感器CT1的次级绕组。

同理，当变压器TX1的次级绕组感应电动势为上负下正时，二极管D2处于导通状态，D1处于截止状态。变压器TX1的初级传递过来的能量通过二极管D2传递到输出电容和负载，电流Id2从电流互感器CT1的1脚流到2脚。电流互感器CT1的次级绕组感应电流从3脚流出，经过二极管D3后流经采样电阻R1，最后返回到电流互感器CT1的4脚。流经采样电阻R1的电流为：Ict1＝Id1/n，该电流在采样电阻R1产生的压降为Vsen，Vsen＝R1*Id1/n,控制系统采样到该电压后经过换算可以得到输出电流。二极管D4的作用是避免电流互感器CT1的次级感应电流流到电流互感器CT2的次级绕组。

电池的充电电流Ic＝Id1+Id2，分别在不同时刻在采样电阻上采样电压，控制系统通过采样到的电压获得充电电流，进而实施对充电电流的控制。

电流互感器的匝比通常取100，若是50A的电流流过电流互感器的初级，则电流互感器的次级感应电流只有0.5A，极大的降低了采样电阻R1上的损耗。

初级电路可以是全桥、半桥、推挽和LLC等拓扑电路。

实施例2。

一种开关电源，包括变压器和接在变压器次级的上侧整流二极管和下侧整流二极管，其还包括实施例1所述的电流检测电路。

所述第一电流互感器的初级接在变压器的次级的上侧输出引脚与上侧整流二极管之间，所述第二电流互感器的初级接在变压器的次级的下侧输出引脚与下侧整流二极管之间。通过对电流检测点的巧妙选择，使得可以使用电流互感器参与电流的检测，其成本低，用于大电流检测也可满足精度高的要求。

所述第一电流互感器的次级的一端接采样电阻的一端，所述第一电流互感器的次级的另一端接地，所述第二电流互感器的次级的一端接采样电阻的一端，所述第二电流互感器的次级的另一端接地。电流互感器将检测到的大电流转化为小电流再供给采样电阻，可以大大降低采样电阻的损耗。

开关电源可实现对充电电流的检测，有助于对充电电流的控制。

Claims (7)

1.一种开关电源的电流检测电路，开关电源包括变压器和接在变压器次级的上侧整流二极管和下侧整流二极管，其特征在于:包括第一电流互感器、第二电流互感器、采样电阻和控制系统，所述第一电流互感器将变压器的次级输出至上侧整流二极管的第一电流转换为小电流后供给采样电阻，所述第二电流互感器将变压器的次级输出至下侧整流二极管的第二电流转换为小电流后供给采样电阻，控制系统获取采样电阻两端的电压，并转化为输出信号。

2.根据权利要求2所述的一种开关电源的电流检测电路，其特征是，所述开关电源的电流检测电路还包括第一防反流二极管，所述第一防反流二极管接于第一交流互感器的次级与采样电阻之间。

3.根据权利要求2所述的一种开关电源的电流检测电路，其特征是，所述开关电源的电流检测电路还包括第二防反流二极管，所述第二防反流二极管的正极，第二防反流二极管接于第二电流互感器的次级与采样电阻之间。

4.根据权利要求1所述的一种开关电源的电流检测电路，其特征是，所述第一电流互感器的匝数比为100:1，所述第二电流互感器的匝数比为100:1。

5.一种开关电源，包括变压器和接在变压器次级的上侧整流二极管和下侧整流二极管，其特征在于：还包括权利要求1至4任意一项所述的电流检测电路。

6.根据权利要求5所述的一种开关电源，其特征是，所述第一电流互感器的初级接在变压器的次级的上侧输出引脚与上侧整流二极管之间，所述第二电流互感器的初级接在变压器的次级的下侧输出引脚与下侧整流二极管之间。

7.根据权利要求6所述的一种开关电源，其特征是，所述第一电流互感器的次级的一端接采样电阻的一端，所述第一电流互感器的次级的另一端接地，所述第二电流互感器的次级的一端接采样电阻的一端，所述第二电流互感器的次级的另一端接地。