CN108983066A - 一种电流自动检测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电流自动检测电路,其中包括:负载连接单元,负载连接单元用于连接负载;负载检测单元,负载检测单元包括差分放大器和检测电阻;包括:第一电源端;第二电源端;第一输入端,用于连接一第一输入信号;第二输入端,用于连接一第二输入信号;输出端;复数个MOS管组成的差分放大电路,可控制地连接于第一电源端、第二电源端、第一输入端、第二输入端及输出端之间;检测电阻连接于第一输入信号的支路上,以实现电流检测功能。有益效果在于:增加检测电阻来实现电流检测功能,并且电路内部产生基准电压,能够检测到很小的容性负载变化,设计运放输出管的误差来抵消工艺的偏差,使得检测工作准确无误。
Description
技术领域
本发明涉及电子线路检测技术领域,尤其涉及一种电流自动检测电路。
背景技术
对于外部负载接入时存在不确定因素,目前移动式储能设备均设有对外部负载的检测模块,以很好的保护移动式储能设备,延长其使用寿命。通常是在负载接入移动储能设备之后,人为开启开关来启动电源,模块开始对负载进行检测,若负载离开移动储能设备忘记关电源开关,则检测模块一直工作并且一直消耗电能,造成电能的浪费。
现有技术中,对于负载的检测模块存在以下几个问题:(1)对于微小容性负载的检测问题仍然是一个难题;(2)对于微小负载的检测问题,需要依赖现有的设计工艺的精度;(3)短路保护时,需要设置单独的检测电路;(4)如果负载电容很小的话,电压变化范围小,可能检测不出来。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题,现提供一种旨在内部产生基准源,能够检测到很小的容性负载变化,同时能够输出逻辑指示信号,告知系统有负载接入,完成识别过程以实现电流检测功能的电流自动检测电路。
具体技术方案如下:
一种电流自动检测电路,其中包括:
负载连接单元,所述负载连接单元用于连接负载;
负载检测单元,所述负载检测单元包括差分放大器和检测电阻;
所述差分放大器包括:
第一电源端,用于连接一第一电源电压;
第二电源端,用于连接一第二电源电压;
第一输入端,用于连接一第一输入信号,所述第一输入信号连接所述负载连接单元;
第二输入端,用于连接一第二输入信号;
输出端,用于输出所述输出信号;
复数个MOS管组成的差分放大电路,可控制地连接于所述第一电源端、所述第二电源端、所述第一输入端、所述第二输入端及所述输出端之间,用以对所述第一输入信号和所述第二输入信号进行差分放大以输出所述输出信号;
所述检测电阻连接于所述第一输入信号的支路上,以实现电流检测功能。
优选的,所述差分放大电路包括:
第一PMOS管,其栅极与所述第一输入信号连接,漏极连接一第一交汇结点,源极连接一第二交汇结点;
第二PMOS管,其栅极与所述第二输入信号连接,源极连接所述第二交汇结点;
第一NMOS管,其源极与所述第一电源端连接,漏极与所述第一交汇结点连接,栅极与所述漏极连接;
第二NMOS管,其源极与所述第一电源端连接,漏极与所述第二PMOS管的漏极连接,栅极与所述第一NMOS管的栅极连接;
第三PMOS管,其栅极连接一分压电路,源极与所述第二电源端连接,漏极连接所述第二交汇结点;
第四PMOS管,其栅极与所述第三PMOS管的栅极连接,源极与所述第二电源端连接,漏极与所述第二交汇结点连接。
优选的,所述差分放大电路还包括:
第一NMOS输出管,其源极与所述第一电源端连接,漏极通过一第一二极管与所述检测电阻连接,栅极与所述第二PMOS管的漏极连接;
第二NMOS输出管,其源极与所述第一电源端连接,漏极与所述输出端连接,栅极连接所述第一NMOS输出管的栅极;
