CN112018840A - 一种微小电流和容性负载的检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电路技术领域，尤其涉及一种微小电流和容性负载的检测电路，其中，包括：一第一回路，根据一反馈电压产生一驱动信号以形成一输出电压；一第二回路，根据反馈电压和一第一参考电压、一第二参考电压比较的结果，以确定驱动档位系数调整驱动信号，以使得输出电压处于第一参考电压和第二参考电压之间。有益效果：通过第一回路与第二回路结合的方式，使得输出电压处于第一参考电压和第二参考电压之间，能够检测到输出电压具有微小的电压变化以及检测到微小电流负载和微小容性负载插入或拔出。

Description

一种微小电流和容性负载的检测电路

技术领域

本发明涉及电路技术领域，尤其涉及一种微小电流和容性负载的检测电路。

背景技术

当移动电源有负载接入时，会存在不确认因素，例如，导致负载短路等问题，目前的移动电源中均设有对接入的负载进行检测的检测电路，用以更好地保护移动电源。

现有技术中，可以检测接入的负载的固定电流值作为识别电流阈值，也可以通过修改电阻的方式修改电流阈值，但是无法检测到变化的电流，且要检测变化的微小电流会更加困难。因此，针对难以检测到变化的微小电流等技术问题，成为本领域技术人员亟待解决的难题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种微小电流和容性负载的检测电路。

具体技术方案如下：

本发明提供一种微小电流和容性负载的检测电路，其中，包括：

一第一回路，根据一反馈电压产生一驱动信号以形成一输出电压；

一第二回路，根据所述反馈电压和一第一参考电压、一第二参考电压比较的结果，以确定驱动档位系数调整所述驱动信号，以使得所述输出电压处于所述第一参考电压和所述第二参考电压之间。

优选的，所述第一回路包括：

一运放单元，用于根据一基准电压和所述输出电压输出所述反馈电压；

一驱动信号产生单元，所述驱动信号产生单元的输入端连接所述运放单元的输出端，用于将所述反馈电压转换为一驱动电流，产生所述驱动信号；

一驱动单元，所述驱动单元的输入端连接所述驱动信号产生单元的输出端，所述驱动单元的输出端连接至一电压输出端，用于驱动输出所述输出电压至所述电压输出端。

优选的，所述运放单元为一运算放大器，所述运算放大器的第一输入端通过一第一电流源接地，所述运算放大器的第二输入端连接至所述电压输出端。

优选的，所述第二回路包括：

一比较单元，用于比较所述反馈电压是否处于所述第一参考电压和所述第二参考电压之间，并输出一比较结果；

一逻辑选择单元，所述逻辑选择单元连接于所述比较单元和所述驱动信号产生单元之间，用于根据所述比较结果确定所述驱动档位系数以调整所述驱动信号。

优选的，所述比较单元包括：

一第一比较器，所述第一比较器的第一输入端通过一第二电流源接地，所述第一比较器的第二输入端连接至所述运放单元的输出端，所述第一比较器的输出端连接至所述逻辑选择单元的输入端。

一第二比较器，所述第二比较器的第一输入端通过一第三电流源接地，所述第二比较器的第二输入端连接至所述运放单元的输出端，所述第二比较器的输出端连接至所述逻辑选择单元的输入端。

优选的，还包括一快速驱动单元，所述快速驱动单元的输入端连接至所述逻辑选择单元的输出端，所述快速驱动单元的输出端连接至所述电压输出端，用于根据所述驱动档位系数快速建立所述输出电压。

优选的，还包括一负载，所述负载连接于所述电压输出端和地之间。

优选的，还包括一控制单元，所述控制单元的输入端连接于所述逻辑选择单元的输出端，用于根据所述驱动档位系数检测所述负载接口是否有所述负载插入。

优选的，所述控制单元包括一中央处理器。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：通过第一回路与第二回路结合的方式，使得输出电压处于第一参考电压和第二参考电压之间，能够检测到输出电压具有微小的电压变化以及检测到微小电流负载和微小容性负载插入或拔出。

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为本发明的实施例的电路原理图；

图2为本发明的实施例的驱动信号产生单元、驱动单元以及快速驱动单元的电路示意图。

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。

本发明提供一种微小电流和容性负载的检测电路，其中，如图1所示，包括：

一第一回路1，根据一反馈电压VF产生一驱动信号以形成一输出电压VOUT；

一第二回路2，根据反馈电压VF和一第一参考电压VREF1、一第二参考电压VREF2比较的结果，以确定驱动档位系数调整驱动信号，以使得输出电压VOUT处于第一参考电压VREF1和第二参考电压VREF2之间。

