CN110632377A - 检测装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种检测装置，包括至少一个电流检测电路，电流检测电路包括：采样单元，包括多个采样电阻，第一端与待测电流的流经的支路电连接，第二端接地；模数转换单元，包括第一模数转换模块和第二模数转换模块，模数转换模块的数量小于或者等于采样电阻的个数，第一模数转换模块的一端与第一端电连接，第二模数转换模块的一端与中间端电连接，第一模数转换模块与第二模数转换模块的参考电压的比值的绝对值为M，采样单元总电阻与中间端和第二端之间的电阻的比值为N，M<N；判断单元，判断输入第一模数转换模块的电压的绝对值是否大于第一模数转换模块的参考电压；计算单元，计算待测电流。该检测装置可采集大电流且小电流的检测精度较高。

Description

检测装置

技术领域

本申请涉及电流检测领域，具体而言，涉及一种检测装置。

背景技术

在电机控制领域，对电机电流的实时检测是必不可少的，电流检测的准确性会直接影响到对电机转动控制的精度，对控制性能有直接影响。

伺服电机相电流的一个特点是在运行过程中会在短时间出现远远超过额定电流的过载情况，此时，对应的电机相电流会远远超过额定电流大小的。例如，一个电机的额定相电流为10A，短时过载电流可以达到30～40A，因此，在进行检测电路的设计时，需要有最高能检测到40A电流量程的电路。

实际上，很容易的设计出一个采集量程最大能达到40A的电路，但是，这就会引起一个问题：非过载情况下相电流相对较小，使用超大量程的电流采集电路会降低非过载情况下相电流的采集精度。仍然以额定相电流10A的伺服电机系统为例，在非过载情况下，相电流在10A以内，但由于使用40A量程的线性采集系统，在非过载情况下只能用到最大量程的1/4左右，这将会对非过载情况下(大多数的运行状况)的相电流采集精度产生十分不利的作用，影响非过载情况下的控制精度。

因此，如何兼顾非过载情况下的小电流测量精度与过载情况的大量程采集要求是电流采集领域要面对的一个很普遍的问题。

在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种检测装置，以解决现有技术中的电流检测电路难以同时兼顾“非过载情况下的小电流测量精度与过载情况的大量程采集要求”的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种检测装置，包括至少一个电流检测电路，所述电流检测电路包括：采样单元，包括第一端和第二端，所述第一端与待测电流的流经的支路电连接，所述采样单元还包括串联在所述第一端和所述第二端之间多个采样电阻，所述第二端接地；模数转换单元，包括多个模数转换模块，所述模数转换模块的数量小于或者等于所述采样电阻的个数，多个所述模数转换模块包括一个第一模数转换模块和至少一个第二模数转换模块，所述第一模数转换模块的一端与所述第一端电连接，所述第二模数转换模块的一端与中间端电连接，所述中间端为相邻的两个所述采样电阻之间的端点，所述第一模数转换模块的参考电压与所述第二模数转换模块的参考电压的比值的绝对值为M，所述采样单元的总电阻与所述中间端和所述第二端之间的电阻的比值为N，M<N；判断单元，与各所述模数转换模块的另一端电连接，所述判断单元用于根据所述模数转换单元的数据判断输入所述第一模数转换模块的电压的绝对值是否大于所述第一模数转换模块的参考电压；计算单元，在所述采样单元的电压的绝对值等于所述第一模数转换模块的参考电压的情况下，根据所述第二模数转换模块的数据计算所述待测电流，在所述采样单元的电压的绝对值小于所述第一模数转换模块的参考电压情况下，根据所述第一模数转换模块的数据计算所述待测电流。

进一步地，所述电流检测电路还包括：放大单元，包括多个放大模块，所述放大模块一一对应地与所述模数转换模块电连接，多个所述放大模块包括一个第一放大模块和至少一个第二放大模块，所述第一放大模块电连接在所述第一模数转换模块和所述第一端之间，所述第二放大模块电连接在所述第二模数转换模块和所述中间端之间，所述第一放大模块的放大倍数与所述第二放大模块的放大倍数的比值为P，M<NP。

进一步地，所述采样电阻有两个，分别为第一采样电阻和第二采样电阻，所述第一采样电阻的一端为所述第一端，所述第二采样电阻的一端为所述第二端，所述第二模数转换模块有一个，所述第二放大模块有一个。

