CN117849433A - 宽量程电流测量电路和宽量程电流测量方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种宽量程电流测量电路和宽量程电流测量方法。该宽量程电流测量电路包括TMR电流传感器阵列、量程切换电路和开关切换电路。其中，TMR电流传感器阵列包括N个TMR电流传感器，N个TMR电流传感器均用于对待测电流导线的电流进行检测，N个TMR电流传感器各自的量程范围不同。量程切换电路根据N个TMR电流传感器各自的电流测量值输出N个控制信号。开关切换电路包括N个开关，开关切换电路根据N个控制信号控制N个开关的导通与断开，以控制N个TMR电流传感器各自的选通。本公开提供的宽量程电流测量电路能够实现对宽量程电流检测时的不同量程的快速响应和精确切换，还能够实现对宽量程电流的高精度和高灵敏度检测。

Description

宽量程电流测量电路和宽量程电流测量方法

技术领域

本公开涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种宽量程电流测量电路和宽量程电流测量方法。

背景技术

电网系统中通常存在着多种种类的电流，这些电流种类繁杂，而且电流幅值分布跨度较大，电流的幅值范围低至uA量级，高至MA量级。为了实现对电网系统中的各个电流的覆盖式、全面式检测，电网系统中存在着各种原理和功能各异的电流传感器模块。相关技术常通过将霍尔传感器和磁阻式电流传感器串联连接后的电流传感器来实现对电流幅值分布跨度较大即宽量程范围电流的检测。其中，霍尔传感器能够实现对大量程范围电流的检测，磁阻式电流传感器能够实现对小量程范围电流的检测。该电流传感器基于处理电路对霍尔传感器和磁阻式电流传感器的电流测量结果进行整合，以实现宽量程范围电流的检测。

在实现本公开构思的过程中，发明人发现相关技术中至少存在如下问题：相关技术中的电流传感器存在灵敏度较低、响应速度较慢、容易受到电流幅值范围和频率范围的限制等性能较差的问题。相关技术中的电流传感器无法实现对宽量程范围电流的高精度检测。

发明内容

鉴于上述问题，本公开提供了宽量程电流测量电路和宽量程电流测量方法。

根据本公开的第一个方面，提供了一种宽量程电流测量电路，包括TMR电流传感器阵列、量程切换电路和开关切换电路。其中，上述TMR电流传感器阵列包括N个TMR电流传感器，上述N个TMR电流传感器均用于对待测电流导线的电流进行检测，上述N个TMR电流传感器各自的量程范围不同。上述量程切换电路用于根据上述N个TMR电流传感器各自的电流测量值输出N个控制信号。上述开关切换电路包括N个开关，上述开关切换电路用于根据上述N个控制信号控制上述N个开关的导通与断开，以控制上述N个TMR电流传感器各自的选通，其中，N为正整数。

根据本公开的实施例，上述N个TMR电流传感器各自的量程范围是基于上述N个TMR电流传感器各自与待测电流导线之间的距离确定的。

根据本公开的实施例，上述量程切换电路包括N-1个比较器，其中第i个比较器的正输入端与上述第i个TMR电流传感器相连，上述第i个比较器的负输入端用于接收第i个参考电压，其中，i为正整数，且i≤N-1。

根据本公开的实施例，上述量程切换电路还包括译码器，上述译码器基于上述N-1个比较器的输出结果输出上述N个控制信号，上述译码器包括N-1个输入端和N个输出端，上述译码器的第i个输入端与上述第i个比较器的输出端相连，上述译码器的第j个输出端与上述开关切换电路的第j个开关相连，其中，j为正整数，且j≤N。

根据本公开的实施例，上述开关切换电路的上述第j个开关与上述TMR电流传感器阵列的第j个TMR电流传感器相连。

根据本公开的实施例，在上述量程切换电路的上述N-1个比较器的输出都为“0”的情况下，上述译码器输出第一个控制信号，上述开关切换电路的第一个开关导通，上述开关切换电路的其余N-1个开关均断开；

在上述量程切换电路的前i个比较器的输出都为“1”，且上述量程切换电路的其余N-1-i个比较器的输出都为“0”的情况下，上述译码器输出第i+1个控制信号，上述开关切换电路的第i+1个开关导通，上述开关切换电路的其余N-1个开关均断开；

