CN110286257A - 电流检测方法及装置，电子设备及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及电子技术领域，公开了一种电流检测方法及装置，电子设备及计算机可读存储介质。本发明中，在N个预设的量程中选择一个初始量程对电流进行检测，得到初始电流值；N为大于1的自然数；根据初始电流值与N个预设的量程的最大值的大小关系，确定用于检测电流的最终量程；通过最终量程检测电流，得到最终电流值。这样做可以在测量不同大小的电流是选择恰当的量程进行测量，在检测小电流时对量程进行调整，提高了检测电流的精度。另一方面，预先设置多个不同的量程，只需在寄存器中存储不同量程的测量范围，无需增加外部线路，同时也无需对芯片的硬件设计进行更改，在实现提高电流检测精度及准确度的同时，降低了成本。

Description

电流检测方法及装置，电子设备及计算机可读存储介质

技术领域

本发明实施例涉及电子技术领域，特别涉及一种电流检测方法及装置，电子设备及计算机可读存储介质。

背景技术

目前，电流检测技术基本相同，通常是采用检测场效应晶体管的电流，通过放大器放大该电流，并将放大后的电流通过模数转换器ADC，将模拟信号转换为数字信号，从而得到相应的电流的数字值。

发明人发现相关技术中至少存在如下问题：模数转换器ADC转换电流时能够识别的最小模拟电流值为±0.5A，电流精度为最小模拟电流值与输出电流值的比值，经计算可知当输出电流值为2.5A时，电流精度为20％，由于电流精度值越小，说明此时检测的电流值越准确，因此相关技术中，在检测小电流时，电流精度较差。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种电流检测方法及装置，电子设备及计算机可读存储介质，从而提高小电流检测的精度。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种电流检测方法，包括：在N个预设的量程中选择一个初始量程对电流进行检测，得到初始电流值；N为大于1的自然数；根据初始电流值与N个预设的量程的最大值的大小关系，确定用于检测电流的最终量程；通过最终量程检测电流，得到最终电流值。

本发明的实施方式还提供了一种电流检测装置，包括：初始检测模块，确定模块，最终检测模块；初始检测模块用于在N个预设的量程中选择一个初始量程对电流进行检测，得到初始电流值；N为大于1的自然数；确定模块用于根据初始电流值与N个预设的量程的最大值的大小关系，确定用于检测电流的最终量程；最终检测模块用于通过最终量程检测电流，得到最终电流值。

本发明的实施方式还提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行上述电流检测方法。

本发明的实施方式还提供了一种存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的电流检测方法。

本发明实施方式相对于现有技术而言，在预先设置的多个不同的量程选择一个初始量程用于对电流进行检测，根据电流值与量程最大值的大小关系确定最终实现模数转换的最终量程，通过不同的量程测量不同大小的电流，这样做可以在测量不同大小的电流是选择恰当的量程进行测量，在检测小电流时对量程进行调整，提高了检测电流的精度。预先设置多个不同的量程，只需在寄存器中存储不同量程的测量范围，无需增加外部线路，同时也无需对芯片的硬件设计进行更改，在实现提高电流检测精度及准确度的同时，降低了成本。

另外，在检测到电流的大小发生变化时，根据检测到的当前电流的大小与最终量程的最大值的大小关系，判断最终量程是否满足切换条件；若满足切换条件，则根据检测到的当前电流值与N个预设的量程的最大值的大小关系，切换用于检测当前电流的最终量程；通过切换后的最终量程检测当前电流，得到最终当前电流值。这样做可以在检测不同大小的电流时，对所确定的用于测量电流的量程进行调整，从而保证测量电流的过程中，根据电流值的大小实时调整测量电流值的量程，提高电流检测精度及准确度。

另外，根据初始电流值与N个预设的量程的最大值的大小关系，确定用于检测电流的最终量程，具体包括：在N个预设的量程的最大值中，选取与初始电流值相差最小，且大于初始电流值的最大值；将选取的最大值所属的量程作为最终量程。由于在测量的电流值处于量程的后半部分测量范围时，测量结果较为准确，所以在选择量程时，选择与初始电流值较为接近的最大值所属的量程作为最终量程，从而使确定的最终量程相对其余存储的量程而言所测量的电流值较为准确。