进一步地，所述第一采样电阻的阻值大于所述第二采样电阻的阻值。

进一步地，所述第一模数转换模块的参考电压和所述第二模数转换模块的参考电压相同。

进一步地，所述第一放大模块的放大倍数和所述第二放大模块的放大倍数相同。

进一步地，所述电流检测电路还包括：第一二极管，负极接入第一固定电压，所述第一二极管的正极电连接在所述第一模数转换模块和所述第一放大模块之间，所述第一固定电压为所述第一模数转换模块的参考电压；第二二极管，负极与所述第一二极管的正极电连接，所述第二二极管的正极接入第二固定电压，所述第二固定电压为所述第一模数转换模块的参考电压的相反数。

进一步地，所述电流检测电路还包括：保护电阻，一端电连接在所述第一模数转换模块和所述第一放大模块之间，另一端接地。

进一步地，所述第一放大模块包括：第一放大器，包括第一输入端、第二输入端和第一输出端，所述第一输入端与所述第一端电连接；第一反馈支路，电连接在所述第一输入端和所述第一输出端之间，所述第一反馈支路包括第一反馈电阻；第一分压电阻，串联在所述第一端和所述第一输入端之间；第二分压电阻，一端与所述第二输入端电连接，另一端接地，所述第二放大模块包括：第二放大器，包括第三输入端、第四输入端和第二输出端，所述第三输入端与所述中间端电连接；第二反馈支路，电连接在所述第三输入端和所述第二输出端之间，所述第二反馈支路包括第二反馈电阻；第三分压电阻，串联在所述中间端和所述第三输入端之间；第四分压电阻，串联在所述第二端和所述第四输入端之间。

进一步地，所述待测电流为伺服电机的三相电流，所述检测装置还包括开关单元，所述伺服电机的三相线圈与所述开关单元电连接。

应用本申请的技术方案，上述的检测装置中，电流检测电路中的采样单元包括多个采样电阻，且模数转换单元中包括多个模数转换模块，其中，第一模数转换模块与第一端电连接，即采集采样单元的总电阻对应的电压，第二模数转换模块与中间端电连接，即采集采样单元的部分采样电阻的电压。第一模数转换模块的测量量程的一半为第一模数转换模块的参考电压和总电阻的比值，第二模数转换模块的测量量程的一半为第二模数转换模块的参考电压和部分采样电阻的比值，由于M<N，所以，第一模数转换模块的量程小于第二模数转换模块的量程，这样就使得第一模数转换模块的测量精度大于第二模数转换模块的测量精度，即第一模数转换模块测量的电流较小，且精度较高，第二模数转换模块可以测量大电流，对应的精度较低。判断单元判断输入至第一模数转换模块的电压的绝对值是否已经大于其参考电压，如果大于该参考电压，则说明对应的待测电流较大，不适用该第一模数转换模块，直接根据第二模数转换模块计算对应的待测电流，虽然第二模数转换模块的精度较低，但是对于待测的大电流来说，精度并不是很重要，因此，也可以满足需求；如果小于该参考电压，则说明对应的待测电流较小，计算单元可以根据该第一模数转换模块的数据计算该待测电流，并且，由于第一模数转换模块的精度较高，根据该模块的数据计算得到的结果较为精确，保证了小电流检测的精确度较高。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本申请的检测装置的实施例的结构示意图；

图2示出了根据本申请的检测装置的另一种实施例的结构示意图；以及

图3示出了本申请的检测电流的部分流程示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、采样单元；20、放大单元；30、模数转换单元；40、判断单元；50、计算单元；60、开关单元；21、第一放大模块；22、第二放大模块；210、第一放大器；220、第二放大器；31、第一模数转换模块；32、第二模数转换模块；61、开关支路；62、连接支路；611、第一开关；612、第二开关。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。

正如背景技术所介绍的，现有技术中的电流检测电路难以同时兼顾“非过载情况下的小电流测量精度与过载情况的大量程采集要求”，为了解决如上的技术问题，本申请提出了检测装置。

本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种检测装置，如图1所示，该检测装置包括电流检测电路，该电流检测电路包括：

