CN116773896B - 一种电流检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电流检测电路，涉及电流检测技术领域，包括取样电阻模块，用于对负载装置的工作电能进行采样；电流检测模块，用于差分转换、放大和镜像传输处理；转换放大模块，用于电流电压转换和信号放大；过流检测模块，用于提供过流阈值并进行过流判断；逻辑控制模块，对过流检测模块输出的信号进行逻辑自锁处理并控制取样值调节模块调节取样电阻模块的取样阻值，用于进行信号传输并配合智能控制模块判断检测信号是否再次过流。本发明电流检测电路由取样电阻电路进行电能取样并由电流检测模块和转换放大电路进行信号处理，过流检测模块判断处理后信号是否过流，在过流时调节取样电阻模块的取样电阻值，同时过流阈值并再次进行过流判断。

Description

一种电流检测电路

技术领域

本发明涉及电流检测技术领域，具体是一种电流检测电路。

背景技术

随着电子电路的不断发展，电流检测技术广泛应用于过流保护电路中，通过过流保护电路对电子电路进行过流检测和过流保护，避免电子电路出现损坏，现有的电流检测电路大多采用串联电阻的方式检测流过电子电路的电流情况，再由转换电路和过流检测电路进行信电流电压转换和过流检测工作，但是串联电阻的检测方式检测的电流信号精度不高，容易出现功率变化，继而导致过流检测电路出现误过流判断，并且现有的过流检测电路为避免误判断，大多会进行延时保护处理，无法及时进行保护控制，因此有待改进。

发明内容

本发明实施例提供一种电流检测电路，以解决上述背景技术中提出的问题。

依据本发明实施例中，提供一种电流检测电路，该电流检测电路包括：该电流检测电路包括：取样电阻模块，电流检测模块，转换放大模块，智能控制模块，过流检测模块，逻辑控制模块，取样值调节模块；

所述取样电阻模块，用于通过取样电阻电路对负载装置的工作电能进行采样并输出第一电压信号；

所述电流检测模块，与所述取样电阻模块连接，用于对所述第一电压信号进行差分处理并输出第一电流信号，用于对第一电流信号进行运算放大处理和镜像传输处理并输出第二电流信号；

所述转换放大模块，与所述电流检测模块连接，用于对所述第二电流信号进行电流电压转换处理和信号放大处理并输出第三电压信号；

所述过流检测模块，与所述转换放大模块连接，用于通过阈值调节电路提供过流阈值，用于通过过流比较电路将所述第三电压信号与过流阈值进行比较并在第三电压信号大于过流阈值时输出第一控制信号；

所述逻辑控制模块，与所述过流检测模块连接，用于通过第一逻辑控制电路对所述第一控制信号进行逻辑自锁处理并输出第二控制信号，用于通过第二控制信号触发取样值调节模块的工作，用于通过第二控制信号控制第二逻辑电路对所述第一控制信号和第二控制信号进行与逻辑运算并输出第三控制信号；

所述取样值调节模块，与所述逻辑控制模块和取样电阻模块连接，用于接收所述第二控制信号并调节所述取样电阻模块的取样阻值；

所述智能控制模块，与所述转换放大模块、过流检测模块和逻辑控制模块连接，用于接收所述第三电压信号、第二控制信号和第三控制信号，用于输出第一脉冲信号和第二脉冲信号调节过流检测模块提供的过流阈值。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明电流检测电路由取样电阻电路对负载装置的工作电能进行取样，并由电流检测模块进行差分转换、运算放大处理和镜像传输处理，实现输入轨到轨，增加信号可检测范围并提高信号检测精度，并由转换放大电路进行电流电压转换和放大处理，以便智能控制模块接收，同时由过流检测模块判断转换放大后的信号是否过流，并在过流时由逻辑控制模块控制取样值调节模块调节取样电阻模块的取样电阻值，继而改变取样参数，同时智能控制模块将改变过流检测模块提供的过流阈值并通过过流检测模块再次进行过流判断，最终由智能控制模块确定是否过流，提高过流判断结果的可信度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例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发明的一些实施例，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为本发明实例提供的一种电流检测电路的原理方框示意图。