在上述量程切换电路的上述N-1个比较器的输出都为“1”的情况下，上述译码器输出第N个控制信号，上述开关切换电路的第N个开关导通，上述开关切换电路的其余N-1个开关均断开。

根据本公开的实施例，宽量程电流测量电路还包括可编程增益放大电路，上述可编程增益放大电路与上述开关切换电路相连，用于根据上述N个TMR电流传感器各自的选通对上述电流测量值进行放大。

根据本公开的实施例，上述可编程增益放大电路包括N个放大倍数开关和N个负载电阻，上述N个放大倍数开关用于控制上述N个负载电阻的导通与断开。

根据本公开的实施例，在上述量程切换电路的上述N-1个比较器的输出都为“0”的情况下，上述译码器输出第一个控制信号，上述可编程增益放大电路的第一个放大倍数开关导通，上述可编程增益放大电路的其余N-1个放大倍数开关均断开；

在上述量程切换电路的前i个比较器的输出都为“1”，且上述量程切换电路的其余N-1-i个比较器的输出都为“0”的情况下，上述译码器输出第i+1个控制信号，上述可编程增益放大电路的第i+1个放大倍数开关导通，上述可编程增益放大电路的其余N-1个开关均断开；

在上述量程切换电路的上述N-1个比较器的输出都为“1”的情况下，上述译码器输出第N个控制信号，上述译码器输出第i+1个控制信号，上述可编程增益放大电路的第N个放大倍数开关导通，上述可编程增益放大电路的其余N-1个放大倍数开关均断开。

本公开的第二方面提供了一种宽量程电流测量方法。该宽量程电流测量方法包括：

通过多个TMR电流传感器对待测电流导线的电流进行检测，得到上述多个TMR电流传感器各自的电流测量值，其中，上述多个TMR电流传感器各自的量程范围不同；

通过量程切换电路，基于上述多个TMR电流传感器各自的电流测量值，输出多个控制信号；以及

通过开关切换电路基于所述多个控制信号控制多个开关的导通与断开，以控制上述多个TMR电流传感器各自的选通。

根据本公开提供的宽量程电流测量电路和宽量程电流测量方法，宽量程电流测量电路包括TMR电流传感器阵列、量程切换电路和开关切换电路。其中，TMR电流传感器阵列包括N个TMR电流传感器，N个TMR电流传感器均用于对待测电流导线的电流进行检测，N个TMR电流传感器各自的量程范围不同。量程切换电路根据N个TMR电流传感器各自的电流测量值输出N个控制信号。开关切换电路包括N个开关，开关切换电路根据N个控制信号控制N个开关的导通与断开，以控制N个TMR电流传感器各自的选通。

TMR电流传感器阵列扩宽了单一TMR电流传感器的电流检测范围，量程切换电路和开关切换电路作为前馈环路，能够实现对不同量程电流范围检测的快速响应和精确切换。而且本公开提供的宽量程电流测量电路基于具有高灵敏度、高响应速度和不易受到电流幅值范围和频率范围的限制的TMR电流传感器阵列，以及量程切换电路和开关切换电路，在能够实现对宽量程范围电流检测的同时，还能够实现对宽量程电流的高精度和高灵敏度检测。

附图说明

通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述内容以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示意性示出了单个磁阻元件的电阻值随外界磁场强度的变化曲线；

图2示意性示出了根据本公开实施例提供的宽量程电流测量电路的结构示意图；

图3示意性示出了根据本公开实施例提供的量程切换电路的结构示意图；

图4示意性示出了根据本公开实施例提供的一种宽量程电流测量电路；

图5示意性示出了根据本公开实施例提供的可编程增益放大电路的结构示意图；

图6示意性示出了根据本公开实施例提供的另一种宽量程电流测量电路；以及

图7示意性示出了根据本公开实施例提供的宽量程电流测量方法的流程图。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

电流是电网运行过程中需重点监测的状态量之一，通过对电流的实时监测可以实现对电网运行状态的实时监控、对电力资源的合理分配，以及对输电线路的故障排查等功能。因此，实现对电流的实时、精确以及可靠检测对电网系统的正常运行至关重要。

在电网系统中通常存在多种种类的电流，包括配电系统的工作电流、交直流输电线的线路电流等稳定电流，以及输电线短路状态下的电流、输电线路的谐波电流、电晕电流、雷电电流等非工作电流，还有避雷器等电气设备的泄漏电流。这些电流种类繁杂，测量困难，电流幅值和频率分布跨度较大，例如这些电流的幅值范围低至uA量级，高至MA量级，这些电流的工作频率从直流覆盖至MHz级别。

