CN111077356B

CN111077356B - 电流检测电路、方法、装置和存储介质

Info

Publication number: CN111077356B
Application number: CN201911295605.7A
Authority: CN
Inventors: 何嘉敏
Original assignee: Guangdong Galanz Enterprises Co Ltd
Current assignee: Guangdong Galanz Enterprises Co Ltd
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2019-12-16
Publication date: 2021-12-07
Anticipated expiration: 2039-12-16
Also published as: CN111077356A

Abstract

本申请涉及一种电流检测电路、方法、装置和存储介质。其中，电流检测电路通过隔直电路使得从降压电路中流出的直流电路无法流向采样电路，只能通过非线性光耦形成回路，保证了采样电路的采样准确性。处理器连接在非线性光耦受光器的发射级上，用于获取发光器的交流电流有效值和交流电压有效值，并根据隔直电路的等效电阻、交流电流有效值和交流电压有效值，得到发光器与地之间回路的等效电压值和隔直电路的电压值；处理器根据发光器与地之间回路的等效电压、采样电路的等效电阻和隔直电路的电压值，得到负载的输入电流值。通过上述电流检测电路，可以实现非线性光耦应用到检测负载输入电流的模拟量的电路中，并使之能够达到精确的检测效果。

Description

电流检测电路、方法、装置和存储介质

技术领域

本申请涉及电流检测技术领域，特别是涉及一种电流检测电路、方法、装置和存储介质。

背景技术

电流检测电路常用于电源充电监测和过流保护，在现今常用的检测输入电流与功率的电路中，一般较为常见的是使用的是各种电流互感器检测输入电流与功率，或是采用线性光耦来检测输入电流与功率。线性光耦器件又分为两种：无反馈型和反馈型。无反馈型线性光耦主要用于对线性区的范围要求不大的情况，反馈型线性光耦，主要适用于被测信号变化慢或者频率低的场合。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：目前的电流检测电路无法同时兼顾成本与检测精度。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够兼顾成本和检测精度的电流检测电路、方法、装置和存储介质。

为了实现上述目的，一方面，本发明实施例提供了一种电流检测电路，包括非线性光耦、隔直电路、采样电路和处理器；

非线性光耦包括受光器和发光器；

受光器的集电极用于连接外部电源，发射级连接处理器；发光器的阴极接地，阳极用于连接交流电源、且连接隔直电路的一端；

隔直电路的另一端连接采样电路的一端，且用于连接负载的一端；负载的另一端用于连接交流电源；采样电路的另一端接地，且用于连接交流电源；

处理器获取发光器的交流电流有效值和交流电压有效值，并根据隔直电路的等效电阻、交流电流有效值和交流电压有效值，得到发光器与地之间回路的等效电压值和隔直电路的电压值；