图2为本发明实例提供的一种电流检测电路的电路图。

图3为本发明实例提供的过流检测模块的连接电路图。

图4为本发明实例提供的逻辑控制模块的连接电路图。

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，都属于本发明保护的范围。

在一个实施例中，请参阅图1，一种电流检测电路包括：取样电阻模块1，电流检测模块2，转换放大模块3，智能控制模块4，过流检测模块5，逻辑控制模块6，取样值调节模块7；

具体地，所述取样电阻模块1，用于通过取样电阻电路对负载装置的工作电能进行采样并输出第一电压信号；

电流检测模块2，与所述取样电阻模块1连接，用于对所述第一电压信号进行差分处理并输出第一电流信号，用于对第一电流信号进行运算放大处理和镜像传输处理并输出第二电流信号；

转换放大模块3，与所述电流检测模块2连接，用于对所述第二电流信号进行电流电压转换处理和信号放大处理并输出第三电压信号；

过流检测模块5，与所述转换放大模块3连接，用于通过阈值调节电路提供过流阈值，用于通过过流比较电路将所述第三电压信号与过流阈值进行比较并在第三电压信号大于过流阈值时输出第一控制信号；

逻辑控制模块6，与所述过流检测模块5连接，用于通过第一逻辑控制电路对所述第一控制信号进行逻辑自锁处理并输出第二控制信号，用于通过第二控制信号触发取样值调节模块7的工作，用于通过第二控制信号控制第二逻辑电路对所述第一控制信号和第二控制信号进行与逻辑运算并输出第三控制信号；

取样值调节模块7，与所述逻辑控制模块6和取样电阻模块1连接，用于接收所述第二控制信号并调节所述取样电阻模块1的取样阻值；

智能控制模块4，与所述转换放大模块3、过流检测模块5和逻辑控制模块6连接，用于接收所述第三电压信号、第二控制信号和第三控制信号，用于输出第一脉冲信号和第二脉冲信号调节过流检测模块5提供的过流阈值。

在具体实施例中，上述取样电阻模块1可采用取样电阻电路，通过串联电阻的方式对负载装置的工作电能进行检测；上述电流检测模块2可采用跨导放大电路和电流放大传输电路，由跨导放大电路对输入的信号进行差分和转换处理，实现输入轨到轨，并由电流放大传输电路对输入的信号进行放大和镜像传输处理，以便提高电流检测精度；上述转换放大模块3可采用运算放大器等组成的转换放大电路，将输入的电流信号转换为电压信号并进行信号放大处理；上述智能控制模块4可采用微控制电路，实现信号的接收并根据取值电阻模块的电阻值调节电流检测模块2提供的过流阈值；上述过流检测模块5可采用过流比较电路和阈值调节电路，由阈值调节电路提供过流阈值，再配合过流比较电路对输入的信号进行过流检测；上述逻辑控制模块6可采用第一逻辑控制电路和第二逻辑控制电路，由第一逻辑控制电路对输入的信号进行逻辑自锁并控制第二逻辑电路进行信号传输和与逻辑工作，以便在此判断检测的电流信号是否再次处于过流状态；上述取样值调节模块7可采用功率管等组成的取样值调节电路，调节取样电阻模块1的取样值。

在另一个实施例中，请参阅图1、图2、图3和图4，所述取样电阻模块1包括第一取样电阻RC1、第二取样电阻RC2、第三取样电阻RC3；所述取样值调节模块7包括第一电源VCC1、第一电阻R1和第一功率管Q1；

