CN206132836U - 电流检测电路及装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电流检测电路及装置。所述电流检测电路包括互感线圈和交流检测电路单元；交流检测电路单元包括用于对互感线圈感应到的交流电流信号进行放大处理的电流放大器、用于为交流检测电路单元提供直流参考点电压和为电流放大器提供参考电压的第一参考电压输入端、用于隔离直流信号的电容以及交流检测输出端；互感线圈的第一端与电容的第一端连接，互感线圈的第二端与第一参考电压输入端连接；电容的第二端与电流放大器的同向输入端连接；电流放大器的反向输入端与第一参考电压输入端连接；电流放大器的输出端与交流检测输出端连接。本实用新型电流检测电路既能检测交流小电流又能检测直流小电流。

Description

电流检测电路及装置

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种电流检测电路及装置。

背景技术

目前，变电站、通讯基站及电厂等场所都采用直流电源作为其后备电源，而该直流后备电源使用了大量的馈线回路；而光伏电站则使用了大量的光伏电池，同样存在大量的支路。如果系统出现绝缘问题，对系统的危害相当大，又或是交流窜入到了直流系统，则容易引起保护系统的误动作。因此，电流检测装置在变电站、通讯基站、光伏电站及电厂等场所就显得尤为重要。

现有技术中，通过绝缘监测装置来检测系统的绝缘问题，但对于一个庞大的系统来说，要找到故障点是比较困难的。目前，通常是配合绝缘监测装置，在每条支路上加装一个电流互感器以对电流信号进行感应检测。现有的互感器有两种，一种是交流互感器，一种是直流互感器，而装有交流互感器的电流检测装置，在检测电流信号时，要对系统母线注入一低频交流信号(根据新的行规要求，这种方式已不被采用)；而装有直流互感器的装置，虽不用注入交流信号，但是直流互感器不能对窜入的交流信号进行检测。并且，现有技术中装有直流互感器的电流检测装置大多为电压输出，且精度不高，对于1mA及1mA以下的小电流，反应不灵敏；或是在绝缘电阻较大时，根本就检测不到信号；同时，现有技术中的该电流检测装置还存在零点漂移的缺陷，容易出现误报情况。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种成本低、检测精度高且既能检测交流小电流又能检测直流小电流的电流检测电路。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种电流检测电路，所述电流检测电路包括用于对被测电流信号进行感应检测的互感线圈和用于对所述互感线圈感应到的交流电流信号进行检测输出的交流检测电路单元；所述交流检测电路单元包括用于对感应到的所述交流电流信号进行放大处理的电流放大器、用于为所述交流检测电路单元提供直流参考电压和为所述电流放大器提供参考电压的第一参考电压输入端、用于隔离直流信号的电容以及交流检测输出端；其中，

所述互感线圈的第一端与所述电容的第一端连接，所述互感线圈的第二端与所述第一参考电压输入端连接；所述电容的第二端与所述电流放大器的同向输入端连接；所述电流放大器的反向输入端与所述第一参考电压输入端连接；所述电流放大器的输出端与所述交流检测输出端连接。

优选地，所述电流放大器包括第一电阻和运算放大器；其中，

所述运算放大器的同相输入端与所述电容的第二端连接，所述运算放大器的反相输入端与所述第一参考电压输入端连接，所述运算放大器的输出端与所述交流检测输出端连接；所述第一电阻的第一端与所述运算放大器的同相输入端连接，所述第一电阻的第二端与所述运算放大器的输出端连接。

优选地，所述电流检测电路还包括用于对所述互感线圈感应到的直流电流信号进行检测输出的直流检测电路单元以及用于对所述直流检测电路单元及所述交流检测电路单元进行切换选择的第一模拟开关；所述第一模拟开关包括第一模拟电子开关、第二模拟电子开关、第三模拟电子开关及第四模拟电子开关；其中，

所述第一模拟电子开关的第一端及所述第三模拟电子开关的第一端均与所述互感线圈的第一端连接，所述第二模拟电子开关的第一端及第四模拟电子开关的第一端均与所述互感线圈的第二端连接，所述第一模拟电子开关的第二端与所述电容的第一端连接，所述第二模拟电子开关的第二端与所述运算放大器的反相输入端连接；所述第三模拟电子开关的第二端及所述第四模拟电子开关的第二端均与所述直流检测电路单元连接；所述第一模拟电子开关的控制端、第二模拟电子开关的控制端、第三模拟电子开关的控制端及第四模拟电子开关的控制端均与外部MCU连接。