另外，N个预设的量程，具体为：两个不同的量程ImaxA和ImaxB；其中ImaxA的最大值大于ImaxB的最大值；在N个预设的量程的最大值中，选取与初始电流值相差最小，且大于初始电流值的最大值；将选取的最大值所属的量程作为最终量程，具体包括：若检测到的初始电流值大于或等于ImaxB的最大值，则将量程ImaxA作为最终量程；若检测到的初始电流值小于ImaxB的最大值，则将量程ImaxB作为最终量程。在预先存储的量程数量为两个时，针对小电流使用小量程进行检测，从而提高了小电流的侦测的精度。

另外，根据初始电流值与所述N个预设的量程的最大值的大小关系，确定用于检测电流的最终量程，具体包括：判断初始电流值所处的量程的测量范围；将初始电流值所处量程的测量范围的量程作为最终量程。在预先存储的量程的数量为多个，且多个量程的测量范围互不重叠时，根据电流值所处的量程的测量范围，确定最终量程，确保最终选择的最终量程满足当前电流的测量条件，避免由于电流值超出测量范围导致所选择的最终量程无法正确测量当前电流值。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是根据本发明第一实施方式中的电流检测方法的流程图；

图2是根据本发明第二实施方式中的电流检测方法的流程图；

图3是根据本发明第二实施方式中的电流检测的电路图；

图4是根据本发明第三实施方式中的电流检测方法的流程图；

图5是根据本发明第三实施方式中的电流检测的电路图；

图6是根据本发明第四实施方式中的电流检测装置的结构示意图；

图7是根据本发明第五实施方式中的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本发明的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。

本发明的第一实施方式涉及一种电流检测方法，在N个预设的量程中选择一个初始量程对电流进行检测，得到初始电流值；N为大于1的自然数；根据初始电流值与N个预设的量程的最大值的大小关系，确定用于检测电流的最终量程；通过最终量程检测电流，得到最终电流值。从而提高小电流的检测的精度。具体流程如图1所示。

步骤101，在N个预设的量程中选择一个初始量程对电流进行检测，得到初始电流值。具体地说，预先在寄存器中设置N个不同的量程，在检测晶体管(MOS管)的电流时，在N个预设的量程中选择任一初始量程，对电流进行检测。

在实际应用检测电流值的过程如下：可以将晶体管的电流经过放大器进行放大，并将放大后的电流通过模数转换器(ADC)，模数转换器可以通过寄存器设置量程最大值Imax，及该量程最大值对应的数字值FF，将检测到的电流与预先设置的量程最大值Imax进行对比，得到检测的电流对应的数字值。例如，假设寄存器设定的量程最大值为256A，8bit模数转换器的电流数字值能识别的最小模拟电流值为±0.5A，模数转换器的电流数字值能识别的最小模拟电流值与量程的最大值成正比，在量程最大值较大时，能识别的最小模拟电流值也相对较大，在量程最大值较小时，能识别的最小模拟电流值也相对较小。在模数转换器检测到的电流在255.5A至256.5A之间时，输出的对应的数字值为FFH，电流在254.5A至255.5A之间时，输出的对应的数字值为FEH，在253.5A至254.5A之间时，输出的对应的数字值为FDH，以此类推。

由于模数转换器能识别的最小模拟电流值很小但是不为零，所以会造成模数转换器检测的电流值具有一定的误差，例如，最小模拟电流值为±0.5A，所检测的电流为25.63A时，通过模数转换器检测到的电流可能为25.5A至26A之间的任一数值，检测的电流的精度较差，针对电流精度，可以根据模数转换器可以识别的最小模拟电流值与检测的电流值的差值进行计算，即电流精度＝识别的最小模拟电流值/实际检测的电流值，所计算出的电流精度的数值越大，经过模数转换器输出电流的电流精度越差。例如，当检测的电流为256A时，经过模电转换器输出的电流的精度为±0.5/256＝±0.2％；当检测的电流为25.6A时，经过模电转换器输出的电流的精度为±0.5/25.6＝±2％；当检测的电流为2.56A时，经过模电转换器输出的电流的精度为±0.5/2.56＝±20％；由此可以看出，同一量程检测不同电流时，电流越小，检测的电流的精度越差。