本实施例中，第一回路1响应速度较快，需要在当前选择的驱动档位系数下快速的形成输出电压VOUT的工作状态，当有微小负载插入检测电路中时，此时第一回路1仅支持在当前驱动档位系数上做调整，一旦选择的驱动档位系数较小，那么第一回路1可调节的范围非常有限。因此，此时需要通过第二回路2确定合适的驱动档位系数，以便于第一回路1中的反馈电压VF可以在设定的电压范围内可建立的输出电压VOUT处于第一参考电压VREF1和第二参考电压VREF2之间。

本实施例中，通过第一回路1与第二回路2结合的方式，使得输出电压VOUT处于第一参考电压VREF1和第二参考电压VREF2之间，能够检测到输出电压VOUT具有微小的电压变化以及检测到微小电流负载和微小容性负载插入或拔出。

在一种较优的实施例中，如图1所示，第一回路1包括：

一运放单元10，用于根据一基准电压VREF和输出电压VOUT输出反馈电压VF；

一驱动信号产生单元11，驱动信号产生单元11的输入端连接运放单元10的输出端，用于将反馈电压VF转换为一驱动电流，产生驱动信号；

一驱动单元12，驱动单元12的输入端连接驱动信号产生单元11的输出端，驱动单元12的输出端连接至一电压输出端，用于驱动输出输出电压VOUT至电压输出端。

具体地，第一回路1中首先根据基准电压VREF和输出电压VOUT输出反馈电压VF，再经过驱动信号产生单元11将反馈电压VF转换为驱动电流的形式，产生驱动信号。如图2所示，本实施例中的驱动信号产生单元11由至少7个电阻和7个MOS管以及1个比较器COMP组成，其中7个电阻分别是电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7，6个MOS管分别是MOS管1、MOS管2、MOS管3、MOS管4、MOS管5、MOS管6、MOS管7，MOS管1的源极和漏极分别连接于R1的两端，MOS管2的源极和漏极分别连接于电阻R2的两端，MOS管3的源极和漏极分别连接于电阻R3的两端，MOS管4的源极和漏极分别连接于电阻R4的两端，MOS管5的源极和漏极分别连接于电阻R5的两端，MOS管6的源极和漏极分别连接于电阻R6的两端，另外电阻R7的一端连接电阻R6靠近MOS管6的源极的一端，电阻R7的另一端接地GND，比较器COMP的正相输入端连接至运放单元10的输出端，比较器COMP的反相输入端连接至电阻R1靠近MOS管1的漏极的一端，MOS管7的栅极连接至比较器COMP的输出端，MOS管7的栅极连接至MOS管1的栅极，MOS管7的源极连接至驱动信号产生单元11中自带的第一电源端U1。

进一步地，通过驱动单元12可以将驱动信号产生单元11产生的驱动信号根据需要进行放大或缩小，从而驱动输出合适的输出电压VOUT至电压输出端。本实施例中，驱动单元12通过一个电流镜实现，即包括MOS管8以及与上述驱动信号产生单元11中MOS管7，驱动信号产生单元11和驱动单元12共用一个MOS管，其中，MOS管8的栅极连接至MOS管7的栅极，MOS管8的源极连接至驱动单元12中自带的第二电源端U2，MOS管8的漏极连接至电压输出端。

另外，需要说明的是，上述分别用于实现驱动信号产生单元11和驱动单元12的元器件仅用以说明可行性，不应当以此限定本申请的保护范围。

在一种较优的实施例中，如图1所示，运放单元10为一运算放大器OP，运算放大器OP的第一输入端通过一第一电流源IS1接地GND，运算放大器OP的第二输入端连接至电压输出端。

具体地，本实施例中，通过第一电流源IS1产生上述技术方案中的基准电压VREF，进而运算放大器OP通过输入基准电压VREF和电压输出端反馈的输出电压VOUT产生反馈电压VF。

在一种较优的实施例中，第二回路2包括：

一比较单元20，用于比较反馈电压VF是否处于第一参考电压VREF1和第二参考电压VREF2之间，并输出一比较结果；

一逻辑选择单元21，逻辑选择单元21连接于比较单元20和驱动信号产生单元11之间，用于根据比较结果确定驱动档位系数以调整驱动信号。

具体地，比较单元20通过比较反馈电压VF与第一参考电压VREF1和第二参考电压VREF2的大小，当反馈电压VF被调高大于第二参考电压VREF2时，需要通过逻辑选择单元21提升驱动档位系数；当反馈电压VF被调低时，若此时反馈电压VF在当前逻辑选择单元21选择的驱动档位系数下刚好在第一参考电压VREF1和第二参考电压VREF2之间，则逻辑选择单元21调整结束；若反馈电压VF被调低小于第一参考电压VREF1时，逻辑选择单元21需要降低驱动档位系数，以使得反馈电压VF重回到第一参考电压VREF1和第二参考电压VREF2之间。

