CN106597063A - 电流检测电路及电流检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电流检测电路及方法，所述电流检测电路包括：比较电路、与所述比较电路的第一端连接的采样电路及与所述比较电路的第二端连接的参考电路；其中，所述采样电路用于采样所述负载电路的电压；所述参考电路用于提供参考电压。所述电流检测方法包括：获取采样电路的等效输出电压；将所述等效输出电压与一预设电压进行比较；当所述等效输出电压大于等于所述预设电压时，采用第一电流检测方法对负载电路进行电流检测；当所述等效输出电压小于所述预设电压时，采用第二电流检测方法对负载电路进行电流检测。针对电流大小不同的情况，分别采用适应不同电流值的电流检测方法进行电流检测，从而能够精确的检测到待检测的大电流或者微小电流。

Description

电流检测电路及电流检测方法

技术领域

本发明涉及电子电力技术领域，特别涉及一种电流检测电路及电流检测方法。

背景技术

在电子电力系统中，一般都需要有检测电路，用以检测主电路或者应用现场中的信号，再根据这些信号并按照系统的工作要求来形成相应的控制信号。根据系统的需要主要有电压检测电路和电流电测电路。

目前，电流检测电路主要通过在电流路径上配置电流检测电阻实现。具体的，利用电流检测电阻的两端电压之差来检测流过所述电流检测电阻的电流。在该电流检测电路中，希望尽可能减少电流检测电阻的电阻值，从而尽量减小这里的压降。但是，当电流检测电阻上的压降变小时，难以检测该压降，特别是要检测微小电流时，必须检测非常小的电压差，电流检测变得很困难。

例如，电池类负载充电的过程中，在电池快充满的情况下，电池处于浮充状态，这时充电器需要提供的电流很小。那么采用对采样电阻上的电压进行采样比较难实现。因此，如何提供一种电流检测电路，能够实现对于微小电流的检测，成了本领域技术人员需要解决的一个难题。

又如，充电设备与被充电设备通过接口相连接。如对蓝牙耳机(被充电设备)充电，蓝牙耳机需要的充电电流比较小。特别的，当蓝牙耳机即将充满电时，其所需的充电电流将更小。若充电设备用常用的电阻采样电流法会认为其蓝牙耳机已经充满，因而不再给蓝牙耳机充电，这就使得蓝牙耳机的电池不能真正充满。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电流检测电路及电流检测方法，以解决现有技术中电流较小时，检测比较困难的问题。

基于上述目的，本发明提供一种电流检测电路，用于检测负载电路的电流，所述电流检测电路包括：比较电路、与所述比较电路的第一端连接的采样电路及与所述比较电路的第二端连接的参考电路；其中，所述采样电路用于采样所述负载电路的电压；所述参考电路用于提供参考电压。

可选的，在所述的电流检测电路中，所述采样电路包括采样电容和采样电阻，所述采样电容与所述负载电路并联，所述采样电阻与所述负载电路串联。

可选的，在所述的电流检测电路中，所述采样电路还包括分压电路，所述分压电路与所述负载电路并联。

可选的，在所述的电流检测电路中，所述分压电路包括多个第一电阻串联。

可选的，在所述的电流检测电路中，所述采样电容通过一控制回路与一供电装置连接。

可选的，在所述的电流检测电路中，所述控制回路包括开关。

可选的，在所述的电流检测电路中，所述供电装置包括电压源。

可选的，在所述的电流检测电路中，所述参考电路包括第二电阻及与所述第二电阻串联的二极管。

本发明还提供一种电流检测方法，采用如上所述的电流检测电路，所述电流检测方法包括如下步骤：

获取采样电路的等效输出电压；

将所述等效输出电压与一预设电压进行比较；

当所述等效输出电压大于等于所述预设电压时，采用第一电流检测方法对负载电路进行电流检测；当所述等效输出电压小于所述预设电压时，采用第二电流检测方法对负载电路进行电流检测；

其中，所述第一电流检测方法检测的电流大于所述第二电流检测方法检测的电流。

可选的，在所述的电流检测方法中，采用第一电流检测方法对负载电路进行电流检测包括：

获取采样电阻的阻值和所述采样电阻两端的电压；

根据所述采样电阻两端的电压和所述采样电阻的阻值，得到负载电路的电流。

可选的，在所述的电流检测方法中，采用第二电流检测方法对负载电路进行电流检测包括：

使采样电容放电，同时开始计时，并采样所述负载电路的电压，得到第一电压；

当采样电容上的电压低于参考电压时，停止计时，并采样所述负载电路的电压，得到第二电压；

根据所述第一电压和所述第二电压的电压差值、计时得到的时间值及所述采样电容的电容值，得到负载电路的电流。

可选的，在所述的电流检测方法中，采用第二电流检测方法对负载电路进行电流检测还包括：

将计时得到的时间值与一预设时间值进行比较；

当所述计时得到的时间值小于所述预设时间值时，采用第一电流检测方法对负载电路进行电流检测；当所述计时得到的时间值大于等于所述预设时间值时，采用第二电流检测方法对负载电路进行电流检测。