步骤102，确定用于检测电流的最终量程。具体地说，在检测的电流值与初始量程所能识别的最小模拟电流值相比，两者相差较小时，根据上述的论述可知，该初始量程检测的电流值精度数值较大，为了提高电流的测量精度，可以将模数转换器能识别的最小模拟电流值减小，也就是说可以减小量程的最大值。可以将通过初始量程检测到的初始电流值作为预估的当前时刻的电流值，从而根据初始电流值的大小及N个预设量程的最大值的大小关系，在N个预设的量程中确定用于检测当前电流值的最终量程。

步骤103，通过最终量程检测电流，得到最终电流值。具体地说，将模数转换器中设置的量程切换为最终量程后，以上述检测电流的方式检测当前电流。例如，切换后的最终量程的最大值为25.6A，此时，模数转换器转换的电流数字值能识别的最小模拟电流值为±0.05A，也就是说，在模数转换器检测到的电流在25.55A至25.65A之间时，输出的对应的数字值为FFH，电流在25.45A至25.55A之间时，输出的对应的数字值为FEH，在25.35A至25.45A之间时，输出的对应的数字值为FDH，以此类推。此时通过上述计算公式，电流精度＝识别的最小模拟电流值/实际检测的电流值，计算得到小电流25.6A的精度为±0.05/25.6＝±0.2％；当检测的电流为2.56A时，经过模电转换器输出的电流的精度为±0.05/2.56＝±2％。与上述量程为256A时相比，电流精度的数值明显减小，也就是说电流的检测精度有所提高，提高了最终输出的电流值的准确性。

另外，在使用最终量程对电流进行检测的过程中，还包括：在检测到电流的大小发生变化时，根据检测到的当前电流的大小与最终量程的最大值的大小关系，判断最终量程是否满足切换条件；若满足切换条件，则根据检测到的当前电流值与N个预设的量程的最大值的大小关系，切换用于检测当前电流的最终量程；通过切换后的最终量程检测当前电流，得到最终当前电流值。例如，所检测的电流值可能为以正弦曲线变化的电流值，在第一时刻点时，检测到的电流为20.6A，由上述论述可知，根据该检测的电流确定的最终量程的最大值可以为25.6A。随着时间的推移，检测到的电流发生变化，假设在第二时刻点时，通过最终量程检测到的电流为25.6A，由于最终量程的最大值为25.6A，由最终量程检测的电流值不会超出量程的测量范围，即不会超出25.6A，此刻若真实电流值超出最终量程的测量范围，则由最终量程检测的电流值不准确，需要将最终量程切换为测量范围较大的量程对第二时刻点的电流进行测量，从而保证电流值的准确性。

本发明实施方式相对于现有技术而言，在预先设置的多个不同的量程选择一个初始量程用于对电流进行检测，根据电流值与量程最大值的大小关系确定最终实现模数转换的最终量程，通过不同的量程测量不同大小的电流，这样做可以在测量不同大小的电流是选择恰当的量程进行测量，在检测小电流时对量程进行调整，提高了检测电流的精度。预先设置多个不同的量程，只需在寄存器中存储不同量程的测量范围，无需增加外部线路，同时也无需对芯片的硬件设计进行更改，在实现提高电流检测精度及准确度的同时，降低了成本。

本发明的第二实施方式涉及一种电流检测方法。第二实施方式对第一实施方式进一步细化，细化之处在于：在本发明第二实施方式中，对预先设置的量程的个数为两个的情况下，检测最终电流值进行具体说明，具体流程如图2所示。

