CN202757983U - 电流检测电路及usb接口电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电流检测电路及USB接口电路，电流检测电路包括工作电源输入端、检测输入端、电流采样电阻、检测输出端、以及用于对检测输入端的电流进行放大的第一级三极管放大电路和第二级三极管放大电路；电流采样电阻的一端与检测输入端连接，其另一端与工作电源输入端连接；第一级三极管放大电路的信号输入端与检测输入端连接，其信号输出端与第二级三极管放大电路的信号输入端连接；第二级三极管放大电路的信号输出端与检测输出端连接；第一级三极管放大电路的电源输入端及第二级三极管放大电路的电源输入端均与工作电源输入端连接。本实用新型简化了电路结构，降低了电路成本，同时，提高了电路的稳定性和可靠性。

Description

电流检测电路及USB接口电路

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及一种电流检测电路及USB接口电路。

背景技术

现有的电流检测电路，通常是采用集成运算放大器和专用的电流检测IC来实现，然而，该电流检测电路的成本较高。现有技术中，也偶有采用三极管来实现的电流检测电路，如图1所示，图1是现有技术中一种电流检测电路的电路结构示意图。该电路包括工作电源输入端101、检测输入端102、检测输出端103、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电容C11、电容C12、稳压二极管ZD2、稳压二极管ZD1及三极管Q11。其中，三极管Q11为PNP三极管。

具体地，电阻R11的一端与工作电源输入端101连接，电阻R11的另一端经电阻R12与检测输入端102连接，电阻R13的一端与工作电源输入端101连接，电阻R13的另一端经电阻R14与检测输入端102连接，稳压二极管ZD2的阴极与工作电源输入端101连接，稳压二极管ZD2的阳极与检测输入端102连接，电阻R15的一端与工作电源输入端101连接，电阻R15的另一端分别与稳压二极管ZD1的阴极及三极管Q11的发射极连接，三极管Q11的发射极还经电容C11与检测输入端102连接，三极管Q11的基极经电阻R16与检测输入端102连接，三极管Q11的集电极与稳压二极管ZD1的阳极连接，且经相互串联的电阻R17及电阻R18接地，电阻R17和电阻R18之间的连接点为检测输出端103，电容C12的一端与三极管Q11的集电极连接，电容C12的另一端接地。

图1所示的电流检测电路相对于现有技术中采用集成运算放大器和专用的电流检测IC实现的电流检测电路，虽然在一定程度上降低了电路成本，但是图1所示的电流检测电路仍然存在以下缺陷：电路结构复杂，电路成本较高，温度特性较差，电路的稳定性及可靠性不高，检测灵敏度低。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种电流检测电路，旨在简化电路结构、降低电路成本，以及提高电路的稳定性和可靠性。

为了达到上述目的，本实用新型提出一种电流检测电路，该电流检测电路包括工作电源输入端、检测输入端、电流采样电阻、检测输出端、以及用于对所述检测输入端的电流进行放大的第一级三极管放大电路和第二级三极管放大电路；其中：

所述电流采样电阻的一端与所述检测输入端连接，其另一端与所述工作电源输入端连接；所述第一级三极管放大电路的信号输入端与所述检测输入端连接，其信号输出端与所述第二级三极管放大电路的信号输入端连接；所述第二级三极管放大电路的信号输出端与所述检测输出端连接；所述第一级三极管放大电路的电源输入端及所述第二级三极管放大电路的电源输入端均与所述工作电源输入端连接。

优选地，所述第一级三极管放大电路包括第一电阻和第一三极管；其中：

所述第一三极管的基极与所述检测输入端连接，其集电极与所述工作电源输入端连接，其发射极与所述第二级三极管放大电路的信号输入端连接，且经所述第一电阻接地。

优选地，所述第二级三极管放大电路包括第二电阻、第三电阻、第四电阻及第二三极管；其中：

所述第三电阻的一端为所述第二级三极管放大电路的信号输入端，与所述第一三极管的发射极连接，所述第三电阻的另一端与所述第二三极管的基极连接；所述第二三极管的发射极经所述第二电阻与所述工作电源输入端连接，其集电极与所述检测输出端连接，且经所述第四电阻接地。

优选地，所述第一三极管为NPN三极管，所述第二三极管为PNP三极管。

优选地，所述第一三极管的放大倍数与所述第二三极管的放大倍数相同。

优选地，所述第一电阻的阻值大于所述第四电阻的阻值。

本实用新型还提出一种USB接口电路，所述USB接口电路包括电流检测电路，所述电流检测电路包括工作电源输入端、检测输入端、电流采样电阻、检测输出端、以及用于对所述检测输入端的电流进行放大的第一级三极管放大电路和第二级三极管放大电路；其中：

