CN113391111A - 一种电流检测电路 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种电流检测电路，包括：串联连接的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的阻值小于或等于所述第二电阻的阻值；与所述第二电阻并联的分流模块，所述分流模块包括内设有第一二极管的第一MOS管；其中，在电流流经所述第一电阻和第二电阻，且所述电流的流向与所述第一二极管的导通方向相同的情况下，若测试电压小于第一预设电压，则检测流经所述第二电阻的电流值；若测试电压大于所述第一预设电压，则检测流经所述第一电阻的电流值；所述测试电压为所述第二电阻与所述电流的乘积，所述第一预设电压小于或等于所述第一二极管的死区电压。本申请实施例解决了现有电流检测电路较为复杂的问题。

Description

一种电流检测电路

技术领域

本申请属于电路技术领域，尤其涉及一种电流检测电路。

背景技术

设备厂家或用户通常需要知道负载(例如移动手环、手机、电池等)在整个工作过程中的耗电情况，从而能够来设计以及评估负载的使用状况，例如评估寿命、容量和效率等。

目前在对负载进行电流检测时，可能负载瞬间有一个比较大的电流需求，而之后只需要很小的电流，可能是工作电流，也可能是待机电流。对于常规的电流检测而言，很难在满足负载电流检测需求的同时，保持检测精度；此外，现有线路需要并联二极管和桥堆，线路比较复杂。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种电流检测电路，以解决现有电流检测时检测精度不高以及线路较为复杂的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种电流检测电路，包括：

串联连接的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的阻值小于或等于所述第二电阻的阻值；

与所述第二电阻并联的分流模块，所述分流模块包括内设有第一二极管的第一金属氧化物半导体场效应晶体管MOS管；

其中，在电流流经所述第一电阻和第二电阻，且所述电流的流向与所述第一二极管的导通方向相同的情况下，若测试电压小于第一预设电压，则检测流经所述第二电阻的电流值；若测试电压大于所述第一预设电压，则检测流经所述第一电阻的电流值；所述测试电压为所述第二电阻与所述电流的乘积，所述第一预设电压小于或等于所述第一二极管的死区电压。

可选地，所述分流模块还包括内设有第二二极管的第二MOS管；

其中，所述第二MOS管与所述第一MOS管并联连接，且所述第二二极管的导通方向与所述第一二极管的导通方向相反；

在电流流经所述第一电阻和第二电阻，且所述电流的流向与所述第二二极管的导通方向相同的情况下，若所述测试电压小于第二预设电压，则检测流经所述第二电阻的电流值；若测试电压大于所述第二预设电压，则检测流经所述第一电阻的电流值；所述第二预设电压小于或等于所述第二二极管的死区电压。

可选地，所述电流检测电路还包括：

与所述第一电阻并联连接的第一电流检测模块，用于检测流经所述第一电阻的电流值；

与所述第二电阻并联连接的第二电流检测模块，用于检测流经所述第二电阻的电流值。

可选地，所述电流检测电路还包括：

开关控制模块，所述开关控制模块分别与所述第一电流检测模块和所述分流模块连接；

其中，所述第一电流检测模块用于将检测到的流经所述第一电阻的电流值输入给所述开关控制模块，所述开关控制模块在检测到流经所述第一电阻的电流值大于预设电流值时，控制所述分流模块中MOS管导通。

可选地，所述电流检测电路还包括：

用于检测所述分流模块的温度的温度检测模块；

与所述温度检测模块连接的开关控制模块；

其中，所述温度检测模块用于将检测到的温度值输入给所述开关控制模块，所述开关控制模块在检测到所述温度值大于预设温度值时，控制所述分流模块中MOS管导通。

可选地，所述电流检测电路还包括：

用于检测所述分流模块的温度的温度检测模块；

开关控制模块，所述开关控制模块与所述温度检测模块和第一电流检测模块连接；

其中，所述第一电流检测模块用于将检测到的流经所述第一电阻的电流值输入给所述开关控制模块，所述温度检测模块用于将检测到的温度值输入给所述开关控制模块；所述开关控制模块在检测到流经所述第一电阻的电流值大于预设电流值，并检测到所述温度值大于预设温度值时，控制所述分流模块中MOS管导通。

