CN106443159B - 电流检测芯片 - Google Patents

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Abstract

一种电流检测芯片，包括：封装框架，所述封装框架上具有第一连接端与第二连接端；检测电阻，所述检测电阻的第一端连接所述第一连接端，第二端连接所述第二连接端；运放放大电路，所述检测电阻的第一端和第二端分别与所述运放放大电路连接；校准电路，所述校准电路与所述运放放大电路的输出端连接，用于对检测结果进行校准。上述电流检测芯片具有一体化结构，便于使用，且不同芯片之间检测一致性高。

Description

电流检测芯片
技术领域
本发明涉及电流检测技术领域，尤其涉及一种电流检测芯片。
背景技术
在电路的设计与检测中，电流检测是其中一项重要的检测内容。目前，一种对电流检测的方法是采用电阻检测，如图1所示，为电阻检测电流的原理图。被检测电流流过检测电阻R时，由欧姆定律可得V＝I×R。当电阻R为固定值时，电压V的变化就反映出电路的变化情况。检测电阻的引入会增加电路的功耗，为了减小功耗，要尽量减小检测电阻的值，这样电阻两端的电压值会很小，为了提高检测的准确性，通常会采用运放对电压信号进行放大，便于信号读取。
现有技术在实际检测过程中，往往需要在电路中分别增加检测电阻以及运运算放大器，使得电路设计较为复杂，而且不利于实现标准化检测。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种电流检测芯片，可以直接接入电路对电流进行检测。
为了解决上述问题，本发明提供了一种电流检测芯片，包括：封装框架，所述封装框架上具有第一连接端与第二连接端；检测电阻，所述检测电阻的第一端连接所述第一连接端，第二端连接所述第二连接端；运放放大电路，所述检测电阻的第一端和第二端分别与所述运放放大电路连接；校准电路，所述校准电路与所述运放放大电路的输出端连接，用于对检测结果进行校准。
可选的，所述校准电路用于从运放放大电路输出端进行数字通讯和模拟数值测试，并用于对运放放大电路的放大倍数和数值偏移、温度系数进行调整。
可选的，所述运放放大电路包括：运放、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，所述第一电阻的第一端连接至所述运放的正相输入端；所述第三电阻的第一端连接至所述运放的反相输入端；所述第二电阻的第一端连接至运放的正向输入端、第二端接地；所述第四电阻的第一端连接至运放的反相输入端、第二端连接至运放的输出端。
可选的，所述第一电阻的第二端连接至检测电阻的第一端，所述第三电阻的第二端连接至检测电阻的第二端。
可选的，所述检测电阻与第一连接端、第二连接端以及运放放大电路之间通过开尔文连接方式连接。
可选的，所述第一连接端用于连接电源或地，第二连接端用于连接负载。
可选的，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻和/或第四电阻为热敏电阻。
可选的，所述电流检测芯片还包括温度传感器，所述温度传感器连接至校准电路。
可选的，所述检测电阻阻值为0.5mohm～1.5mohm。
本发明的电流检测芯片通过封装技术，形成一体化的结构，便于使用，使电流检测更方便。并且，所述电流检测芯片内置有校准电路，用于对电流检测芯片进行校准，在芯片出厂前，可以对电流检测芯片进行标准化测试，以确保电流检测芯片的一致性。所述检测电阻通过开尔文连接方式连接至运放放大电路，可以降低连接导线的电阻产生的压降对检测结果的影响。进一步，所述运放放大电路可以采用热敏电阻，在电流检测芯片温度发生变化的过程中，改变运放放大电路的信号放大倍数，以补偿所述电流检测芯片的采样温度效应，提高检测结果的准确性。
附图说明
图1为电阻检测电流的原理图；
图2为本发明一具体实施方式的电流检测芯片的结构示意图；
图3为本发明一具体实施方式的电流检测芯片的结构示意图；
图4为本发明一具体实施方式的电流检测芯片的结构示意图；
图5为本发明一具体实施方式的电流检测芯片的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的电流检测芯片的具体实施方式做详细说明。
请参考图1，为本发明一具体实施方式的电流检测芯片的结构示意图。
所述电流检测芯片包括：封装框架100、检测电阻200、运放放大电路300 和校准电路400。
所述封装框架100上具有第一连接端101、第二连接端102，所述第一连接端101用于在检测电流时连接电源或地，所述第二连接端102用于在检测电流时连接负载，负载电流通过所述检测电阻，从而据此检测通过负载的电流大小。
所述检测电阻200的第一端连接所述第一连接端101，第二端连接所述第二连接端102。为了降低功耗，所述检测电阻200的阻值很小，在本发明的实施方式中，所述检测电阻200的阻值可以为0.5mohm～1.5mohm。当所述电流检测芯片用于电流检测时，通过测量所述检测电阻200两端的电压，即可获得流过所述检测电阻200的电流大小。在本发明的一个具体实施方式中，所述检测电阻200为铜导线。