处理器根据发光器与地之间回路的等效电压、采样电路的等效电阻和隔直电路的电压值，得到负载的输入电流值。

在其中一个实施例中，还包括半波整流电路、降压电路、限流设备和偏置器件；

半波整流电路的输入端用于连接交流电源，输出端分别连接降压电路的一端和限流设备的一端；降压电路的另一端接地；

限流设备的另一端分别连接隔直电路的一端和发光器的阳极；发光器的阴极通过偏置器件接地。

在其中一个实施例中，隔直电路包括第一电解电容和第二电解电容；

第一电解电容的正极连接采样电路的一端，负极连接第二电解电容的负极；第二电解电容的正极连接发光器的阳极。

在其中一个实施例中，采样电路包括第一电阻、第二电阻和第三电阻；

第一电阻的一端分别连接第二电阻的一端、第三电阻的一端与隔直电路的一端，另一端分别连接第二电阻的另一端、第三电阻的另一端与交流电源；第一电阻的另一端接地。

在其中一个实施例中，降压电路包括稳压管；

稳压管的阳极接地，阴极分别连接半波整流电路的输出端和限流设备的一端。

在其中一个实施例中，稳压管为15V稳压管。

在其中一个实施例中，半波整流电路包括二极管和电解电容；

二极管的阳极用于连接交流电源，阴极分别连接降压电路的一端、限流设备的一端与电解电容的正极；电解电容的负极接地。

在其中一个实施例中，还包括保护电阻；

保护电阻的一端连接半波整流电路，另一端连接限流设备。

在其中一个实施例中，限流设备包括限流电阻。

在其中一个实施例中，还包括保险丝、第一电容、第二电容和二极管；

保险丝的一端用于连接交流电源，另一端连接半波整流电路；隔直电路的一端通过第一电容接地，另一端通过第二电容接地、且连接二极管的阴极；二极管的阳极接地。

一方面，本发明实施例还提供了一种基于上述的电流检测电路的电流检测方法，包括步骤：

获取非线性光耦的发射级输出的第一电流值；

基于第一电流值，分别采用第一映射关系和第二映射关系，获取发光器的电流值和电压值；其中，第一映射关系为采用预设曲线函数处理发射级输出的各电流值，以及对应的发光器的电流值得到；第二映射关系为采用预设曲线函数处理发射级输出的各电流值，以及对应的发光器的电压值得到；

根据隔直电路的等效电阻、发光器的交流电流有效值和发光器的交流电压有效值，得到发光器与地之间回路的等效电压值，以及隔直电路的电压值；其中，发光器的交流电流有效值为根据发光器的电流值和当前输入直流电流值得到；发光器的交流电压有效值为根据发光器的电压值和当前输入直流电压值得到；所述当前输入直流电流值为交流电源的交流电经过半波整流电路、降压电路、限流设备输出得到；

处理发光器与地之间回路的等效电压、采样电路的等效电阻和隔直电路的电压值，得到负载的输入电流值。

在其中一个实施例中，根据隔直电路的等效电阻、发光器的交流电流有效值和发光器的交流电压有效值，得到发光器与地之间回路的等效电压值，以及隔直电路的电压值的步骤包括：

根据发光器的电压有效值和发光器的交流电流有效值，得到发光器与地之间回路的等效电压值；

根据电流有效值和补偿值，得到流经隔直电路的电流值，并处理隔直电路的等效电阻和流经隔直电路的电流值，得到隔直电路的电压值。

在其中一个实施例中，处理发光器与地之间回路的等效电压、采样电路的等效电阻和隔直电路的电压，得到负载的输入电流值的步骤中：

基于以下公式得到负载的输入电流值：

其中，U₀为采样电路的端电压；U₁为发光器与地之间回路的等效电压；U₂为隔直电路的电压；I为负载的输入电流值；R为采样电路的等效电阻。

在其中一个实施例中，还包括步骤：

获取负载输入电流的理论值，且在输入电流值与理论值的误差大于预设值时，发出提示信息。

一方面，本发明实施例还提供了一种电流检测装置，包括：

第一电流值获取模块，用于获取非线性光耦的发射级输出的第一电流值；

发光器参数获取模块，用于基于第一电流值，分别采用第一映射关系和第二映射关系，得到发光器的电流值和电压值；其中，第一映射关系为采用预设曲线函数处理发射级输出的各电流值，以及对应的发光器的电流值得到；第二映射关系为采用预设曲线函数处理发射级输出的各电流值，以及对应的发光器的电压值得到；

电压获取模块，用于根据隔直电路的等效电阻、发光器的交流电流有效值和发光器的交流电压有效值，得到发光器与地之间回路的等效电压值，以及隔直电路的电压值；其中，发光器的交流电流有效值为根据发光器的电流值和当前输入直流电流值得到；发光器的交流电压有效值为根据发光器的电压值和当前输入直流电压值得到；所述当前输入直流电流值为交流电源的交流电经过半波整流电路、降压电路、限流设备输出得到；

电流值输出模块，用于处理发光器与地之间回路的等效电压、采样电路的等效电阻和隔直电路的电压，得到负载的输入电流值。

另一方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

本申请提供的电流检测电路，通过隔直电路使得从降压电路中流出的直流电路无法流向采样电路，只能通过非线性光耦形成回路，保证了采样电路的采样准确性。处理器连接在非线性光耦受光器的发射级上，用于获取发光器的交流电流有效值和交流电压有效值，并根据隔直电路的等效电阻、交流电流有效值和交流电压有效值，得到发光器与地之间回路的等效电压值和隔直电路的电压值；处理器根据发光器与地之间回路的等效电压、采样电路的等效电阻和隔直电路的电压值，得到负载的输入电流值。通过上述电流检测电路，可以实现非线性光耦应用到检测负载输入电流的模拟量的电路中，并使之能够达到精确的检测效果。

附图说明

通过附图中所示的本申请的优选实施例的更具体说明，本申请的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本申请的主旨。

