CN114689922A - 电流检测电路及燃气表 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种电流检测电路及燃气表，包括：第一电阻、N个第二电阻、N个开关、微控制单元MCU和驱动单元，N为大于或等于1的整数，其中，第一电阻和N个第二电阻依次串联；第一电阻还分别与MCU、驱动单元和电源连接；第i个开关的一端与第i个第二电阻的输入端连接，第i个开关的另一端与第N个第二电阻的输出端连接，第N个第二电阻的输出端还与负载连接，i为1、2、……、N；MCU还分别与N个第二电阻连接；驱动单元还分别与N个开关和前N‑1个第二电阻连接。用于提高量程比。

Description

电流检测电路及燃气表

技术领域

本申请实施例涉及电流检测，尤其涉及一种电流检测电路及燃气表。

背景技术

电子设备(例如，变压表、燃气表)中通常设置有电源和负载，电源与负载的一端连接，负载的另一端接地。为了确定电子设备的功耗，通常需要对流经负载的电流进行检测。

在现有技术中，对流经负载的电流进行检测的方法包括：在负载与接地点之间增加检测电阻，检测电阻与检测电路连接，检测电路用于对流经检测电阻的电流进行检测，实现对流经负载的电流进行检测。

在上述现有技术中，在通过检测电路对流经检测电阻的电流进行检测的过程中，能够检测到的电流的量程比(最大检测电流与最小检测电流的比值)较小。

发明内容

本申请实施例提供一种电流检测电路及燃气表，用于提高量程比。

第一方面，本申请实施例提供一种电流检测电路，包括：第一电阻、N个第二电阻、N个开关、微控制单元MCU和驱动单元，N为大于或等于1的整数，其中，

第一电阻和N个第二电阻依次串联；

第一电阻还分别与MCU、驱动单元和电源连接；

第i个开关的一端与第i个第二电阻的输入端连接，第i个开关的另一端与第N个第二电阻的输出端连接，第N个第二电阻的输出端还与负载连接，i为1、2、……、N；

MCU还分别与N个第二电阻连接；

驱动单元还分别与N个开关和前N-1个第二电阻连接。

在一种可能的设计中，驱动单元用于：获取第一电阻对应的第一电压、以及前N-1个第二电阻对应的第二电压；根据第一电压、以及前N-1个第二电阻对应的第二电压，控制N个开关中的每个开关闭合或断开。

在一种可能的设计中，MCU用于：获取第一电阻对应的第三电压、以及N个第二电阻各自对应的第四电压；根据第三电压、以及N个第二电阻各自对应的第四电压，确定电流检测结果。

在一种可能的设计中，电流检测电路还包括：第一放大电路和N个第二放大电路，其中，

第一放大电路位于第一电阻与MCU之间、以及位于第一电阻与驱动单元之间；

针对前N-1个第二放大电路中的第j个第二放大电路，j个第二放大电路位于第j个第二电阻与MCU之间、以及位于第j个第二电阻与驱动单元之间，j为1、2、……、N-1；

第N个第二放大电路位于第N个第二电阻与MCU之间。

在一种可能的设计中，

第一放大电路中包括：第一放大单元和第二放大单元，第一放大单元和第二放大单元串联；

前N-1个第二放大电路中包括：第一放大单元和第二放大单元，第一放大单元和第二放大单元串联；

第N个第二放大电路中包括：第一放大单元和第三放大单元，第一放大单元和第三放大单元串联。

在一种可能的设计中，第二放大单元中包括：第一放大模块和第一比较模块，其中，

第一放大模块位于第一放大单元和MCU之间；

第一比较模块位于第一放大单元和驱动单元之间。

在一种可能的设计中，第一电阻对应的第一电压为第一放大电路中的第一比较模块输出端的电压，第一电阻对应的第三电压为第一放大电路中的第一放大模块输出端的电压；

针对前N-1个第二放大电路中的第j个第二放大电路，第j个第二电阻对应的第二电压为第j个第二放大电路中第一放大模块输出端的电压，第j个第二电阻对应的第四电压为第j个第二放大电路中第一放大模块输出端的电压。

在一种可能的设计中，电流检测电路还包括：负载保护单元，其中，

负载保护单元的一端与第一放大电路中的第一放大单元的输出端连接，负载保护单元的另一端用于与负载连接；

负载保护单元用于在判断第一放大单元输出的电压大于或等于第一阈值时断开，以及在判断第一放大单元输出的电压小于第一阈值时闭合。

在一种可能的设计中，电流检测电路还包括：校准单元，其中，校准单元分别与第N个第二电阻的输出端和MCU连接；

所述校准单元用于在所述负载停止工作时，接收所述MCU发送的控制信息，根据所述控制信息使所述校准单元包括的N+1个校准电阻中的至少一个校准电阻与所述第N个第二电阻的输出端连接；

相应的，所述MCU用于根据所述第一电阻对应的第三电压、所述N个第二电阻各自对应的第四电压、所述第一电阻的第一阻值、所述N个第二电阻各自对应的第二阻值和所述至少一个校准电阻各自对应的阻值，确定电流检测结果。