所述检测电阻200的第一端和第二端还分别连接至所述运放放大电路 300，用于向所述运放放大电路输出电压。作为本发明的一个具体实施方式，所述运放放大电路300具有正相输入端和反相输入端，所述检测电阻200的第一端与所述正相输入端连接，用于输入检测电阻200的第一端处的电压信号 V1，所述检测电阻200的第二端与所述反相输入端连接，用于输入检测电阻 200的第二端处的电压信号V2，所述检测电阻200承担的电压为V＝V1-V2。在所述检测电阻200阻值一定的情况下，通过测得该电压值V，即可获得流过所述检测电阻200的电流值。所述运放放大电路300用于对所述电压值V进行放大输出，便于进行信号采样，减少测量误差。
在本发明的一个实施方式中，实施检测电阻200与第一连接端101、第二连接端102以及运放放大电路300之间通过开尔文连接方式连接，可以消除连接导线电阻产生的电压降对检测结果的影响。
所述运放放大电路300的输出端与校准电路400连接，所述校准电路400 用于对所述运放放大电路300的输出信号进行校准，具体的，所述校准电路用于从运放放大电路输出端进行数字通讯和模拟数值测试，并用于对运放放大电路的放大倍数和数值偏移、温度系数进行调整。由于所述电流检测芯片内部的电子元件的寄生电阻、寄生电容以及检测环境的影响，输出信号与实际信号之间存在误差，需要进行校准。所述校准电路300包括数模转换单元和控制单元，所述数模转换单元用于对运放放大电路300输入的模拟电压信号进行模数转换，形成数字信号以及对输入的数字信号进行数模转换，用于对控制单元进行改写；所述控制单元，用于对运放放大电路的放大倍数和数值偏移 、温度系数进行调整，调整至理想所需值，最终实现对电流检测时输出信号的校准，使所述校准模块输出的信号值与实际电流值相同。
由于所述电流检测芯片为一体化设计，校准电路400内置于电流检测芯片内，在所述电流检测芯片出厂前，可以通过内置校准电路400进行标准化测试与校准，从而可以确保不同电流检测芯片之间的一致性，提高所述电流检测芯片的通用性与标准化。
请参考图3，为本发明的一个具体实施方式的电流检测芯片的结构示意图。
在上述具体实施方式的基础上，所述电流检测芯片的运放放大电路300为差分放大电路，包括：运放301、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3 和第四电阻R4，所述第一电阻R1的第一端连接至所述运放301的正相输入端；所述第三电阻R3第一端连接至所述运放301的反相输入端；所述第二电阻R2 的第一端连接至运放301的正向输入端、第二端接地；所述第四电阻R4的第一端连接至运放301的反相输入端、第二端连接至运放301的输出端。
本发明的一个具体实施方式中，所述第一电阻R1与第三电阻R3的阻值相同、第二电阻R2与第四电阻R4阻值相同，所述运放放大电路300的输出电压Vout＝R4/R3×(V1-V2)，所述运放放大电路300的放大倍数为R4/R3，所述运放放大电路300的放大电路与第三电阻R3和第四电阻R4的阻值相关。
在对电流进行检测的过程中，由于电流检测芯片会发热，或者在所述电流检测芯片工作温度发生变化的情况下，所述检测电阻200的阻值会发生变化，造成采样温度效应，对检测结果造成影响。通过调整所述运放放大电路300的放大倍数，可以对温度效应进行补偿。在本发明的一个具体实施方式中，所述运放放大电路300的第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和/或第四电阻 R4为热敏电阻，随着温度变化，所述热敏电阻的阻值也会发生变化，使运放放大电路300的放大系数发生变化，结合芯片封装的散射系数，可以对采样温度效应进行补偿，降低温度效应对检测结果的影响。
具体的，当温度升高，检测电阻200的阻值偏大，导致输出的电压信号偏大，可以通过降低运放放大电路的放大倍数，以反向补偿电压信号偏大的影响。在本发明的一个具体实施方式中，所述第四电阻R4可以采用负温度系数的热敏电阻，在温度升高时，能够降低运放放大电路300的放大倍数，从而补偿采样热效应造成的检测误差，增大电流检测芯片的工作温度范围。
进一步的，请参考图5，在本发明的一个实施方式中，所述电流检测芯片还包括温度传感器500，所述温度传感器500与校准电路400连接，用于将电流检测芯片的温度反馈给校准电路400，通过校准电路400对电流检测结果做出调整，以减少检测误差。
上述电流检测芯片通过封装技术，形成一体化的结构，便于使用，使电流检测更方便。并且，所述电流检测芯片内置有校准电路，用于对电流检测芯片进行校准，在芯片出厂前，可以对电流检测芯片进行标准化测试，以确保电流检测芯片的一致性。所述检测电阻通过开尔文连接方式连接至运放放大电路，可以降低连接导线的电阻产生的压降对检测结果的影响。进一步，所述运放放大电路可以采用热敏电阻，在电流检测芯片温度发生变化的过程中，改变运放放大电路的信号放大倍数，以补偿所述电流检测芯片的采样温度效应，提高检测结果的准确性。
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，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 (9)