图1为一个实施例中电流检测电路的第一示意性结构框图；

图2为一个实施例中电流检测电路的第二示意性结构框图；

图3为一个实施例中隔直电路的结构框图；

图4为一个实施例中采样电路的结构框图；

图5为一个实施例中半波整流电路的结构框图；

图6为一个实施例中电流检测方法的流程示意图；

图7为一个实施例中获取发光器与地之间回路的等效电压值、以及隔直电路的电压值的步骤的流程示意图；

图8为一个实施例中电流检测装置的结构框图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种电流检测电路，包括非线性光耦10、隔直电路20、采样电路30和处理器40；

非线性光耦包括受光器101和发光器103；

受光器101(图1未示)的集电极用于连接外部电源，发射级连接处理器40；发光器103(图1未示)的阴极接地，阳极用于连接交流电源、且连接隔直电路20的一端；

隔直电路20的另一端连接采样电路30的一端，且用于连接负载的一端；负载的另一端用于连接交流电源；采样电路30的另一端接地，且用于连接交流电源；

处理器40获取发光器103的交流电流有效值和交流电压有效值，并根据隔直电路20的等效电阻、交流电流有效值和交流电压有效值，得到发光器103与地之间回路的等效电压值和隔直电路的20电压值；

处理器40根据发光器103与地之间回路的等效电压、采样电路30的等效电阻和隔直电路20的电压值，得到负载的输入电流值。

具体而言，非线性光耦的发光器的阳极用于连接交流电源，可以通过居中元件进行连接，例如降压电路、限流器件等，在此不做具体限定，满足非线性光耦的正常工作环境即可。非线性光耦的发光器的阴极接地，具体地，可以阴极直接接地，也可以通过中间器件接地。受光器的发射级连接处理器，处理器可以检测到受光器发射级的电压，并据此得到非线性光耦发光器的交流电流有效值和交流电压有效值。根据交流电流有效值和交流电压有效值，可以得到发光器与地之间回路的等效电压值，也即若发光器的阴极通过器件A接地，则可以根据交流电流有效值和器件A的等效电阻，以及发光器的交流电压有效值，得到发光器与地之间回路的等效电压值。若发光器的阴极直接接地，则发光器与地之间回路的等效电压值即为发光器的交流电压有效值。采样电路的一端连接负载，另一端接地。当获取到采样电路的连接负载一端的电压时，可以得到流过采样电路的电流值，也即负载的输入电流。在一个具体示例中，外部电源可以包括5V电压源。交流电源包括火线和零线，零线用于连接采样电路的另一端，火线用于连接非线性光耦的阳极和负载的一端。

处理器可以通过本领域任意手段获取发光器的交流电流有效值和交流电压有效值。具体地，处理器可以获取到非线性光耦的受光器的发射级的电压。在一个具体示例中，受光器的发射级通过并联的两个电阻接地，即发射级连接第一电阻的一端、第二电阻的一端和处理器。第一电阻的一端连接第二电阻的一端。第一电阻的另一端和第二电阻的另一端连接，且均接地。处理器可以得到发射级与第一电阻连接处的电压，根据第一电阻和第二电阻组成的等效电阻值，可以得到受光器发射级的电流值，根据该电流值，得到发光器的交流电流有效值和交流电压有效值。

处理器对交流电流有效值、交流电压有效值、隔直电路的等效电阻，得到发光器与地之间回路的等效电压值和隔直电路的电压值；通过得到的结果，即可获取到负载的输入电流值。

需要说明的是，隔直电路可以为本领域任意一种具有隔直流、通交流的电路，在此不做具体限定。

上述电流检测电路，通过隔直电路使得从降压电路中流出的直流电路无法流向采样电路，只能通过非线性光耦形成回路，保证了采样电路的采样准确性。处理器连接在非线性光耦受光器的发射级上，用于获取发光器的交流电流有效值和交流电压有效值，并根据隔直电路的等效电阻、交流电流有效值和交流电压有效值，得到发光器与地之间回路的等效电压值和隔直电路的电压值；处理器根据发光器与地之间回路的等效电压、采样电路的等效电阻和隔直电路的电压值，得到负载的输入电流值。通过上述电流检测电路，可以实现非线性光耦应用到检测负载输入电流的模拟量的电路中，并使之能够达到精确的检测效果。