另外，可能出现的情况是，即便逻辑选择单元21将驱动档位系数调到最低，反馈电压VF仍然低于第一参考电压VREF1，此时的情况可能是由于完全没有负载插入，反馈电压VF需要的驱动能力为0导致。

本实施例中，需要说明的是第一参考电压VREF1小于第二参考电压VREF2。

在一种较优的实施例中，比较单元10包括：

一第一比较器COMP1，第一比较器COMP1的第一输入端通过一第二电流源IS2接地GND，第一比较器COMP1的第二输入端连接至运放单元10的输出端，第一比较器COMP1的输出端连接至逻辑选择单元21的输入端。

一第二比较器COMP2，第二比较器COMP2的第一输入端通过一第三电流源IS3接地GND，第二比较器COMP2的第二输入端连接至运放单元10的输出端，第二比较器COMP2的输出端连接至逻辑选择单元21的输入端。

具体地，比较单元10通过设置第一比较器COMP1和第二比较器COMP2来确定反馈电压VF和第一参考电压VREF1、第二参考电压VREF2比较的结果。本实施例中，由第二电流源IS2产生第一参考电压VREF1，由第三电流源IS3产生第二参考电压VREF2，通过第一比较器COMP1和第二比较器COMP2组合形式比较反馈电压VF是否在第一参考电压VREF1和第二参考电压VREF2之间，若第一比较器COMP1和第二比较器COMP2进行比较的结果是反馈电压VF高于第二参考电压VREF2或反馈电压VF低于第一参考电压VREF1时，则将比较的结果传输至逻辑选择单元21进行调整驱动档位系数；若第一比较器COMP1和第二比较器COMP2进行比较的结果是反馈电压VF在第一参考电压VREF1和第二参考电压VREF2之间时，则将比较的结果传输至逻辑选择单元21，此时逻辑选择单元21无需再进行调整驱动档位系数。

在一种较优的实施例中，还包括一快速驱动单元3，快速驱动单元3的输入端连接至逻辑选择单元21的输出端，快速驱动单元3的输出端连接至电压输出端，用于根据驱动档位系数快速建立输出电压VOUT。

具体地，如图1所示，本发明还包括快速驱动单元3，当上述技术方案中反馈电压VF高于第二参考电压VREF2时，逻辑选择单元21会选择较高的驱动档位系数，此时就需要快速驱动单元3根据较高的驱动档位系数来快速建立所需要的的输出电压VOUT。

进一步地，如图2所示，本实施例中的快速驱动单元3包括MOS管9、MOS管10以及一个上拉电流源IS4和一个下拉电流源IS5，其中MOS管9的源极通过上拉电流源IS4连接至快速驱动单元3中自带的第三电源端U3，MOS管9的漏极连接至电压输出端，MOS管10的漏极连接至电压输出端，MOS管10的源极通过下拉电流源IS5接地GND。

需要说明的是，本实施例中的快速驱动单元3中所采用的元器件也仅用以说明可行性，不应当以此限定本申请的保护范围。

在一种较优的实施例中，还包括一负载接口5，负载接口5连接于电压输出端和地GND之间。

本实施例中，该负载接口54用于模拟接入电容负载和电流负载。在检测电路启动完成后进入待机模式，即此时上述输出电压VOUT趋近于基准电压VREF，此时，如图1所示，当负载接口5接入一个电容负载C，其初始电压为0，由于电荷分配，输出电压VOUT被瞬时拉低，则拉低后的输出电压VOUT由下述公式计算可得：

VOUT＝(COUT*VREF)/(CIN+COUT)，

其中，VOUT表示检测电路的输出电压；

COUT表示电容负载C的输出电压；

VREF表示基准电压；

CIN表示电容负载C的输入电压。

进一步地，当电容负载C的输入电压CIN非常小时，则输出电压VOUT趋近于基准电压VREF，但是由于上述运放放大器OP具有增益较大的特点，且没有输入偏差的影响，从而也可以将非常小的电容负载C的输入电压CIN进行放大到被上述技术方案中的比较单元20检测出。