可选的，在所述的电流检测方法中，通过计数器的计数实现计时。

可选的，在所述的电流检测方法中，通过采样电容与供电装置之间的控制回路断开实现采样电容的放电；通过采样电容与供电装置之间的控制回路连通实现采样电容的充电。

在本发明提供的电流检测电路及电流检测方法中，针对电流大小不同的情况，分别采用适应不同电流值的电流检测方法进行电流检测，从而能够精确的检测到待检测的大电流或者微小电流。

附图说明

图1是本发明实施例一的电流检测电路的结构示意图；

图2是本发明实施例一的电流检测方法的流程示意图；

图3是本发明实施例二的电流检测电路的结构示意图；

图4是本发明实施例三的电流检测电路的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的电流检测电路及电流检测方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，往往都采用了不同的比例。

【实施例一】

请参考图1，其为本发明实施例一的电流检测电路的结构示意图。如图1所示，所述电流检测电路包括：比较电路10、与所述比较电路10的第一端(在此为正向输入端)连接的采样电路11及与所述比较电路10的第二端(在此为反向输入端)连接的参考电路12；其中，所述采样电路11用于采样负载电路20的电压；所述参考电路12用于提供参考电压。

进一步的，所述采样电路11包括采样电容110和采样电阻111，其中，所述采样电容110与所述负载电路20并联，所述采样电阻111与所述负载电路20串联。在本申请实施例中，在大电流检测中，主要通过采样电阻111实现电流检测；在小电流检测中，主要通过采样电容110实现电流检测。

在本申请实施例中，所述参考电路12包括第二电阻以及与所述第二电阻串联的二极管。具体的，所述第二电阻的一端与所述二极管(在此为稳压二极管)的负极连接，所述第二电阻的另一端与电源连接，所述二极管的正极接地；所述第二电阻与所述二极管之间的连接点与所述比较电路10的第二端连接。在本申请的其他实施例中，所述参考电路也可以包括其他电路元件，其只要能够提供稳定的参考电压即可。优选的，根据所述比较电路10的输出电压纹波决定所述参考电路12提供的参考电压的电压值。例如，所述参考电路12提供的参考电压的电压值是所述比较电路10的输出电压的70％～90％。进一步的，通过选取所述参考电路12中的第二电阻和二极管等电路元件的大小，可以提供合适的参考电压。由此能够更加准确的检测负载电路20的电流。

请继续参考图1，在本申请实施例中，所述采样电容110通过一控制回路112与供电装置(图1中未示出)连接。其中，所述控制回路112具体可以为开关，所述供电装置具体可以为电压源。在此，通过所述采样电容110与控制回路112连接，所述控制回路112与供电装置连接，由此可以很方便的实现所述采样电容110的充电与放电，进而实现对于较小电流的检测。

相应的，本实施例还提供一种采用上述电流检测电路进行电流检测的方法。具体的，可参考图2，其为本发明实施例一的电流检测方法的流程示意图。如图2所示，所述电流检测方法包括：

步骤S30：获取采样电路的等效输出电压；

步骤S31：将所述等效输出电压与一预设电压进行比较；

当所述等效输出电压大于等于所述预设电压时，采用第一电流检测方法(在此也即大电流检测方法)对负载电路进行电流检测；当所述等效输出电压小于所述预设电压时，采用第二电流检测方法(在此也即小电流检测方法)对负载电路进行电流检测；

其中，所述第一电流检测方法检测的电流大于所述第二电流检测方法检测的电流。

进一步的，采用第一电流检测方法对负载电路进行电流检测包括：

步骤S32：获取采样电阻的阻值和所述采样电阻两端的电压；

步骤S33：根据所述采样电阻两端的电压和所述采样电阻的阻值，得到负载电路的电流(即采用欧姆定律I＝U/R得到负载电路20的电流)。

采用第二电流检测方法对负载电路进行电流检测包括：

步骤S34：使采样电容放电，同时开始计时，并采样所述负载电路的电压，得到第一电压；

步骤S35：当采样电容上的电压低于参考电压时，停止计时，并采样所述负载电路的电压，得到第二电压；

步骤S36：根据所述第一电压和所述第二电压的电压差值、计时得到的时间值及所述采样电容的电容值，得到负载电路的电流(即采用微分公式i＝Cdu/dt得到负载电路20的电流)。