具体地，所述第一取样电阻RC1的第一端连接负载装置和第一功率管Q1的漏极，第一功率管Q1的源极连接第一取样电阻RC1的第二端和第二取样电阻RC2的第一端，第二取样电阻RC2的第二端通过第三取样电阻RC3连接地端，第一功率管Q1的源极连接所述逻辑控制模块6和第一电阻R1的第一端，第一电阻R1的第二端连接第一电源VCC1。

在具体实施例中，上述第一功率管Q1可选用N沟道增强型MOS管。

进一步地，所述电流检测模块2包括第一跨导放大器U2、第二电阻R2、第一运放OP1、第一控制管M1、第三电阻R3、第四电阻R4、第二控制管M2、第三控制管M3、第四控制管M4、第五控制管M5和第二电源VCC2；

具体地，所述第一跨导放大器U2的同相端和反相端分别连接所述第一取样电阻RC1的第一端和第二取样电阻RC2的第二端，第一跨导放大器U2的输出端连接第一运放OP1的同相端并通过第二电阻R2接地，第一运放OP1的反相端连接第一控制管M1的源极并通过第三电阻R3接地，第一运放OP1的输出端连接第一控制管M1的栅极，第一控制管M1的漏极连接第二控制管M2的栅极和第四控制管M4的栅极并通过第四电阻R4连接第二控制管M2的漏极、第三控制管M3的栅极和第五控制管M5的栅极，第二控制管M2的源极连接第三控制管M3的漏极，第四控制管M4的源极连接第五控制管M5的漏极，第三控制管M3的源极连接第五控制管M5的源极和第二电源VCC2，第四控制管M4的漏极连接所述转换放大模块3。

在具体实施例中，上述第一跨导放大器U2可选用，但并不限于轨到轨跨导运算放大器；上述第一运放OP1可选用，但并不限于OP07运算放大器；上述第一控制管M1可选用NMOS管；上述第二控制管M2、第三控制管M3、第四控制管M4、第五控制管M5可选用PMOS管，并组成镜像电路。

进一步地，所述转换放大模块3包括第十三电阻R13、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第二运放OP2；所述智能控制模块4包括第一控制器U1；

具体地，所述第十三电阻R13的一端连接所述第四控制管M4的漏极并通过第五电阻R5连接第二运放OP2的同相端和第八电阻R8的一端，第八电阻R8的另一端接地，第第十三电阻R13的另一端连接第六电阻R6的一端和地端，第六电阻R6的另一端连接第二运放OP2的反相端并通过第七电阻R7连接第二运放OP2的输出端和第一控制器U1的第一IO端。

在具体实施例中，上述第二运放OP2可选用，但并不限于OP07运算放大器，配合第十三电阻R13、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8组成转换放大电路；上述第一控制器U1可选用，但并不限于STM32单片机，实现信号的接收和模块的控制，并可根据取样值调节模块7的工作状态调节电流检测模块2提供的过流阈值。

进一步地，所述过流检测模块5包括第三电源VCC3、第九电阻R9、第二功率管Q2、第十电阻R10、第一比较器A1、第十一电阻R11和第十二电阻R12；

具体地，所述第一比较器A1的反相端连接第二功率管Q2的漏极并通过第九电阻R9连接第三电源VCC3，第二功率管Q2的源极通过第十电阻R10接地，第二功率管Q2的栅极连接所述第一控制器U1的第二IO端和第三IO端，第一比较器A1的同相端连接所述第二运放OP2的输出端，第一比较器A1的输出端连接第十一电阻R11的第一端和第十二电阻R12的第一端，第十一电阻R11的第二端和第十二电阻R12的第二端分别连接所述逻辑控制模块6。

在具体实施例中，上述第二功率管Q2可选用N沟道增强型MOS管，配合第三电源VCC3、第九电阻R9和第十一电阻R11组成阈值调节电路；上述第一比较器A1可选用LM393比较器。

