CN207148202U - 电流采样保护电路及电流采样电路 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及电流采样保护电路及电流采样电路，该电流采样保护电路用于对采样电阻进行保护，包括：场效应管、运算放大器和电容，其中，采样电阻串联在电压输入端和负载输出端之间，电压输入端接地；运算放大器的同相输入端、场效应管的源极分别与负载输出端电连接；运算放大器的反相输入端、场效应管的漏极分别与电压输入端电连接；运算放大器的输出端与场效应管的栅极电连接，且运算放大器的输出端与反相输入端之间串联有电容。该电流采样保护电路，可以将采样电阻的电压控制在某一个设定的电压阈值(即前述参考电压Vref)内，从而可以避免采样电阻的电压升高而使得负载的电压过低的问题。
Description
技术领域
本公开涉及测量技术领域，尤其涉及一种电流采样保护电路及电流采样电路。
背景技术
目前电流采样方法为使用采样电阻串联到采样回路中，通过测量电阻的电压来计算电流。
采样电阻，就是用来测量其所在线路电流的电阻，该电阻的命名是按照其使用功能来划分的，一般对电流采样过程就是串联一个阻值较小的电阻，根据欧姆定律：在电路中串联电阻，电流不会发生变化，那么测出串入电阻的电压就得到了电流。因为在电路中，检测的都是电压信号，不能检测到电流信号，所以采用这种方法测试电流。
但由于采样电阻两端的电压和电流成正比，如果采样时电流过大，导致采样电阻两端的电压变大，采样电阻功耗变大，会导致输出电压变低，当负载的电压过低时，就会影响输出端负载的工作状态。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
本申请要解决的技术问题是解决进行利用采样电阻进行电流采样时，采样电流过大导致输出电压降低的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种电流采样保护电路及电流采样电路。
本申请提供了一种电流采样保护电路，用于对采样电阻进行保护，所述电流采样保护电路包括：场效应管、运算放大器和电容，其中，
所述采样电阻串联在电压输入端和负载输出端之间，所述电压输入端接地；
所述运算放大器的同相输入端、所述场效应管的源极分别与所述负载输出端电连接；
所述运算放大器的反相输入端、所述场效应管的漏极分别与所述电压输入端电连接；
所述运算放大器的输出端与所述场效应管的栅极电连接，且所述运算放大器的输出端与反相输入端之间串联有所述电容。
可选地，所述运算放大器的反相输入端接入参考电压。
可选地，所述保护电路还包括：保护电阻；
所述保护电阻串联在所述运算放大器的反相输入端与所述电压输入端之间。
可选地，所述场效应管为MOS管。
可选地，所述MOS管为N型MOS管。
本申请还提供一种电流采样电路，包括：采样电阻、电压测量仪、处理器和上述任一实施例提供的保护电路，其中，
所述采样电阻串联在电压输入端和负载输出端之间，所述电压输入端接地；
所述运算放大器的同相输入端、所述场效应管的源极分别与所述负载输出端电连接；所述运算放大器的反相输入端、所述场效应管的漏极分别与所述电压输入端电连接；所述运算放大器的输出端与所述场效应管的栅极电连接，且所述运算放大器的输出端与反相输入端之间串联有所述电容；
所述电压测量仪与所述采样电阻并联，用于测量所述采样电阻的电压值；
所述处理器的信号输入端与所述电压测量仪的电压输出端电连接，所述处理器利用所述电压值和所述采样电阻的电阻值，计算流经所述采样电阻的电流值。
可选地，所述电流采样电路还包括：电源；
所述电源包括至少两个电压输出端，其中，
一个电压输出端与所述运算放大器的电源正极电连接，用于向所述运算放大器供电，所述运算放大器的电源负极接地；
另一个电压输出端与所述运算放大器的反相输入端电连接，用于提供参考电压。
可选地，所述电流采样电路还包括：电流指示器；
所述电流指示器的信号输入端与所述处理器的信号输出端电连接，用于指示所述处理器计算得到的电流值。
可选地，所述电流指示器包括：指示指针、LED数字显示屏、电流示波器中的一种或多种组合。
(三)有益效果
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本申请实施例提供的该电流采样保护电路，运算放大器的同相输入端与负载输出端相连接，所以同相输入端输入的电压也即采样电阻R1两端的电压U1，也即电阻R1的对地电压。另外，运算放大器的反向输入端接入参考电压Vref，所以运算放大器比较的U1和参考电压Vref的大小。