采样单元10，包括第一端和第二端，上述第一端与待测电流的流经的支路电连接，上述采样单元10还包括串联在上述第一端和上述第二端之间多个采样电阻，上述第二端接地；

模数转换单元30，包括多个模数转换模块，上述模数转换模块的数量小于或者等于上述采样电阻的个数，多个上述模数转换模块包括一个第一模数转换模块31和至少一个第二模数转换模块32，上述第一模数转换模块31的一端与上述第一端电连接，上述第二模数转换模块32的一端与中间端电连接，上述中间端为相邻的两个上述采样电阻之间的端点，上述第一模数转换模块31的参考电压与上述第二模数转换模块32的参考电压的比值的绝对值为M，上述采样单元10的总电阻与上述中间端和上述第二端之间的电阻的比值为N，M<N；

判断单元40，与各上述模数转换模块的另一端电连接，上述判断单元40用于根据上述模数转换单元30的数据判断输入上述第一模数转换模块31的电压的绝对值是否大于上述第一模数转换模块31的参考电压；

计算单元50，在上述采样单元10的电压的绝对值等于上述第一模数转换模块的参考电压的情况下，根据上述第二模数转换模块32的数据计算上述待测电流，在上述采样单元10的电压的绝对值小于上述第一模数转换模块的参考电压情况下，根据上述第一模数转换模块31的数据计算上述待测电流。

上述的检测装置中，电流检测电路中的采样单元10包括多个采样电阻，且模数转换单元30中包括多个模数转换模块，其中，第一模数转换模块与第一端电连接，即采集采样单元的总电阻对应的电压，第二模数转换模块与中间端电连接，即采集采样单元的部分采样电阻的电压。第一模数转换模块的测量量程的一半为第一模数转换模块的参考电压和总电阻的比值，第二模数转换模块的测量量程的一半为第二模数转换模块的参考电压和部分采样电阻的比值，由于M<N，所以，第一模数转换模块的量程小于第二模数转换模块的量程，这样就使得第一模数转换模块的测量精度大于第二模数转换模块的测量精度，即第一模数转换模块测量的电流较小，且精度较高，第二模数转换模块可以测量大电流，对应的精度较低。判断单元判断输入至第一模数转换模块的电压的绝对值是否已经大于其参考电压，如果大于该参考电压，则说明对应的待测电流较大，不适用该第一模数转换模块，直接根据第二模数转换模块计算对应的待测电流，虽然第二模数转换模块的精度较低，但是对于待测的大电流来说，精度并不是很重要，因此，也可以满足需求；如果小于该参考电压，则说明对应的待测电流较小，计算单元可以根据该第一模数转换模块的数据计算该待测电流，并且，由于第一模数转换模块的精度较高，根据该模块的数据计算得到的结果较为精确，保证了小电流检测的精确度较高。

上述的检测装置中，通过多个采样电阻和多个模数转换模块不仅能够检测大电流，还能够保证小电流的检测精确度较高，解决了现有技术中的检测电路难以同时兼顾“非过载情况下的小电流测量精度与过载情况的大量程采集要求”的问题。

为了进一步提高小电流的检测精度，本申请的一种实施例中，如图1所示，上述电流检测电路还包括放大单元20，该放大单元20包括多个放大模块，上述放大模块一一对应地与上述模数转换模块电连接，多个上述放大模块包括一个第一放大模块21和至少一个第二放大模块22，上述第一放大模块电连接在上述第一模数转换模块31和上述第一端之间，上述第二放大模块电连接在上述第二模数转换模块32和上述中间端之间，上述第一放大模块的放大倍数与上述第二放大模块的放大倍数的比值为P，M<NP，进一步保证了第一模数转换模块31的测量量程小于第二模数转换模块32的测量量程。

需要说明的是，本申请中的采样单元中的采样电阻的个数可以根据实际情况来设置，模数转换单元中的模数转换模块的个数也可以采样电阻的个数来设置，放大单元中的放大模块的个数也可以根据采样电阻的个数来设置。

为了简化电路，且同时保证该电路能够测量大电流且测量小电流的精度较高，本申请的一种实施例中，如图1所示，上述采样电阻有两个，分别为第一采样电阻Rs1和第二采样电阻Rs2，上述第一采样电阻Rs1的一端为上述第一端，上述第二采样电阻Rs2的一端为上述第二端，上述第二模数转换模块32有一个，上述第二放大模块有一个。

本申请的另一种实施例中，上述第一采样电阻Rs1的阻值大于上述第二采样电阻Rs2的阻值。这样能够进一步减小第一模数转换模块31的测量量程，从而进一步提高第一模数转换模块31的测量精度，即进一步提高小电流的测量精度；且还能够进一步增大第二模数转换模块32的测量量程。