本实施例中，当负载接口5接入一个电流负载(图中未显示)时，此时，由于上述技术方案中的第一回路1的可调节范围较小，则输出电压VOUT会被缓慢拉低，不足以抵消接入的电流负载(图中未显示)，因此，输出电压VOUT会被持续拉低，反馈电压VF会缓慢升高，当反馈电压VF升高至超过第二参考电压VREF2时，从而就可检测到有电流负载(图中未显示)插入检测电路中。

进一步地，当上述电流负载(图中未显示)拔出时，由于此时第一回路1的可调节范围较小，则输出电压VOUT会被缓慢升高，不足以抵消拔出的电流负载(图中未显示)，因此，输出电压VOUT还是会持续升高，此时反馈电压VF会缓慢降低，当反馈电压VF下降趋近于上述第一参考电压VREF1时，从而就可检测到有电流负载(图中未显示)从检测电路中拔出。

在一种较优的实施例中，还包括一控制单元4，控制单元4的输入端连接于逻辑选择单元21的输出端，用于根驱动档位系数检测负载接口5是否有负载插入。

具体地，本实施例中控制单元4根据逻辑选择单元21是否调整驱动档位系数来检测输出电压VOUT的变化。当上述技术方案中的反馈电压VF在第一参考电压VREF1和第二参考电压VREF2之间时，逻辑选择单元21无需调整驱动档位系数，此时控制单元4检测出负载接口5处的电压变化几乎为0，则负载接口5处没有负载接入；当反馈电压VF超出第二参考电压VREF2时，逻辑选择单元21需要调高驱动档位系数，此时控制单元4检测出负载接口5处的具有较高的电压信号，则负载接口5处有负载接入。

在一种较优的实施例中，控制单元4包括一中央处理器。

具体地，本实施例中的控制单元4可以是中央处理器，也可以是微控制单元，还可以时专用集成电路，用于检测上述负载接口5是否有负载接入或拔出。

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 (9)

1.一种微小电流和容性负载的检测电路，其特征在于，包括：

一第一回路，根据一反馈电压产生一驱动信号以形成一输出电压；

一第二回路，根据所述反馈电压和一第一参考电压、一第二参考电压比较的结果，以确定驱动档位系数调整所述驱动信号，以使得所述输出电压处于所述第一参考电压和所述第二参考电压之间。

2.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述第一回路包括：

一运放单元，用于根据一基准电压和所述输出电压输出所述反馈电压；

一驱动信号产生单元，所述驱动信号产生单元的输入端连接所述运放单元的输出端，用于将所述反馈电压转换为一驱动电流，产生所述驱动信号；

一驱动单元，所述驱动单元的输入端连接所述驱动信号产生单元的输出端，所述驱动单元的输出端连接至一电压输出端，用于驱动输出所述输出电压至所述电压输出端。

3.根据权利要求2所述的检测电路，其特征在于，所述运放单元为一运放放大器，所述运放放大器的第一输入端通过一第一电流源接地，所述运放放大器的第二输入端连接至所述电压输出端。

4.根据权利要求2所述的检测电路，其特征在于，所述第二回路包括：

一比较单元，用于比较所述反馈电压是否处于所述第一参考电压和所述第二参考电压之间，并输出一比较结果；

一逻辑选择单元，所述逻辑选择单元连接于所述比较单元和所述驱动信号产生单元之间，用于根据所述比较结果确定所述驱动档位系数以调整所述驱动信号。

5.根据权利要求4所述的检测电路，其特征在于，所述比较单元包括：

一第一比较器，所述第一比较器的第一输入端通过一第二电流源接地，所述第一比较器的第二输入端连接至所述运放单元的输出端，所述第一比较器的输出端连接至所述逻辑选择单元的输入端。

一第二比较器，所述第二比较器的第一输入端通过一第三电流源接地，所述第二比较器的第二输入端连接至所述运放单元的输出端，所述第二比较器的输出端连接至所述逻辑选择单元的输入端。

6.根据权利要求4所述的检测电路，其特征在于，还包括一快速驱动单元，所述快速驱动单元的输入端连接至所述逻辑选择单元的输出端，所述快速驱动单元的输出端连接至所述电压输出端，用于根据所述驱动档位系数快速建立所述输出电压。

7.根据权利要求6所述的检测电路，其特征在于，还包括一负载接口，所述负载接口连接于所述电压输出端和地之间。

8.根据权利要求7所述的检测电路，其特征在于，还包括一控制单元，所述控制单元的输入端连接于所述逻辑选择单元的输出端，用于根据所述驱动档位系数检测所述负载接口是否有所述负载插入。

9.根据权利要求8所述的检测电路，其特征在于，所述控制单元包括一中央处理器。

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