在一种可能的设计中，N个开关分别为金属氧化物半导体MOS管，驱动单元为MOS驱动单元。

在一种可能的设计中，N为2。

第一方面，本申请实施例提供一种燃气表，包括：上述第一方面中任一项的电流检测电路。

本申请实施例提供一种电流检测电路及燃气表，包括：第一电阻、N个第二电阻、N个开关、微控制单元MCU和驱动单元，N为大于或等于1的整数，其中，第一电阻和N个第二电阻依次串联；第一电阻还分别与MCU、驱动单元和电源连接；第i个开关的一端与第i个第二电阻的输入端连接，第i个开关的另一端与第N个第二电阻的输出端连接，第N个第二电阻的输出端还与负载连接，i为1、2、……、N；MCU还分别与N个第二电阻连接；驱动单元还分别与N个开关和前N-1个第二电阻连接。用于提高量程比。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请实施例的一些实施例，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为本申请实施例提供的电流检测电路的结构示意图一；

图2为本申请实施例提供的电流检测电路的结构示意图二；

图3为本申请实施例提供的一种第一放大单元的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种第二放大单元的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种第三放大单元的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种驱动单元的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种负载保护单元的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的一种校准单元的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的走线与器件的焊盘之间的宽度关系示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地描述，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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在实际应用中，由于通过包括负载的工作电路的工作电流变化较大，因此需要量程比通常较大的电流检测范围，来对变化较大的工作电流进行检测。例如，量程比为10⁶，即等于最大检测电流1安(A)与最小检测电流1微安(uA)的比值。

在现有技术中，当通过检测电路对工作电流进行检测时，仅能在较小的电流检测范围内(即量程比较小)对工作电流进行检测，由于工作电流的变化较大，因此通常会出现无法检测到工作电流的问题。基于现有技术，当需要实现量程比为10⁶时，若检测电阻的阻值较大，则检测电阻的差分电压(即检测电阻两端的电压)较大，导致到达负责端的压降较小，使得负载无法正常工作；若检测电阻的阻值较小，则对印制电路板(Printed CircuitBoard，PCB)的布局要求变高，而且检测电路中器件自身的零点漂移、器件的焊接、检测电阻自身的精度限制、噪声干扰等，会降低对工作电流的检测精度，难以实现量成比与检测精度的双高要求。

而且，当检测电阻的阻值较小时，检测电阻的差分电压通常也较小，较小的差分电压通过差分运放进行放大之后，会受到差分运放的输入参数的极大影响，难以实现检测uA级别的工作电流。目前，以燃气表为例，燃气表的静态功耗对应的工作电流在5uA～1A范围内，通过上述现有技术，无法在实现高检测精度的同时，进一步地实现高量程比(例如10⁶)。而且差分运放的输入偏置电压(输入参数)对uA级别的工作电流的影响不易消除。例如，输入偏置电压为10微伏(uV)的差分运放(增益为10)，其自身的输出电压可以达到100uV，当检测电阻的差分电压(例如为50uV，即电流为50uA、阻值为1欧姆)较小时，差分运放的输出电压大于检测电阻的差分电压，导致无法检测到uA级别的工作电流。

为了提高量程比，本申请提供一种电流检测电路，下面以具体地实施例对本申请提供的电流检测电路进行详细说明。以下这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1为本申请实施例提供的电流检测电路的结构示意图一。如图1所示，包括：第一电阻R0、N个第二电阻R1～RN、N个开关S1～SN、微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)和驱动单元，N为大于或等于1的整数，其中，

第一电阻R0和N个第二电阻R1～R1～依次串联；

第一电阻R0还分别与MCU、驱动单元和电源VCC1连接；

第i个开关Si的一端与第i个第二电阻Ri的输入端连接，第i个开关Si的另一端与第N个第二电阻RN的输出端连接，第N个第二电阻的输出端还与负载P1连接，其中，i为1、2、……、N；

MCU还分别与N个第二电阻R1～RN连接；

驱动单元还分别与N个开关S1～SN和前N-1个第二电阻R1～RN-1连接。

其中，第一电阻R0和N个第二电阻R1～RN具有各自对应的量程。例如，当N＝2时，第一电阻R0对应的量程(即电流检测范围)可以为10mA～1A(量程比为100)，第二电阻R1对应的量程可以为100uA～10mA(量程比为100)，第二电阻R2对应的量对应的量程可以为1uA～100uA(量程比为100)，实现量程比为10⁶(1A与1uA的比值，即100³)。例如，当N＝5时，第一电阻R0对应的量程为100mA～1A(量程比为10)，第二电阻R1对应的量程为10mA～100mA(量程比为10)，第二电阻R2对应的量程为1mA～10mA(量程比为10)，第二电阻R3对应的量程为100uA～1mA(量程比为10)，第二电阻R4对应的量程为10uA～100uA(量程比为10)，第二电阻R5对应的量程为1uA～10uA(量程比为10)，实现量程比为10⁶(1A与1uA的比值)。

在一种可能的设计中，驱动单元用于：获取第一电阻R0的对应的第一电压、以及前N-1个第二电阻R1～RN-1各自对应的第二电压；根据第一电压、以及前N-1个第二电阻R1～RN-1各自对应的第二电压，控制N个开关中S1～SN每个开关的闭合或断开。

可选地，第一电阻R0的对应的第一电压可以为第一电阻R0的差分电压，针对前N-1个第二电阻R1～RN-1中的第j个第二电阻Rj，第二电阻Rj对应的第二电压为第二电阻Rj的差分电压。其中，j为1、2、……、N-1

