CN117907665B - 一种高精度、高泛用性的电流检测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电流检测技术领域,具体涉及一种高精度、高泛用性的电流检测电路,该一种高精度、高泛用性的电流检测电路,包括MOS管Q1、MOS管Q2、电阻R1、运算放大器U1和电位器RP。该发明,通过反馈增益单元的接地,使反馈增益变大,使B点电压和A点电压相同,不会随MOS管Q1电流变化而变化,通过MOS管Q4镜像MOS管Q3的电流,由于MOS管Q5是二极管连接,MOS管Q2工作在线性区,所以B点电压和C点电压随MOS管Q1电流变化影响不大,所以MOS管Q3和MOS管Q4的镜像电流能很好的保持比例关系,并通过反馈单元,让C点和D点电压相同,在扩宽VISEN电压范围的同时,VISEN始终和MOS管Q1电流保持线性关系,能够实现了稳定的电流检测,避免了输出非线性和波动问题。
Description
技术领域
本发明属于电流检测技术领域,具体涉及一种高精度、高泛用性的电流检测电路。
背景技术
传统电流检测电路通常采用反馈网络来限制输出电压,以控制电流的大小。然而,这种设计方式在处理大范围的输入电流时显得力不从心。输出受到电流波动的影响,导致非线性输出,严重影响了检测精度和稳定性。更具体地说,这种方法在调节大范围电流时存在着两个主要问题:
首先,反馈网络用于钳位电压,但随着输入电流的变化,这种钳位电压的方法变得不够灵活。输入电流的扩大或收缩引起了输出电压的不稳定性,导致了非线性响应。这限制了电流检测电路在不同电流范围内的有效性,尤其是在高电流和低电流下的应用。
其次,直接将检测电路与输出连接,这种直接连接的方式虽然简单,但限制了输出电压的范围和精度。因此,电流调节范围受到了严重的限制,并且输出精度在不同电流情况下变得难以维持。
这些限制降低了传统电流检测电路的适用性和精确性,尤其是在需要高精度、高泛用性的应用场景下。
发明内容
本发明的目的是提供一种高精度、高泛用性的电流检测电路,能够实现了稳定的电流检测,避免了输出非线性和波动问题,提高了精度,还扩展了电流调节范围,在全工作范围内保持了稳定的线性关系,提高了电路的泛用性,适用于各种电流检测应用。
本发明采取的技术方案具体如下:
一种高精度、高泛用性的电流检测电路,包括MOS管Q1、MOS管Q2、电阻R1、运算放大器U1和电位器RP,所述MOS管Q1的栅极与MOS管Q2的栅极连接,所述MOS管Q1的漏极与MOS管Q2的漏极连接,所述MOS管Q1的源极与电阻R1的一端和运算放大器U1的反相输入端连接,所述电阻R1的另一端接地,所述MOS管Q2的源极与电位器RP的第一固定端连接,所述电位器RP的滑动端与运算放大器U1的同相输入端连接,还包括:
反馈增益单元,所述反馈增益单元与运算放大器U1的输出端和电位器RP的第二固定端连接,且所述反馈增益单元接地,所述反馈增益单元用于使反馈增益变大;
镜像单元,所述镜像单元与反馈增益单元连接,且所述镜像单元接地,所述镜像单元用于镜像反馈增益单元的电流;
均衡单元,所述均衡单元与镜像单元连接,所述均衡单元用于均衡输入的电流;
反馈单元,所述反馈单元与均衡单元连接,所述反馈单元用于使VISEN始终和MOS管Q1的电流保持线性关系;
分流单元,所述分流单元与反馈单元连接,所述分流单元接地,所述分流单元用于分流反馈单元的输出电流。
在一种优选方案中,所述反馈增益单元包括MOS管Q3,所述MOS管Q3的栅极与运算放大器U1的输出端和镜像单元连接,所述MOS管Q3的漏极与电位器RP的第二固定端连接,所述MOS管Q3的源极接地。
在一种优选方案中,所述镜像单元包括MOS管Q4,所述MOS管Q4的栅极与MOS管Q3的栅极连接,所述MOS管Q4的漏极与均衡单元连接,所述MOS管Q4的源极接地。
在一种优选方案中,所述均衡单元包括MOS管Q5和MOS管Q6,所述MOS管Q5的漏极与MOS管Q6的漏极连接,所述MOS管Q5的栅极与MOS管Q6的栅极、MOS管Q5的源极、MOS管Q4的漏极和反馈单元连接,所述MOS管Q6的源极与反馈单元连接。
在一种优选方案中,所述反馈单元包括运算放大器U2和MOS管Q7,所述运算放大器U2的反相输入端与MOS管Q5的栅极连接,所述运算放大器U2的同相输入端与MOS管Q7的漏极和MOS管Q6的源极连接,所述运算放大器U2的输出端与MOS管Q7的栅极连接,所述MOS管Q7的源极与分流单元连接。