优选地，所述直流检测电路单元包括工作电压输入端、直流检测输出端、电压比较器、第二电阻、用于对所述互感线圈两端的正极和负极进行切换选择的第二模拟开关、以及用于为所述电压比较器提供参考电压的第二参考电压输入端；所述第二模拟开关包括第五模拟电子开关、第六模拟电子开关、第七模拟电子开关及第八模拟电子开关；其中，

第五模拟电子开关的第一端及所述第六模拟电子开关的第一端均与所述第三模拟电子开关的第二端连接，第七模拟电子开关的第一端及所述第八模拟电子开关的第一端均与所述第四模拟电子开关的第二端连接；所述第五模拟电子开关的第二端及所述第八模拟电子开关的第二端均与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端接地，所述第二电阻的第一端还与所述电压比较器的同相输入端连接；所述第六模拟电子开关的第二端及所述第七模拟电子开关的第二端均与所述工作电压输入端连接；所述电压比较器的反相输入端与所述第二参考电压输入端连接，所述电压比较器的输出端与所述直流检测输出端连接；所述第五模拟电子开关的控制端、第六模拟电子开关的控制端、第七模拟电子开关的控制端及第八模拟电子开关的控制端均与所述MCU连接。

优选地，所述工作电压输入端的电压为10V。

优选地，所述第一参考电压输入端的电压及所述第二参考电压输入端的电压均由电池提供。

优选地，所述被测电流信号为1uA至1A的交流电流或直流电流。

此外，为实现上述目的，本实用新型还提供一种电流检测装置，所述电流检测装置包括如上所述的电流检测电路。

本实用新型提供一种电流检测电路，该电流检测电路包括用于对被测电流信号进行感应检测的互感线圈和用于对所述互感线圈感应到的交流电流信号进行检测输出的交流检测电路单元；所述交流检测电路单元包括用于对感应到的所述交流电流信号进行放大处理的电流放大器、用于为所述交流检测电路单元提供直流参考电压和为所述电流放大器提供参考电压的第一参考电压输入端、用于隔离直流信号的电容以及交流检测输出端；所述互感线圈的第一端与所述电容的第一端连接，所述互感线圈的第二端与所述第一参考电压输入端连接；所述电容的第二端与所述电流放大器的同向输入端连接；所述电流放大器的反向输入端与所述第一参考电压输入端连接；所述电流放大器的输出端与所述交流检测输出端连接。本实用新型电流检测电路既能检测交流小电流又能检测直流小电流；并且，本实用新型电流检测电路还具有成本低及检测精度高的优点；同时，本实用新型电流检测电路还具有电路结构简单及易实现的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型电流检测电路第一实施例的电路结构示意图；

图2为本实用新型电流检测电路第二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

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。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提供一种电流检测电路，参照图1，图1为本实用新型电流检测电路第一实施例的电路结构示意图。在本实施例中，该电流检测电路包括互感线圈L和交流检测电路单元100。

具体地，所述互感线圈L，用于对被测电流信号I(即被测导体上流过的电流)进行感应检测。其中，被测电流信号I包括交流电流信号和直流电流信号；

所述交流检测电路单元100，用于对所述互感线圈L感应到的交流电流信号进行检测输出。

其中，在本实施例中，所述交流检测电路单元100包括电流放大器101、第一参考电压输入端BATT1、电容C1及交流检测输出端102。

具体地，所述电流放大器101，用于对所述互感线圈L感应到的交流电流信号进行放大处理，并将电流信号转换为电压信号，用于外部MCU(图未示)对其进行AD采样。

所述第一参考电压输入端BATT1，用于为所述交流检测电路单元100提供直流参考电压和为所述电流放大器101提供参考电压；

所述电容C1，用于隔离直流信号；

所述交流检测输出端，用于对所述交流检测电路单元100所检测到的交流电流信号进行输出，供所述MCU(图未示)采样。

在本实施例电流检测电路中，所述互感线圈L的第一端a与所述电容C1的第一端连接，所述互感线圈L的第二端与所述第一参考电压输入端BATT1连接；所述电容C1的第二端与所述电流放大器101的同向输入端连接；所述电流放大器101的反向输入端与所述第一参考电压输入端BATT1连接；所述电流放大器101的输出端与所述交流检测输出端102连接；所述交流检测输出端102与所述MCU(图未示)的采样端连接，所述MCU对经所述电流放大器101放大处理后的交流信号进行高速采样，再经过一系列的算法运算，最终计算出所述互感线圈L所感应到的交流电流信号相对应的电流值。