1.一种电流检测芯片，其特征在于，包括：
封装框架，所述封装框架上具有第一连接端与第二连接端；
检测电阻，所述检测电阻为导线，所述检测电阻的第一端连接所述第一连接端，第二端连接所述第二连接端，与所述封装框架为一体结构；
运放放大电路，所述检测电阻的第一端和第二端分别与所述运放放大电路连接；
校准电路，所述校准电路与所述运放放大电路的输出端连接，用于对电流检测芯片进行标准化测试与校准，包括：数模转换单元和控制单元，所述数模转换单元用于对运放放大电路输入的模拟电压信号进行模数转换，形成数字信号以及对输入的数字信号进行数模转换，用于对控制单元进行改写；所述控制单元，用于对运放放大电路的放大倍数和数值偏移、温度系数进行调整，调整至理想所需值，最终实现对电流检测时输出信号的校准。
2.根据权利要求1所述的电流检测芯片，其特征在于，所述校准电路用于从运放放大电路输出端进行数字通讯和模拟数值测试，并用于对运放放大电路的放大倍数和数值偏移、温度系数进行调整。
3.根据权利要求1所述的电流检测芯片，其特征在于，所述运放放大电路包括：运放、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，所述第一电阻的第一端连接至所述运放的正相输入端；所述第三电阻的第一端连接至所述运放的反相输入端；所述第二电阻的第一端连接至运放的正向输入端、第二端接地；所述第四电阻的第一端连接至运放的反相输入端、第二端连接至运放的输出端。
4.根据权利要求3所述的电流检测芯片，其特征在于，所述第一电阻的第二端连接至检测电阻的第一端，所述第三电阻的第二端连接至检测电阻的第二端。
5.根据权利要求1所述的电流检测芯片，其特征在于，所述检测电阻与第一连接端、第二连接端以及运放放大电路之间通过开尔文连接方式连接。
6.根据权利要求1所述的电流检测芯片，其特征在于，第一连接端用于连接电源或地，所述第二连接端用于连接负载。
7.根据权利要求3所述的电流检测芯片，其特征在于，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻和/或第四电阻为热敏电阻。
8.根据权利要求1所述的电流检测芯片，其特征在于，所述电流检测芯片还包括温度传感器，所述温度传感器连接至校准电路。
9.根据权利要求1所述的电流检测芯片，其特征在于，所述检测电阻阻值为0.5mohm～1.5mohm。
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