在本申请实施中，通过第一电阻串联第二电阻，且第二电阻并联分流模块，第一电阻的阻值小于等于第二电阻的阻值，在电流流经第一电阻和第二电阻，且电流的流向与第一二极管的导通方向相同的情况下，若测试电压小于第一预设电压，则检测流经第二电阻的电流值，若测试电压大于第一预设电压，则检测流经第一电阻的电流值，测试电压为第二电阻与电流的乘积，第一预设电压小于或等于第一二极管的死区电压，实现了在同一个检测电路中通过第二电阻(较大电阻)检测较小电流，通过第一电阻(较小电阻)检测较大电流，由于较大电阻检测精度高，在使用较大电阻检测较小电流时精度较高，从而实现了能够基于电流值更换检测电阻和检测精度，提高了电流检测精度以及大小电流检测的切换便捷性，并且实现了通过第一MOS管中第一二极管对第二电阻的保护；此外，本实施例在大电流检测时不需要在第二电阻上并联二极管和桥堆，由于第一MOS管比二极管和桥堆的体积小，避免了检测电路体积过大以及线路复杂度较高的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例中电流检测电路的结构示意图之一；

图2为本申请实施例中电流检测电路的结构示意图之二；

图3为本申请实施例中电流检测电路的结构示意图之三；

图4为本申请实施例中电流检测电路的结构示意图之四；

图5为本申请实施例中电流检测电路的结构示意图之五；

图6为本申请实施例中电流检测电路的结构示意图之六；

图7为本申请实施例中电流检测电路的结构示意图之七；

图8为本申请实施例中电流检测电路的结构示意图之八。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

目前进行大小电流测量时，外部往往通过增加桥堆或二级管对小电流采样电阻进行保护，当较大电流流过二极管或桥堆产生较大热量时候，外部通过金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOS)或继电器等开关器件对桥堆或二级管进行保护。这样的线路复杂度较高，且产品成本高，检测精度较低，而且电流大的时候，大电流的桥堆和二极管体积会比较大，影响产品的小型化应用；此外，由于MOS管漏极接电流输入方向，由于MOS管的栅极电压特性，线路只能用于低电压侧，或则高压侧不超过30V电压的场合。

下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的电流检测电路进行详细地说明。

如图1所示，为本申请实施例所提供的电流检测电路的结构示意图之一，该电流检测电路1包括：

串联连接的第一电阻11和第二电阻12，所述第一电阻11的阻值小于或等于所述第二电阻12的阻值；

与所述第二电阻12并联的分流模块13，所述分流模块13包括内设有第一二极管131的第一金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，MOS)管132；

其中，在电流流经所述第一电阻11和第二电阻12，且所述电流的流向与所述第一二极管131的导通方向相同的情况下，若测试电压小于第一预设电压，则检测流经所述第二电阻12的电流值；若测试电压大于第一预设电压，则检测流经所述第一电阻11的电流值；所述测试电压为所述第二电阻12与所述电流的乘积，所述第一预设电压小于或等于所述第一二极管131的死区电压。

具体的，参见图1，在电路检测电路1中，第一电阻11和第二电阻12相串联，且第一电阻11的阻值小于或等于第二电阻12的阻值，这样第一电阻11可以作为大电流的采样电阻，第二电阻12作为小电流的采样电阻。

分流模块13与第二电阻12并联，分流模块13包括内设有第一二极管131的第一MOS管132，此时第一MOS管132与第二电阻12并联。

在电流流经第一电阻11和第二电阻12时，电流的电流与第一二极管131的导通方向相同，且可以经由第一MOS管132的源极进入。

需要说明的是，可以在第一电阻11和第二电阻12的两端加载电压。

二极管的死区电压也叫开启电压，是应用在不同场合的两个名称。死区电压，指的是即使加正向电压，也必须达到一定大小才开始导通，这个阈值叫死区电压，硅管约0.5V，锗管约0.1V。这样，第一预设电压小于或等于第一二极管的死区电压，在测试电压小于第一预设电压时，说明第一二极管不会导通，即第一二极管不会进行电流分流，此时可以检测流经第二电阻的电流值；在测试电压大于第一预设电压时，第一二极管可能导通，即第一二极管可能会进行电流分流，为了确保电流检测的精确度，则可以检测流经第一电阻的电流值。

可选地，第一预设电压可以等于第一二级管的死区电压。

在上述电流检测电路的结构基础上，在电流流经第一电阻11和第二电阻12的过程中，获取第二电阻12与电流的乘积作为测试电压。此时若测试电压小于第一预设电压，说明电流较小，且第一二极管不导通，电流全部从第二电阻12上流过，第一二极管131并不进行分流，此时可以以第二电阻12为基准测试电流，也就是检测流经第二电阻12的电流值，流经第二电阻12的电流值即为测试电压与第二电阻12的比值，从而实现了通过第二电阻检测小电流；此外，若测试电压大于第一预设电压，说明电流较大，第一二极管131可能导通，电流可能会分别从第二电阻12和第一二极管131上流过，此时由于第一二极管131可能分流，则可以以第一电阻11为基准测试电流，也就是检测流经第一电阻11的电流值，从而实现了通过第一电阻检测大电流。