所述电流放大器101包括第一电阻R1和运算放大器OP1。具体地，所述运算放大器OP1的同相输入端“+”与所述电容C1的第二端连接，所述运算放大器OP1的反相输入端“-”与所述第一参考电压输入端BATT1连接，所述运算放大器OP1的输出端与所述交流检测输出端102连接；所述第一电阻R1的第一端与所述运算放大器OP1的同相输入端“+”连接，所述第一电阻R1的第二端与所述运算放大器OP1的输出端连接。

本实施例电流检测电路能够对交流小电流信号进行检测，并且，本实施例电流检测电路具有成本低及检测精度高的优点。

进一步地，参照图2，基于本实用新型电流检测电路上述第一实施例，在本实用新型电流检测电路第二实施例中，上述电流检测电路还包括直流检测电路单元200和第一模拟开关300。

其中，所述直流检测电路单元200，用于对所述互感线圈L感应到的直流电流信号进行检测输出；

所述第一模拟开关300，用于对所述直流检测电路单元200及所述交流检测电路单元100进行切换选择。例如，本实施例电流检测电路在测量交流电流信号时，将所述互感线圈L切换到与所述交流检测电路单元100连接，通过所述交流检测电路单元100配合所述互感线圈L实现对被测导体流过的交流电流信号进行检测；本实施例电流检测电路在检测直流电流信号时，将所述互感线圈L切换到与所述直流检测电路单元200连接，通过所述直流检测电路单元200配合所述互感线圈L实现对被测导体流过的直流电流信号的检测。

具体地，本实施例中，所述第一模拟开关300包括第一模拟电子开关K1、第二模拟电子开关K2、第三模拟电子开关K3及第四模拟电子开关K4。其中，所述第一模拟电子开关K1的第一端及所述第三模拟电子开关K3的第一端均与所述互感线圈L的第一端连接，所述第二模拟电子开关K2的第一端及第四模拟电子开关K4的第一端均与所述互感线圈L的第二端连接，所述第一模拟电子开关K1的第二端与所述电容C1的第一端连接，所述第二模拟电子开关K2的第二端与所述运算放大器OP1的反相输入端“-”连接；所述第三模拟电子开关K3的第二端及所述第四模拟电子开关K4的第二端均与所述直流检测电路单元200连接；所述第一模拟电子开关K1的控制端、第二模拟电子开关K2的控制端、第三模拟电子开关K3的控制端及第四模拟电子开关K4的控制端均与外部所述MCU(图未示)的控制信号输出端连接，即所述第一模拟电子开关K1、第二模拟电子开关K2、第三模拟电子开关K3及第四模拟电子开关K4的断开和闭合状态均由所述MCU(图未示)控制。本实施例中，当所述第一模拟电子开关K1和第二模拟电子开关K2闭合时，本实施例电流检测电路执行交流电流信号的检测功能；当所述第三模拟电子开关K3和第四模拟电子开关K4闭合时，本实施例电流检测电路执行直流电流信号的检测功能。

本实施例电流检测电路中，所述直流检测电路单元200包括工作电压输入端VCC、第二模拟开关201、电压比较器U1、第二电阻R2、第二参考电压输入端BATT2和直流检测输出端202。

其中，所述工作电压输入端VCC，用于提供工作电压；

所述第二模拟开关201，用于对所述互感线圈L两端的正极和负极进行切换选择；

所述电压比较器U1，用于对所述互感线圈L的充放电时间进行测量；

所述第二参考电压输入端BATT2，用于为所述电压比较器U1提供参考电压；

所述直流检测输出端202，用于对所述直流检测电路单元200所检测的直流电流信号进行输出，以供所述MCU采样，由所述MCU对所述直流检测电路单元200所检测的直流电流信号的信号大小(即电流值)进行计算。