所述电流采样电阻的一端与所述检测输入端连接，其另一端与所述工作电源输入端连接；所述第一级三极管放大电路的信号输入端与所述检测输入端连接，其信号输出端与所述第二级三极管放大电路的信号输入端连接；所述第二级三极管放大电路的信号输出端与所述检测输出端连接；所述第一级三极管放大电路的电源输入端及所述第二级三极管放大电路的电源输入端均与所述工作电源输入端连接。

本实用新型提出的电流检测电路，通过电流采样电阻将检测输入端的电流转换为电压，该电压经过第一级三极管放大电路和第二级三极管放大电路的放大后，形成相应的检测电压，根据该检测电压的大小进而判断检测输入端的电流是否过流。本实用新型电流检测电路相对于现有技术中的电流检测电路，极大地简化了电路结构，降低了电路成本，同时，本实用新型电流检测电路的温度特性好，检测灵敏度高，电路稳定可靠，性价比高。

附图说明

图1是现有技术中一种电流检测电路的电路结构示意图；

图2是本实用新型电流检测电路较佳实施例的电路结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图2是本实用新型电流检测电路较佳实施例的电路结构示意图。

参照图2，本实用新型电流检测电路包括工作电源输入端201、检测输入端202、电流采样电阻R5、检测输出端203、第一级三极管放大电路204及第二级三极管放大电路205。

具体地，电流采样电阻R5的一端与检测输入端202连接，电流采样电阻R5的另一端与工作电源输入端201连接；第一级三极管放大电路204的信号输入端与检测输入端202连接，第一级三极管放大电路204的信号输出端与第二级三极管放大电路205的信号输入端连接；第二级三极管放大电路205的信号输出端与检测输出端203连接；第一级三极管放大电路204的电源输入端及第二级三极管放大电路205的电源输入端均与工作电源输入端201连接。

其中，第一级三极管放大电路204包括第一电阻R1和第一三极管Q1；第二级三极管放大电路205包括第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4及第二三极管Q2。

具体地，第一三极管Q1的基极为第一级三极管放大电路204的信号输入端，与检测输入端202连接，第一三极管Q1的集电极为第一级三极管放大电路204的电源输入端，与工作电源输入端201连接，第一三极管Q1的发射极为第一级三极管放大电路204的信号输出端，与第二级三极管放大电路205的信号输入端连接，且经第一电阻R1接地；

第三电阻R3的一端为第二级三极管放大电路205的信号输入端，与上述第一三极管Q1的发射极连接，第三电阻R3的另一端与第二三极管Q2的基极连接；第二电阻R2的一端为第二级三极管放大电路205的电源输入端，与工作电源输入端201连接，第二电阻R2的另一端与第二三极管Q2的发射极连接，第二三极管Q2的集电极为第二级三极管放大电路205的信号输出端，与检测输出端203连接，且经第四电阻R4接地。

其中，本实施例中的第一三极管Q1为NPN三极管，第二三极管Q2为PNP三极管，第一三极管Q1的放大倍数与第二三极管Q2的放大倍数相同。第一级三极管放大电路204为基本的共集电极放大电路，第二级三极管放大电路205为基本的共发射极放大电路。

本实用新型电流检测电路在元器件的选择上，第一三极管Q1与第二三极管Q2宜选用同一厂家的性能参数相近、放大倍数相同的三极管，且放大倍数稍微大的三极管；本实施例中的电流采样电阻R5的阻值的选择十分重要，因为若电流采样电阻R5的阻值过大，则会增加无用功耗，若电流采样电阻R5的阻值过小，则会导致本实施例的增益增加而降低电路的稳定性；第一电阻R1为第一三极管Q1的负载电阻，其阻值较大，比如330k欧姆；第三电阻R3为第一级三极管放大电路204和第二级三极管放大电路205之间的隔离电阻，第三电阻R3为100k欧姆左右的电阻。由于第一三极管Q1的温度变化主要由其基极到其发射极之间的PN结决定，而此PN结同时加到第二三极管Q2的基极，第二三极管Q2的温度特性也主要由其发射极到其基极之间的PN结决定，由于第三电阻R3的两端同时有两个结构基本相同的PN结的存在，因此，在温度升高或降低时，第三电阻R3两端的电流变化很小，故第三电阻R3在本实施例中，可以减小因第一三极管Q1和第二三极管Q2两者的温度变化而造成的电路检测误差；第四电阻R4为第二三极管Q2的负载电阻，其阻值较大，本实施例中，第四电阻R4的阻值小于第一电阻R1（第一三极管Q1的负载电阻）的阻值，第四电阻R4的阻值为100k欧姆，该100k欧姆的第四电阻R4可以使第二级三极管放大电路205获得较大的增益和较小的功耗；第二电阻R2为第二三极管Q2的发射极负反馈电阻，第二电阻R2的阻值主要决定本实用新型电流检测电路的检测电流的斜率，即可以通过调节第二电阻R2的阻值以调节第二级三极管放大电路205的放大倍数，同时，第二电阻R2也能改善第一三极管Q1和第二三极管Q2的工作稳定性。