步骤201，在两个预设的量程中选择一个初始量程对电流进行检测，得到初始电流值。

步骤202，确定用于检测电流的最终量程。

步骤203，通过最终量程检测电流，得到最终电流值。

具体地说，假设两个预设的量程分别为ImaxA和ImaxB；其中ImaxA的最大值大于ImaxB的最大值；下面以二相电流侦测电路为例，对电流的检测方法进行具体说明，如图3所示。各相电流分别进入放大器31，经放大器31放大的电流进入模数转换器33，量程ImaxA321和量程ImaxB322分别存储在不同的寄存器中，模数转换器33先以ImaxA对放大的电流进行测量，当检测的电流值小于ImaxB的量程最大值时，模数转换器33将设置的量程切换为ImaxB。在使用ImaxB对放大的电流进行测量时，若测量的电流值达到ImaxB的量程最大值，模数转换器33将设置的量程由ImaxB切换为ImaxA。两个模数转换器分别输出一个电流值，若模数转换器量程设置为ImaxA，那么根据模数转换器检测的电流Iadc与量程的最大值ImaxA计算得到输出电流Iout，即Iout＝(Iadc/FFH)*ImaxA；当模数转换器量程设置为ImaxB时，输出电流Iout＝(Iadc/FFH)*ImaxB。将两个输出的电流值通过加法器34，得到二相电流侦测电路的输出电流。

在实际应用中，ImaxB的量程最大值可以是随机设置的，也可以根据Intel(英特尔)的Spec(配置)设置较为合理的量程最大值，例如，可以将ImaxA的量程最大值的数值设置为ImaxB的量程最大值的数值的十倍。在设置量程的最大值之后，还可以利用设置的量程最大值进行测试，根据测试结果对量程最大值进行调整，从而达到更高的测量精度。

在本实施方式中，通过预先设置两个不同的量程，在测量小电流时使用小量程，在测量大电流时使用大量程，从而可以根据电流大小不同，实时调整测量电流的量程，达到提高电流精度的目的，使得到的电流值更为准确。

本发明的第三实施方式涉及一种电流检测方法。第三实施方式对第一实施方式进一步细化，细化之处在于：在本发明第三实施方式中，对预先设置的量程的个数为大于两个的情况下，检测最终电流值进行具体说明，具体流程如图4所示。

步骤401，在N个预设的量程中选择一个初始量程对电流进行检测，得到初始电流值。

步骤402，根据量程的测量范围确定用于检测电流的最终量程。

步骤403，通过最终量程检测电流，得到最终电流值。

为了使说明更便于理解，下面以5个预先设置的量程为例进行具体说明，但实际应用中并不限制预设的量程的数量。假设，各量程分别为Imax1、Imax2、Imax3、Imax4、Imax5，其中各量程最大值的大小关系如下：Imax1＜Imax2＜Imax3＜Imax4＜Imax5。下面以二相电流侦测电路为例，对电流的检测方法进行具体说明，如图5所示。各相电流分别进入放大器31，经放大器31放大的电流进入模数转换器33，量程Imax1(321)、Imax2(322)、Imax3(323)、Imax4(324)、Imax5(325)分别存储在不同的寄存器中，模数转换器33先以Imax1对放大的电流进行测量，当通过模数转换器对该电流进行转换后的电流值大于FF时，则将最终量程切换为下一个量程(Imax2)，再次对电流值进行计算，若计算后的电流值仍大于FF，则再次将最终量程切换为下一个量程(Imax3)，以此类推，最终选择一个最终量程，使通过最终量程计算的电流值小于FF，将该小于FF的电流值作为最终电流值。另一方面，在电流值变小时，则切换为上一个量程进行计算，例如，当前时刻最终量程为Imax5，通过最终量程计算的电流值为00，则将最终量程切换为上一个量程(Imax4)，并通过切换后的量程计算电流值，若计算的电流值仍为00，则再次将最终量程切换为上一个量程(Imax3)，以此类推，直至选择的最终量程计算的电流值在00和FF之间，将该电流值作为最终电流值。