具体地，在本实施例中，所述第二模拟开关201包括第五模拟电子开关K5、第六模拟电子开关K6、第七模拟电子开关K7及第八模拟电子开关K8。其中，第五模拟电子开关K5的第一端及所述第六模拟电子开关K6的第一端均与所述第三模拟电子开关K3的第二端连接，第七模拟电子开关K7的第一端及所述第八模拟电子开关K8的第一端均与所述第四模拟电子开关K4的第二端连接；所述第五模拟电子开关K5的第二端及所述第八模拟电子开关K8的第二端均与所述第二电阻R2的第一端连接，所述第二电阻R2的第二端接地，所述第二电阻R2的第一端还与所述电压比较器U1的同相输入端“+”连接；所述第六模拟电子开关K6的第二端及所述第七模拟电子开关K7的第二端均与所述工作电压输入端VCC连接；所述电压比较器U1的反相输入端“-”与所述第二参考电压输入端BATT2连接，所述电压比较器U1的输出端与所述直流检测输出端202连接；所述第五模拟电子开关K5的控制端、第六模拟电子开关K6的控制端、第七模拟电子开关K7的控制端及第八模拟电子开关K8的控制端均与所述MCU连接，即所述第五模拟电子开关K5、第六模拟电子开关K6、第七模拟电子开关K7及第八模拟电子开关K8的断开和闭合状态由所述MCU(图未示)控制。

在本实施例中，用户可以根据不同需求，对所述工作电压输入端的电压、所述第一参考电压输入端BATT1的电压以及所述第二参考电压输入端BATT2的电压进行设置，本实施例中，所述工作电压输入端的电压为10V。所述第一参考电压输入端BATT1的电压及所述第二参考电压输入端BATT2的电压均由电池提供。

本实施例电流检测电路既可以对交流小电流信号进行检测，也可以对直流小电流信号进行检测。本实施例电流检测电路在对交流电流信号进行检测时，所述交流检测输出端102与所述MCU(图未示)的采样端连接，所述MCU对经所述电流放大器101放大处理后的交流信号进行高速采样，再经过一系列的算法运算，最终计算出相对应的交流电流值；本实施例电流检测电路在对直流电流信号进行检测，所述电压比较器U1的输出端与所述直流检测输出端202连接，所述电压比较器U1的输出端所输出的脉宽信号输出至所述MCU的时间捕获器，经所述MCU的时间控制器精确测量脉宽，从而计算出相对应的直流电流值。

另外，需要说明的是，采用本实施例电流检测电路的电流检测装置，由于所使用的器件存在杂散性，因此，每个电流检测装置都需要进行出厂校正，校正值可以存储在装置所嵌入的MCU的EEPROM存储器中，并可以永久保存；嵌入的MCU可以本地实时地对所有模拟量进行采集，然后使用数据通讯的方式进行传输，大大减小了信号受干扰的可能性，从而提高了检测精度。并且，在实际应用中，采用了本实施例电流检测电路的电流检测装置，可以给每个装置配一个ID号和一个编码号，每个装置分别对应一个ID号，且ID号不可更改，编码运行时，可以通过软件编程修改装置的ID号，数据通讯时，可以通过ID号识别装置，也可以通过编码号识别装置。同时，采用本实施例电流检测电路的电流检测装置，可以多个并联使用，对电流信号的检测及采样可以同时进行，装置的并联个数不受限制，接线简单。

本实施例电流检测电路相对于传统的采用直流互感器的检测电路，在对直流馈线回路的漏电流进行检测时，对电流的检测精度可以提高1～2个数量级。并且，本实施例电流检测电路由于使用单电源供电，并且所述直流检测电路单元200不使用运算放大器，从而从原理上杜绝了因正负电源不对称和运放特性而引起的零点漂移问题，进而大大提高了检测精度；而普统的传统直流互感器的零点由于电源的不对称和电路采用了运算放大器等原因，零点都会漂移，从而严重影响了检测精度；同时，本实施例电流检测电路还可以测量交流小电流，而传统的直流小电流检测电路是不能测量交流小电流的，要实现相同的功能就必须配置两个互感器，从而存在成本高和占用空间大的缺点，而本实施例电流检测电路既可以对交流小电流信号进行检测，也可以对直流小电流信号进行检测，具体地，本实施例电流检测电路既可以对1uA至1A的交流电流信号进行检测，又可以对1uA至1A的直流电流信号进行检测；并且，本实施例电流检测电路还具有成本低及占用空间小的优点；同时，本实用新型电流检测电路还具有电路结构简单及易实现的优点。

