CN110988433A - 电流检测电路及电流检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种安全高效的电流检测电路及电流检测方法。电流检测电路包括电源、第一电阻、第二电阻、第一电流感测组件、第二电流感测组件、开关元件与负载；第一电阻与第二电阻以串连方式电连接于电源与负载之间；第一电流感测组件耦接于第一电阻，第二电流感测组件耦接于第二电阻；开关元件并联于第二电阻的两端；第一电阻的电阻值小于第二电阻的电阻值；当处于量测第一电流状态时，开关元件闭路导通，电源至负载的电流流经第一电阻与开关元件，第一电流感测组件量测流经第一电阻的第一电流；当处于量测第二电流状态时，开关元件开路导断，电源至负载的电流流经第一电阻与第二电阻，第二电流感测组件量测流经第二电阻的第二电流。

Description

电流检测电路及电流检测方法

技术领域

本发明涉及电学检测电路，特别是涉及一种电流检测电路及电流检测方法。

背景技术

电流检测电路常用于高压短路保护、电机控制、DC/DC换流器、系统功耗管理、二次电池的电流管理、蓄电池管理等电流检测场景。一般的电子机电产品需要量测电流时，会加上电流检测元件，如电流检测放大器(current-sense amplifier)，挂载于电流流经路径上，以监控电子机电产品当前所消耗的电流。

当所要监控的电子机电产品需监控两种或两种以上的电流时，则需要一个开关，如负载开关(load switch)或继电器(relay)，来切换不同使用情况时的电流变化。主要原因是侦测大电流时工作电流(working current)走的路径必须与侦测小电流时暗电流(dark current)走的路径不同，工作电流路径上用以量测大电流的电阻值一般会比较小(如微或毫欧姆量级)，而暗电流路径上用以量测小电流的电阻值一般会比较大(如毫或更大欧姆量级)，否则较微小的电流走工作电流路径时对应的电流检测放大器会量测不到电流值，而若较大电流走暗电流路径时对应的电流检测放大器会因为压差过大导致其有元件过热烧毁的风险。

更进一步，当电路中的负载改变时，其电流大小会因应负载的需求而改变，如此极易造成如上所述的电流量测不到或者电流检测放大器元件过热烧毁的风险，因此，目前有些电路设计会外加控制信号给开关来切换。然而在切换过程中，因为时间差的关系反而会产生以下几种风险：(1)若从小电流切成大电流时，开关反应过慢，电流大量流经暗电流路径，则相应的电流检测放大器有元件过热烧毁的风险；(2)若从大电流切成小电流时，开关反应过快，电流大量流经暗电流路径，则相应的电流检测放大器有元件过热烧毁的风险；(3)若开关反应过快，而工作电流路径上用以量测大电流的电阻或暗电流路径上用以量测小电流的电阻所造成的电流供应时间差可能瞬间无法提供足够的电流，则负载会因为瞬间断电而无法继续执行运作，出现重启或断电保护等现象。

另外，当量测微小电流时，因为工作电流路径上的电流检测放大器的相关电路仍挂载在负载上，所以会有电流回灌到电流检测放大器的风险，如此容易造成量测不精准(其他元件所造成的漏电)，反之亦然。若在负载前加上一个切换开关，则上述因瞬间断电而无法继续执行运作的风险就更高了，同时也增加了整体成本。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种安全高效的电流检测电路及电流检测方法。

本发明的电流检测电路用以选择性地量测第一电流或第二电流，第一电流的电流值大于第二电流的电流值；电流检测电路包括电源、第一电阻、第二电阻、第一电流感测组件、第二电流感测组件、开关元件与负载；第一电阻与第二电阻以串连方式电连接于电源与负载之间；第一电流感测组件耦接于第一电阻用以量测第一电流，第二电流感测组件耦接于第二电阻用以量测第二电流；开关元件并联于第二电阻的两端；其中，第一电阻的电阻值小于第二电阻的电阻值；当电流检测电路处于量测第一电流状态时，开关元件闭路导通，电源至负载的电流流经第一电阻与开关元件，第一电流感测组件量测流经第一电阻的第一电流；当电流检测电路处于量测第二电流状态时，开关元件开路导断，电源至负载的电流流经第一电阻与第二电阻，第二电流感测组件量测流经第二电阻的第二电流。