例如，当N＝2时，若100mA对应的电压为W1、100uA对应的电压为W2、10uA对应的电压为W3，则在第一电压大于或等于W1时，驱动单元控制开关S1～S2闭合，在第一电压大于或等于W2且小于W1时，则驱动单元控制开关S1断开、开关S2闭合，在第一电压大于或等于W3且小于W2时，则驱动单元控制S1～S2断开。

在一种可能的设计中，上述N个开关均为金属氧化物半导体(Metal-Oxide-Semiconductor，MOS)管，驱动单元为MOS驱动单元。需要说明的是，上述MOS管可以为内阻小、寄生参数小的MOS管。

在一种可能的设计中，在电流检测电路的工作过程中，MCU用于：获取第一电阻R0对应的第三电压、以及N个第二电阻R1～RN各自对应的第四电压；根据第三电压、以及N个第二电阻各自对应的第四电压，确定电流检测结果。

可选地，第三电压可以与上述第一电压相同，N个第二电阻R1～RN各自对应的第四电压可以与N个第二电阻R1～RN各自对应的第二电压对应相同。

可选地，MCU可以根据第三电压和第一电阻R0的第一阻值确定第一电流检测结果；MCU可以根据N个第二电阻R1～RN各自对应的第四电压和N个第二电阻R1～RN各自对应的第二阻值，确定N个第二电阻R1～RN各自对应的第二电流检测结果；MCU可以对第一电流检测结果和N个第二电阻R1～RN各自对应的第二电流检测结果进行拼接处理，得到电流检测结果。其中，第一电流检测结果为第三电压与第一阻值的比值，针对第i个第二电阻对应的第二电流检测结果，该第二电流检测结果为第i个第二电阻的第四电压与第i个第二电阻的第二阻值的比值。

在图1实施例提供的电流检测电路中，第一电阻和N个第二电阻依次串联；第一电阻还分别与MCU、驱动单元和电源连接；驱动单元还分别与N个开关和前N-1个第二电阻连接、第一电阻R0、前N-1个第二电阻R1～R1N-1连接，通过控制N个第一开关S1～SN中的每个开关闭合或断开，实现提高量程比。

在上述实施例基础上，下面以N＝2为例，结合图2实施例对本申请提供的电流检测电路作进一步地说明，具体的请参见图2实施例。

图2为本申请实施例提供的电流检测电路的结构示意图二。在图1的基础上，如图2所示，电流检测电路还包括：第一放大电路和N个第二放大电路；其中，

第一放大电路位于第一电阻与MCU之间、以及位于第一电阻与驱动单元之间；

针对前N-1个第二放大电路中的第j个第二放大电路，j个第二放大电路位于第j个第二电阻与MCU之间、以及位于第j个第二电阻与驱动单元之间，j为1、2、……、N-1；

第N个第二放大电路位于第N个第二电阻与MCU之间。

例如，当N＝2时，j＝1，第一放大电路10位于第一电阻R0与MCU之间、以及位于第一电阻R0与驱动单元之间；第1个第二放大电路20位于第1个第二电阻R1与MCU之间、以及位于第1个第二电阻R1与驱动单元之间；第2个第二放大电路30位于第2个第二电阻R2与MCU之间。

在一种可能的设计中，第一放大电路中包括：第一放大单元和第二放大单元，其中，第一放大单元和第二放大单元串联；

前N-1个第二放大电路中包括：第一放大单元和第二放大单元，其中，第一放大单元和第三放大单元串联；

第N个第二放大电路中包括：第一放大单元和第三放大单元，其中，第一放大单元和第三放大单元串联。

例如，在N＝2时，j＝1，第1个第二放大电路20中包括：第一放大单元和第二放大单元；第2个第二放大电路30中包括：第一放大单元和第三放大单元。

需要说明的是，在第一放大电路10中，第一放大单元的两端连接至第一电阻R0的两端，第二放大单元分别与MCU和驱动单元连接；在第1个第二放大电路20中，第第一放大单元的两端连接至第二电阻R1的两端，第二放大单元分别与MCU和驱动单元连接；在第2个第二放大电路30中，第一放大单元的两端连接至第二电阻R2的两端，第三放大单元与MCU连接。

在上述实施例的基础上，下面结合图3实施例，对本申请提供的第一放大单元进行说明，具体的请参见图3实施例。

图3为本申请提供的一种第一放大单元的结构示意图。如图3所示，第一放大单元包括：5.5伏(V)电源、磁珠L27、电阻R72、电容C91、电容C92、电容C93、电阻R69、电阻R66、电流检测放大器U10、电阻R80、电容C99、电阻R75和电容C98。

具体的，5.5伏电源、磁珠L27、电阻R72、电容C91、电容C92、电容C93、电阻R69、电阻R66、电流检测放大器U10、电阻R80、电容C99、电阻R75和电容C98的连接关系如图3所示，此处不再赘述。

需要说明的是，第一放大电路和N个第二放大电路中均包括第一放大单元。

例如，当N＝2时，在第一放大电路10中，电阻R69还连接至第一电阻R0的一端，电阻R66还连接至第一电阻R0的另一端，在第一放大电路10中，第一放大单元的输出端对应结点D1；在第二放大电路20中，电阻R69还连接至第二电阻R1的一端，电阻R66还连接至第二电阻R1的另一端；在第二放大电路20中，第一放大单元的输出端对应结点D2；在第二放大电路30中，电阻R69还连接至第二电阻R2的一端，电阻R66还连接至第二电阻R2的另一端的两端，在第二放大电路30中，第一放大单元的输出端对应结点D3。