需要说明的是，大电流和小电流是相对而言，在此并不对此进行具体限制。当然，示例性的，本实施例可以以第一二极管的死区电压与第二电阻的比值作为电流阈值，将小于电流阈值的电流作为小电流，将大于电流阈值的电流作为大电流。

这样，通过第一电阻串联第二电阻，且第二电阻并联分流模块，第一电阻的阻值小于等于第二电阻的阻值，且在同一个检测电路中通过第二电阻(较大电阻)检测较小电流，通过第一电阻(较小电阻)检测较大电流，从而实现了能够基于电流值更换检测电阻，也就是更换检测精度，提高了电流检测精度以及大小电流检测的切换便捷性，并且实现了通过第一MOS管中第一二极管对第二电阻的保护；此外，本实施例在大电流检测时不需要在第二电阻上并联二极管和桥堆，由于第一MOS管比二极管和桥堆的体积小，避免了检测电路体积过大以及电路复杂度较高的问题。

此外，可选地，如图2所示，分流模块13还包括内设有第二二极管133的第二MOS管134；

其中，所述第二MOS管134与所述第一MOS管132并联连接，且所述第二二极管133的导通方向与所述第一二极管131的导通方向相反；

在电流流经所述第一电阻11和第二电阻12，且所述电流的流向与所述第二二极管133的导通方向相同的情况下，若测试电压小于第二预设电压，则检测流经所述第二电阻12的电流值；若测试电压大于所述第二预设电压，则检测流经所述第一电阻11的电流值；所述第二预设电压小于或等于所述第二二极管133的死区电压。

可选地，第一二极管和第二二极管的死区电压可以相同，也可以不同；第一预设电压和第二预设电压可以相同，也可以不同，在此并不对此进行具体限定。在本实施例中，作为一个示例，第一二极管和第二二极管的死区电压相同。

具体的，参见图2，分流模块13还可以包括第二MOS管134，且第二MOS管134中第二二极管133的导通方向与第一MOS管132中第一二极管131的导通方向相反，这使得电流即可以通过如图1所示的电流方向流入第一电阻11和第二电阻12，也可以通过与图1所示的电流方向相反的方向流入第一电阻11和第二电阻12，增加了电流检测电路的使用灵活性。当然，当电流通过与图1所示的电流方向相反的方向流入第一电阻11和第二电阻12时，也就是电流的流向与第二二极管133的导通方向相同时，图2中的第二MOS管134起作用。此时，同样可以获取第二电阻12与电流的乘积作为测试电压。此时若测试电压小于第二预设电压，说明电流较小，第二二极管133不会导通，电流全部从第二电阻12上流过，第二二极管133并不进行分流，此时可以以第二电阻12为基准测试电流，也就是检测流经第二电阻12的电流值，流经第二电阻12的电流值即为测试电压与第二电阻12的比值，从而实现了通过第二电阻检测小电流；此外，若测试电压大于第二预设电压，说明电流较大，第二二极管133可能导通，电流可能会分别从第二电阻12和第二二极管133上流过，此时由于第二二极管133可能分流，则可以以第一电阻11为基准测试电流，也就是检测流经第一电阻11的电流值，从而实现了通过第一电阻检测大电流。

此外，可选地，如图3和图4所示，电流检测电路1还包括：

与所述第一电阻11并联连接的第一电流检测模块14，用于检测流经所述第一电阻11的电流值；

与所述第二电阻12并联连接的第二电流检测模块15，用于检测流经所述第二电阻12的电流值。

第一电流检测模块14和第二电流检测模块可以为万用表或电压表等器件，在此并不对此进行具体说明。

具体的，第一电流检测模块14与第一电阻11并联，可以测量第一电阻11两端的电压，由于第一电阻11的阻值已知，因此可以检测得到流经第一电阻11的电流值。第二电流检测模块15与第一电阻12并联，可以测量第二电阻12两端的电压(也就是测试电压)，由于第一电阻11的阻值已知，因此可以检测得到流经第二电阻12的电流值。

此外，可选地，在本实施例中，在流经第一电阻11的电流较大时，MOS管(可以为第一MOS管132或第二MOS管134)的体内二极管将通过绝大多数电流，此时MOS管的热损耗等于体内二极管的正向压降与电流的乘积。此时，可以通过控制MOS管的导通，来降低线路的热损耗。具体的，控制MOS管的导通方式可以包括下述任意一种：