在一种优选方案中,所述分流单元包括电阻R2和电阻R3,所述电阻R2的一端与电阻R3的一端和MOS管Q7的源极连接,所述电阻R2的另一端与电阻R3的另一端连接,所述电阻R2的另一端接地。
本发明取得的技术效果为:
本发明,通过反馈增益单元的接地,使反馈增益变大,使B点电压和A点电压相同,不会随MOS管Q1电流变化而变化,通过MOS管Q4镜像MOS管Q3的电流,由于MOS管Q5是二极管连接,MOS管Q2工作在线性区,所以B点电压和C点电压随MOS管Q1电流变化影响不大,所以MOS管Q3和MOS管Q4的镜像电流能很好的保持比例关系,并通过反馈单元,让C点和D点电压相同,在扩宽VISEN电压范围的同时,保证在全工作范围内,VISEN始终和MOS管Q1电流保持线性关系,能够实现了稳定的电流检测,避免了输出非线性和波动问题,提高了精度,还扩展了电流调节范围,在全工作范围内保持了稳定的线性关系,提高了电路的泛用性,适用于各种电流检测应用。
附图说明
图1是本发明的电路示意图;
图2是现有技术中的电路图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次,此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个较佳的实施方式中”并非均指同一个实施例,也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
再其次,本发明结合示意图进行详细描述,在详述本发明实施例时,为便于说明,所述示意图只是示例,其在此不应限制本发明保护的范围。
请参阅附图1所示,提供了一种高精度、高泛用性的电流检测电路,包括MOS管Q1、MOS管Q2、电阻R1、运算放大器U1和电位器RP,MOS管Q1的栅极与MOS管Q2的栅极连接,MOS管Q1的漏极与MOS管Q2的漏极连接,MOS管Q1的源极与电阻R1的一端和运算放大器U1的反相输入端连接,电阻R1的另一端接地,MOS管Q2的源极与电位器RP的第一固定端连接,电位器RP的滑动端与运算放大器U1的同相输入端连接,还包括:
反馈增益单元,反馈增益单元与运算放大器U1的输出端和电位器RP的第二固定端连接,且反馈增益单元接地,反馈增益单元用于使反馈增益变大;
镜像单元,镜像单元与反馈增益单元连接,且镜像单元接地,镜像单元用于镜像反馈增益单元的电流;
均衡单元,均衡单元与镜像单元连接,均衡单元用于均衡输入的电流;
反馈单元,反馈单元与均衡单元连接;
分流单元,分流单元与反馈单元连接,分流单元接地,分流单元用于分流反馈单元的输出电流。
具体的,在电流经过运算放大器U1和电位器RP进入反馈增益单元,通过反馈增益单元的接地,使反馈增益变大,使B点电压和A点电压相同,不会随MOS管Q1电流变化而变化,使镜像单元镜像反馈增益单元的电流,由于MOS管Q5是二极管连接,MOS管Q2工作在线性区,所以B点电压和C点电压随MOS管Q1电流变化影响不大,所以反馈增益单元和镜像单元的镜像电流能很好的保持比例关系,经过均衡单元,均衡输入的电流,并通过反馈单元,让C点和D点电压相同,在扩宽VISEN电压范围的同时,保证在全工作范围内,VISEN始终和MOS管Q1电流保持线性关系。
反馈增益单元包括MOS管Q3,MOS管Q3的栅极与运算放大器U1的输出端和镜像单元连接,MOS管Q3的漏极与电位器RP的第二固定端连接,MOS管Q3的源极接地。
具体的,在电流经过运算放大器U1和电位器RP进入MOS管Q3时,因MOS管Q3的源极接地,使反馈增益变大,使B点电压和A点电压相同,不会随MOS管Q1电流变化而变化。
镜像单元包括MOS管Q4,MOS管Q4的栅极与MOS管Q3的栅极连接,MOS管Q4的漏极与均衡单元连接,MOS管Q4的源极接地。
均衡单元包括MOS管Q5和MOS管Q6,MOS管Q5的漏极与MOS管Q6的漏极连接,MOS管Q5的栅极与MOS管Q6的栅极、MOS管Q5的源极、MOS管Q4的漏极和反馈单元连接,MOS管Q6的源极与反馈单元连接。
具体的,通过MOS管Q4镜像MOS管Q3的电流,由于MOS管Q5是二极管连接,MOS管Q2工作在线性区,所以B点电压和C点电压随MOS管Q1电流变化影响不大,所以MOS管Q3和MOS管Q4的镜像电流能很好的保持比例关系。