因此，为了实现对电网系统中的各个电流的覆盖式、全面式检测，电网系统中存在着各种原理和功能各异的电流传感器模块。其中基于各类磁阻效应，例如基于巨磁阻效应(Giant Magneto Resistance，GMR)或隧穿磁阻效应(Tunnel Magneto Resistance，TMR)的磁阻式电流传感器因其灵敏度高、非线性度低，以及对微弱磁场的精准检测等特点，目前常应用于对电流幅值在mA甚至uA量级的微弱电流的监测。

磁阻式电流传感器的基本工作原理是由于磁阻元件随外界磁场变化而产生线性的阻值改变，单个磁阻元件的电阻值随外界磁场强度的变化曲线如图1所示。其中，横轴为外界磁场的磁场强度，纵轴为磁阻式电流传感器的磁阻元件的电阻值。另外，由于待测电流导线中流过的电流会产生与电流呈线性相关的磁场，因此，通过合理安排磁阻式电流传感器与待测电流导线的相对位置，就能够实现对电流的精准检测。

通过上述磁阻式电流传感器的工作原理和图1所示的单个磁阻元件的电阻值随外界磁场强度的变化曲线，可以得出在微弱电流产生的微弱磁场与磁阻元件的电阻值呈线性相关时，单个磁阻式电流传感器能够实现对微弱电流的高灵敏度和高精度的检测。然而当待测电流继续增大，电流产生的磁场强度也随之增大，当磁场强度增大到一定范围后，磁阻元件的电阻值随外界磁场强度的变化曲线进入非线性区甚至是饱和区。非线性区和饱和区表明了在较高范围的待测电流下，单个磁阻式电流传感器所受到的待测电流产生的磁场强度已经超出了单个磁阻式电流传感器的线性工作范围，导致磁阻元件电阻值产生非线性响应。因此，无法通过单一磁阻式电流传感器来有效检测宽量程范围的电流。

相关技术常通过将霍尔传感器和磁阻式电流传感器串联连接后的电流传感器来实现对电流幅值分布跨度较大即宽量程范围电流的检测。其中，霍尔传感器能够实现对大量程范围电流的检测，磁阻式电流传感器能够实现对小量程范围电流的检测。该电流传感器基于处理电路对霍尔传感器和磁阻式电流传感器的电流测量结果进行整合，以实现宽量程范围电流的检测。但是相关技术中的电流传感器存在灵敏度较低、响应速度较慢、容易受到电流幅值范围和频率范围的限制等性能较差的问题。因此，相关技术中的电流传感器无法实现对宽量程范围电流的高精度检测。

为了至少部分地解决相关技术中存在的技术问题，本公开的实施例提供了一种宽量程电流测量电路，可以应用于电力电子技术领域。

图2示意性示出了根据本公开实施例提供的宽量程电流测量电路的结构示意图。

如图2所示，本公开实施例提供的宽量程电流测量电路100包括TMR电流传感器阵列10、量程切换电路20和开关切换电路30。其中TMR电流传感器阵列10包括N个TMR电流传感器11，N个TMR电流传感器11均用于对待测电流导线的电流进行检测，N个TMR电流传感器11各自的量程范围不同。量程切换电路20用于根据N个TMR电流传感器11各自的电流测量值输出N个控制信号。开关切换电路30包括N个开关31，开关切换电路30用于根据N个控制信号控制N个开关31的导通与断开，以控制N个TMR电流传感器11各自的选通，其中，N为正整数。

相对于相关技术，本公开提供的宽量程电流测量电路100具有以下有益效果：

本公开提供的宽量程电流测量电路100采用TMR电流传感器阵列10，N个TMR电流传感器11各自的量程范围不同，能够实现对宽量程电流范围的检测。量程切换电路20能够根据N个TMR电流传感器11各自的电流测量值输出N个控制信号，开关切换电路30能够基于N个控制信号控制N个开关31的导通与断开，进而控制N个TMR电流传感器11各自的选通。

