CN106645927A - 开关电源功率检测电路 - Google Patents

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Abstract

一种开关电源功率检测电路，设置在电源线路上，该电源线路具有至少一个电流采样电阻，包括：电流检测电路，具有两个与电流采样电阻并联的电流采样端和电流输出端，检测电源线路中的电流值；电压检测电路，具有两个与电源线路的正极和负极相连的电压采样端和电压输出端，检测电源线路中的电压值；乘法电路，连接电流输出端和电压输出端，将检测的电路和电压相乘，并输出功率值；其中，电流检测电路包括依次连接的第一限流电阻、去耦电容、光耦隔离器以及第一差分放大电路，电压检测电路包括第二差分放大电路。将电压测量值和电流测量经过乘法电路相乘后，得到的就是功率。整个功率检测电路具有电压检测精准，运行电流小且成本低的优点。

Description

开关电源功率检测电路
技术领域
本发明属于功率检测领域，涉及一种电源功率检测电路，用于对开关电源的输出进行电流、电压、功率的检测。
背景技术
目前，开关电源广泛应用在电气行业中，尤其在电力电子技术领域。在使用开关电源时，对开关电源的功率进行检测，时时的掌握电流和电压的输出能方便设备的诊断和维修，避免不必要的紧急情况发生。然而，如今使用的开关电源功率检测电路存在三个问题：一、功率检测电路主要通过功率计实现，很少对电流和电压同时检测；二、功率检测电路使用的电流传感器对微小的电流无法进行精准的检测；二、大多数功率检测电路使用的是电流或电压传感器，大大的增加了制造成本。
当使用功率计对开关电源的功率进行测量时，由于功率计只能测试产品的整机功率，受电流测量范围的限制，无法测量微功耗元器件的功率。当大系统出现故障时，只对输出的功率进行分析，是无法找出故障点，更无法对故障进行诊断。
电路的输入有意想不到的干扰或者输出接有敏感负载时，当信号经过运算放大器后，干扰信号会叠加，采用电流传感器无法对输入、输出信号进行隔离，会增大检测的误差。
在检测微小的信号时，若只使用运算放大器，信号会被运算放大器里的干扰信号所覆盖，使电路不能正常工作。
因此，现有技术缺乏一种能同时检测电流和电压，且生产成本较低的功率检测电路，或需要一种设备来精准的检测微小电流。。
发明内容
本发明就是为了解决上述的问题的，目的在于提供一种开关电源功率检测电路，使检测设备功率的同时，也能检测设备的电流和电压。也就是说，将检测的电流和电压用于乘法电路，实现功率的检测。
一种开关电源功率检测电路，设置在电源线路上，该电源线路具有至少一个电流采样电阻，包括：电流检测电路，具有两个与电流采样电阻并联的电流采样端和电流输出端，用于检测电源线路中的电流值；电压检测电路，具有两个与电源线路的正极和负极相连的电压采样端和电压输出端，用于检测电源线路中的电压值；乘法电路，连接电流输出端和电压输出端，用于将检测的电路和电压相乘，并输出功率值；其中，电流检测电路包括依次连接的第一限流电阻、去耦电容、光耦隔离器以及第一差分放大电路，电压检测电路包括第二差分放大电路。
本发明提供的开关电源功率检测电路，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，电流检测电路中，在光耦隔离器的输出引脚和第一差分放大电路的输入引脚之间设置有第二限流电阻。
本发明提供的开关电源功率检测电路，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，电流检测电路中，在光耦隔离器的输出引脚和第一差分放大电路的输入引脚之间还并联设置有第一RC滤波电路。
本发明提供的开关电源功率检测电路，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，电流输出端上串联设置有第二RC滤波电路。
本发明提供的开关电源功率检测电路，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，与第一差分放大电路的正输入引脚并联设置的第二RC滤波电路的电阻上接有基准电压。
本发明提供的开关电源功率检测电路，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，电压检测电路还包括第三限流电阻，该第三限流电阻串联连接在第二差分放大电路的输入引脚上。
本发明提供的开关电源功率检测电路，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，电压检测电路中，在第三限流电阻和第二差分放大电路的输入引脚之间并联设置有第三RC滤波电路。
本发明提供的开关电源功率检测电路，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，与第二差分放大电路的正输入引脚并联设置的第三RC滤波电路的电阻上接有基准电压。
本发明提供的开关电源功率检测电路，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，电压输出端上串联设置有第四RC滤波电路。
本发明提供的开关电源功率检测电路，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，光耦隔离器为线性光耦隔离器。