当然，本申请中的采中的第一采样电阻和第二采样电阻的阻值的大小关系并不限于上述的关系，还可以是其他任何合适的大小关系，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的大小关系的第一采样电阻和第二采样电阻。

为了进一步简化设计，简化后续的计算过程，本申请的一种实施例中，上述第一模数转换模块的参考电压和上述第二模数转换模块的参考电压相同。

当然，本申请的第一模数转换模块和第二模数转换模块的参考电压的大小关系并不限于上述的关系，其还可以为任意满足上述提及的“M<N”或者“M<PN”的大小关系。

本申请的另一种实施例中，上述第一放大模块的放大倍数和上述第二放大模块的放大倍数相同。这样可以简化电流检测电路的设计，且简化后续的计算。

同样地，本申请的第一放大模块的放大倍数和第二放大模块的放大倍数并不限于相等的关系，其还可以为任何满足“M<PN”的大小关系。

在待测的电流较大的情况下，如图2所示，可能导致第一模数转换模块31的出现输入饱和的情况，为了防止这种情况导致第一模数转换模块31损坏，本申请的一种实施例中，上述电流检测电路还包括第一二极管D1和第二二极管D2，第一二极管D1的负极接入第一固定电压，上述第一二极管D1的正极电连接在上述第一模数转换模块31和上述第一放大模块之间，上述第一固定电压为上述第一模数转换模块31的参考电压；第二二极管D2的负极与上述第一二极管D1的正极电连接，上述第二二极管D2的正极接入第二固定电压，上述第二固定电压为上述第一模数转换模块31的参考电压的相反数。该方案中，使用了第一二极管D1D1和第二二极管D2D2进行电压钳位，防止输入到第一模数转换模块31的电压过大。

本申请的另一种实施例中，如图2所示，上述电流检测电路还包括保护电阻R4，保护电阻R4R4的一端电连接在上述第一模数转换模块31和上述第一放大模块之间，另一端接地。使用R4接地，在第一模数转换模块31发生饱和时，其能进行泄放，减少退饱和时间，提高电路反应速度，进一步避免第一模数转换模块31的损坏。

本申请的第一放大模块和第二放大模块可以采用现有技术中的任何可以实现放大的结构，本领域技术人员可以根据实际情况选择具有合适结构的放大结构作为本申请的放大模块。

本申请的一种实施例中，如图1所示，上述第一放大模块包括第一放大器210(UA)、第一反馈支路、第一分压电阻R1以及第二分压电阻R2，其中，第一放大器210(UA)包括第一输入端、第二输入端和第一输出端，上述第一输入端与上述第一端电连接；第一反馈支路电连接在上述第一输入端和上述第一输出端之间，上述第一反馈支路包括第一反馈电阻R3；第一分压电阻R1串联在上述第一端和上述第一输入端之间；第二分压电阻R2一端与上述第二输入端电连接，另一端接地。上述第二放大模块包括第二放大器220(UB)、第二反馈支路、第三分压电阻R5和第四分压电阻R6，第二放大器220(UB)包括第三输入端、第四输入端和第二输出端，上述第三输入端与上述中间端电连接；第二反馈支路，电连接在上述第三输入端和上述第二输出端之间，上述第二反馈支路包括第二反馈电阻R7；第三分压电阻R5串联在上述中间端和上述第三输入端之间；第四分压电阻R6串联在上述第二端和上述第四输入端之间。

上述两个放大模块中的各个电阻的阻值可以根据实际情况来设置，只要能够满足放大倍数的需求即可。

本申请的一种具体的实施例中，上述待测电流为伺服电机的三相电流，如图1和图2所示，上述检测装置还包括开关单元60，上述伺服电机的三相线圈与上述开关单元60电连接。该开关单元60用于驱动三相线圈的工作，即控制三相电流的工作。

更为具体的一种实施例中，如图1和图2所示，上述开关单元60包括三个开关支路61(图中实际示出了三个桥臂)，上述开关支路61与相电流的输出端一一对应连接，各上述开关支路61包括串联的第一开关611和第二开关612(图中的第一开关611和第二开关612均为IGBT，当然，实际的第一开关611和第二开关612并不限于IGBT，还可以为二极管或者BJT等)，上述开关单元60还包括连接支路62，上述连接支路62用于电连接相邻的两个上述开关支路61的连接点，上述连接点为上述开关支路61上位于上述第一开关611和上述第二开关612之间的点，上述电流检测电路有两个，一个上述电流检测电路与一个上述开关支路61电连接。通过这两个电流检测电路可以检测伺服电机的三相电流。