本实用新型还提供一种电流检测装置，该电流检测装置包括电流检测电路，该电流检测电路的结构可参照上述实施例，在此不再赘述。理所应当地，由于本实施例的电流检测装置采用了上述电流检测电路的技术方案，因此该电流检测装置具有上述电流检测电路所有的有益效果。

以上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 (8)

1.一种电流检测电路，特征在于，包括用于对被测电流信号进行感应检测的互感线圈和用于对所述互感线圈感应到的交流电流信号进行检测输出的交流检测电路单元；所述交流检测电路单元包括用于对感应到的所述交流电流信号进行放大处理的电流放大器、用于为所述交流检测电路单元提供直流参考电压和为所述电流放大器提供参考电压的第一参考电压输入端、用于隔离直流信号的电容以及交流检测输出端；其中，

所述互感线圈的第一端与所述电容的第一端连接，所述互感线圈的第二端与所述第一参考电压输入端连接；所述电容的第二端与所述电流放大器的同向输入端连接；所述电流放大器的反向输入端与所述第一参考电压输入端连接；所述电流放大器的输出端与所述交流检测输出端连接。

2.如权利要求1所述的电流检测电路，其特征在于，所述电流放大器包括第一电阻和运算放大器；其中，

所述运算放大器的同相输入端与所述电容的第二端连接，所述运算放大器的反相输入端与所述第一参考电压输入端连接，所述运算放大器的输出端与所述交流检测输出端连接；所述第一电阻的第一端与所述运算放大器的同相输入端连接，所述第一电阻的第二端与所述运算放大器的输出端连接。

3.如权利要求2所述的电流检测电路，其特征在于，所述电流检测电路还包括用于对所述互感线圈感应到的直流电流信号进行检测输出的直流检测电路单元以及用于对所述直流检测电路单元及所述交流检测电路单元进行切换选择的第一模拟开关；所述第一模拟开关包括第一模拟电子开关、第二模拟电子开关、第三模拟电子开关及第四模拟电子开关；其中，

所述第一模拟电子开关的第一端及所述第三模拟电子开关的第一端均与所述互感线圈的第一端连接，所述第二模拟电子开关的第一端及第四模拟电子开关的第一端均与所述互感线圈的第二端连接，所述第一模拟电子开关的第二端与所述电容的第一端连接，所述第二模拟电子开关的第二端与所述运算放大器的反相输入端连接；所述第三模拟电子开关的第二端及所述第四模拟电子开关的第二端均与所述直流检测电路单元连接；所述第一模拟电子开关的控制端、第二模拟电子开关的控制端、第三模拟电子开关的控制端及第四模拟电子开关的控制端均与外部MCU连接。

4.如权利要求3所述的电流检测电路，其特征在于，所述直流检测电路单元包括工作电压输入端、直流检测输出端、电压比较器、第二电阻、用于对所述互感线圈两端的正极和负极进行切换选择的第二模拟开关、以及用于为所述电压比较器提供参考电压的第二参考电压输入端；所述第二模拟开关包括第五模拟电子开关、第六模拟电子开关、第七模拟电子开关及第八模拟电子开关；其中，

第五模拟电子开关的第一端及所述第六模拟电子开关的第一端均与所述第三模拟电子开关的第二端连接，第七模拟电子开关的第一端及所述第八模拟电子开关的第一端均与所述第四模拟电子开关的第二端连接；所述第五模拟电子开关的第二端及所述第八模拟电子开关的第二端均与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端接地，所述第二电阻的第一端还与所述电压比较器的同相输入端连接；所述第六模拟电子开关的第二端及所述第七模拟电子开关的第二端均与所述工作电压输入端连接；所述电压比较器的反相输入端与所述第二参考电压输入端连接，所述电压比较器的输出端与所述直流检测输出端连接；所述第五模拟电子开关的控制端、第六模拟电子开关的控制端、第七模拟电子开关的控制端及第八模拟电子开关的控制端均与所述MCU连接。

5.如权利要求4所述的电流检测电路，其特征在于，所述工作电压输入端的电压为10V。

6.如权利要求4所述的电流检测电路，其特征在于，所述第一参考电压输入端的电压及所述第二参考电压输入端的电压均由电池提供。

7.如权利要求1至6中任一项所述的电流检测电路，其特征在于，所述被测电流信号为1uA至1A的交流电流或直流电流。

8.一种电流检测装置，其特征在于，所述电流检测装置包括权利要求1至7中任一项所述的电流检测电路。