在实际应用中，上述多个预设量程的量程测量范围可以互不重叠，多个量程可以通过将预先设置的量程进行等分或不等分得到，例如，假设未划分的量程为0-256A，若将该量程划分为5份时，划分后的各量程范围可以为0-25A、25-80A、80-150A、150-210A、210-256A。也可以随机划分为其他不同的量程范围，在此对划分后的量程范围不做限制。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本发明第四实施方式涉及一种电流检测装置，如图6所示，包括：初始检测模块61，确定模块62，最终检测模块63；初始检测模块61用于在N个预设的量程中选择一个初始量程对电流进行检测，得到初始电流值；N为大于1的自然数；确定模块62用于根据初始电流值与N个预设的量程的最大值的大小关系，确定用于检测电流的最终量程；最终检测模块63用于通过最终量程检测电流，得到最终电流值。

不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的系统实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。

本发明第五实施方式涉及一种电子设备，如图7所示，包括至少一个处理器701；以及，与至少一个处理器701通信连接的存储器702；其中，存储器702存储有可被至少一个处理器701执行的指令，指令被至少一个处理器701执行，以使至少一个处理器701能够执行上述电流检测方法。

其中，存储器702和处理器701采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器701和存储器702的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器701。

处理器701负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器702可以被用于存储处理器701在执行操作时所使用的数据。

本发明第六实施方式涉及一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例。

即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电流检测方法，其特征在于，包括：

在N个预设的量程中选择一个初始量程对电流进行检测，得到初始电流值；所述N为大于1的自然数；

根据所述初始电流值与所述N个预设的量程的最大值的大小关系，确定用于检测所述电流的最终量程；

通过所述最终量程检测所述电流，得到最终电流值。

2.根据权利要求1所述的电流检测方法，其特征在于，还包括：

在检测到所述电流的大小发生变化时，根据所述检测到的当前电流的大小与所述最终量程的最大值的大小关系，判断所述最终量程是否满足切换条件；

若满足所述切换条件，则根据所述检测到的当前电流值与所述N个预设的量程的最大值的大小关系，切换用于检测所述当前电流的最终量程；

通过所述切换后的最终量程检测所述当前电流，得到最终当前电流值。

3.根据权利要求1所述的电流检测方法，其特征在于，所述根据所述初始电流值与所述N个预设的量程的最大值的大小关系，确定用于检测所述电流的最终量程，具体包括：

在所述N个预设的量程的最大值中，选取与所述初始电流值相差最小，且大于所述初始电流值的最大值；

将选取的最大值所属的量程作为最终量程。

4.根据权利要求3所述的电流检测方法，其特征在于，所述N个预设的量程，具体为：

两个不同的量程ImaxA和ImaxB；其中ImaxA的最大值大于ImaxB的最大值；

在所述N个预设的量程的最大值中，选取与所述初始电流值相差最小，且大于所述初始电流值的最大值；将选取的最大值所属的量程作为最终量程，具体包括：

若检测到的所述初始电流值大于或等于ImaxB的最大值，则将所述量程ImaxA作为最终量程；

若检测到的所述初始电流值小于ImaxB的最大值，则将所述量程ImaxB作为最终量程。

5.根据权利要求4所述的电流检测方法，其特征在于，所述ImaxA的最大值为所述ImaxB的最大值的十倍。

6.根据权利要求1所述的电流检测方法，其特征在于，所述N个预设的量程的测量范围互不重叠。

7.根据权利要求6所述的电流检测方法，其特征在于，所述根据所述初始电流值与所述N个预设的量程的最大值的大小关系，确定用于检测所述电流的最终量程，具体包括：

判断所述初始电流值所处的量程的测量范围；

将所述初始电流值所处量程的测量范围的量程作为最终量程。

8.一种电流检测装置，其特征在于，包括：初始检测模块，确定模块，最终检测模块；

所述初始检测模块用于在N个预设的量程中选择一个初始量程对电流进行检测，得到初始电流值；所述N为大于1的自然数；

所述确定模块用于根据初始电流值与所述N个预设的量程的最大值的大小关系，确定用于检测所述电流的最终量程；

所述最终检测模块用于通过所述最终量程检测所述电流，得到最终电流值。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至7中任一所述的电流检测方法。

10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的电流检测方法。