由此，本公开实施例提供的TMR电流传感器阵列10扩宽了单一TMR电流传感器的电流检测范围，量程切换电路20和开关切换电路30作为前馈环路，能够实现对不同量程电流范围检测的快速响应和精确切换，而且TMR电流传感器具有测量灵敏度高、对电流的响应速度快，以及不易受到电流幅值范围和频率范围的限制等优势。因此本公开提供的宽量程电流测量电路100在能够实现对宽量程范围电流检测的同时，还能够实现对电流的高精度和高灵敏度检测。另外，本公开提供的宽量程电流测量电路100体积小，便于后续与单片机的集成设计，具有更广泛的应用场景，可以满足各种复杂的应用需求。

根据本公开的实施例，N个TMR电流传感器11各自的量程范围是基于N个TMR电流传感器11各自与待测电流导线之间的距离确定的。由此，N个TMR电流传感器11各自与待测电流导线之间的距离不同，进而使得N个TMR电流传感器11相对于待测电流导线的空间方位不同。其中，靠近待测电流导线的TMR电流传感器的电流测量量程范围较小，灵敏度较高，远离待测电流导线的TMR电流传感器的电流测量量程范围较大，灵敏度较低。因此，包括N个TMR电流传感器11的TMR电流传感器阵列10能够实现对宽量程范围电流的检测。

图3示意性示出了根据本公开实施例提供的量程切换电路20的结构示意图。如图3所示，量程切换电路20包括N-1个比较器21，其中第i个比较器的正输入端与第i个TMR电流传感器相连，第i个比较器的负输入端用于接收第i个参考电压，其中，i为正整数，且i≤N-1。第i个参考电压是指第i个比较器的饱和场输出电压。需要注意的是第N个TMR电流传感器11不与比较器相连。由此，可以通过采集第i个TMR电流传感器的输出信号并将其送入第i个比较器中，可以判断第i个TMR电流传感器的工作状态，判断出当待测电流导线的电流在宽量程范围变化时，该电流是否超出第i个TMR电流传感器的电流检测工作范围。

如图3所示，量程切换电路20还可以包括译码器22，译码器22基于N-1个比较器21的输出结果输出N个控制信号，译码器22包括N-1个输入端和N个输出端，译码器22的第i个输入端与第i个比较器的输出端相连，译码器22的第j个输出端与开关切换电路30的第j个开关相连，其中，j为正整数，且j≤N。由此，将N-1个比较器21的输出结果送入译码器22，再通过译码器22输出的N个控制信号控制开关切换电路30中N个开关31的导通与断开。

根据本公开的实施例，开关切换电路30的第j个开关与TMR电流传感器阵列10的第j个TMR电流传感器相连。由此，译码器22输出的N个控制信号控制开关切换电流中N个开关31的导通与断开，进而控制N个TMR电流传感器11各自的选通，使得在待测电流导线的电流在宽量程范围变化时，本公开实施例提供的宽量程电流测量电路100能够自适应地切换至合适的量程检测范围。

以N＝3为例，对本公开提供的宽量程电流测量电路的实施方式进行示例性说明。

图4示意性示出了根据本公开实施例提供的一种宽量程电流测量电路。如图4所示，TMR电流传感器阵列10包括三个TMR电流传感器，即TMR电流传感器阵列10包括第一个TMR电流传感器111、第二个TMR电流传感器112和第三个TMR电流传感器113。

其中，第一个TMR电流传感器111相对于第二个TMR电流传感器112和第三个TMR电流传感器113，更靠近待测电流导线，第一个TMR电流传感器11l的量程范围可以为μA～mA量级，对应小量程电流检测。第三个TMR电流传感器113相对于第一个TMR电流传感器111和第二个TMR电流传感器112，更远离待测电流导线，第三个TMR电流传感器113的量程范围可以为A～kA量级，对应大程电流检测。第二个TMR电流传感器112位于第一个TMR电流传感器111和第三个TMR电流传感器113之间，第二个TMR电流传感器112的量程范围可以为mA～A量级，对应中量程电流检测。

比较器的数量可以为两个，即量程切换电路20可以包括第一个比较器211和第二个比较器212。第一个比较器211的正输入端与第一个TMR电流传感器111相连，第一个比较器211的负输入端用于接收第一个参考电压V_ref1。第二个比较器212的正输入端与第二个TMR电流传感器112相连，第二个比较器212的负输入端用于接收第二个参考电压V_ref2。第三个TMR电流传感器113既不与第一个比较器211相连，也不与第二个比较器212相连。