需要说明的是，本申请中的模数转换单元、计算单元和判断单元中的部分或者全部可以集成在MCU中，当然，判断单元也可由其他同样功能的元件实现，比如比较器和选通开关等。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例来说明本申请的技术方案。

实施例

检测装置包括电流检测电路和开关单元60，其中，电流检测电路包括采样单元10、放大单元20、模数转换单元30、MCU、第一二极管D1、第二二极管D2以及保护电阻R4。具体的结构和连接关系见图1和下面的描述。

具体地，上述采样单元10中仅有两个采样电阻，分别为第一采样电阻Rs1和第二采样电阻Rs2，上述第一采样电阻Rs1的一端为上述第一端，上述第二采样电阻Rs2的一端为上述第二端，上述第一端与待测电流的流经的支路电连接，上述第二端接地。其中，Rs2电阻阻值为3倍的Rs1。

放大单元20由第一放大模块和第二放大模块组成，模数转换模块由第一模数转换模块31和第二模数转换模块32组成，上述第一放大模块电连接在上述第一模数转换模块31和上述第一端之间，上述第二放大模块电连接在上述第二模数转换模块32和上述中间端之间，两个放大模块的放大倍数相同，均为两倍，两个模数转换模块的参考电压也相同，参考电压VREF＝2V。

上述第一放大模块包括第一放大器210、第一反馈支路、第一分压电阻R1以及第二分压电阻R2，其中，第一放大器210包括第一输入端、第二输入端和第一输出端，上述第一输入端与上述第一端电连接；第一反馈支路电连接在上述第一输入端和上述第一输出端之间，上述第一反馈支路包括第一反馈电阻R3；第一分压电阻R1串联在上述第一端和上述第一输入端之间；第二分压电阻R2一端与上述第二输入端电连接，另一端接地。上述第二放大模块22包括第二放大器220、第二反馈支路、第三分压电阻R5和第四分压电阻R6，第二放大器220包括第三输入端、第四输入端和第二输出端，上述第三输入端与上述中间端电连接；第二反馈支路电连接在上述第三输入端和上述第二输出端之间，上述第二反馈支路包括第二反馈电阻R7；第三分压电阻R5串联在上述中间端和上述第三输入端之间；第四分压电阻R6串联在上述第二端和上述第四输入端之间。其中，R1＝R5＝10KΩ，R2＝R6＝5KΩ，R3＝R7＝20KΩ，

第一二极管D1的负极接入第一固定电压，上述第一二极管D1的正极电连接在上述第一模数转换模块31和上述第一放大模块21之间，上述第一固定电压为上述第一模数转换模块31的参考电压。第二二极管D2的负极与上述第一二极管D1的正极电连接，上述第二二极管D2的正极接入第二固定电压，上述第二固定电压为上述第一模数转换模块31的参考电压的相反数。

保护电阻R4的一端电连接在上述第一模数转换模块31和上述第一放大模块21之间，另一端接地，R4＝10KΩ。

MCU中集成了判断单元40和计算单元50。

开关单元60包括三个开关支路61(图中实际示出了三个桥臂)，上述开关支路61与相电流的输出端一一对应连接，各上述开关支路61包括串联的第一开关611和第二开关612(图中的第一开关611和第二开关612均为IGBT，当然，实际的第一开关611和第二开关612并不限于IGBT，还可以为二极管或者BJT等)，上述开关单元60还包括连接支路62，上述连接支路62用于电连接相邻的两个上述开关支路61的连接点，上述连接点为上述开关支路61上位于上述第一开关611和上述第二开关612之间的点，上述电流检测电路有两个，一个上述电流检测电路与一个上述开关支路61电连接。通过这两个电流检测电路可以检测伺服电机的三相电流。

该电流检测电路的工作过程包括：

当有电流流过采样电阻时，在A点和B点处会形成对地电压Δu1和Δu2。这两个压差分别经后级的第一放大模块和第二放大模块(第一放大模块和第二放大模块)进行放大，然后分别送入第一模数转换模块31和第二模数转换模块32进行模数转换，转换出的数字信号再经过一个判断单元40进行判断以获得最终的有效值。

