CN202018474U - 一种电流采样电路及具有该电路的电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电流采样电路及具有该电路的电源，包括一个二合一电感器，在所述二合一电感器中包括缠绕在同一个磁芯上的原边电感线圈和副边电感线圈，所述原边电感线圈串联在待检测的交流线路中，副边电感线圈生成感应电流经负载电阻转换成电压信号后，输出至检测终端。本实用新型的电流采样电路只需使用一个磁性元件即可同时具有续流电感和电流互感器的功能，结构简单、体积小、成本低。将其应用于电源电路的设计中，不仅可以节省电源的PCB空间，利于系统电路的整体设计，而且可以降低电源系统的成本，保证系统参数的一致性。
Description
技术领域
本实用新型属于模拟信号检测电路技术领域，具体地说，是涉及一种对模拟电流信号进行采样的电子电路以及采用所述电流采样电路设计的电源。
背景技术
在目前的电子线路设计中，经常会遇到需要采集线路中流经电流大小的情况。现有的电流采样手段都是利用霍尔元件或者电流互感器连接在待检测的线路中来感应电流的大小。采用霍尔元件采样电流虽然精度高，但是器件成本贵，需要为其设计专门的供电回路，而且电路震动时容易遭受损坏。而采用电流互感器采样线路中的电流时，虽然电流互感器的成本相对较低，但是体积大，需要采取信号隔离措施，从而给PCB的布板设计造成困难。
此外，现有的电流采样电路经常为了调节系统参数和平衡电流，而需要在系统电路中增加续流电感，这样就需要使用两个磁性元件，不仅造成电路成本的增加，还会使系统电路的体积变大。而且由于磁性器件的离散性，还会造成系统参数的一致性变差。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种全新结构的电流采样电路，以减小电路体积，降低成本。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
一种电流采样电路，包括一个二合一电感器，在所述二合一电感器中包括缠绕在同一个磁芯上的原边电感线圈和副边电感线圈，所述原边电感线圈串联在待检测的交流线路中，副边电感线圈生成感应电流经负载电阻转换成电压信号后，输出至检测终端。
进一步的，所述负载电阻并联在副边电感线圈的两端，所述副边电感线圈的一端接地，另一端连接所述的检测终端。
又进一步的，所述副边电感线圈通过整形电路连接所述的检测终端。
再进一步的，在所述整形电路与检测终端之间还连接有分压电路。
更近一步的，所述副边电感线圈的圈数少于原边电感线圈的圈数。
基于上述电流采样电路结构，本实用新型又提供了一种采用所述电流采样电路设计的电源，包括传输交变电流的交流线路，为了对所述交流线路中的电流大小进行采样，本实用新型在所述交流线路中连接了一个二合一电感器，所述二合一电感器由缠绕在同一个磁芯上的原边电感线圈和副边电感线圈组成，将其中的原边电感线圈串联在所述的交流线路中，副边电感线圈生成感应电流经负载电阻转换成电压信号后，传输至控制单元的电流检测引脚，以解析出待检测线路中的电流大小。
进一步的，所述负载电阻并联在副边电感线圈的两端，所述副边电感线圈的一端接地，另一端连接所述控制单元的电流检测引脚。
对于只能接收直流信号的控制单元来说，可以在所述副边电感线圈与控制单元的电流检测引脚之间进一步连接整形电路，将交流信号转换为直流信号后，输出至所述的控制单元。
再进一步的，在所述整形电路与控制单元的电流检测引脚之间还连接有分压电路，通过分压电路将采集到的电压信号幅值调整到足以满足控制单元的电流检测引脚所能承受的电压幅值的范围内。
优选的，所述电源为开关电源，包括开关变压器，所述二合一电感器的原边电感线圈串联在开关变压器的初级绕组一侧或者次级绕组一侧，以用于对开关变压器的初级电流或者次级电流进行采样检测。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的电流采样电路只需使用一个磁性元件即可同时具有续流电感和电流互感器的功能，结构简单、体积小、成本低。将其应用于电源电路的设计中，不仅可以节省电源的PCB空间，利于系统电路的整体设计，而且可以降低电源系统的成本，保证系统参数的一致性。
附图说明
图1是本实用新型所提出的电流采样电路的一种实施例的电路原理图；
图2是将图1所示电流采样电路应用于开关电源的一种实施例的局部电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。
实施例一，本实施例为了代替现有的霍尔元件或者电流互感器完成电流采样的任务，并同时起到抑制线路中纹波电流的作用，专门设计了一个二合一电感器器L702，如图1所示。所述二合一电感器L702是在现有电感的磁芯上通过缠绕一个副边绕组的方式设计而成的。将现有电感作为二合一电感器L702的原边电感线圈L702-1串联在待检测的交流线路中，副边绕组作为二合一电感器L702的副边电感线圈L702-2生成感应电流，用于电流检测。
本实施例的二合一电感器L702类似于变压器的作用，其副边电感线圈L702-2的圈数较少，一般在10圈以下，远少于原边电感线圈L702-1的圈数，具体圈数可根据后级检测终端的采样要求具体设定。通过二合一电感器L702的副边电感线圈L702-2感应生成的电流信号经负载电阻R721、R722转换为电压信号后，输出至检测终端，进而解析出当前待测线路中的电流大小。
在本实施例中，将负载电阻R721、R722并联在副边电感线圈L702-2的两端，两个负载电阻R721、R722也可以等效为一个或者多个电阻，本实施例对此不进行具体限制。将副边电感线圈L702-2的一端接地，另一端连接检测终端，传输感应电流。由于通过负载电阻R721、R722转换输出的电压信号为交流信号，对于只能接收直流信号的检测终端来说，需要将所述电压信号通过整流电路转换成直流电压后，再传输至所述的检测终端。本实施例采用单颗二极管VD709来设计整流电路，连接在所述的副边电感线圈L702-2与检测终端之间，对通过负载电阻R721、R722转换输出的电压信号进行整形处理。