较佳地，第一电流感测组件为电流检测放大器。

较佳地，第二电流感测组件为电流检测放大器。

较佳地，开关元件为负载开关或继电器。

较佳地，第一电阻为微欧姆电阻或毫欧姆电阻。

较佳地，第二电阻的电阻值大于1毫欧姆。

较佳地，当电流检测电路进入量测第二电流状态时，第一电流感测组件量测不到流经第一电阻的电流。进一步地，当第一电流感测组件量测不到流经第一电阻的电流时，开关元件切换至开路导断，第二电流感测组件开始量测流经第二电阻的第二电流。

本发明的电流检测方法包括以下步骤：

提供如上任意一项所述的电流检测电路；

当电流检测电路处于量测第一电流状态时，将开关元件闭路导通，使电源至负载的电流流经第一电阻与开关元件，利用第一电流感测组件量测流经第一电阻的第一电流；

当电流检测电路处于量测第二电流状态时，将开关元件开路导断，使电源至负载的电流流经第一电阻与第二电阻，利用第二电流感测组件量测流经第二电阻的第二电流。

较佳地，本发明所述的电流检测方法还包括：当电流检测电路进入量测第二电流状态时，第一电流感测组件量测不到流经第一电阻的电流，此时控制开关元件切换至开路导断，第二电流感测组件开始量测流经第二电阻的第二电流。

与现有技术相比，本发明的电流检测电路及电流检测方法可使用较少的元件，控制方式简洁有效，不会造成电流流经不希望进入的路径，且没有电流回灌问题，从而大大降低出现量测不正确或者量测元件烧毁的风险，负载也不会因为量测切换造成断电。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例的电流检测电路的示意图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

请参见图1，图1为本发明一实施例的电流检测电路的示意图。本发明的电流检测电路1用以选择性地量测第一电流或第二电流，该第一电流的电流值大于该第二电流的电流值。

电流检测电路1包括电源10、第一电阻11、第二电阻12、第一电流感测组件13、第二电流感测组件14、开关元件15与负载16。

第一电阻11与第二电阻12以串连方式电连接于电源10与负载16之间。

第一电流感测组件13耦接于第一电阻11用以量测第一电流，第二电流感测组件14耦接于第二电阻12用以量测第二电流。优选地，第一电流感测组件13为电流检测放大器。第二电流感测组件14为电流检测放大器。

开关元件15并联于第二电阻12的两端。优选地，开关元件15为负载开关或继电器。

其中，第一电阻11的电阻值小于第二电阻12的电阻值。优选地，第一电阻11为微欧姆电阻或毫欧姆电阻，也即为微欧或毫欧量级的电阻。第二电阻12的电阻值至少大于1毫欧姆，也即为豪欧或欧姆量级的电阻。

当电流检测电路1处于量测第一电流状态时，开关元件15闭路导通，电源10至负载16的电流流经第一电阻11与开关元件15，第一电流感测组件13量测流经第一电阻11的第一电流。

当电流检测电路1处于量测第二电流状态时，开关元件15开路导断，电源10至负载16的电流流经第一电阻11与第二电阻12，第二电流感测组件14量测流经第二电阻12的第二电流。

在一实施例中，当电流检测电路1进入量测第二电流状态时，第一电流感测组件13量测不到流经第一电阻11的电流。优选地，当第一电流感测组件13量测不到流经第一电阻11的电流时，开关元件15切换至开路导断，第二电流感测组件14开始量测流经第二电阻12的第二电流。

请继续参见图1，本发明的电流检测方法包括以下步骤。

提供如上任意一项实施例所述的电流检测电路1。优选地，电流检测电路1还可以包括用以实现自动控制的控制器，但本发明并不以此为限。

当电流检测电路1处于量测第一电流状态时，将开关元件15闭路导通，使电源10至负载16的电流流经第一电阻11与开关元件15，利用第一电流感测组件13量测流经第一电阻11的第一电流。

当电流检测电路1处于量测第二电流状态时，将开关元件15开路导断，使电源10至负载16的电流流经第一电阻11与第二电阻12，利用第二电流感测组件14量测流经第二电阻12的第二电流。

在一实施例中，本发明所述的电流检测方法还包括：当电流检测电路1进入量测第二电流状态时，第一电流感测组件13量测不到流经第一电阻11的电流，此时控制开关元件15切换至开路导断，第二电流感测组件14开始量测流经第二电阻14的第二电流。