在本申请实施例中，采用第二电流检测方法对负载电路进行电流检测还包括：

步骤S37：将计时得到的时间值与一预设时间值进行比较；

当所述计时得到的时间值小于所述预设时间值时，采用第一电流检测方法对负载电路进行电流检测(即退出采用第二电流检测方法对负载电路进行电流检测，而采用第一电流检测方法对负载电路进行电流检测)；当所述计时得到的时间值大于等于所述预设时间值时，采用第二电流检测方法对负载电路进行电流检测(即继续采用第二电流检测方法对负载电路进行电流检测)。

在本申请实施例中，所述预设电压可根据对于电压检测的难度与精度进行设定。例如，通过AD采样器检测采样电阻两端的电压，假设认为AD采样器的采样值小于5时电压的采集将比较困难，精度也将比较低。则，此时可以设计为AD采样器的采样值小于5时采用第二电流检测方法对负载电路进行电流检测。进一步假设AD采样器的精度为10位精度，AD采样器的参考值为Vref，采样电阻阻值为R，那么此时的预设电压(值)设置为(5/(1024*Vref))，相应的，认为电流值小于(5/(1024*Vref))/R为小电流。

进一步的，所述预设时间可以根据计时的难度与精度进行设定。在本申请实施例中，通过计数器的计数实现计时。因此，所述预设时间可以根据计数器的位数(精度)进行相应的设定。

所述采样电容110的放电通过采样电容110与供电装置之间的控制回路112断开实现；所述采样电容110的充电通过采样电容110与供电装置之间的控制回路112连通实现。

综上可见，在本发明实施例提供的电流检测电路及电流检测方法中，在大电流情况下，主要通过采样电阻实现电流检测；在小电流情况下，主要通过采样电容实现电流检测，即分别采用适应不同电流值的电流检测方法进行电流检测，从而能够精确的检测到待检测的大电流或者微小电流。

【实施例二】

请参考图3，其为本发明实施例二的电流检测电路的结构示意图。如图3所示，所述电流检测电路包括：比较电路40、与所述比较电路40的第一端(在此为正向输入端)连接的采样电路41及与所述比较电路40的第二端(在此为反向输入端)连接的参考电路42；其中，所述采样电路41用于采样负载电路50的电压；所述参考电路42用于提供参考电压。

进一步的，所述采样电路41包括采样电容410和采样电阻411，其中，所述采样电容410与所述负载电路50并联，所述采样电阻411与所述负载电路50串联。在本申请实施例中，在大电流检测中，主要通过采样电阻411实现电流检测；在小电流检测中，主要通过采样电容410实现电流检测。

同样的，所述采样电容410通过一控制回路412与供电装置(图3中未示出)连接。其中，所述控制回路412具体可以为开关，所述供电装置具体可以为电压源。在此，通过所述采样电容410与控制回路412连接，所述控制回路412与供电装置连接，由此可以很方便的实现所述采样电容410的充电与放电，进而实现对于较小电流的检测。

本实施例二与实施例一的差别在于，所述采样电路41还包括分压电路413，所述分压电路413与所述负载电路50并联。进一步的，所述分压电路413包括多个第一电阻串联，在此所述分压电路413通过两个第一电阻串联实现。在本申请实施例中，提供给所述比较电路40的第一端的电压可以是所述负载电路50电压的分压，即通过对采样点B进行电压采样实现，由此既能够避免所述比较电路40的第一端输入电压过大的问题，又能够提高采样精度。

相应的，可通过上述电流检测电路对负载电路50进行电流检测，具体可参考实施例一，本实施例二对此不再赘述。

【实施例三】

请参考图4，其为本发明实施例三的电流检测电路的结构示意图。如图4所示，所述电流检测电路包括：比较电路60、与所述比较电路60的第一端(在此为正向输入端)连接的采样电路61及与所述比较电路60的第二端(在此为反向输入端)连接的参考电路62；其中，所述采样电路61用于采样负载电路70的电压；所述参考电路62用于提供参考电压。

进一步的，所述采样电路61包括采样电容610和采样电阻611，其中，所述采样电容610与所述负载电路70并联，所述采样电阻611与所述负载电路70串联。在本申请实施例中，在大电流检测中，主要通过采样电阻611实现电流检测；在小电流检测中，主要通过采样电容610实现电流检测。