发明作用与效果
根据本发明所提供的开关电源功率检测电路，其中，电流检测电路由电流采样电阻、限流电阻、线性光耦隔离器、滤波电容、去耦电容、辅助电阻以及差分放大电路组成，当同一导线上的电压经过阻值很小的电流采样电阻后，会有电压差存在，电压差经过限流电阻后，形成精度较高的电压，该电压在线性光耦隔离器的作用下，放大或缩小一定的倍数后供差分放大电路使用，差分放大电路的输出电压经过RC滤波电路后，形成精度较高的电压。通过计算差分放大器的输出电压可得到采样电阻两端的电压，根据欧姆定理，即得到输出的电流。
电压检测电路较简单，主要由差分放大电路、滤波电容、去耦电容、RC滤波电路组成，电压经差分放大电路后放大，通过检测差分放大器输出端的电压即可实现电压的检测。
将电压测量值和电流测量经过乘法电路相乘后，得到的就是功率。整个功率检测电路具有电压检测精准，运行电流小且成本低的优点。
附图说明
图1是本发明的实施例中开关电源功率检测电路的电路结构示意图；
图2是本发明的实施例中电流检测电路示意图；以及
图3是本发明的实施例中电压检测电路示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的开关电源功率检测电路的具体结构、电路元件连接关系作具体阐述。
实施例
图1是本发明的实施例中开关电源功率检测电路的电路结构示意图。
如图1所示，开关电源功率检测电路包括电流采样电阻R1，电流检测电路101，电压检测电路102，乘法电路103。在本实施例中乘法电路103的输出端与电脑的CPU连接。
电流采样电阻R1，用于形成采样电流。
电流检测电路101，用于检测电路板上待测部分的电流值。
电压检测电路102，用于检测电路板上待测部分的电压值。
乘法电路103，用于将检测的电流和电压相乘，实现功率检测的目的。
图2是本发明的实施例中电流检测电路示意图。
如图2所示，电流检测电路101包括限流电阻201，去耦电容C1，线性线性光耦隔离器202，差分放大电路203，滤波和退耦电容C2、C3、C6，滤波电容C4、C5，RC滤波电路R8、C6。
电源的正负接线通过限流电阻201中的电阻R2、R3后跨接在去耦电容C1的两端，得到精度较高、无噪声的电压，供线性光耦隔离器202的输入端使用。
线性光耦隔离器202将输入、输出信号隔离，并将输入信号放大或缩小一定的倍数后，得到具有高信噪比的输出电压。
线性光耦隔离器的双电源均与接地电容相连。
线性光耦隔离器输入端和输出端的地线引脚分别接不同的地。
输出电压的高电位与差分放大器203的正极连接、低电位与差分放大器203的负极连接。
差分放大器上的平衡电阻与滤波电容并联，构成RC滤波电路。
差分放大器的平衡电阻上接有基准电压。
差分放大器203的输出与RC滤波电路相连，通过测量差分放大器的输出的电压，可得到采样电阻两端的电压，然后根据欧姆定律，即可计算出输出电流。
设光耦的传输比为K，R2＝R3，R4＝R5，R6＝R7，则输出电压UI的表达式为：
图3是本发明的实施例中电压检测电路示意图。
如图3所示，输入电压的正负电位分别于运算放大器的正、负极相连。
差分放大器上的平衡电阻与滤波电容并联，构成RC滤波电路。
差分放大器的平衡电阻上接有基准电压。
差分放大器301的输出端与RC滤波电路相连，通过测量差分放大器输出的电压，可得到采样电阻两端的电压。
设R9＝R10，R11＝R12，根据计算可得
最后对应检测得到的Ua和I进行乘法运算，就可以得到功率。
实施例的作用和有益效果
根据本实施例所提供的开关电源功率检测电路，其中，电流检测电路由电流采样电阻、限流电阻、线性光耦隔离器、滤波电容、去耦电容、辅助电阻以及差分放大电路组成，当同一导线上的电压经过阻值很小的电流采样电阻后，会有电压差存在，电压差经过限流电阻后，形成精度较高的电压，该电压在线性光耦隔离器的作用下，放大或缩小一定的倍数后供差分放大电路使用，差分放大电路的输出电压经过RC滤波电路后，形成精度较高的电压。通过计算差分放大器的输出电压可得到采样电阻两端的电压，根据欧姆定理，即得到输出的电流。
电压检测电路较简单，主要由差分放大电路、滤波电容、去耦电容、RC滤波电路组成，电压经差分放大电路后放大，通过检测差分放大器输出端的电压即可实现电压的检测。
将电压测量值和电流测量经过乘法电路相乘后，得到的就是功率。整个功率检测电路具有电压检测精准，运行电流小且成本低的优点。
根据本实施例所涉及的开关电源功率检测电路，将功率测量分为了电压的测量和电流的测量，扩大了功率检测电路的应用范围，增强实用性。
在本实施例的开关电源功率检测电路中，将电流检测电路和电压检测电路分开设计，能实时监测电源输入输出的电流、电压，当电源出现故障是，使用万用表就能快速的判断故障点，有利于故障诊断。
在本实施例的开关电源功率检测电路中，设计的电路是通过模拟电路来进行功率运算，无需CPU参与计算，减轻了CPU负担，有利于大系统的稳定、快速运行。
在本实施例的开关电源功率检测电路中，电流检测电路使用线性光耦隔离器，有效的将输入、输出信号进行隔离，提高了电流的检测精度，同时也降低了设计成本。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合等。