第一PMOS输出管,其栅极与所述分压电路连接,源极与所述第二电源端连接,漏极与所述检测电阻连接;
第二PMOS输出管,其栅极与所述第一PMOS输出管的栅极连接,源极与所述第二电源端连接,漏极与所述输出端连接。
优选的,所述负载连接单元包括:
第一电阻,连接于所述负载端开关与所述第二电源端之间;
第一电容,连接于所述负载端开关与所述第二电源端之间。
优选的,所述负载连接单元还包括:
负载端开关,连接至所述第一输入信号;
第二电阻,连接于所述第一输入信号与所述第二电源端之间;
第三电阻,连接于所述第一输入信号与所述第二电源端之间;
第二电容,连接于所述第一输入信号与所述第二电源端之间。
优选的,所述分压电路包括:
第四电阻,连接于所述第一电源端与所述第二输入信号之间;
第五电阻,连接于所述第二输入信号与所述第三PMOS管的漏极之间。
优选的,所述第一输入信号为基准电压信号;
所述第二输入信号为分压电压信号。
优选的,所述第四PMOS管的衬底分别连接所述第一PMOS管的衬底与所述第二PMOS管的衬底。
本发明的技术方案有益效果在于:公开了一种电流自动检测电路,增加检测电阻来实现电流检测功能,并且电路内部产生基准电压,能够检测到很小的容性负载变化,设计运放输出管的误差来抵消工艺的偏差,使得检测工作准确无误。
附图说明
参考所附附图,以更加充分的描述本发明的实施例。然而,所附附图仅用于说明和阐述,并不构成对本发明范围的限制。
图1为本发明一种电流自动检测电路的电路图;
图2为本发明的实施例中,负载连接单元中产生基准电压的波形图;
图3为本发明的实施例中,负载检测单元中检测负载微小变化的波形图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,但不作为本发明的限定。
如图1所示,本发明包括一种电流自动检测电路,其中包括:
负载连接单元1,负载连接单元1用于连接负载;
负载检测单元2,负载检测单元2包括差分放大器和检测电阻DR,
差分放大器包括:
第一电源端S1,用于连接一第一电源电压V1;
第二电源端S2,用于连接一第二电源电压V2;
第一输入端IN1,用于连接一第一输入信号Vin1,第一输入信号Vin1连接负载连接单元1;
第二输入端IN2,用于连接一第二输入信号Vin2;
输出端VOUT,用于输出输出信号Vout;
复数个MOS管组成的差分放大电路20,可控制地连接于第一电源端S1、第二电源端S2、第一输入端IN1、第二输入端IN2及输出端VOUT之间,用以对第一输入信号Vin1和第二输入信号Vin2进行差分放大以输出输出信号Vout;
检测电阻DR连接于第一输入信号Vin1的支路上,以实现电流检测功能。
通过上述电流自动检测电路的技术方案,负载连接单元1连接负载,负载检测单元2包括差分放大器,通过复数个MOS管设置差分放大电路,并且负载检测单元2设置有分压电路产生基准电压信号,通过对第二电源电压V2分压得到,差分放大器对基准电压信号与负载检测信号进行比较与放大得到输出信号Vout,进而能检测到很小的容性负载变化;
进一步地,将检测电阻DR连接于第一输入信号Vin1的支路上,使得差分放大电路的驱动能力将受到限制,设最大的驱动能力为Imax,Imax*DR=Vr,Vr为分压电压,例如,简单计算,如果DR为100kohm,分压电压为2V,此时最大的驱动能力为Imax=2V/100kohm=20uA;具体地,当无电流负载的情况下,差分放大电路工作在放大状态,当插入电流超过负载20uA的电流时,此时差分放大电路的输出管会超出驱动能力范围,同时会输出逻辑指示信号,并告知系统有负载接入,完成识别过程,以实现电流检测功能。
需要说明的是,负载检测单元2内部产生的基准电压信号,和差分放大器的运放参数无关联,并且基准电压信号的电压大小和分压电路的分压电阻有关,可随意设置。