需要说明的是，第一放大电路10、第二放大电路20、第二放大电路30中的结构相同，在上述三个放大电路中，对应位置的电阻的阻值、电容的容值、磁珠的大小可能不同。

在上述实施例的基础上，下面结合图4实施例，对本申请提供的第二放大单元进行说明，具体的请参见图4实施例。

图4为本申请提供的一种第二放大单元的结构示意图。如图4所示，第二放大单元中包括：第一放大模块和第一比较模块，其中，

第一放大模块位于第一放大单元和MCU之间；

第一比较模块位于第一放大单元和驱动单元之间。

其中，第一放大模块包括：电阻R67、电容C78、电阻R68、电容C81、电容C82、磁珠L25、5.5伏电源、放大器U12A、电阻R74、电阻R77、电容C97和电阻R174。具体的，电阻R67、电容C78、电阻R68、电容C81、电容C82、磁珠L25、5.5伏电源、放大器U12A、电阻R74、电阻R77、电容C97、电阻R174之间的连接关系如图4所述，此处不再赘述。

其中，第一比较模块包括：电阻R83、电容C100、电阻R86、放大器U12B、电阻R88、迟滞比较器SA1、电容C101、电容C103、磁珠L29、磁珠L30、电阻R92、电阻R93、电阻R94、电容C111、电容C112、电阻R95、电阻R89和电阻R90。具体的，电阻R83、电容C100、电阻R86、放大器U12B、电阻R88、迟滞比较器SA1、电容C101、电容C103、磁珠L29、磁珠L30、电阻R92、电阻R93、电阻R94、电容C111、电容C112、电阻R95、电阻R89和电阻R90之间的连接关系如图4所示，此处不再赘述。

需要说明的是，在第一放大电路10中，结点D1对应结点D11，结点AD_H与MCU连接，结点DR0与驱动单元连接。在第二放大电路20中，结点D2对应结点D21，结点AD_M与MCU连接，结点DR1与驱动单元连接。

在另一种可能的设计中，第一电阻对应的第一电压为第一放大电路中的第一比较模块输出端的电压，第一电阻对应的第三电压为第一放大电路中的第一放大模块输出端的电压；

针对前N-1个第二放大电路中的第j个第二放大电路，第j个第二电阻对应的第二电压为第j个第二放大电路中第一放大模块输出端的电压，第j个第二电阻对应的第四电压为第j个第二放大电路中第一放大模块输出端的电压。

在上述另一种可能的设计中，对第一电压和第二电压的解释说明，可以参见图9实施例中电流检测电路的工作过程。对第三电压和第四电压的解释说明，可以参见图8实施例。

在上述实施例的基础上，下面结合图5实施例对本申请提供的第三放大单元进行说明，具体的请参见图5实施例。

图5为本申请实施例提供的一种第三放大单元的结构示意图。如图5所示，包括：电阻R20、电容C42、电阻R21、电容C43、电容C44、磁珠L17、5.5伏电源、放大器U6A、电阻R27、电阻R29和电容C48。

具体的，电阻R20、电容C42、电阻R21、电容C43、电容C44、磁珠L17、5.5伏电源、放大器U6A、电阻R27、电阻R29和电容C48的连接关系如图5所示，此处不再赘述。

需要说明的是，上述图5中结点AD_L与MCU连接。

在上述实施例基础上，下面结合以N＝2为例，说明如何选取第一电阻R0、第二电阻R1、第二电阻R2的阻值：

例如，在燃气表中，电源的输出电压值为6伏，当N＝2时，若要实现1uA～100uA、100uA～10mA、10mA～1A三个量程，到达负责端的压降小于0.5V(保障负载P1正常工作)，则第二电阻R2的取值需小于5千欧姆(0.5V/100uA)，第二电阻R1的取值需小于50欧姆(0.5V/10mA)，第一电阻R0的取值需小于0.5欧姆(0.5V/1A)

例如，第一电阻R0的电阻值为0.47欧姆，当工作电流在10mA～1A时，对应的压降范围为：0.0047～0.47V。当第二电阻R1的电阻值为47欧姆，当工作电流在100uA～10mA时，对应的压降范围为：0.0047～0.47V。当第二电阻R2的电阻值为4.7千欧姆时，若工作电流在1uA～100uA范围内，则对应的压降范围为：0.0047～0.47V，即可以实现到达负责端的压降小于0.5V，从而保障负载正常工作。

需要说明的是，结点AD_L对应的量程为1uA～100uA，结点AD_M对应的量程为100uA～10mA，结点AD_H对应的量程为10mA～1A，上述三个量程的在各自对应的结点处输出一致的电压范围V20～V30。当对工作电流进行实际检测时，若在结点AD-H处检测到电压在V20～V30之间，则确定对应的量程为10mA～1A；若在结点AD-M处检测到电压在V20～V30之间，则确定对应的量程为100uA～10mA；若在结点AD-L处检测到电压在V20～V30之间，则确定对应的电流为1uA～100uA。因为检测的工作电流为瞬时值，那么结点AD-H、AD-M、AD-L处检测到的电压也为瞬时值，MCU对每次采样到的第三电压、第二电阻R1对应的第四电压、第二电阻R2对应的第四电压进行分析，将电压在V20～V30之间的，确定为用于计算下述初始电流检测结果的有效值电压。其中，V20(例如上述0.0047V)和V30(例如上述0.47V)为电压值。