同样的，所述采样电容610通过一控制回路612与供电装置(图4中未示出)连接。其中，所述控制回路612具体可以为开关，所述供电装置具体可以为电压源。在此，通过所述采样电容610与控制回路612连接，所述控制回路612与供电装置连接，由此可以很方便的实现所述采样电容610的充电与放电，进而实现对于较小电流的检测。

所述采样电路61还包括分压电路613，所述分压电路613与所述负载电路70并联。进一步的，所述分压电路613包括多个第一电阻串联，在此所述分压电路613通过两个第一电阻串联实现。在本申请实施例中，提供给所述比较电路60的第一端的电压可以是所述负载电路70电压的分压，由此既能够避免所述比较电路60的第一端输入电压过大的问题，又能够提高采样精度。

在本申请实施例中，所述电流检测电路位于充电设备内，所述负载电路70为被充电设备。进一步的，所述负载电路70为被充电的蓝牙耳机，所述负载电路70通过接口与电流检测电路连接。例如，对于蓝牙耳机充电，要求充电设备输出5v电压，蓝牙耳机初始充电电流为100mA，这时通过采样电阻611采的电压AD值(数字值)为10左右。当充电电流变小(即蓝牙耳机即将充满电时)，变为40mA时，通过采样电阻611采的电压AD值为2～3时，切换到小电流采样(即通过采样电容610实现采样)，40mA工作状态时其计数值为100。当相应的计数值为500时表明蓝牙耳机已经充满电，由此能够使得蓝牙耳机的电池真正充满。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (14)

1.一种电流检测电路，用于检测负载电路的电流，其特征在于，所述电流检测电路包括：比较电路、与所述比较电路的第一端连接的采样电路及与所述比较电路的第二端连接的参考电路；其中，所述采样电路用于采样所述负载电路的电压；所述参考电路用于提供参考电压。

2.如权利要求1所述的电流检测电路，其特征在于，所述采样电路包括采样电容和采样电阻，所述采样电容与所述负载电路并联，所述采样电阻与所述负载电路串联。

3.如权利要求2所述的电流检测电路，其特征在于，所述采样电路还包括分压电路，所述分压电路与所述负载电路并联。

4.如权利要求3所述的电流检测电路，其特征在于，所述分压电路包括多个第一电阻串联。

5.如权利要求2所述的电流检测电路，其特征在于，所述采样电容通过一控制回路与一供电装置连接。

6.如权利要求5所述的电流检测电路，其特征在于，所述控制回路包括开关。

7.如权利要求5所述的电流检测电路，其特征在于，所述供电装置包括电压源。

8.如权利要求1～7中任一项所述的电流检测电路，其特征在于，所述参考电路包括第二电阻及与所述第二电阻串联的二极管。

9.一种电流检测方法，采用如权利要求1～8中任一项所述的电流检测电路，其特征在于，所述电流检测方法包括：

获取采样电路的等效输出电压；

将所述等效输出电压与一预设电压进行比较；

当所述等效输出电压大于等于所述预设电压时，采用第一电流检测方法对负载电路进行电流检测；当所述等效输出电压小于所述预设电压时，采用第二电流检测方法对负载电路进行电流检测；

其中，所述第一电流检测方法检测的电流大于所述第二电流检测方法检测的电流。

10.如权利要求9所述的电流检测方法，其特征在于，采用第一电流检测方法对负载电路进行电流检测包括：

获取采样电阻的阻值和所述采样电阻两端的电压；

根据所述采样电阻两端的电压和所述采样电阻的阻值，得到负载电路的电流。

11.如权利要求10所述的电流检测方法，其特征在于，采用第二电流检测方法对负载电路进行电流检测包括：

使采样电容放电，同时开始计时，并采样所述负载电路的电压，得到第一电压；

当采样电容上的电压低于参考电压时，停止计时，并采样所述负载电路的电压，得到第二电压；

根据所述第一电压和所述第二电压的电压差值、计时得到的时间值及所述采样电容的电容值，得到负载电路的电流。

12.如权利要求11所述的电流检测方法，其特征在于，采用第二电流检测方法对负载电路进行电流检测还包括：

将计时得到的时间值与一预设时间值进行比较；

当所述计时得到的时间值小于所述预设时间值时，采用第一电流检测方法对负载电路进行电流检测；当所述计时得到的时间值大于等于所述预设时间值时，采用第二电流检测方法对负载电路进行电流检测。

13.如权利要求11所述的电流检测方法，其特征在于，通过计数器的计数实现计时。

14.如权利要求11所述的电流检测方法，其特征在于，通过采样电容与供电装置之间的控制回路断开实现采样电容的放电；通过采样电容与供电装置之间的控制回路连通实现采样电容的充电。