第一种方式：

继续参见图3和图4，电流检测电路1还包括：

开关控制模块16，所述开关控制模块16分别与所述第一电流检测模块14和所述分流模块13连接；

其中，所述第一电流检测模块14用于将检测到的流经所述第一电阻11的电流值输入给所述开关控制模块16，所述开关控制模块16在检测到流经所述第一电阻11的电流值大于预设电流值时，控制所述分流模块13中MOS管导通。

具体的，分流模块13中MOS管可以为第一MOS管132或第二MOS管134。

具体的，第一电流检测模块14与开关控制模块16的一端(例如输入端)连接，用于将检测到的电流值输入给开关控制模块16；开关控制模块16的另一端(例如控制端)与分流模块13连接，开关控制模块16可以对接收到的电流值与预设电流值进行比较，在比较得到电流值大于预设电流值时，控制分流模块13中MOS管导通。

当然，当电流的流向与第一MOS管132中的第一二极管131的导通方向相同时，开关控制模块16与第一MOS管连接，即可以控制第一MOS管导通；当电流的流向与第二MOS管134中的第二二极管133的导通方向相同时，开关控制模块16与第二MOS管连接，即可以控制第二MOS管导通。

需要说明的是，预设电流值可以根据需求进行设定，在此并不对此进行具体限定。

开关控制模块可以为单片机，还可以为比较器和信号转换器的组合。例如，作为一个示例，若开关控制模块为单片机，则可以由单片机作为控制器控制MOS管的导通。作为另一个示例，若开关控制模块为比较器和信号转换器的组合，则可以由比较器对输入的电流值和预设电流值进行比较，并将比较结果(例如0或1，0表示电流值小于预设电流值，1表示电流值大于预设电流值)输入给信号转换器，然后信号转换器在接收到1时，输出第一信号，此时MOS管导通。

这样，在控制分流模块中相关的MOS管导通后，此时MOS管的热损耗为MOS管的电阻与电流平方的乘积，由于MOS管的电阻可以做到很小，从而实现了降低线路的热损耗，避免了MOS管温度过高，且使得该电流检测线路能够应用到更高的电压侧，避免了由于MOS管的栅极电压特性，电流检测线路只能用于低电压侧或高压侧不超过30V电压的情况。

第二种方式：

参见图5和图6所示，所述电流检测电路1还包括：

用于检测所述分流模块13的温度的温度检测模块17；

与所述温度检测模块17连接的开关控制模块16；

其中，所述温度检测模块17用于将检测到的温度值输入给所述开关控制模块16，所述开关控制模块16在检测到所述温度值大于预设温度值时，控制所述分流模块3中MOS管导通。

具体的，温度检测模块17可以为热电偶、热电阻、热敏电阻等，在此不对此进行具体限制。

参见图5和图6，温度检测模块17与开关控制模块16的一端(例如输入端)连接，用于将检测到的温度值输入给开关控制模块16；开关控制模块16的另一端(例如控制端)与分流模块13连接，开关控制模块16可以对接收到的温度值与预设温度值进行比较，在比较得到温度值大于预设电流值时，控制分流模块13中MOS管导通。

需要说明的是，开关控制模块16具体连接分流模块中的哪个MOS管，以及开关控制模块16的具体形式，可以参见第一种方式中的具体说明，在此不再对此进行赘述。

这样，通过温度检测模块17和开关控制模块16控制MOS管是否导通，实现了对是否降低线路热损耗的控制。

第三种方式：

参见图7和图8，所述电流检测电路1还包括：

用于检测所述分流模块13的温度的温度检测模块17；

开关控制模块16，所述开关控制模块16与所述温度检测模块17和第一电流检测模块14连接；

其中，所述第一电流检测模块14用于将检测到的流经所述第一电阻11的电流值输入给所述开关控制模块14，所述温度检测模块17用于将检测到的温度值输入给所述开关控制模块14；所述开关控制模块14在检测到流经所述第一电阻11的电流值大于预设电流值，并检测到所述温度值大于预设温度值时，控制所述分流模块13中MOS管导通。

具体的，参见图7和图8，第一电流检测模块14和温度检测模块17与开关控制模块16的一端(例如输入端)连接，第一电流检测模块14将检测到的流经第一电阻11的电流值输入给开关控制模块16，温度检测模块17将检测到的温度值输入给开关控制模块16；开关控制模块16的另一端(例如控制端)与分流模块13连接，开关控制模块16可以对接收到的电流值与预设电流值进行比较，并对接收到的温度值与预设温度值进行比较，在比较得到电流值大于预设电流值，且温度值大于预设电流值时，控制分流模块13中MOS管导通。