进一步地，所述逻辑控制模块6包括第一二极管D1、第二二极管D2、第四电源VCC4和第一逻辑芯片J1；

具体地，所述第一二极管D1的阳极连接所述第十一电阻R11的第二端，第一二极管D1的阴极连接第二二极管D2的阴极和第一逻辑芯片J1的第一输入端，第一逻辑芯片J1的第二输入端连接第四电源VCC4，第一逻辑芯片J1的输出端连接第二二极管D2的阳极、第一控制器U1的第四IO端和第一功率管Q1的栅极。

在具体实施例中，上述第一逻辑芯片J1可选用与逻辑芯片，配合第四电源VCC4、第一二极管D1和第二二极管D2可进行自锁控制。

进一步地，所述逻辑控制模块6还包括第一模拟开关U3和第二逻辑芯片J2；

具体地，所述第一模拟开关U3的输入端连接所述第十二电阻R12的第二端，第一模拟开关U3的输出端连接第二逻辑芯片J2的第一输入端，第二逻辑芯片J2的第二输入端连接第一模拟开关U3的控制端和所述第一逻辑芯片J1的输出端，第二逻辑芯片J2的输出端连接所述第一控制器U1的第五IO端。

在具体实施例中，上述第一模拟开关U3可选用CD4066模拟开关；上述第二逻辑芯片J2可选用与逻辑芯片。

本发明一种电流检测电路中，由第一取样电阻RC1、第二取样电阻RC2和第三取样电阻RC3对负载装置的工作电能进行取样，并由第一跨导放大器U2对取样值进行差分和转换处理并输出电流信号，由第一运放OP1和第一控制管M1对信号进行放大处理，再由第二控制管M2、第三控制管M3、第四控制管M4、第五控制管M5和第二电源VCC2进行1:1镜像传输，输出的电流信号由第二运放OP2转换为电压信号，以便第一控制器U1的第一IO端接收，继而得知负载装置的工作电能情况，此时第一控制器U1的第二IO端控制第二功率管Q2导通，为第一比较器A1提供第一次过流阈值，使得第一比较器A1判断第二运放OP2输出的信号是否过流，如果过流，第一比较器A1输出高电平，并由第一二极管D1、第二二极管D2、第一逻辑芯片J1和第四电源VCC4进行自锁，控制第一功率管Q1导通，第一模拟开关U3导通，使得第二取样电阻RC2和第三取样电阻RC3进行取样，再次由电流检测模块2和转换放大模块3处理，同时第一控制器U1的第三IO端将调节第一功率管Q1的导通程度，第一控制器U1的第二IO端停止工作，调节提供的过流阈值，如果此时第一比较器A1仍输出高电平，则由第二逻辑芯片J2输出高电平，使得第一控制器U1判定此时负载装置发生过流。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种电流检测电路，其特征在于，

该电流检测电路包括：取样电阻模块，电流检测模块，转换放大模块，智能控制模块，过流检测模块，逻辑控制模块，取样值调节模块；

所述取样电阻模块，用于通过取样电阻电路对负载装置的工作电能进行采样并输出第一电压信号；

所述电流检测模块，与所述取样电阻模块连接，用于对所述第一电压信号进行差分处理并输出第一电流信号，用于对第一电流信号进行运算放大处理和镜像传输处理并输出第二电流信号；

所述转换放大模块，与所述电流检测模块连接，用于对所述第二电流信号进行电流电压转换处理和信号放大处理并输出第三电压信号；

所述过流检测模块，与所述转换放大模块连接，用于通过阈值调节电路提供过流阈值，用于通过过流比较电路将所述第三电压信号与过流阈值进行比较并在第三电压信号大于过流阈值时输出第一控制信号；

所述逻辑控制模块，与所述过流检测模块连接，用于通过第一逻辑控制电路对所述第一控制信号进行逻辑自锁处理并输出第二控制信号，用于通过第二控制信号触发取样值调节模块的工作，用于通过第二控制信号控制第二逻辑电路对所述第一控制信号和第二控制信号进行与逻辑运算并输出第三控制信号；