在一个实施例中，如图2所示，还包括半波整流电路50、降压电路60、限流设备70和偏置器件80；

半波整流电路50的输入端用于连接交流电源，输出端分别连接降压电路60的一端和限流设备70的一端；降压电路60的另一端接地；

限流设备70的另一端分别连接隔直电路20的一端和发光器103的阳极；发光器103的阴极通过偏置器件80接地。

其中，降压电路可以为本领域任意一种具有降低电压功能的电路，限流设备也可以为本领域任意一种能够限制电流的设备。

具体地，交流电经半波整流电路，生成直流电。直流电经过降压电路后，经过限流设备和偏置器件分压，给非线性光耦提供一个正向偏置电压，以使得处理器能够检测电信号的负半周的数据。需要说明的是，针对于交流信号的负半周的数据，单片机无法检测到从而出现丢弃数据甚至损坏处理器的情况，从而导致数据不准确。通过上述限流设备和偏置器件，能够使原本在负半轴的数据抬高至正值，从而可以检测到完整的数据。基于相对性，交流信号的幅值和频率并没有产生变化，在直流偏置电压的辅助下，处理器可以检测到完整的数据。在一个具体示例中，偏置器件包括偏置电阻。限流设备包括限流电阻。

在一个实施例中，如图3所示，隔直电路20包括第一电解电容201和第二电解电容203；

第一电解电容201的正极连接采样电路30的一端，负极连接第二电解电容203的负极；第二电解电容203的正极连接发光器103的阳极。

具体地，第一电解电容和第二电解电容彼此的负极连负极，这样的串联电容，相当于无极性电容，不会出现负极电压比正极电压高时，电容爆炸的情况。在一个具体示例中，第一电解电容和第二电解电容均为220uf，220uf的电解电容非常常见，价格便宜。电容量越小，容抗就越大。容抗过大可能会导致小电流无法通过，导致光耦没有交流信号通过了。为了让交流信号以合理的大小值通过，经多次试验，验证使用100uf的电容为优选电容，从而使两个220uf的电容串联。

在一个实施例中，如图4所示，采样电路包括第一电阻301、第二电阻303和第三电阻305；

第一电阻301的一端分别连接第二电阻303的一端、第三电阻305的一端与隔直电路20的一端，另一端分别连接第二电阻303的另一端、第三电阻305的另一端与交流电源；第一电阻301的另一端接地。

具体的，采用三个电阻并联，使得采样电阻的等效阻值较小，从而在同等电流流过的情况下产生的电压越小，以满足非线性光耦工作的条件：小电压。

在其中一个实施例中，降压电路包括稳压管；

具体地，稳压管两端的压差为固定值，一端接地，使得另一端的输出电压可以根据稳压管的参数确定，从而实现降压的目的。

在其中一个实施例中，稳压管为15V稳压管。

通过15V稳压管，将交流电源的电压转换为15V对后级电路输出，具有成本低的优点。

在一个实施例中，如图5所示，半波整流电路包括二极管501和电解电容503；

二极管501的阳极用于连接交流电源，阴极分别连接降压电路60的一端、限流设备70的一端与电解电容503的正极；电解电容503的负极接地。

具体地，通过二极管的导通特性，使得负半周的信号隔离。电解电容滤除交流信号。

在其中一个实施例中，还包括保护电阻；

保护电阻的一端连接半波整流电路，另一端连接限流设备。

具体地，保护电阻用于限流，保护降压电路不被击穿烧坏，以及后级电路不至于电流过大以致烧坏非线性光耦。

具体地，具体地，第一电容和第二电容均用于滤波，二极管用于保护非线性光耦。

在一个实施例中，如图6所示，提供了一种基于上述的电流检测电路的电流检测方法，包括步骤：

S610，获取非线性光耦的发射级输出的第一电流值；

具体地，可以通过本领域任意一种手段获取第一电流值，在一个具体示例中，可以获取发射级输出的电压，并根据输出回路的阻值，得到第一电流值。输出回路可以为任意一种具有阻值的元器件构成。

S620，基于第一电流值，分别采用第一映射关系和第二映射关系，获取发光器的电流值和电压值；其中，第一映射关系为采用预设曲线函数处理发射级输出的各电流值，以及对应的发光器的电流值得到；第二映射关系为采用预设曲线函数处理发射级输出的各电流值，以及对应的发光器的电压值得到；

具体地，对多个同款的不同光耦样品进行多次测量，在不同的发射级输出各电流值I_f的取值下进行测量，在同样的I_f下，把不同的光耦样品所测量的不同对应的发光器的电压值V_f与对应的发光器的电流值I_C进行平均法定值；然后在另外的I_f取值下，用同样的方法再做出另一组平均值；经过多次测量、统计、计算后，可以把这些计算值描绘成曲线图。在曲线图内，相邻点之间用直线方程表示。可以在区间调用这些直线方程，获取到所有值。