需要说明的是，开关控制模块16具体连接分流模块中的哪个MOS管，以及开关控制模块16的具体形式，可以参见第一种方式中的具体说明，在此不再对此进行赘述。

这样，通过第一电流检测模块14和温度检测模块17共同来控制开关控制模块16，使得能够通过开关控制模块16控制MOS管是否导通，实现了对是否降低线路热损耗的控制，使得该电流检测电路能够应用到超过30V以上的正电压侧，MOS管栅极电压不容易超限。

本实施例通过上述任一方式均实现了对MOS管是否导通的控制，避免了MOS管温度过高，且使得该电流检测线路能够应用到更高的电压侧，避免了由于MOS管的栅极电压特性，电流检测线路只能用于低电压侧或高压侧不超过30V电压的情况。

本申请实施例提供的电流检测电路，通过第一电阻串联第二电阻，且第二电阻并联分流模块，第一电阻的阻值小于等于第二电阻的阻值，且在同一个检测电路中通过第二电阻(较大电阻)检测较小电流，通过第一电阻(较小电阻)检测较大电流，从而实现了能够基于电流值更换检测精度，提高了电流检测精度以及大小电流检测的切换便捷性，并且实现了通过第一MOS管中第一二极管对第二电阻的保护；此外，本实施例在大电流检测时不需要在第二电阻上并联二极管和桥堆，由于第一MOS管比二极管和桥堆的体积小，避免了检测电路体积过大以及电路复杂度较高的问题。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以计算机软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (6)

1.一种电流检测电路，其特征在于，所述电流检测电路包括：

串联连接的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的阻值小于或等于所述第二电阻的阻值；

与所述第二电阻并联的分流模块，所述分流模块包括内设有第一二极管的第一金属氧化物半导体场效应晶体管MOS管；

其中，在电流流经所述第一电阻和第二电阻，且所述电流的流向与所述第一二极管的导通方向相同的情况下，若测试电压小于第一预设电压，则检测流经所述第二电阻的电流值；若测试电压大于所述第一预设电压，则检测流经所述第一电阻的电流值；所述测试电压为所述第二电阻与所述电流的乘积，所述第一预设电压小于或等于所述第一二极管的死区电压。

2.根据权利要求1所述的电流检测电路，其特征在于，所述分流模块还包括内设有第二二极管的第二MOS管；

其中，所述第二MOS管与所述第一MOS管并联连接，且所述第二二极管的导通方向与所述第一二极管的导通方向相反；

在电流流经所述第一电阻和第二电阻，且所述电流的流向与所述第二二极管的导通方向相同的情况下，若所述测试电压小于第二预设电压，则检测流经所述第二电阻的电流值；若测试电压大于所述第二预设电压，则检测流经所述第一电阻的电流值；所述第二预设电压小于或等于所述第二二极管的死区电压。

3.根据权利要求1或2所述的电流检测电路，其特征在于，所述电流检测电路还包括：

与所述第一电阻并联连接的第一电流检测模块，用于检测流经所述第一电阻的电流值；

与所述第二电阻并联连接的第二电流检测模块，用于检测流经所述第二电阻的电流值。

4.根据权利要求3所述的电流检测电路，其特征在于，所述电流检测电路还包括：

开关控制模块，所述开关控制模块分别与所述第一电流检测模块和所述分流模块连接；

其中，所述第一电流检测模块用于将检测到的流经所述第一电阻的电流值输入给所述开关控制模块，所述开关控制模块在检测到流经所述第一电阻的电流值大于预设电流值时，控制所述分流模块中MOS管导通。

5.根据权利要求1或2所述的电流检测电路，其特征在于，所述电流检测电路还包括：

用于检测所述分流模块的温度的温度检测模块；

与所述温度检测模块连接的开关控制模块；

其中，所述温度检测模块用于将检测到的温度值输入给所述开关控制模块，所述开关控制模块在检测到所述温度值大于预设温度值时，控制所述分流模块中MOS管导通。

6.根据权利要求3所述的电流检测电路，其特征在于，所述电流检测电路还包括：

用于检测所述分流模块的温度的温度检测模块；

开关控制模块，所述开关控制模块与所述温度检测模块和第一电流检测模块连接；

其中，所述第一电流检测模块用于将检测到的流经所述第一电阻的电流值输入给所述开关控制模块，所述温度检测模块用于将检测到的温度值输入给所述开关控制模块；所述开关控制模块在检测到流经所述第一电阻的电流值大于预设电流值，并检测到所述温度值大于预设温度值时，控制所述分流模块中MOS管导通。

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