在一种较优的实施例中,差分放大电路20包括:
第一PMOS管P1,其栅极与第一输入信号Vin1连接,漏极连接一第一交汇结点X1,源极连接一第二交汇结点X2;
第二PMOS管P2,其栅极与第二输入信号Vin2连接,源极连接第二交汇结点X2;
第一NMOS管N1,其源极与第一电源端S1连接,漏极与第一交汇结点X1连接,栅极与漏极连接;
第二NMOS管N2,其源极与第一电源端S1连接,漏极与第二PMOS管P2的漏极连接,栅极与第一NMOS管N1的栅极连接;
第三PMOS管P3,其栅极连接一分压电路21,源极与第二电源端S2连接,漏极连接第二交汇结点X2;
第四PMOS管P4,其栅极与第三PMOS管P3的栅极连接,源极与第二电源端S2连接,漏极与第二交汇结点X2连接。
在一种较优的实施例中,差分放大电路20还包括:
第一NMOS输出管Q1,其源极与第一电源端S1连接,漏极通过一第一二极管D1与检测电阻DR连接,栅极与第二PMOS管P2的漏极连接;
第二NMOS输出管Q2,其源极与第一电源端S1连接,漏极与输出端VOUT连接,栅极连接第一NMOS输出管Q1的栅极;
第一PMOS输出管Q3,其栅极与分压电路21连接,源极与第二电源端S2连接,漏极与检测电阻DR连接;
第二PMOS输出管Q4,其栅极与第一PMOS输出管Q3的栅极连接,源极与第二电源端S2连接,漏极与输出端VOUT连接。
在一种较优的实施例中,负载连接单元1包括:
第一电阻R1,连接于负载端开关K与第二电源端S2之间;
第一电容C1,连接于负载端开关K与第二电源端S2之间。
在一种较优的实施例中,负载连接单元1还包括:
负载端开关K,连接至第一输入信号Vin1;
第二电阻R2,连接于第一输入信号Vin1与第二电源端S2之间;
第三电阻R3,连接于第一输入信号Vin1与第二电源端S2之间;
第二电容C2,连接于第一输入信号Vin1与第二电源端S2之间。
在一种较优的实施例中,分压电路21包括:
第四电阻R4,连接于第一电源端S1第二输入信号Vin2之间;
第五电阻R5,连接于第二输入信号Vin2与第三PMOS管P3的漏极间。
在一种较优的实施例中,第一输入信号Vin1为基准电压信号;
第二输入信号Vin2为分压电压信号。
在一种较优的实施例中,第四PMOS管P4的衬底分别连接第一PMOS管P1的衬底与第二PMOS管P2的衬底。
具体地,本实施例中,以第一PMOS管P1、第二PMOS管P2作为输入对管的差分放大器,其负载电流镜由第一NMOS管N1和第二NMOS管N2组成,第三PMOS管P3与第四PMOS管提供差分放大电路的工作电流;
进一步地,如图2所示,负载连接单元1包括第一电阻R1与第一电容C1组成一充放电电路,产生一第一电压信号Vb,负载连接单元1还包括第二电阻R2,第三电阻R3及第二电容C2,产生一第一输入信号Vin1,负载检测单元2的差分放大器参考第一电压信号Vb对基准电压信号与分压电压信号进行比较与放大得到输出信号Vout;
进一步地,如图3所示,第一电压信号Vb与第一输入信号Vin1之间,负载检测单元2的差分放大器可以检测出微小负载的变化,在负载检测单元2中的第一二极管D1用于单向对负载检测单元2的输出端进行充放电,不会拉电流,防止误动作,并且设置检测电阻DR,使得差分放大电路的驱动能力将受到限制,当无电流负载的情况下,差分放大电路工作在放大状态,当插入电流超过负载20uA的电流时,此时差分放大电路的输出管会超出驱动能力范围,同时会输出逻辑指示信号,并告知系统有负载接入,完成识别过程,以实现电流检测功能;同时第一NMOS输出管Q1、第二NMOS输出管Q2、第一PMOS输出管Q3与第二PMOS输出管Q4设计的误差值余量足够抵消工艺带来的偏差,使得正常情况下输出为零,防止误动作。