译码器22可以基于第一个比较器211和第二个比较器212的输出结果输出三个控制信号。译码器22可以包括两个输入端和三个输出端，译码器22的第一个输入端与第一个比较器211的输出端相连，译码器22的第二个输入端与第二个比较器212的输出端相连。

开关切换电路30可以包括第一个开关S₁、第二个开关S₂和第三个开关S₃。译码器22的第一个输出端与开关切换电路30中的第一个开关S₁相连，译码器22的第二个输出端与开关切换电路30中的第二个开关S₂相连，译码器22的第三个输出端与开关切换电路30中的第三个开关S₃相连。开关切换电路30的第一个开关S₁与第一个TMR电流传感器111相连，第二个开关S₂与第二个TMR电流传感器112相连，第三个开关S₃与第三个TMR电流传感器113相连。

根据本公开的实施例，在量程切换电路20的N-1个比较器21的输出都为“0”的情况下，译码器22输出第一个控制信号，开关切换电路30的第一个开关S₁导通，开关切换电路30的其余N-1个开关均断开。在量程切换电路20的前i个比较器的输出都为“1”，且量程切换电路20的其余N-1-i个比较器的输出都为“0”的情况下，译码器22输出第i+1个控制信号，开关切换电路30的第i+1个开关导通，开关切换电路30的其余N-1个开关均断开。在量程切换电路20的N-1个比较器21的输出都为“1”的情况下，译码器22输出第N个控制信号，开关切换电路30的第N个开关31导通，开关切换电路30的其余N-1个开关均断开。

以N＝3为例，对本公开提供的宽量程电流测量电路的实施方式进行示例性说明。本公开实施例提供的一种宽量程电流测量电路的工作状态如表1所示：

表1

比较器输出结果	开关状态	宽量程电流测量电路工作量程范围
			“00”	S1导通，S2、S3断开	小量程
“10”	S2导通，S1、S3断开	中量程
			“11”	S3导通，S1、S2断开	大量程

如表1所示在量程切换电路20的第一个比较器211的输出为“0”，且第二个比较器212的输出为“0”的情况下，即比较器的输出结果为“00”的情况下，此时待测电流导线的电流较小，宽量程电流测量电路工作于小量程范围。译码器22输出第一个控制信号，开关切换电路30的第一个开关S₁导通，第二个开关S₂和第三个开关S₃均断开。

在量程切换电路20的第一个比较器211的输出为“1”，且第二个比较器212的输出为“0”的情况下，即比较器的输出结果为“10”的情况下，此时待测电流导线的电流增加至中量程范围，宽量程电流测量电路工作于中量程范围。译码器22输出第二个控制信号，开关切换电路30的第二个开关S₂导通，第一个开关S₁和第三个开关S₃均断开。

在量程切换电路20的第一个比较器211的输出为“1”，且第二个比较器212的输出为“1”的情况下，即比较器的输出结果为“11”的情况下，此时待测电流导线的电流进一步增加至大量程范围，宽量程电流测量电路工作于大量程范围。译码器22输出第三个控制信号，开关切换电路30的第三个开关S₃导通，第一个开关S₁和第二个开关S₂均断开。

以N＝4为例，对本公开提供的宽量程电流测量电路的实施方式进行示例性说明。宽量程电流测量电路100中的TMR电流传感器阵列10可以包括四个TMR电流传感器、量程切换电路20可以包括三个比较器，且开关切换电路30可以包括四个开关。

在量程切换电路20的三个比较器的输出都为“0”的情况下，即第一个比较器211、第二个比较器212和第三个比较器的输出都为“0”的情况下，译码器22输出第一个控制信号，开关切换电路30的第一个开关S₁导通，第二个开关S₂、第三个开关S₃和第四个开关均断开。

在量程切换电路20的第一个比较器211的输出为“1”，且第二个比较器212和第三个比较器的输出都为“0”的情况下，译码器22输出第二个控制信号，开关切换电路30的第二个开关S₂导通，第一个开关S₁、第三个开关S₃和第四个开关均断开。

在量程切换电路20的第一个比较器211和第二个比较器212的输出都为“1”，且第三个比较器的输出为“0”的情况下，译码器22输出第三个控制信号，开关切换电路30的第三个开关S₃导通，第一个开关S₁、第二个开关S₂和第四个开关均断开。