所述取样值调节模块，与所述逻辑控制模块和取样电阻模块连接，用于接收所述第二控制信号并调节所述取样电阻模块的取样阻值；

所述智能控制模块，与所述转换放大模块、过流检测模块和逻辑控制模块连接，用于接收所述第三电压信号、第二控制信号和第三控制信号，用于输出第一脉冲信号和第二脉冲信号调节过流检测模块提供的过流阈值；

所述取样电阻模块包括第一取样电阻、第二取样电阻、第三取样电阻；所述取样值调节模块包括第一电源、第一电阻和第一功率管；

所述第一取样电阻的第一端连接负载装置和第一功率管的漏极，第一功率管的源极连接第一取样电阻的第二端和第二取样电阻的第一端，第二取样电阻的第二端通过第三取样电阻连接地端，第一功率管的源极连接所述逻辑控制模块和第一电阻的第一端，第一电阻的第二端连接第一电源；

所述转换放大模块包括第二运放；

所述智能控制模块包括第一控制器；

所述过流检测模块包括第三电源、第九电阻、第二功率管、第十电阻、第一比较器、第十一电阻和第十二电阻；

所述第一比较器的反相端连接第二功率管的漏极并通过第九电阻连接第三电源，第二功率管的源极通过第十电阻接地，第二功率管的栅极连接所述第一控制器的第二IO端和第三IO端，第一比较器的同相端连接所述第二运放的输出端，第一比较器的输出端连接第十一电阻的第一端和第十二电阻的第一端，第十一电阻的第二端和第十二电阻的第二端分别连接所述逻辑控制模块；

所述逻辑控制模块包括第一二极管、第二二极管、第四电源和第一逻辑芯片；

所述第一二极管的阳极连接所述第十一电阻的第二端，第一二极管的阴极连接第二二极管的阴极和第一逻辑芯片的第一输入端，第一逻辑芯片的第二输入端连接第四电源，第一逻辑芯片的输出端连接第二二极管的阳极、第一控制器的第四IO端和第一功率管的栅极；

所述逻辑控制模块还包括第一模拟开关和第二逻辑芯片；

所述第一模拟开关的输入端连接所述第十二电阻的第二端，第一模拟开关的输出端连接第二逻辑芯片的第一输入端，第二逻辑芯片的第二输入端连接第一模拟开关的控制端和所述第一逻辑芯片的输出端，第二逻辑芯片的输出端连接所述第一控制器的第五IO端。

2.根据权利要求1所述的一种电流检测电路，其特征在于，所述电流检测模块包括第一跨导放大器、第二电阻、第一运放、第一控制管、第三电阻、第四电阻、第二控制管、第三控制管、第四控制管、第五控制管和第二电源；

所述第一跨导放大器的同相端和反相端分别连接所述第一取样电阻的第一端和第二取样电阻的第二端，第一跨导放大器的输出端连接第一运放的同相端并通过第二电阻接地，第一运放的反相端连接第一控制管的源极并通过第三电阻接地，第一运放的输出端连接第一控制管的栅极，第一控制管的漏极连接第二控制管的栅极和第四控制管的栅极并通过第四电阻连接第二控制管的漏极、第三控制管的栅极和第五控制管的栅极，第二控制管的源极连接第三控制管的漏极，第四控制管的源极连接第五控制管的漏极，第三控制管的源极连接第五控制管的源极和第二电源，第四控制管的漏极连接所述转换放大模块。

3.根据权利要求2所述的一种电流检测电路，其特征在于，所述转换放大模块包括第十三电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第二运放；

所述第十三电阻的一端连接所述第四控制管的漏极并通过第五电阻连接第二运放的同相端和第八电阻的一端，第八电阻的另一端接地，第十三电阻的另一端连接第六电阻的一端和地端，第六电阻的另一端连接第二运放的反相端并通过第七电阻连接第二运放的输出端和第一控制器的第一IO端。