此外，对于通过整形电路输出的电压信号幅值较高的情况，可以进一步利用分压电路对其进行分压处理后，再传输至所述的检测终端，以满足检测终端相应接口的信号接收要求。在本实施例中，所述分压电路可以采用两个分压电阻R737、R738连接而成，如图1所示，连接在二极管VD709的阴极与地之间，其分压节点连接检测终端的相应接口Isen。通过改变两个分压电阻R737、R738的阻值，可以调节输入到检测终端的电压信号的幅值范围，满足检测终端的接收要求。
下面以目前电视机中的IP整合电源为例，来具体阐述图1所述电流采样电路在电源中的具体应用。
IP整合电源是一种可以同时输出高压直流电源和低压直流电源的整合式电源模块，电源板的高压输出为了与显示屏的分布电容谐振以产生所需的电压和电流波形，需要电源板高压输出端有很大的输出电感，这个电感一般靠开关变压器T702的漏感产生，如图2所示。但是，在实际应用过程中经常会遇到开关变压器T702的漏感做不大的情况，这时就需要在开关变压器T702初级或者次级串联另外一个的电感，而且还要检测输出的电流，以符合显示屏的规格要求。在高压-高压的输出方式中，需要在待检测的交流线路中串联电流互感器来检测电流。所述电流互感器可以串联在开关变压器T702的初级，即高压边，对初级电流进行采样；当然，也可以串联在开关变压器T702的次级，对次级电流进行采样。这样一来，就需要采用两个感性器件才能满足电源的上述两方面设计要求，从而造成电源电路的体积增大，成本升高。
为了解决上述问题，本实施例将图1所示的电流采样电路应用于电源电路的设计中，如图2所示，采用二合一电感器L702代替电流互感器完成电流采样的任务，同时，通过将所述二合一电感器L702的原边电感线圈L702-1串联在开关变压器T702的初级或者次级，还可以与开关变压器T702的漏感以及显示屏的分布电容一起谐振，以产生所需要的电压和电流波形。这样一来，只需利用一个二合一电感器L702即可代替现有电源电路中的两个磁性元件，从而节省了电源板的PCB空间和成本。
如图2所示，在所述二合一电感器L702的副边电感线圈L702-2的两端并联负载电阻R721、R722，将副边电感线圈L702-2感应输出的电流信号转换为电压信号，经二极管VD709整流成直流电压后，输出至分压电阻R737、R738进行分压处理。将分压电阻R738两端的电压传输至电源中作为检测终端的控制单元，比如控制芯片的电流检测引脚Isen，控制芯片根据接收到的电压幅值即可解析计算出开关变压器T702的初级或者次级的电流大小，进而对电源电路进行闭环控制。
在本实施例中，为了进一步抑制纹波干扰，可以将开关变压器T702的初级绕组的一端连接输入电源Vin，另一端串联所述二合一电感器L702的原边电感线圈L702-1，然后进一步通过串联的滤波电容C707接地，如图2所示。同理，若需要采样开关变压器T702的次级电流，则可以将所述二合一电感器L702的原边电感线圈L702-1和滤波电容C707同开关变压器T702的次级绕组相串联即可。在控制芯片的电流检测引脚Isen上也可以进一步连接滤波电容C716，以保持采样信号的稳定。
当然，本实施例的电流采样电路也可以应用于电源电路中其他传输交变电流的交流线路中，本实施例并不仅限于以上举例。
应该注意的是，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种电流采样电路，其特征在于：包括一个二合一电感器，在所述二合一电感器中包括缠绕在同一个磁芯上的原边电感线圈和副边电感线圈，所述原边电感线圈串联在待检测的交流线路中，副边电感线圈生成感应电流经负载电阻转换成电压信号后，输出至检测终端。
2.根据权利要求1所述的电流采样电路，其特征在于：所述负载电阻并联在副边电感线圈的两端，所述副边电感线圈的一端接地，另一端连接所述的检测终端。
3.根据权利要求2所述的电流采样电路，其特征在于：所述副边电感线圈通过整形电路连接所述的检测终端。
4.根据权利要求3所述的电流采样电路，其特征在于：在所述整形电路与检测终端之间还连接有分压电路。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电流采样电路，其特征在于：所述副边电感线圈的圈数少于原边电感线圈的圈数。
6.一种电源，包括传输交变电流的交流线路，其特征在于：在所述交流线路中连接有一个二合一电感器，在所述二合一电感器中包括缠绕在同一个磁芯上的原边电感线圈和副边电感线圈；其中，所述原边电感线圈串联在所述的交流线路中，副边电感线圈生成感应电流经负载电阻转换成电压信号后，传输至控制单元的电流检测引脚。
7.根据权利要求6所述的电源，其特征在于：所述负载电阻并联在副边电感线圈的两端，所述副边电感线圈的一端接地，另一端连接所述控制单元的电流检测引脚。
8.根据权利要求7所述的电源，其特征在于：所述副边电感线圈通过整形电路连接所述控制单元的电流检测引脚。
9.根据权利要求8所述的电源，其特征在于：在所述整形电路与控制单元的电流检测引脚之间还连接有分压电路。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的电源，其特征在于：所述电源为开关电源，包括开关变压器，所述二合一电感器的原边电感线圈串联在开关变压器的初级绕组一侧或者次级绕组一侧。
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|---|---|---|---|---|
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| WO2019192297A1 (zh) * | 2018-04-04 | 2019-10-10 | 精进电动科技股份有限公司 | 一种电磁离合控制器的电流采样电路 |
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