需要说明的是，上述第一电阻R0、第二电阻R1和第二电阻R2可以选用精度为0.5％，功率为1W的封装电阻。

在上述实施例的基础上，下面结合图6实施例对本申请提供的驱动单元进行说明，具体的，请参见图6实施例。

图6为本申请实施例提供的一种驱动单元的结构示意图。如图6所示，包括：MOS管驱动器U9、电阻R58、电源VCC、电容C79、电阻R70、电阻R71、二极管D6和二极管D7。

其中，MOS管驱动器U9对应的结点RM_EN与开关S1连接，MOS管驱动器U9对应的结点RH_EN与开关S2连接。

具体的，MOS管驱动器U9、电阻R58、电源VCC、电容C79、电阻R70、电阻R71、二极管D6和二极管D7的连接关系如图6所示，此处不再赘述。

在上述实施例的基础上，下面结合图7对本申请提供的负载保护单元进行说明。具体的，请参见图7实施例。

图7为本申请实施例提供的一种负载保护单元的结构示意图。如图7所示，负载保护单元的一端(结点D1)与第一放大电路10中的第一放大单元的输出端连接，负载保护单元的另一端用于与负载(端口1)连接；

负载保护单元用于在判断第一放大单元输出的电压大于或等于第一阈值时断开，以及在判断第一放大单元输出的电压小于第一阈值时闭合。

在一种可能的设计中，负载保护单元包括：电阻R96、5.5伏电源、磁珠L32、电阻R99、校准电阻R101、校准电阻R100、电容C121、电容C122、磁珠L31、电容C119、电容C120、迟滞比较器SA2、校准电阻R102、电阻R98、电阻R97、二极管D10和MOS管Q1。

在图7中，结点D4与第2(N＝2)个第二电阻的输出端连接。

具体的，负载保护单元用于在判断第一放大单元输出的电压(结点D1处的电压)大于或等于第一阈值时断开，在判断第一放大单元输出的电压小于第一阈值时闭合。其中，第一阈值为根据工作电流为1A时设定的阈值。第一阈值的大小由电阻R99和校准电阻R101决定。

需要说明的是，当结点D1处的电压大于或等于第一阈值时，迟滞比较器SA2输出低电平，低电平控制MOS管Q1关断，防止负载P1损坏。结点D1处的电压大于或等于第一阈值时，迟滞比较器SA2输出高电平，高电平控制MOS管Q1导通，保障负载P1正常工作。

在上述实施例的基础上，下面结合图8实施例对本申请提供的校准单元进行说明，具体的请参见图8实施例。

图8为本申请实施例提供的一种校准单元的结构示意图。如图8所示，校准单元分别与第2(N＝2)个第二电阻的输出端和MCU连接；

校准单元用于向MCU发送第一电阻R0对应的第一参考结果和2个第二电阻(R1、R2)各自对应的第二参考结果；

相应的，MCU用于根据第一电阻R0对应的第三电压、2个第二电阻(R1、R2)各自对应的第四电压、第一参考结果、以及2个第二电阻(R1、R2)各自对应的第二参考结果，确定电流检测结果。

在一种可能设计中，校准单元中包括：校准器U2、校准电阻R10、校准电阻R11、校准电阻R12、电容C26、磁珠L9、电源VCC。其中，校准器U2、校准电阻R10、校准电阻R11、校准电阻R12、电容C26、磁珠L9、电源VCC之间的连接关系如图8所示，此处不再赘述。需要说明的是，校准器U2的端口7与第2(N＝2)个第二电阻的输出端连接，校准器U2的端口6和端口5分别与MCU连接。

可选地，校准电阻R10可以与第一电阻R0相同或者不相同，校准电阻R11可以与第二电阻R1相同或者不相同，校准电阻R12可以与第二电阻R2相同或者不相同。

可选地，在电流检测电路的工作过程中，MCU可以通过如下两种工作方法得到电流检测结果：

方式1(若不包括校准单元)，MCU从第一放大电路10的结点AD_H处采集第一电阻R0对应的第三电压；从第二放大电路20的结点AD_M处采集第二电阻R1对应的第四电压；从第二放大电路30的结点AD_L处采集第二电阻R2对应的第四电压；

MCU根据第三电压、第一放大增益和第一电阻R0的第一阻值，确定第一初始电流检测结果；根据第二电阻R1对应的第四电压、第二放大增益和第二电阻R1的第二阻值，确定第二初始电流检测结果；根据第二电阻R2对应的第四电压、第三放大增益和第二电阻R2的第二阻值，确定第三初始电流检测结果；

