CN207964928U - 一种适用于高压检测的电流采样电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出的适用于高压检测的电流采样电路，包括低压电流检测芯片，工作电源电路和输出电路，所述工作电源电路采用稳压管和高阻值电阻串联的方式为低压电流检测芯片提供稳定的工作电压，并使用高阻值、耐压高的电阻来抬高低压电流检测芯片的参考地电压，使其能够工作在高压的条件下，同时，在输出电路中，通过增加三极管和高阻值电阻将低压检测芯片的输出电压转换为适合低压控制器的A/D端口的电压信号；此外，本实用新型还通过RC滤波电路以及电压跟随器以降低可能存在的干扰信号。

Description

一种适用于高压检测的电流采样电路

技术领域

本实用新型涉及直流电压测量领域，尤其是设计一种适用于高压检测的电流采样电路。

背景技术

在变频器市场上，为了更好的管理变频器的母线输出和保护变频器，部分变频器在检测输出电流的同时，需要检测母线的电流。由于母线的电压较高，通常选用电流互感器来进行电流采样，经处理后再传输至控制芯片的A/D端口。但是满足小型化要求的电流互感器的价格相对较高，而体积较大、价格低的电流互感器无法满足小型化的需求；同时，电流互感器的响应速度较低，无法适用于需要实时响应的场合。

电流分流检测器主要应用在移动电话、电脑、电池管理等工作环境下，用于检测直流电压值，其响应速度快，价格低廉，也所需要的空间很小，满足紧凑型的设计，同时在精度方面也能够达到使用要求，在一定工作环境下能够替代电流互感器，但是电流分流检测器只能应用在低压场合，如电流分流检测芯片INA138，其耐压值在36V，将其应用在较大电压下时会立即被高压击穿而损坏。

发明内容

本实用新型提出了一种新型的电流采样电路，使仅能在低压环境下工作的低压电流检测芯片可以不受限于自生的耐压，能够应用在高压的使用环境下。

本实用新型的主要内容包括：

一种适用于高压检测的电流采样电路，包括低压电流检测芯片、工作电源电路和输出电路，所述低压电流检测芯片包括采样电压输入端口、工作电源端口、参考地端口和输出端口；所述采样电压输入端口包括同相输入端和反向输入端；所述同相输入端口由直流电压源端口 P+提供电压输入，所述反向输入端口由直流电压端口P+通过采样电阻R1提供电压输入；所述工作电源电路为所述工作电源端口提供输入电压，所述低压电流检测芯片的输出经所述输出端口输入到所述输出电路；所述工作电源电路包括稳压二极管D10，所述稳压二极管D10 的正极与所述直流电压端口P+和所述工作电源端口连接，所述稳压二极管D10的负极经串联的电阻R2和电阻R3接地，所述参考地端口与所述稳压二极管D10的负极连接，其中，电阻 R2和电阻R3为高阻值电阻。

优选的，所述输出电路包括PNP型三极管Q10、第一分压支路和第二分压支路，所述PNP 型三极管Q10的基电极通过所述第一分压支路与所述稳压二极管的负极连接；所述PNP型三极管Q10的集电极通过所述第二分压支路接地，所述PNP型三极管Q10的发射极与所述输出端口连接。

优选的，所述第一分压支路包括电阻R4，所述PNP三极管的基电极通过所述电阻R4与所述稳压二极管D10的负极连接。

优选的，所述第二分压支路包括电阻R5、电阻R6以及电阻R7和电阻R8，所述电阻R7和电阻R8并联后与电阻R6和电阻R5依次串联，电阻R5的另一端与所述PNP三极管的集电极连接，并联后的电阻R7和电阻R8的另一端接地。

优选的，所述稳压二极管的两端并联有电容C1。

优选的，所述同相输入端和所述反向输入端分别串联有电阻R9和电阻R10，所述同相输入端通过电阻R9与直流电压端口P+连接，所述反向输入端通过电阻R10、电阻R1与直流电压端口P+连接。

优选的，本电流采样电路还包括电容C2，电容C2的一端连接在电阻R11和同相输入端口之间，电容C2的另一端连接在电阻R12和反向输入端口之间。

优选的，还包括RC滤波电路，所述RC滤波电路的一端连接在电阻R6和并联后的电阻 R7和R8之间，另一端接地。

优选的，所述RC滤波电路包括并联的电阻R11和电阻R12、以及电容C3；所述电容C3的一端与电阻R11和电阻R12连接，另一端接地。

优选的，还包括电压跟随器IC1，所述电压跟随器IC1的同相输入端连接在并联的电阻 R11、电阻R12和电容C3之间，所述电压跟随器IC1的输出端与电压源输出端口001连接。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型提出的电流采样电路，对现有的低压电流检测芯片进行改进，采用稳压管和高阻值电阻串联的方式为低压电流检测芯片提供稳定的工作电压，并使用高阻值、耐压高的电阻来抬高低压电流检测芯片的参考地电压，使其能够工作在高压的条件下，同时，在输出电路中，通过增加三极管和高阻值电阻将低压检测芯片的输出电压转换为适合低压控制器的A/D端口的电压信号；此外，本实用新型还通过RC滤波电路以及电压跟随器以降低可能存在的干扰信号。

附图说明

图1为本实用新型的电流采样电路结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型所保护的技术方案做具体说明。