反馈单元包括运算放大器U2和MOS管Q7,运算放大器U2的反相输入端与MOS管Q5的栅极连接,运算放大器U2的同相输入端与MOS管Q7的漏极和MOS管Q6的源极连接,运算放大器U2的输出端与MOS管Q7的栅极连接,MOS管Q7的源极与分流单元连接。
具体的,通过运算放大器U2和MOS管Q7组成的反馈环路,让电流镜C点和D点电压相同,在扩宽VISEN电压范围的同时,保证在全工作范围内,VISEN始终和MOS管Q1电流保持线性关系。
分流单元包括电阻R2和电阻R3,电阻R2的一端与电阻R3的一端和MOS管Q7的源极连接,电阻R2的另一端与电阻R3的另一端连接,电阻R2的另一端接地。
具体的,通过并联的电阻R2和电阻R3,用于稳定反馈环路中的操作,提供了额外的补偿和稳定性,确保了反馈环路的动态响应,这对于在不同工作条件下(例如温度变化、电流变化等)维持电流检测电路的稳定性至关重要,通过调整电阻值,可以微调反馈环路的增益,从而影响电流镜的输出,以实现更精确的电流检测和控制,确保输出电流的稳定性和精度。
本发明的工作原理为:在电流经过运算放大器U1和电位器RP进入反馈增益单元,通过反馈增益单元的接地,使反馈增益变大,并使B点的电流不会随MOS管Q1电流变化而变化,使镜像单元镜像反馈增益单元的电流,由于B点和C点电压随MOS管Q1电流变化影响不大,所以反馈增益单元和镜像单元的镜像电流能很好的保持比例关系,经过均衡单元,均衡输入的电流,并通过反馈单元,让C点和D点电压相同,在扩宽VISEN电压范围的同时,保证在全工作范围内,VISEN始终和MOS管Q1电流保持线性关系,能够实现了稳定的电流检测,避免了输出非线性和波动问题,提高了精度,还扩展了电流调节范围,在全工作范围内保持了稳定的线性关系,提高了电路的泛用性,适用于各种电流检测应用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法,如无特别说明和限定,均按照本领域的常规手段进行实施。
Claims (1)
1.一种高精度、高泛用性的电流检测电路,其特征在于,包括MOS管Q1、MOS管Q2、电阻R1、运算放大器U1和电位器RP,所述MOS管Q1的栅极与MOS管Q2的栅极连接,所述MOS管Q1的漏极与MOS管Q2的漏极连接,所述MOS管Q1的源极与电阻R1的一端和运算放大器U1的反相输入端连接,所述电阻R1的另一端接地,所述MOS管Q2的源极与电位器RP的第一固定端连接,所述电位器RP的滑动端与运算放大器U1的同相输入端连接,还包括:
反馈增益单元,所述反馈增益单元与运算放大器U1的输出端和电位器RP的第二固定端连接,且所述反馈增益单元接地,所述反馈增益单元用于使反馈增益变大;
镜像单元,所述镜像单元与反馈增益单元连接,且所述镜像单元接地,所述镜像单元用于镜像反馈增益单元的电流;
均衡单元,所述均衡单元与镜像单元连接,所述均衡单元用于均衡输入的电流;
反馈单元,所述反馈单元与均衡单元连接,所述反馈单元用于使VISEN始终和MOS管Q1的电流保持线性关系;
分流单元,所述分流单元与反馈单元连接,所述分流单元接地,所述分流单元用于分流反馈单元的输出电流;
所述反馈增益单元包括MOS管Q3,所述MOS管Q3的栅极与运算放大器U1的输出端和镜像单元连接,所述MOS管Q3的漏极与电位器RP的第二固定端连接,所述MOS管Q3的源极接地;
所述镜像单元包括MOS管Q4,所述MOS管Q4的栅极与MOS管Q3的栅极连接,所述MOS管Q4的漏极与均衡单元连接,所述MOS管Q4的源极接地;
所述均衡单元包括MOS管Q5和MOS管Q6,所述MOS管Q5的漏极与MOS管Q6的漏极连接,所述MOS管Q5的栅极与MOS管Q6的栅极、MOS管Q5的源极、MOS管Q4的漏极和反馈单元连接,所述MOS管Q6的源极与反馈单元连接;
所述反馈单元包括运算放大器U2和MOS管Q7,所述运算放大器U2的反相输入端与MOS管Q5的栅极连接,所述运算放大器U2的同相输入端与MOS管Q7的漏极和MOS管Q6的源极连接,所述运算放大器U2的输出端与MOS管Q7的栅极连接,所述MOS管Q7的源极与分流单元连接;
所述分流单元包括电阻R2和电阻R3,所述电阻R2的一端与电阻R3的一端和MOS管Q7的源极连接,所述电阻R2的另一端与电阻R3的另一端连接,所述电阻R2的另一端接地。
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