通过第一映射关系和第二映射关系，在获取得到第一电流值时，即可得到发光器的电流值和电压值。

S630，根据隔直电路的等效电阻、发光器的交流电流有效值和发光器的交流电压有效值，得到发光器与地之间回路的等效电压值，以及隔直电路的电压值；其中，发光器的交流电流有效值为根据发光器的电流值和当前输入直流电流值得到；发光器的交流电压有效值为根据发光器的电压值和当前输入直流电压值得到；

具体地，当前输入直流电流值为预设的一个数值；当前输入直流电压可以根据第二映射关系处理当前输入直流电流值得到。

S640，处理发光器与地之间回路的等效电压、采样电路的等效电阻和隔直电路的电压值，得到负载的输入电流值。

通过上述电流检测方法，可以实现非线性光耦应用到检测负载输入电流的模拟量的电路中，并使之能够达到精确的检测效果。

在其中一个实施例中，如图7所示，根据隔直电路的等效电阻、发光器的交流电流有效值和发光器的交流电压有效值，得到发光器与地之间回路的等效电压值，以及隔直电路的电压值的步骤包括：

S710，根据发光器的电压有效值和发光器的交流电流有效值，得到发光器与地之间回路的等效电压值；

具体地，发光器与地之间回路的等效电压值包括发光器的交流电压有效值和发光器与地之间元器件的电压。若发光器与地之间并不包含其他元器件，则发光器与地之间回路的等效电压值为发光器的交流电压有效值。若发光器与地之间存在元器件，则发光器与地之间回路的等效电压值为，发光器的交流电压有效值与发光器与地之间元器件的电压之和。发光器与地之间元器件的电压为发光器的交流电流有效值与元器件等效电阻的乘积。

S720，根据电流有效值和补偿值，得到流经隔直电路的电流值，并处理隔直电路的等效电阻和流经隔直电路的电流值，得到隔直电路的电压值。

具体地，经过隔直电路出来的电流，一部分进入非线性光耦，也即交流电流有效值，另一部分流向限流设备损耗掉，为了方便计算，引入多次试验得出的补偿值。流经隔直电路的电流值为交流电流有效值与补偿值之和。

根据流经隔直电路的电流值和处理隔直电路的等效电阻，可以得到隔直电路的电压值。

基于以下公式得到负载的输入电流值：

在其中一个实施例中，还包括步骤：

负载输入电流的理论值可以为交流电压电压/(负载电阻+采样电路的等效电阻)。若通过电流检测方法得到的输入电流值误差大于预设值时，发出提示信息，用以表征第一映射关系和第二映射关系存在错误，需要重新选择其他类型的非线性光耦。

应该理解的是，虽然图6、7的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图6、7中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

为了进一步阐述本申请的方案，下面特结合实际场景进行进一步说明：

本电路将以国标220VAC进行说明，但本电路的原理不限于使用220VAC，并以电路图参数，进行实测数据作为举例。

1、交流电源的交流电经过保险丝和半波整流滤波后得到310VDC的电流，后经过保护电阻、限流设备和降压电路以及非线性光耦的发光器U1(U1是光耦的发光器电压)、偏置电阻R4(也即偏置器件)后，向发光器输出1mA的电流I_f(DC)，电流I_f(DC)会经过非线性光耦的发光器，即为I_f(DC)＝1mA(事先设置好的数值)。

2、单片机的AD端口(AD端口为输入模拟量的端口)读取受光器的发射极的直流电压Vc(DC)。现今的单片机AD精度一般大于10位，小数点后3位是可以精确检测出来的。因而检测的数据可以达小数后面三位数，因而是比较准确的。

实测参数：Vc(DC)＝0.725V，为实物电路测量值。

仿真参数：Vc(DC)＝0.7258V为仿真软件里的电路里测到的数值。

实测参数跟仿真参数很接近，表明电路设计原理是精准的。

3、计算Ic(DC)。(图中光耦的受光器电流为Ic)

Ic(DC)＝0.725V/500Ω＝0.00145A＝1.45mA(两只1K电阻并联＝500Ω)。其中，受光器通过并联的两个1K欧的电阻接地。

4、以上数据即I_f(DC)为1mA直流稳态时，光耦对应的CTR。(CTR指Ic(DC)/I_f(DC))CTR＝Ic(DC)/I_f(DC)＝1.45/1＝145％