在量程切换电路20的三个比较器的输出都为“1”的情况下，即第一个比较器211、第二个比较器212和第三个比较器的输出都为“1”的情况下，译码器22输出第四个控制信号，开关切换电路30的第四个开关导通，第一个开关S₁、第二个开关S₂和第三个开关S₃均断开。

图5示意性示出了根据本公开实施例提供的可编程增益放大电路40的结构示意图。如图5所示，宽量程电流测量电路除了可以包括TMR电流传感器阵列10、量程切换电路20和开关切换电路30以外，还可以包括可编程增益放大电路40。可编程增益放大电路40与开关切换电路30相连，用于根据N个TMR电流传感器11各自的选通对电流测量值进行放大。

根据本公开提供的实施例，可编程增益放大电路40包括N个放大倍数开关41和N个负载电阻42，N个放大倍数开关41用于控制N个负载电阻42的导通与断开。由此，根据选通的TMR电流传感器的输出信号选择合适的增益放大倍数，进而使得当待测电流导线中的电流位于不同量程范围的情况下，本公开实施例提供的宽量程电流测量电路的输出信号能够保持高精度和高灵敏度的响应。

根据本公开提供的实施例，在量程切换电路20的N-1个比较器21的输出都为“0”的情况下，译码器22输出第一个控制信号，可编程增益放大电路40的第一个放大倍数开关SW₁导通，可编程增益放大电路40的其余N-1个放大倍数开关均断开。在量程切换电路20的前i个比较器的输出都为“1”，且量程切换电路20的其余N-1-i个比较器的输出都为“0”的情况下，译码器22输出第i+1个控制信号，可编程增益放大电路40的第i+1个放大倍数开关导通，可编程增益放大电路40的其余N-1个开关均断开。在量程切换电路20的N-1个比较器21的输出都为“1”的情况下，译码器22输出第N个控制信号，译码器22输出第i+1个控制信号，可编程增益放大电路40的第N个放大倍数开关41导通，可编程增益放大电路40的其余N-1个放大倍数开关均断开。

以N＝3为例，对本公开提供的宽量程电流测量电路的实施方式进行示例性说明。

图6示意性示出了根据本公开实施例提供的另一种宽量程电流测量电路。如图6所示，可编程增益放大电路40可以包括第一个放大倍数开关SW₁、第二个放大倍数开关SW₂、第三个放大倍数开关SW₃、第一个负载电阻R₁、第二个负载电阻R₂、第三个负载电阻R₃、第一电阻R_a和第二电阻R_b。

在译码器22输出第一个控制信号的情况下，可编程增益放大电路40的第一个放大倍数开关SW₁导通，第二个放大倍数开关SW₂和第三个放大倍数开关SW₃均断开。第一个负载电阻R₁导通，第二个负载电阻R₂和第三个负载电阻R₃断开。

在译码器22输出第二个控制信号的情况下，可编程增益放大电路40的第二个放大倍数开关SW₂导通，第一个放大倍数开关SW₁和第三个放大倍数开关SW₃均断开。第一个负载电阻R₁和第二个负载电阻R₂导通，第三个负载电阻R₃断开。

在译码器22输出第三个控制信号的情况下，可编程增益放大电路40的第三个放大倍数开关SW₃导通，第一个放大倍数开关SW₁和第二个放大倍数开关SW₂均断开。第一个负载电阻R₁、第二个负载电阻R2和第三个负载电阻R₃均导通。

图7示意性示出了根据本公开实施例提供的宽量程电流测量方法的流程图。如图7所示，该实施例的宽量程电流测量方法700包括操作S710～操作S730。

在操作S710，通过多个TMR电流传感器对待测电流导线的电流进行检测，得到多个TMR电流传感器各自的电流测量值，其中，多个TMR电流传感器各自的量程范围不同。

在操作S720，通过量程切换电路，基于多个TMR电流传感器各自的电流测量值，输出多个控制信号。

在操作S730，通过开关切换电路基于所述多个控制信号控制多个开关的导通与断开，以控制所述多个TMR电流传感器各自的选通。

需要说明的是，本公开实施例中的流程图所示的操作除非明确说明不同操作之间存在执行的先后顺序，或者不同操作在技术实现上存在执行的先后顺序，否则，多个操作之间的执行顺序可以不分先后，多个操作也可以同时执行。

本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合或/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。

以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。

Claims (10)