当桥臂上出现一个电流i时，电流流过Rs1和Rs2，将在电阻上产生压差，在Rs1对地产生的压差Δu2＝Rs2*i，在Rs2对地产生的压差Δu1＝(Rs1+Rs2)*i，由于Rs1＝3Rs2，因此Δu1＝(Rs1+Rs2)*i＝4Rs2*i＝4Δu2，也即A点对地压差是B点对地压差的4倍。Δu1和Δu2分别送入第一放大模块和第二放大模块构成的放大模块中进行幅度放大，两个放大模块的参数设置相同，即有同样的放大倍数，这样，由于Δu1＝4Δu2，就使得当有比较大的电流时，第一模数转换模块31会出现输入饱和情况，为了防止这种现象出现导致器件损坏，使用了第一二极管D1和第二二极管D2进行电压钳位，防止输入到模数转换模块的电压过大，同时使用电阻R4接地，发生饱和时进行泄放，减少退饱和时间，提高电路反应速度。

两路模数转换模块的输出都输入到MCU后，MCU需要对两个采集到的电压值做逻辑判断，判断处理流程如图3所示。首先是读取两路模数转换模块的数值，然后判断第一模数转换模块31输出的值，如果第一模数转换模块31输出的值ADC_Value1出现饱和(即第一模数转换模块31输出的数值超过软件设定的一个数值)，就意味着此时的电流已经非常大了，因此，选取第二模数转换模块32输出的值ADC_Value2作为此时的电流值，如果第二模数转换模块32输出的值未出现饱和，就意味着此时的电流不大，因此，选取第一模数转换模块31输出的值作为此时的电流值。

两个采样电阻的阻值分别为0.025Ω和0.075Ω，放大模块的放大倍数为-2倍，模数转换模块的参考电压VREF＝2V，这样，假设电流达到ix时第一模数转换模块31发生饱和，那么-2*(0.025+0.075)*ix＝2V，可得ix＝-10A，因此，第一模数转换模块31的电流检测范围为-10A～+10A。由于Δu1＝4Δu2，因此，第二模数转换模块32的电流检测范围是第一模数转换模块31的4倍，也即-40A～+40A。电路工作时，当第二模数转换模块32和第一模数转换模块31的采样结果同时送到MCU时，MCU首先按照图3所示的逻辑判断流程进行判断：采集第一模数转换模块和第二模数转换模块的数据；然后，判断第一模数转换模块31的值是否达到最大值或者最小值，如果没有达到最大值或者最小值，说明此时第一模数转换模块31没有饱和(未溢出)，选取第一模数转换模块31输出的值作为有效值，并在该值的基础上乘以-5得到最终电流值；如果判断第一模数转换模块31的值达到了最大值或者最小值，说明此时第一模数转换模块31已经饱和(溢出)，则选取第二模数转换模块32输出的值作为有效值，并在该值的基础上乘以-20得到最终电流值。

该方法实际是用更多的硬件资源来换取更大的小电流采样精度。与现有的常规方法相比，本实施例在硬件上需要增加一个采样电阻、一个放大模块和一个模数转换模块采样通道。由于采样电阻的成本很低，模数转换模块可以采样通道由于可以是集成在MCU内部的，一般不占用额外的成本和资源，因此，在实际电路中该方法增加的硬件成本很低。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

本申请的检测装置中，电流检测电路中的采样单元包括多个采样电阻，且模数转换单元中包括多个模数转换模块，其中，第一模数转换模块与第一端电连接，即采集采样单元的总电阻对应的电压，第二模数转换模块与中间端电连接，即采集采样单元的部分采样电阻的电压。第一模数转换模块的测量量程的一半为第一模数转换模块的参考电压和总电阻的比值，第二模数转换模块的测量量程的一半为第二模数转换模块的参考电压和部分采样电阻的比值，由于M<N，所以，第一模数转换模块的量程小于第二模数转换模块的量程，这样就使得第一模数转换模块的测量精度大于第二模数转换模块的测量精度，即第一模数转换模块测量的电流较小，且精度较高，第二模数转换模块可以测量大电流，对应的精度较低。判断单元判断输入至第一模数转换模块的电压的绝对值是否已经大于其参考电压，如果大于该参考电压，则说明对应的待测电流较大，不适用该第一模数转换模块，直接根据第二模数转换模块计算对应的待测电流，虽然第二模数转换模块的精度较低，但是对于待测的大电流来说，精度并不是很重要，因此，也可以满足需求；如果小于该参考电压，则说明对应的待测电流较小，计算单元可以根据该第一模数转换模块的数据计算该待测电流，并且，由于第一模数转换模块的精度较高，根据该模块的数据计算得到的结果较为精确，保证了小电流检测的精确度较高。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种检测装置，包括至少一个电流检测电路，其特征在于，所述电流检测电路包括：