MCU对第一初始电流检测结果、第二初始电流检测结果、第三初始电流检测结果进行拼接处理，得到电流检测结果。

在上述方式1中，第一初始电流检测结果等于第三电压乘以第一放大增益除以第一阻值，第一放大增益为第一放大电路10中第一放大单元的第一增益和第二放大单元中的第一放大模块(如图4所示)的第二增益的乘积。第二初始电流检测结果等于第二电阻R1对应的第四电压乘以第二放大增益除以第二电阻R1的第二阻值，第二放大增益为第二放大电路20中第一放大单元的第一增益和第二放大单元中的第一放大模块的第二增益的乘积。第三初始电流检测结果等于第二电阻R2对应的第四电压乘以第三放大增益除以第二电阻R2的第二阻值，第三放大增益为第三放大电路30中第一放大单元的第一增益和第三放大单元的第二增益的乘积。

需要说明的是，在第一放大电路10、第二放大电路20、第三放大电路30中的第一增益相同，第二增益也相同。第一放大增益、第二放大增益和第三放大增益两两相同。

在上述方式1中，根据第一初始电流检测结果、第二初始电流检测结果和第三初始电流检测结果进行拼接处理，得到电流检测结果，可以提高电流检测结果的准确性。

方式2(若包括校准单元)，为了实现1uA～100uA、100uA～10mA、10mA～1A，当电源VCC1电压为3.6V、校准电阻R10与第一电阻R0不相同、校准电阻R11与第二电阻R1不相同，校准电阻R12与第二电阻R2不相同时，可以将校准单元中的校准电阻R10的阻值设置为100欧姆，校准电阻R11的阻值设置为10千欧姆，校准电阻R12的设置可以为100千欧姆；

MCU控制MOS管Q1断开，使负载停止工作；

当工作电流在1uA～100uA范围时，MCU向校准器U2的端口6提供高电平、端口5提供低电平，使得校准器U2的端口7和端口1导通(校准电阻R12被接入电流检测电路)，MCU记录结点AD-L处的第四电压，根据结点AD-L处的第四电压、第三放大增益和第二电阻R2的第二阻值，确定第三初始电流检测结果；获取通过采样电路(本申请中未示出，采样电路与MCU连接)对3.6V的电源VCC1进行采样得到电源电压；将电源电压除以校准电阻R12、第一电阻R0、第二电阻R1和第二电阻R2的阻值之和之后得到的比值，确定为第三理论电流检测结果；将第三初始电流检测结果减去第三理论电流检测结果之后得到的差值，确定为量程1uA～100uA对应的第一误差值；

当工作电流在100uA～10mA范围时，MCU向校准器U2的端口6提供低电平、端口5提供高电平，使得校准器U2的端口7和端口2导通(校准电阻R11被接入电流检测电路)，MCU记录结点AD-M处的第四电压，根据结点AD-M处的第四电压、第二放大增益和第二电阻R1的第二阻值，确定第二初始电流检测结果；获取通过采样电路对3.6V的电源VCC1进行采样得到电源电压；将电源电压与校准电阻R11、第一电阻R0和第二电阻R1的阻值之和的比值，确定为第二理论电流检测结果；将第二初始电流检测结果减去第二理论电流检测结果之后得到的差值，确定为量程100uA～10mA对应的第二误差值；

当工作电流在10mA～1A范围时，MCU向校准器U2的端口6提供高电1011被接入电流检测电路)，MCU记录结点AD-H处的第三电压，根据结点AD-H的第三电压、第一放大增益和第一电阻R0的第一阻值，确定第一初始电流检测结果；获取通过采样电路对3.6V的电源VCC1进行采样得到电源电压；将电源电压与校准电阻R11和第一电阻R0的阻值之和的比值，确定为第一理论电流检测结果；将第一初始电流检测结果减去第一理论电流检测结果之后的差值，确定为量程10mA～1A对应的第三误差值；

MCU存储量程1uA～100uA对应的第一误差值、量程100uA～10mA对应的第二误差值、量程10mA～1A对应的第三误差值；

MCU控制MOS管Q1导通，

若工作电流在量程10mA～1A内，则将第一实测电流检测结果(与第一初始电流检测结果的确定方法类型，此处不再赘述)减去第三误差值，得到第一目标电流检测结果；若工作电流在量程100uA～10mA内，则将第二实测电流检测结果(与第二初始电流检测结果的确定方法类型，此处不再赘述)减去第二误差值，得到第二目标电流检测结果；若工作电流在量程1uA～100uA内，则将第三实测电流检测结果(与第三初始电流检测结果的确定方法类型，此处不再赘述)减去第一误差值，得到第三目标电流检测结果；进一步地，对第一目标电流检测结果、第二目标电流检测结果和第三目标电流检测结果进行拼接处理，得到电流检测结果。

需要说明的是，上述方式2，是以N＝2为例，说明MCU根据第一电阻对应的第三电压、N个第二电阻各自对应的第四电压、第一电阻的第一阻值、N个第二电阻各自对应的第二阻值和至少一个校准电阻各自对应的阻值，确定电流检测结果的执行过程。

进一步地，在上述方式2中，第一电阻R0对应的第三电压为结点AD-H处的第三电压，第二电阻R1对应的第四电压为结点AD-M处的第四电压，第二电阻R2对应的第四电压为结点AD-L处的第四电压。

在上述方式2中，根据第一目标电流检测结果、第二目标电流检测结果和第三目标电流检测结果进行拼接处理，得到电流检测结果，可以提高电流检测结果的准确性。而且在确定电流检测结果的过程中，通过误差值对目标电流检测结果进行校准，降低了器件自身参数对电流检测结果的影响，提高电流检测结果的准确性。