1.一种宽量程电流测量电路，包括：

TMR电流传感器阵列，所述TMR电流传感器阵列包括N个TMR电流传感器，所述N个TMR电流传感器均用于对待测电流导线的电流进行检测，所述N个TMR电流传感器各自的量程范围不同；

量程切换电路，所述量程切换电路用于根据所述N个TMR电流传感器各自的电流测量值输出N个控制信号；以及

开关切换电路，所述开关切换电路包括N个开关，所述开关切换电路用于根据所述N个控制信号控制所述N个开关的导通与断开，以控制所述N个TMR电流传感器各自的选通，其中，N为正整数。

2.根据权利要求1所述的宽量程电流测量电路，其中，所述N个TMR电流传感器各自的量程范围是基于所述N个TMR电流传感器各自与待测电流导线之间的距离确定的。

3.根据权利要求1所述的宽量程电流测量电路，其中，所述量程切换电路包括N-1个比较器；其中第i个比较器的正输入端与所述第i个TMR电流传感器相连，所述第i个比较器的负输入端用于接收第i个参考电压，其中，i为正整数，且i≤N-1。

4.根据权利要求3所述的宽量程电流测量电路，其中，所述量程切换电路还包括译码器；所述译码器基于所述N-1个比较器的输出结果输出所述N个控制信号，所述译码器包括N-1个输入端和N个输出端，所述译码器的第i个输入端与所述第i个比较器的输出端相连，所述译码器的第j个输出端与所述开关切换电路的第j个开关相连，其中，j为正整数，且j≤N。

5.根据权利要求4所述的宽量程电流测量电路，其中，所述开关切换电路的所述第j个开关与所述TMR电流传感器阵列的第j个TMR电流传感器相连。

6.根据权利要求4所述的宽量程电流测量电路，其中，

在所述量程切换电路的所述N-1个比较器的输出都为“0”的情况下，所述译码器输出第一个控制信号，所述开关切换电路的第一个开关导通，所述开关切换电路的其余N-1个开关均断开；

在所述量程切换电路的前i个比较器的输出都为“1”，且所述量程切换电路的其余N-1-i个比较器的输出都为“0”的情况下，所述译码器输出第i+1个控制信号，所述开关切换电路的第i+1个开关导通，所述开关切换电路的其余N-1个开关均断开；

在所述量程切换电路的所述N-1个比较器的输出都为“1”的情况下，所述译码器输出第N个控制信号，所述开关切换电路的第N个开关导通，所述开关切换电路的其余N-1个开关均断开。

7.根据权利要求4所述的宽量程电流测量电路，还包括可编程增益放大电路，所述可编程增益放大电路与所述开关切换电路相连，用于根据所述N个TMR电流传感器各自的选通对所述电流测量值进行放大。

8.根据权利要求7所述的宽量程电流测量电路，其中，所述可编程增益放大电路包括N个放大倍数开关和N个负载电阻，所述N个放大倍数开关用于控制所述N个负载电阻的导通与断开。

9.根据权利要求8所述的宽量程电流测量电路，其中，

在所述量程切换电路的所述N-1个比较器的输出都为“0”的情况下，所述译码器输出第一个控制信号，所述可编程增益放大电路的第一个放大倍数开关导通，所述可编程增益放大电路的其余N-1个放大倍数开关均断开；

在所述量程切换电路的前i个比较器的输出都为“1”，且所述量程切换电路的其余N-1-i个比较器的输出都为“0”的情况下，所述译码器输出第i+1个控制信号，所述可编程增益放大电路的第i+1个放大倍数开关导通，所述可编程增益放大电路的其余N-1个开关均断开；

在所述量程切换电路的所述N-1个比较器的输出都为“1”的情况下，所述译码器输出第N个控制信号，所述译码器输出第i+1个控制信号，所述可编程增益放大电路的第N个放大倍数开关导通，所述可编程增益放大电路的其余N-1个放大倍数开关均断开。

10.一种宽量程电流测量方法，包括：

通过多个TMR电流传感器对待测电流导线的电流进行检测，得到所述多个TMR电流传感器各自的电流测量值，其中，所述多个TMR电流传感器各自的量程范围不同；

通过量程切换电路，基于所述多个TMR电流传感器各自的电流测量值，输出多个控制信号；以及

通过开关切换电路基于所述多个控制信号控制多个开关的导通与断开，以控制所述多个TMR电流传感器各自的选通。