另外，若本实用新型电流检测电路的后级需要作限幅处理时，通常在第四电阻R4上再串接一个电阻。

本实用新型电流检测电路的工作原理具体描述如下：当检测输入端202的电流发生变化时，即流经电流采样电阻R5的电流发生变化时，这个变化的电流会以电流采样电阻R5上的电压的形式加在第一三极管Q1的基极，由于第一级三极管放大电路204为基本的共集电极放大电路，故第一三极管Q1的发射极的电压变化与其基极的电压变化成相同的变化趋势（第一三极管Q1的发射极电压/第一三极管Q1的基极电压=1/1），第一三极管Q1的发射极的电压再经过第二级三极管放大电路205的放大后，最终以电压的形式体现在第二三极管Q2的集电极（即检测输出端203），因此，检测输入端202的电流和检测输出端203的电压成正比的关系，即检测输入端202的电流越大，则检测输出端203的电压就越大。本实用新型电流检测电路通过对检测输出端203的电压的检测，即可实现对检测输入端202的电流的检测。

本实用新型电流检测电路由于第一三极管Q1为第二三极管Q2提供了直流偏置，从而很好地弥补了第二三极管Q2的温度特性，使得本实用新型电流检测电路的增益、线性度及温度特性都得到改善，即使本实用新型电流检测电路中的第一三极管Q1和第二三极管Q2的放大倍数或管压降存有一定的偏差，但由于第二电阻R2的作用，可以使得该偏差减小，在一些精度要求不十分严格的情况下，本实用新型电流检测电路完全可以替代现有技术中采用集成运算放大器和专用的电流检测IC实现的电流检测电路，以极大地提高电路性价比。

本实用新型电流检测电路，通过电流采样电阻将检测输入端的电流转换为电压，该电压经过第一级三极管放大电路和第二级三极管放大电路的放大后，形成相应的检测电压，根据该检测电压的大小进而判断检测输入端的电流是否过流。本实用新型电流检测电路相对于现有技术中的电流检测电路，极大地简化了电路结构，降低了电路成本，同时，本实用新型电流检测电路的温度特性好，检测灵敏度高，电路稳定可靠，性价比高。

本实用新型还提出一种USB接口电路，该USB接口电路包括电流检测电路，其电流检测电路的电路结构与上面实施例所述的电流检测电路的电路结构相同，此处不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种电流检测电路，其特征在于，包括工作电源输入端、检测输入端、电流采样电阻、检测输出端、以及用于对所述检测输入端的电流进行放大的第一级三极管放大电路和第二级三极管放大电路；其中：

所述电流采样电阻的一端与所述检测输入端连接，其另一端与所述工作电源输入端连接；所述第一级三极管放大电路的信号输入端与所述检测输入端连接，其信号输出端与所述第二级三极管放大电路的信号输入端连接；所述第二级三极管放大电路的信号输出端与所述检测输出端连接；所述第一级三极管放大电路的电源输入端及所述第二级三极管放大电路的电源输入端均与所述工作电源输入端连接。

2.根据权利要求1所述的电流检测电路，其特征在于，所述第一级三极管放大电路包括第一电阻和第一三极管；其中：

所述第一三极管的基极与所述检测输入端连接，其集电极与所述工作电源输入端连接，其发射极与所述第二级三极管放大电路的信号输入端连接，且经所述第一电阻接地。

3.根据权利要求2所述的电流检测电路，其特征在于，所述第二级三极管放大电路包括第二电阻、第三电阻、第四电阻及第二三极管；其中：

所述第三电阻的一端为所述第二级三极管放大电路的信号输入端，与所述第一三极管的发射极连接，所述第三电阻的另一端与所述第二三极管的基极连接；所述第二三极管的发射极经所述第二电阻与所述工作电源输入端连接，其集电极与所述检测输出端连接，且经所述第四电阻接地。

4.根据权利要求3所述的电流检测电路，其特征在于，所述第一三极管为NPN三极管，所述第二三极管为PNP三极管。

5.根据权利要求3所述的电流检测电路，其特征在于，所述第一三极管的放大倍数与所述第二三极管的放大倍数相同。

6.根据权利要求3所述的电流检测电路，其特征在于，所述第一电阻的阻值大于所述第四电阻的阻值。

7.一种USB接口电路，其特征在于，包括权利要求1-6中任一项所述的电流检测电路。

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