在PCB布局时，为了减少焊接对电阻的影响，可以将PCB中的走线的宽度与器件的焊盘的宽度一致，同时使用开尔文连接方式将第一电阻R0、第二电阻R1和第二电阻R2分别引入至各地对应的第一放大单元中。具体的，请参见图9。

图9为本申请实施例提供的走线与器件的焊盘之间的宽度关系示意图。如图9所示，走线的宽度与焊盘的宽度相同。在本申请提供的电流检测电路对应的PCB中，可以包括：与走线的宽度相同的M个焊盘。可选地M可以等于N+1，也可以大于N+1。当M等于N+1时，在N+1个焊盘上焊接第一电阻R0和N个第二电阻R1～RN，其中，一个焊盘上焊接一个电阻。和N个第二电阻R1～RN。

在上述实施例的基础上，下面对本申请中电流检测电路的工作过程进行说明：开始工作，工作电流通过第一电阻R0。

当工作电流在10mA～1A之间时，工作电流通过第一电阻R0，在第一放大电路10中，第一电阻R0的差分电压通过第一放大单元之后，在结点D1处输出电压Y1，电压Y1经过第二放大单元中的第一放大模块之后，通过结点AD_H送入MCU。电压Y1经过第二放大单元中第一比较模块中的放大器U12B之后，在结点D11处产生电压Y2，电压Y2在经过迟滞比较器SA1的过中，若电压Y2大于或等于第一阈值电平，迟滞比较器SA1在结点DR0处产生低电平；结点DR0处产生的低电平提供给MOS管驱动器U9，MOS管驱动器U9在结点RM-EN处产生低电平，该低电平控制开关S1导通，使得第二电阻R1和第二电阻R2短路，工作电流只能通过第一电阻R0。在上述过程中，当工作电流只从第一电阻R0上通过时，第一电阻R0的差分电压范围较小，可以实现到达负载端的压降较小的目标，降低了对负载的影响，保障负载正常工作。

具体的，迟滞比较器SA1的管脚3(同相端)接第一阈值电平，第一阈值电平的大小由电阻R92和电阻R94决定(在工作电流等于10mA的情况下确定的)，当电压Y2大于或等于第一阈值电平时，结点DR0处产生低电平(相当于电流大于或等于10mA)；当电压Y2小于第一阈值电平时，结点DR0处产生高电平(相当于工作电流小于10mA)。在上述第一放大单元和第一比较模块中，第一放大单元和第一比较模块的延迟时长约为数个纳秒(ns)，开关S1的动作时长通常在100ns以内，因此可以避免开关S1的动作时长过长、导致负载无法正常工作的问题。

当工作电流在100uA～10mA之间时，工作电流通过第一电阻R0，在第一放大电路10中，迟滞比较器SA1在结点DR0处产生高电平，该高电平使得MOS管驱动器U9在结点RM-EN处产生高电平，该高电平控制开关S1断开。当工作电流通过第二电阻R1时，在第一个第二放大电路20中，第二电阻R1的差分电压通过第一放大单元之后，在结点D2处输出电压Y3，电压Y3通过第二放大单元中的第一放大模块之后，通过结点AD_M送入MCU，电压Y3通过第二放大单元中第一比较模块中的放大器U12B之后，在结点D21处输出电压Y4，电压Y4经过迟滞比较器SA1，电压Y4大于或等于第二阈值电平，迟滞比较器SA1在结点DR0处产生低电平；结点DR1处产生的低电平提供给MOS管驱动器U9，MOS管驱动器U9在结点RH-EN处产生低电平，该低电平控制开关S2导通，使得第二电阻R2短路，工作电流只能通过第一电阻R0和第二电阻R1。在上述过程中，当工作电流只从第一电阻R0和第二电阻R1上通过时，第一电阻R0的差分电压范围与第二电阻R1的差分电压范围较小，可以实现到达负载端的压降较小的目标，降低了对负载的影响，保障负载正常工作。

具体的，在第一个第二放大电路20中，迟滞比较器SA1的管脚3(同相端)接第二阈值电平(与第一阈值电平不同)，第二阈值电平的大小由电阻R92和电阻R94决定(在工作电流等于100uA的情况下确定的)，当电压Y4大于或等于第二阈值电平时，结点DR1处产生低电平(相当于电流大于或等于100uA)；当电压Y4小于第二阈值电平时，结点DR1处产生高电平(相当于工作电流小于100uA)。在第一个第二放大电路20中的第一放大单元和第一放大模块中，第一放大单元和第一放大模块的延迟时长约为数个纳秒(ns)，开关S1和开关S2的动作时长通常在100ns以内，因此可以避免开关S1和开关S2的动作时长过长、导致负载无法正常工作的问题。

当工作电流在1uA～100uA之间时，工作电流通过第一电阻R0，开关S1断开；工作电流通过第二电阻R1，开关S2断开。当工作电流通过第二电阻R2时，在第二个第二放大电路30中，第二电阻R2的差分电压通过第一放大单元之后，在结点D3处输出电压Y5，电压Y5通过第三放大单元之后，通过结点AD_L送入MCU。

在上述工作过程中，开关S1和开关S2的动作时长通常在100ns以内，极大的降低了开关S1和开关S2的动作对负载的影响，避免开关S1和开关S2的动作时长过长、导致负载断电无法正常工作的问题。