以上所述仅为本发明较佳的实施例,并非因此限制本发明的实施方式及保护范围,对于本领域技术人员而言,应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案,均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种电流自动检测电路,其特征在于,包括:
负载连接单元,所述负载连接单元用于连接负载;
负载检测单元,所述负载检测单元包括差分放大器和检测电阻;
所述差分放大器包括:
第一电源端,用于连接一第一电源电压;
第二电源端,用于连接一第二电源电压;
第一输入端,用于连接一第一输入信号,所述第一输入信号连接所述负载连接单元;
第二输入端,用于连接一第二输入信号;
输出端,用于输出所述输出信号;
复数个MOS管组成的差分放大电路,可控制地连接于所述第一电源端、所述第二电源端、所述第一输入端、所述第二输入端及所述输出端之间,用以对所述第一输入信号和所述第二输入信号进行差分放大以输出所述输出信号;
所述检测电阻连接于所述第一输入信号的支路上,以实现电流检测功能。
2.根据权利要求1所述的电流自动检测电路,其特征在于,所述差分放大电路包括:
第一PMOS管,其栅极与所述第一输入信号连接,漏极连接一第一交汇结点,源极连接一第二交汇结点;
第二PMOS管,其栅极与所述第二输入信号连接,源极连接所述第二交汇结点;
第一NMOS管,其源极与所述第一电源端连接,漏极与所述第一交汇结点连接,栅极与所述漏极连接;
第二NMOS管,其源极与所述第一电源端连接,漏极与所述第二PMOS管的漏极连接,栅极与所述第一NMOS管的栅极连接;
第三PMOS管,其栅极连接一分压电路,源极与所述第二电源端连接,漏极连接所述第二交汇结点;
第四PMOS管,其栅极与所述第三PMOS管的栅极连接,源极与所述第二电源端连接,漏极与所述第二交汇结点连接。
3.根据权利要求2所述的电流自动检测电路,其特征在于,所述差分放大电路还包括:
第一NMOS输出管,其源极与所述第一电源端连接,漏极通过一第一二极管与所述检测电阻连接,栅极与所述第二PMOS管的漏极连接;
第二NMOS输出管,其源极与所述第一电源端连接,漏极与所述输出端连接,栅极连接所述第一NMOS输出管的栅极;
第一PMOS输出管,其栅极与所述分压电路连接,源极与所述第二电源端连接,漏极与所述检测电阻连接;
第二PMOS输出管,其栅极与所述第一PMOS输出管的栅极连接,源极与所述第二电源端连接,漏极与所述输出端连接。
4.根据权利要求1所述的电流自动检测电路,其特征在于,所述负载连接单元包括:
第一电阻,连接于所述负载端开关与所述第二电源端之间;
第一电容,连接于所述负载端开关与所述第二电源端之间。
5.根据权利要求1所述的电流自动检测电路,其特征在于,所述负载连接单元还包括:
负载端开关,连接至所述第一输入信号;
第二电阻,连接于所述第一输入信号与所述第二电源端之间;
第三电阻,连接于所述第一输入信号与所述第二电源端之间;
第二电容,连接于所述第一输入信号与所述第二电源端之间。
6.根据权利要求2所述的电流自动检测电路,其特征在于,所述分压电路包括:
第四电阻,连接于所述第一电源端与所述第二输入信号之间;
第五电阻,连接于所述第二输入信号与所述第三PMOS管的漏极之间。
7.根据权利要求1所述的电流自动检测电路,其特征在于,所述第一输入信号为基准电压信号;
所述第二输入信号为分压电压信号。
8.根据权利要求2所述的电流自动检测电路,其特征在于,所述第四PMOS管的衬底分别连接所述第一PMOS管的衬底与所述第二PMOS管的衬底。
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