当采样电阻R1在小电流下工作时，其电压U1也比较小，但随着流经采样电阻R1的电流变大时，其对应的电压U1也逐渐增大，一旦电压U1大于参考电压Vref时，运算放大器ICA的输出端输出高电平，进而使得场效应管Q1导通，由于场效应管Q1与采样电阻R1相并联，所以在场效应管Q1导通时，采样电阻R1两端的电压将会下降。
并且当采样电阻R1的电压降低到小于参考电压Vref时，运算放大器ICA的输出端不再输出高电平，进而场效应管Q1保持截止，相应地，电流采样电阻的电压也趋于正常。
因此，本申请实施例提供的该电流采样保护电路，可以将采样电阻的电压控制在某一个设定的电压阈值(即前述参考电压Vref)内，从而可以避免采样电阻的电压升高而使得负载的电压过低的问题。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种电流采样保护电路的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的另一种电流采样保护电路的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种电流采样电路的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
图1为本申请实施例提供的一种电流采样保护电路的结构示意图。
如图1所示，R1为采样电阻，采样电阻R1串联在电压输入端Vin-和负载输出端Vout-之间。在工作时，采样电阻R1与负载相串联，以使得通过负载的电流和采样电阻R1的电流一致。另外，电压输入端接地。
在本申请实施例中，电压输入端Vin-和负载输出端Vout-可以是接线端子或端口，也可以是两个接线头。
如图1所示，该电流采样保护电路可以包括：场效应管Q1、运算放大器ICA和电容C1。
运算放大器ICA的同相输入端3与负载输出端Vout-电连接，运算放大器ICA的反相输入端2与电压输入端Vin-电连接。另外，保护电路中的运算放大器ICA的反向输入端2还可以接入参考电压Vref。
场效应管Q1的源极s与电压输入端Vin-电连接，场效应管Q1的漏极d与负载输出端Vout-相连接。另外，场效应管Q1的栅极g与运算放大器ICA的输出端1电连接，并且运算放大器ICA的反相输入端还通过电压输入端Vin-接地。
在本申请实施例中，电容C1的两端分别与运算放大器的反向输入端2、输出端1电连接，也即串联在运算放大器的反向输入端2和输出端1之间。
本申请实施例提供的该电流采样保护电路，运算放大器的同相输入端3与负载输出端相连接，所以同相输入端3输入的电压也即采样电阻R1两端的电压U1，也即电阻R1的对地电压。另外，运算放大器的反向输入端2接入参考电压Vref，所以运算放大器比较的U1和参考电压Vref的大小。
当采样电阻R1在小电流下工作时，其电压U1也比较小，但随着流经采样电阻R1的电流变大时，其对应的电压U1也逐渐增大，一旦电压U1大于参考电压Vref时，运算放大器ICA的输出端1输出高电平，进而使得场效应管Q1导通，由于场效应管Q1与采样电阻R1相并联，所以在场效应管Q1导通时，采样电阻R1两端的电压将会下降。
并且当采样电阻R1的电压降低到小于参考电压Vref时，运算放大器ICA的输出端1不再输出高电平，进而场效应管Q1保持截止，相应地，电流采样电阻的电压也趋于正常。
因此，本申请实施例提供的该电流采样保护电路，可以将采样电阻的电压控制在某一个设定的电压阈值(即前述参考电压Vref)内，从而可以避免采样电阻的电压升高而使得负载的电压过低的问题。
在本申请一个实施例中，前述保护电路中的运算放大器的反向输入端还可以接入参考电压Vref。此处参考电压Vref和前述参考电压Vref一致，其目的是设置采样电阻两端的电压阈值。
如图2所示，在本申请一个实施例中，前述保护电路还可以包括：保护电阻R2。
保护电阻R2串联在运算放大器的反向输入端2和电压输入端Vin-之间。
在本申请实施例中，前述保护电路中的场效应管Q1可以为MOS管，并且当场效应管采用MOS管时，其类型可以为N型MOS管。
图3为本申请实施例提供的一种电流采样电路的结构示意图。
如图3所示，该电流采样电路包括：采样电阻R1，电压测量仪V1、处理器10和电流采样保护电路，其中，电流采样保护电路为上述图1或图2中的电流采样保护电路。