同样地，改变I_f(DC)的值，实测得出Ic(DC)的值，再得出一组CTR。

根据上述步骤1-4，在电路所涉及的电流范围内，测量多组CTR，并最终得到相应的CTR曲线。对应地，在此CTR曲线上，以微积分数学逻辑，把每个点(此处的点指该点处的CTR值)用直线相连(点取得越多越精确)。关于此光耦的整条CTR曲线，即Ic/If的对应数值，就可以列表罗列出来，并将其进行记录。需要说明的是，每个记录点与点之间(每两个相邻的记录点)，使用的是微积分直线相连，则在此区间(即两个相邻测量点之间)内，该区间两端点之间的其余点将以直线方程来计算得出，其它区域(指其它两个相邻测量点之间的区域)的点同理以直线方程来计算得出。因此，处理器调用的将是计算公式而不是具体的表格，这样可以避免程序占用过大空间。

5、设置负载电流为1A。

6、读取交流时的AD端口电压最大值Vc(AC)max。

实测参数：Vc(AC)max＝1.438V

仿真参数：Vc(AC)max＝1.373V

7、得到最大电流：Icmax＝1.438V/500Ω＝0.002876A＝2.876mA。

8.根据CTR的曲线(对应IC-IF曲线)，调用微积分的直线方程来算出I_fmax。

I_fmax＝1.6mA(含AC和DC的混合电流信号)

9.计算I_fmax(AC)(If(AC)最大值)。

I_fmax(AC)＝I_fmax–I_f(DC)＝1.6mA-1mA(事先设置好的数值)＝0.6mA

10.计算I_f(AC)有效值。

I_f(AC)有效值＝0.6mA/1.414＝0.424mA

11、计算流过串联的隔直电路的电流Iec(AC)和隔直电路端电压Uc：

经过隔直电路出来后的电流Iec(AC)，一部分(指I_f(AC)有效值)进入光耦内的发光器和偏置电阻R4，此部分即为I_f(AC)有效值(0.424mA)；另外一部分即I(AC)往上流经限流设备等损耗掉。为了方便计算，I(AC)可取经验值为24uA，即0.024mA。

因此流经隔直电路的电流为Iec(AC)＝0.424+0.024＝0.448mA；

于是隔直电路串联的端电压Uc＝Iec(AC)*Xc(串联容抗)＝0.448mA*28.95Ω＝12.97mV；

(式中Xc为隔直电路中的串联容抗，Xc＝1/(2*π*f*C，f取国家标准频率值50Hz，得出Xc＝28.95Ω)

12、计算R4的电压：

Ur＝0.424mA(I_f(AC)有效值)*200Ω(R4的电阻值)＝84.8mV

13、根据I_f-V_f((V_f为发光器的端电压))曲线得到发光器交流电压(V_f(AC)发光器的端电压)：

(I_f-V_f具体参数值(I_f与V_f的对应值)可以在测量Ic-I_f曲线时，把V_f值(受光器电压值)也同步测量出来。具体为通过测量仪器，并通过输入不同I_f值，得出不同V_f值，然后根据这些值得到相应的映射关系(也即第二映射关系)。

14、在上面已经计算得出了I_fmax＝1.6mA，则在I_f-V_f曲线上，能得出I_fmax＝1.6mA对应的V_fmax＝1.06V(V_fmax为发光器最大电压值)。

而发光器LED的电流设计值I_f(DC)＝1mA，得到发光器的电压值V_f(DC)＝1.03V(根据第二映射关系得出)；

V_f(AC)max＝V_fmax-V_f(DC)＝1.06-1.03＝0.03V；

15.计算采样电路的端电压(U测)

发光器与偏置电阻的电流与电压同步，而电容的电压滞后于电流90°。

发光器与偏置电阻R4串联，因此把发光器与偏置电阻R4的电压直接相加。

U_led-r＝84.8mV+21.21mV＝106.01mV；

采样电路为R1、R2、R3并联，这样可以防止浪涌电流击穿电阻。R1＝R2＝R3＝0.33Ω。电路在标准负载之后引入了相当于一个0.11欧姆的电阻，这个电阻在电流＝1A(设置负载电流为1A)的情况下，仅占了约0.11V的电压与0.11W的功率，R1、R2、R3三个电阻的并联对原负载电路的影响非常小。