采样单元，包括第一端和第二端，所述第一端与待测电流的流经的支路电连接，所述采样单元还包括串联在所述第一端和所述第二端之间多个采样电阻，所述第二端接地；

模数转换单元，包括多个模数转换模块，所述模数转换模块的数量小于或者等于所述采样电阻的个数，多个所述模数转换模块包括一个第一模数转换模块和至少一个第二模数转换模块，所述第一模数转换模块的一端与所述第一端电连接，所述第二模数转换模块的一端与中间端电连接，所述中间端为相邻的两个所述采样电阻之间的端点，所述第一模数转换模块的参考电压与所述第二模数转换模块的参考电压的比值的绝对值为M，所述采样单元的总电阻与所述中间端和所述第二端之间的电阻的比值为N，M<N；

判断单元，与各所述模数转换模块的另一端电连接，所述判断单元用于根据所述模数转换单元的数据判断输入所述第一模数转换模块的电压的绝对值是否大于所述第一模数转换模块的参考电压；

计算单元，在所述采样单元的电压的绝对值等于所述第一模数转换模块的参考电压的情况下，根据所述第二模数转换模块的数据计算所述待测电流，在所述采样单元的电压的绝对值小于所述第一模数转换模块的参考电压情况下，根据所述第一模数转换模块的数据计算所述待测电流。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述电流检测电路还包括：

放大单元，包括多个放大模块，所述放大模块一一对应地与所述模数转换模块电连接，多个所述放大模块包括一个第一放大模块和至少一个第二放大模块，所述第一放大模块电连接在所述第一模数转换模块和所述第一端之间，所述第二放大模块电连接在所述第二模数转换模块和所述中间端之间，所述第一放大模块的放大倍数与所述第二放大模块的放大倍数的比值为P，M<NP。

3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述采样电阻有两个，分别为第一采样电阻和第二采样电阻，所述第一采样电阻的一端为所述第一端，所述第二采样电阻的一端为所述第二端，所述第二模数转换模块有一个，所述第二放大模块有一个。

4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述第一采样电阻的阻值大于所述第二采样电阻的阻值。

5.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述第一模数转换模块的参考电压和所述第二模数转换模块的参考电压相同。

6.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述第一放大模块的放大倍数和所述第二放大模块的放大倍数相同。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的检测装置，其特征在于，所述电流检测电路还包括：

第一二极管，负极接入第一固定电压，所述第一二极管的正极电连接在所述第一模数转换模块和所述第一放大模块之间，所述第一固定电压为所述第一模数转换模块的参考电压；

第二二极管，负极与所述第一二极管的正极电连接，所述第二二极管的正极接入第二固定电压，所述第二固定电压为所述第一模数转换模块的参考电压的相反数。

8.根据权利要求2至6中任一项所述的检测装置，其特征在于，所述电流检测电路还包括：

保护电阻，一端电连接在所述第一模数转换模块和所述第一放大模块之间，另一端接地。

9.根据权利要求2至6中任一项所述的检测装置，其特征在于，

所述第一放大模块包括：

第一放大器，包括第一输入端、第二输入端和第一输出端，所述第一输入端与所述第一端电连接；

第一反馈支路，电连接在所述第一输入端和所述第一输出端之间，所述第一反馈支路包括第一反馈电阻；

第一分压电阻，串联在所述第一端和所述第一输入端之间；

第二分压电阻，一端与所述第二输入端电连接，另一端接地，所述第二放大模块包括：

第二放大器，包括第三输入端、第四输入端和第二输出端，所述第三输入端与所述中间端电连接；

第二反馈支路，电连接在所述第三输入端和所述第二输出端之间，所述第二反馈支路包括第二反馈电阻；

第三分压电阻，串联在所述中间端和所述第三输入端之间；

第四分压电阻，串联在所述第二端和所述第四输入端之间。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的检测装置，其特征在于，所述待测电流为伺服电机的三相电流，所述检测装置还包括开关单元，所述伺服电机的三相线圈与所述开关单元电连接。

Images