参见图3所示，电压测量仪V1与采样电阻R1并联，用于测量采样电阻的电压值。
处理器10的信号输入端与电压测量仪V1的电压输出端电连接，处理器10利用电压测量仪测量得到的电压值和采样电阻的电阻值，计算流经采样电阻的电流值。
在本申请实施例中，电流采样电路还包括：电源(图中未示出)，电源包括至少两个电压输出端，其中，
一个电压输出端与运算放大器的电源正极电连接，用于向运算放大器供电，运算放大器的电源负极接地；
另一个电压输出端与运算放大器的反相输入端电连接，用于提供参考电压Vref。
在本申请实施例中，电流采样电路还包括：电流指示器；
电流指示器的信号输入端与处理器的信号输出端电连接，用于指示处理器计算得到的电流值。可选地，电流指示器包括：指示指针、LED数字显示屏、电流示波器中的一种或多种组合。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.电流采样保护电路，用于对采样电阻进行保护，其特征在于，所述电流采样保护电路包括：场效应管、运算放大器和电容，其中，
所述采样电阻串联在电压输入端和负载输出端之间，所述电压输入端接地；
所述运算放大器的同相输入端、所述场效应管的源极分别与所述负载输出端电连接；
所述运算放大器的反相输入端、所述场效应管的漏极分别与所述电压输入端电连接；
所述运算放大器的输出端与所述场效应管的栅极电连接，且所述运算放大器的输出端与反相输入端之间串联有所述电容。
2.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述运算放大器的反相输入端接入参考电压。
3.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述保护电路还包括：保护电阻；
所述保护电阻串联在所述运算放大器的反相输入端与所述电压输入端之间。
4.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述场效应管为MOS管。
5.根据权利要求4所述的保护电路，其特征在于，所述MOS管为N型MOS管。
6.一种电流采样电路，其特征在于，包括：采样电阻、电压测量仪、处理器和上述权利要求1-4任一项所述的电流采样保护电路，其中，
所述采样电阻串联在电压输入端和负载输出端之间，所述电压输入端接地；
所述运算放大器的同相输入端、所述场效应管的源极分别与所述负载输出端电连接；所述运算放大器的反相输入端、所述场效应管的漏极分别与所述电压输入端电连接；所述运算放大器的输出端与所述场效应管的栅极电连接，且所述运算放大器的输出端与反相输入端之间串联有所述电容；
所述电压测量仪与所述采样电阻并联，用于测量所述采样电阻的电压值；
所述处理器的信号输入端与所述电压测量仪的电压输出端电连接，所述处理器利用所述电压值和所述采样电阻的电阻值，计算流经所述采样电阻的电流值。
7.根据权利要求6所述的电流采样电路，其特征在于，所述电流采样电路还包括：电源；
所述电源包括至少两个电压输出端，其中，
一个电压输出端与所述运算放大器的电源正极电连接，用于向所述运算放大器供电，所述运算放大器的电源负极接地；
另一个电压输出端与所述运算放大器的反相输入端电连接，用于提供参考电压。
8.根据权利要求6所述的电流采样电路，其特征在于，所述电流采样电路还包括：电流指示器；
所述电流指示器的信号输入端与所述处理器的信号输出端电连接，用于指示所述处理器计算得到的电流值。
9.根据权利要求8所述的电流采样电路，其特征在于，所述电流指示器包括：指示指针、LED数字显示屏、电流示波器中的一种或多种组合。
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| CN110426549A (zh) * | 2019-08-14 | 2019-11-08 | 上海爻火微电子有限公司 | 电源通道的电流检测电路与电子设备 |
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| CN114167112A (zh) * | 2021-12-16 | 2022-03-11 | 青岛东软载波智能电子有限公司 | 一种高精度大量程低压差电流测量电路 |
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