因此，负载的流入电流值为U测/(R1//R2//R3)＝106.8mV/0.11Ω＝0.971A；

而该电路的理论电流值应为：220V/(220Ω+0.11Ω)＝0.9995A。本申请提出的检测方法得到的值跟实际理论值非常接近，误差小。

在1A的(设置负载为1A的情况下)电流值上，误差率2.85％，误差值28.5mA是可以满足实际需求的，且比大部分传感器更精确。

在一个实施例中，如图8所示，提供了一种电流检测装置，包括：

第一电流值获取模块810，用于获取非线性光耦的发射级输出的第一电流值；

发光器参数获取模块820，用于基于第一电流值，分别采用第一映射关系和第二映射关系，得到发光器的电流值和电压值；其中，第一映射关系为采用预设曲线函数处理发射级输出的各电流值，以及对应的发光器的电流值得到；第二映射关系为采用预设曲线函数处理发射级输出的各电流值，以及对应的发光器的电压值得到；

电压获取模块830，用于根据隔直电路的等效电阻、发光器的交流电流有效值和发光器的交流电压有效值，得到发光器与地之间回路的等效电压值，以及隔直电路的电压值；其中，发光器的交流电流有效值为根据发光器的电流值和预设直流电流值得到；发光器的交流电压有效值为根据发光器的电压值和预设直流电流值对应的直流电压值得到；

电流值输出模块840，用于处理发光器与地之间回路的等效电压、采样电路的等效电阻和隔直电路的电压，得到负载的输入电流值。

关于电流检测装置的具体限定可以参见上文中对于电流检测方法的限定，在此不再赘述。上述电流检测装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

获取非线性光耦的发射级输出的第一电流值；

根据隔直电路的等效电阻、发光器的交流电流有效值和发光器的交流电压有效值，得到发光器与地之间回路的等效电压值，以及隔直电路的电压值；其中，发光器的交流电流有效值为根据发光器的电流值和当前输入直流电流值得到；发光器的交流电压有效值为根据发光器的电压值和当前输入直流电压值得到；

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种电流检测电路，其特征在于，包括非线性光耦、隔直电路、采样电路和处理器；

所述非线性光耦包括受光器和发光器；所述受光器的集电极用于连接外部电源，发射级连接所述处理器；所述发光器的阴极接地，阳极用于连接交流电源、且连接所述隔直电路的一端；所述隔直电路的另一端连接所述采样电路的一端，且用于连接负载的一端；所述负载的另一端用于连接所述交流电源；所述采样电路的另一端接地，且用于连接所述交流电源；

所述处理器获取所述发光器的交流电流有效值和交流电压有效值，并根据所述隔直电路的等效电阻、所述交流电流有效值和所述交流电压有效值，得到所述发光器与地之间回路的等效电压值和所述隔直电路的电压值；

所述处理器根据所述发光器与地之间回路的等效电压、所述采样电路的等效电阻和所述隔直电路的电压值，得到所述负载的输入电流值。

2.根据权利要求1所述的电流检测电路，其特征在于，还包括半波整流电路、降压电路、限流设备和偏置器件；

所述半波整流电路的输入端用于连接交流电源，输出端分别连接所述降压电路的一端和所述限流设备的一端；所述降压电路的另一端接地；

所述限流设备的另一端分别连接所述隔直电路的一端和所述发光器的阳极；所述发光器的阴极通过所述偏置器件接地。

3.根据权利要求1所述的电流检测电路，其特征在于，所述隔直电路包括第一电解电容和第二电解电容；

所述第一电解电容的正极连接采样电路的一端，负极连接所述第二电解电容的负极；所述第二电解电容的正极连接所述发光器的阳极。

4.根据权利要求1所述的电流检测电路，其特征在于，所述采样电路包括第一电阻、第二电阻和第三电阻；

所述第一电阻的一端分别连接所述第二电阻的一端、所述第三电阻的一端与所述隔直电路的一端，另一端分别连接所述第二电阻的另一端、所述第三电阻的另一端与所述交流电源；所述第一电阻的另一端接地。