需要说明的是，第一电阻R0对应的第一电压为结点DR0处产生高电平或者低电平。第二电阻R1对应的第二电压为结点DR1处产生高电平或者低电平。驱动单元根据结点DR0处产生高电平或者低电平、结点DR1处产生高电平或者低电平，控制开关S1和开关S2中的每个开关闭合或断开的方法(即N＝2时，根据第一电压、以及前N-1个第二电阻对应的第二电压，控制N个开关中的每个开关闭合或断开的方法)可以参见上述电流检测电路的工作过程。

在本申请中，第一放大电路和前N-1个第二放大电路中均包括：第一放大单元和第一比较单元，第一比较单元中包括：放大子模块。第一电阻R0和前N-1个第二电阻R1～RN的差分电压依次通过第一放大单元和放大子模块之后，提供给迟滞比较器SA1，可以提高差分电压，提高分辨率，降低迟滞比较器的输入参数对输出精度的影响。

本申请实施例提供还提供一种燃气表，包括：上述任意实施例中的电流检测电路。燃气表与电流检测电路实现的有益效果相同，此处不再赘述。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必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，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括：”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括：没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电流检测电路，其特征在于，包括：第一电阻、N个第二电阻、N个开关、微控制单元MCU和驱动单元，所述N为大于或等于1的整数，其中，

所述第一电阻和所述N个第二电阻依次串联；

所述第一电阻还分别与所述MCU、所述驱动单元和电源连接；

第i个开关的一端与第i个第二电阻的输入端连接，所述第i个开关的另一端与第N个第二电阻的输出端连接，所述第N个第二电阻的输出端还与负载连接，所述i为1、2、……、N；

所述MCU还分别与所述N个第二电阻连接；

所述驱动单元还分别与所述N个开关和前N-1个第二电阻连接。

2.根据权利要求1所述的电流检测电路，其特征在于，所述驱动单元用于：获取所述第一电阻对应的第一电压、以及所述前N-1个第二电阻对应的第二电压；根据所述第一电压、以及所述前N-1个第二电阻对应的第二电压，控制所述N个开关中的每个开关闭合或断开。

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MCU用于：获取所述第一电阻对应的第三电压、以及所述N个第二电阻各自对应的第四电压；根据所述第三电压、以及所述N个第二电阻各自对应的第四电压，确定电流检测结果。

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：第一放大电路和N个第二放大电路；其中，

所述第一放大电路位于所述第一电阻与所述MCU之间、以及位于所述第一电阻与所述驱动单元之间；

针对前N-1个第二放大电路中的第j个第二放大电路，所述第j个第二放大电路位于第j个第二电阻与所述MCU之间、以及位于所述第j个第二电阻与所述驱动单元之间，所述j为1、2、……、N-1；

第N个第二放大电路位于第N个第二电阻与所述MCU之间。

5.根据权利要求4所述的电流检测电路，其特征在于，

所述第一放大电路中包括：第一放大单元和第二放大单元，所述第一放大单元和所述第二放大单元串联；

前N-1个第二放大电路中包括：所述第一放大单元和所述第二放大单元，所述第一放大单元和所述第二放大单元串联；

第N个第二放大电路中包括：所述第一放大单元和第三放大单元，所述第一放大单元和所述第三放大单元串联。

6.根据权利要求5所述的电流检测电路，其特征在于，所述第二放大单元中包括：第一放大模块和第一比较模块，其中，

所述第一放大模块位于所述第一放大单元和所述MCU之间；

所述第一比较模块位于所述第一放大单元和所述驱动单元之间。

7.根据权利要求6所述的电流检测电路，其特征在于，所述第一电阻对应的第一电压为所述第一放大电路中的第一比较模块输出端的电压，所述第一电阻对应的第三电压为所述第一放大电路中的第一放大模块输出端的电压；

针对前N-1个第二放大电路中的第j个第二放大电路，第j个第二电阻对应的第二电压为所述第j个第二放大电路中第一放大模块输出端的电压，第j个第二电阻对应的第四电压为所述第j个第二放大电路中第一放大模块输出端的电压。

8.根据权利要求4至7中任一项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：负载保护单元，其中，

所述负载保护单元的一端与所述第一放大电路中的第一放大单元的输出端连接，所述负载保护单元的另一端用于与负载连接；

所述负载保护单元用于在判断所述第一放大单元输出的电压大于或等于第一阈值时断开，以及在判断所述第一放大单元输出的电压小于所述第一阈值时闭合。

9.根据权利要求8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：校准单元，其中，所述校准单元分别与第N个第二电阻的输出端和所述MCU连接；

所述校准单元用于在所述负载停止工作时，接收所述MCU发送的控制信息，根据所述控制信息使所述校准单元包括的N+1个校准电阻中的至少一个校准电阻与所述第N个第二电阻的输出端连接；

相应的，所述MCU用于根据所述第一电阻对应的第三电压、所述N个第二电阻各自对应的第四电压、所述第一电阻的第一阻值、所述N个第二电阻各自对应的第二阻值和所述至少一个校准电阻各自对应的阻值，确定电流检测结果。

10.一种燃气表，其特征在于，包括：权利要求1-9任一项所述的电流检测电路。

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