现有技术的作法为由开关切换并联的小电阻与大电阻，切换时因开关反应的快或慢易造成小电流感测组件烧毁或瞬间断电致负载无法运作，本发明可改善前述缺点。

本发明将量测不同规格电流的电子电机电路改为串联方式，具体工作原理结合图1说明如下：

1、当量测大电流时，则开关元件15会开启而使其所在路径形成闭路，而主要电流即会从开关元件15的所在路径到达负载16。

2、当量测小电流时，则开关元件15会关闭而使其所在路径形成开路，而主要电流即会从第二电阻12的所在路径到达负载。

3、由于第一电流感测组件13会一直监控电流状态，因此当第一电流感测组件13量测不到电流时，即表示目前电子电路的负载进到小电流状态，此时再把开关元件15关闭而开路导断，接着第二电流感测组件14再行量测。而现有技术中，工作电流路径上的电流检测放大器可能因为对应的开关元件被切断，或让控制器以为目前为小电流状态进而切换，容易造成电流都直接灌入暗电流路径。

4、由于第一电阻11和第二电阻12是一直串联接在电源10至负载16的路径上，所以不会有并联切换时导致负载端电源被切断的问题。

5、没有所谓的量测精准度问题。在量测大电流时，所有电流流过第一电阻11，其总和(对应于流经开关元件15的电流以及或有的流经第二电阻12的电流)即为所需量测的电流；而在量测小电流时，开关元件15为开路导断状态，也不会有电流回灌问题。

综上所述，本发明的电流检测电路及电流检测方法可使用较少的元件，控制方式简洁有效，不会造成电流流经不希望进入的路径，且没有电流回灌问题，从而大大降低出现量测不正确或者量测元件烧毁的风险，负载也不会因为量测切换造成断电。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。此外，上面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种电流检测电路，用以选择性地量测第一电流或第二电流，该第一电流的电流值大于该第二电流的电流值；其特征在于，该电流检测电路包括电源、第一电阻、第二电阻、第一电流感测组件、第二电流感测组件、开关元件与负载；该第一电阻与该第二电阻以串连方式电连接于该电源与该负载之间；该第一电流感测组件耦接于该第一电阻用以量测该第一电流，该第二电流感测组件耦接于该第二电阻用以量测该第二电流；该开关元件并联于该第二电阻的两端；

其中，该第一电阻的电阻值小于该第二电阻的电阻值；当该电流检测电路处于量测该第一电流状态时，该开关元件闭路导通，该电源至该负载的电流流经该第一电阻与该开关元件，该第一电流感测组件量测流经该第一电阻的该第一电流；当该电流检测电路处于量测第二电流状态时，该开关元件开路导断，该电源至该负载的电流流经该第一电阻与该第二电阻，该第二电流感测组件量测流经该第二电阻的该第二电流。

2.如权利要求1所述的电流检测电路，其特征在于，该第一电流感测组件为电流检测放大器。

3.如权利要求1所述的电流检测电路，其特征在于，该第二电流感测组件为电流检测放大器。

4.如权利要求1所述的电流检测电路，其特征在于，该开关元件为负载开关或继电器。

5.如权利要求1所述的电流检测电路，其特征在于，该第一电阻为微欧姆电阻或毫欧姆电阻。

6.如权利要求1所述的电流检测电路，其特征在于，该第二电阻的电阻值大于1毫欧姆。

7.如权利要求1所述的电流检测电路，其特征在于，当该电流检测电路进入量测第二电流状态时，该第一电流感测组件量测不到流经该第一电阻的电流。

8.如权利要求7所述的电流检测电路，其特征在于，当该第一电流感测组件量测不到流经该第一电阻的电流时，该开关元件切换至开路导断，该第二电流感测组件开始量测流经该第二电阻的第二电流。

9.一种电流检测方法，其特征在于包括以下步骤：

提供如权利要求1-8中任意一项所述的电流检测电路；

当该电流检测电路处于量测第一电流状态时，将开关元件闭路导通，使电源至负载的电流流经第一电阻与该开关元件，利用第一电流感测组件量测流经该第一电阻的第一电流；

当该电流检测电路处于量测第二电流状态时，将该开关元件开路导断，使该电源至该负载的电流流经该第一电阻与第二电阻，利用第二电流感测组件量测流经该第二电阻的第二电流。

10.如权利要求9所述的电流检测方法，其特征在于还包括：当该电流检测电路进入量测第二电流状态时，该第一电流感测组件量测不到流经该第一电阻的电流，此时控制该开关元件切换至开路导断，该第二电流感测组件开始量测流经该第二电阻的第二电流。

Images