Claims (10)

1.一种开关电源功率检测电路，设置在电源线路上，该电源线路具有至少一个电流采样电阻，包括：
电流检测电路，具有两个与所述电流采样电阻并联的电流采样端和电流输出端，用于检测所述电源线路中的电流值；
电压检测电路，具有两个与所述电源线路的正极和负极相连的电压采样端和电压输出端，用于检测所述电源线路中的电压值；
乘法电路，连接所述电流输出端和所述电压输出端，用于将检测的电路和电压相乘，并输出功率值；
其中，所述电流检测电路包括依次连接的第一限流电阻、去耦电容、光耦隔离器以及第一差分放大电路，
所述电压检测电路包括第二差分放大电路。
2.根据权利要求1所述的开关电源功率检测电路，其特征在于：
其中，所述电流检测电路中，在所述光耦隔离器的输出引脚和所述第一差分放大电路的输入引脚之间设置有第二限流电阻。
3.根据权利要求1所述的开关电源功率检测电路，其特征在于：
其中，所述电流检测电路中，在所述光耦隔离器的输出引脚和所述第一差分放大电路的输入引脚之间还并联设置有第一RC滤波电路。
4.根据权利要求3所述的开关电源功率检测电路，其特征在于：
其中，所述电流输出端上串联设置有第二RC滤波电路。
5.根据权利要求3所述的开关电源功率检测电路，其特征在于：
其中，与所述第一差分放大电路的正输入引脚并联设置的所述第二RC滤波电路的电阻上接有基准电压。
6.根据权利要求1所述的开关电源功率检测电路，其特征在于：
其中，所述电压检测电路还包括第三限流电阻，该第三限流电阻串联连接在所述第二差分放大电路的输入引脚上。
7.根据权利要求6所述的开关电源功率检测电路，其特征在于：
其中，所述电压检测电路中，在所述第三限流电阻和所述第二差分放大电路的输入引脚之间并联设置有第三RC滤波电路。
8.根据权利要求7所述的开关电源功率检测电路，其特征在于：
其中，与所述第二差分放大电路的正输入引脚并联设置的所述第三RC滤波电路的电阻上接有基准电压。
9.根据权利要求1所述的开关电源功率检测电路，其特征在于：
其中，所述电压输出端上串联设置有第四RC滤波电路。
10.根据权利要求1所述的开关电源功率检测电路，其特征在于：
其中，所述光耦隔离器为线性光耦隔离器。
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