5.根据权利要求2所述的电流检测电路，其特征在于，所述降压电路包括稳压管；

所述稳压管的阳极接地，阴极分别连接所述半波整流电路的输出端和所述限流设备的一端。

6.根据权利要求5所述的电流检测电路，其特征在于，所述稳压管为15V稳压管。

7.根据权利要求2所述的电流检测电路，其特征在于，所述半波整流电路包括二极管和电解电容；

所述二极管的阳极用于连接交流电源，阴极分别连接所述降压电路的一端、所述限流设备的一端与所述电解电容的正极；所述电解电容的负极接地。

8.根据权利要求2所述的电流检测电路，其特征在于，还包括保护电阻；

所述保护电阻的一端连接所述半波整流电路，另一端连接所述限流设备。

9.根据权利要求2所述的电流检测电路，其特征在于，所述限流设备包括限流电阻。

10.根据权利要求2所述的电流检测电路，其特征在于，还包括保险丝、第一电容、第二电容和二极管；

所述保险丝的一端用于连接所述交流电源，另一端连接所述半波整流电路；所述隔直电路的一端通过所述第一电容接地，另一端通过所述第二电容接地、且连接所述二极管的阴极；所述二极管的阳极接地。

11.一种基于权利要求1至10任一项所述的电流检测电路的电流检测方法，其特征在于，包括步骤：

获取所述非线性光耦的发射级输出的第一电流值；

基于所述第一电流值，分别采用第一映射关系和第二映射关系，获取所述发光器的电流值和电压值；其中，所述第一映射关系为采用预设曲线函数处理所述发射级输出的各电流值，以及对应的所述发光器的电流值得到；所述第二映射关系为采用预设曲线函数处理所述发射级输出的各电流值，以及对应的所述发光器的电压值得到；

根据所述隔直电路的等效电阻、所述发光器的交流电流有效值和所述发光器的交流电压有效值，得到所述发光器与地之间回路的等效电压值、以及所述隔直电路的电压值；其中，所述发光器的交流电流有效值为根据所述发光器的电流值和当前输入直流电流值得到；所述发光器的交流电压有效值为根据所述发光器的电压值和当前输入直流电压值得到；所述当前输入直流电流值为交流电源的交流电经过半波整流电路、降压电路、限流设备输出得到；

处理所述发光器与地之间回路的等效电压、所述采样电路的等效电阻和所述隔直电路的电压值，得到所述负载的输入电流值。

12.根据权利要求11所述的电流检测方法，其特征在于，

根据所述隔直电路的等效电阻、所述发光器的交流电流有效值和所述发光器的交流电压有效值，得到所述发光器与地之间回路的等效电压值，以及所述隔直电路的电压值的步骤包括：

根据所述发光器的电压有效值和所述发光器的交流电流有效值，得到所述发光器与地之间回路的等效电压值；

根据所述电流有效值和补偿值，得到流经所述隔直电路的电流值，并处理所述隔直电路的等效电阻和所述流经所述隔直电路的电流值，得到所述隔直电路的电压值。

13.根据权利要求11所述的电流检测方法，其特征在于，

处理所述发光器与地之间回路的等效电压、所述采样电路的等效电阻和所述隔直电路的电压，得到所述负载的输入电流值的步骤中，基于以下公式得到所述负载的输入电流值：

其中，U₀为采样电路的端电压；U₁为所述发光器与地之间回路的等效电压；U₂为所述隔直电路的电压；I为所述负载的输入电流值；R为所述采样电路的等效电阻。

14.根据权利要求11所述电流检测方法，其特征在于，还包括步骤：

获取负载输入电流的理论值，且在所述输入电流值与所述理论值的误差大于预设值时，发出提示信息。

15.一种电流检测装置，其特征在于，包括：

发光器参数获取模块，用于基于所述第一电流值，分别采用第一映射关系和第二映射关系，得到所述发光器的电流值和电压值；其中，所述第一映射关系为采用预设曲线函数处理所述发射级输出的各电流值，以及对应的所述发光器的电流值得到；所述第二映射关系为采用预设曲线函数处理所述发射级输出的各电流值，以及对应的所述发光器的电压值得到；

电压获取模块，用于根据隔直电路的等效电阻、所述发光器的交流电流有效值和所述发光器的交流电压有效值，得到所述发光器与地之间回路的等效电压值，以及所述隔直电路的电压值；其中，所述发光器的交流电流有效值为根据所述发光器的电流值和当前输入直流电流值得到；所述发光器的交流电压有效值为根据所述发光器的电压值和当前输入直流电压值得到；所述当前输入直流电流值为交流电源的交流电经过半波整流电路、降压电路、限流设备输出得到；

电流值输出模块，用于处理所述发光器与地之间回路的等效电压、采样电路的等效电阻和所述隔直电路的电压，得到负载的输入电流值。

16.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，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11至14任一项所述方法的步骤。