请参阅图1。本实用新型提出了一种电流采样电路，基于对现有低压电流检测芯片的改进，使其能够应用在高压环境下。

本实用新型的电流采样电路包括低压电流检测芯片100、工作电源电路200和输出电路，所述低压电流检测芯片100包括采样电压输入端口、工作电源端口5、参考地端口2和输出端口1；其中，所述采样电压输入端口包括同相输入端口3和反向输入端口4。

在其中一个实施例中，所述低压电流检测芯片100为INA138。

在实际使用中，待测电压的线路接入所述低压电流检测芯片100的同相输入端口3和反向输入端口4，所述同相输入端口3与直流电压端口P+连接，所述反向输入端口4通过采样电阻R1与直流电压端口P+连接，即直流电压端口P+直接为同相输入端口3提供电压输入，直流电压端口P+通过采样电阻R1为反向输入端口4提供电压输入，其中，所述采样电阻R1的阻值很小；在其中一个实施例中，所述同相输入端口3和直流电压端口P+之间串联有电阻R9，所述反向输入端口4和采样电阻R1之间串联有电阻R10，且电阻R9和电阻R10的阻值较大；更进一步的，所述同相输入端口3和反向输入端口4之间并联有电容C2，即电容C2 的一端与同相输入端口3连接，另一端与反向输入端口4连接；电阻R9和电阻R10的阻值可以根据实际需要的放大倍数选择，电容C2用于对可能的干扰信号进行滤波，即电阻R9、电阻R10以及电容C2构成一RC滤波电路。

所述工作电源电路200用于为低压电流检测芯片100提供工作电源，所述工作电源电路 200与所述低压电流检测芯片100的工作电源端口5连接，所述工作电源电路200包括依次串联的稳压二极管D10、电阻R2和电阻R3，其中，所述稳压二极管D10的正极与所述直流电压端口P+和所述工作电源端口5连接，所述稳压二极管D10的负极经电阻R2、电阻R3接地；所述低压电流检测芯片100的参考地端口2与所述稳压二极管D10的负极连接，为使所述稳压二极管两端的电压保持稳定，优选的，在所述稳压二极管D10的两端并联有电容C1；同时，所述电阻R2和电阻R3的电阻值很高，且能够耐高压。

通过稳压二极管D10、高阻值电阻R2和R3，为低压电流检测芯片100提供稳定的工作电压，同时，将所述低压电流检测芯片100的参考地端口2与稳压二极管D10的负极连接，从而提高所述低压电流检测芯片100的参考地电压，在其中一个实施例中，假设待检测直流线路的电压为400V，通过选择电阻R2和R3的阻值，使得稳压二极管两端的电压保持稳定，并满足所述低压电流检测芯片100的工作电压需求，假设该稳压二极管D10的稳定电压为18V，则电阻R2、R3两端的电压在382V，也即所述低压电流检测芯片的参考地电压被提高至382V，导致其参考地电压高于低压控制器的A/D端口的电压，本实用新型的输出电路则用于解决该问题。

所述输出电路包括PNP型三极管Q10、第一分压支路301和第二分压支路302，所述PNP 型三极管Q10的发射电极与所述低压电流检测芯片的输出端口1连接，其基电极通过所述第一分压支路301与所述稳压二极管D10的负极连接，其集电极通过所述第二分压支路302接地，所述第一分压支路301包括电阻R4，所述第二分压支路包括电阻R5、电阻R6以及电阻 R7和电阻R8，所述电阻R5和R6串联，所述电阻R7和R8并联后与电阻R5和电阻R6串联，电阻R5与PNP型三极管Q10的集电极连接，经电阻R6和并联的R7、R8接地；其中，所述第二分压支路302中的电阻的阻值非常大，在计算本电流采样电路的输出时可以忽略。

为了减少其他可能的信号干扰，本实用新型还配置有RC滤波电路400，所述RC滤波电路电阻R11、电阻R12和电容C3，其中，电阻R11和电阻R12并联后连接在电阻R6和并联后的电阻R7、R8之间；并联后的R11和R12与电容C3串联，电容C3的另一端接地。

为了避免该电流采样电路与低压控制芯片中的部分电路的相互干扰，本实用新型还配置有电压跟随器IC1500，电压跟随器IC1500的同相输入端连接在电阻R11、电阻R12和电容 C3之间，其输出端与电压源输出端口001连接。

以上所述仅为本实用新型的实施例，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 (10)

1.一种适用于高压检测的电流采样电路，其特征在于，包括低压电流检测芯片、工作电源电路和输出电路，所述低压电流检测芯片包括采样电压输入端口、工作电源端口、参考地端口和输出端口；所述采样电压输入端口包括同相输入端和反向输入端；所述同相输入端口由直流电压源端口P+提供电压输入，所述反向输入端口由直流电压端口P+通过采样电阻R1提供电压输入；所述工作电源电路为所述工作电源端口提供输入电压，所述低压电流检测芯片的输出经所述输出端口输入到所述输出电路；所述工作电源电路包括稳压二极管D10，所述稳压二极管D10的正极与所述直流电压端口P+和所述工作电源端口连接，所述稳压二极管D10的负极经串联的电阻R2和电阻R3接地，所述参考地端口与所述稳压二极管D10的负极连接，其中，电阻R2和电阻R3为高阻值电阻。

2.根据权利要求1所述的一种适用于高压检测的电流采样电路，其特征在于，所述输出电路包括PNP型三极管Q10、第一分压支路和第二分压支路，所述PNP型三极管Q10的基电极通过所述第一分压支路与所述稳压二极管的负极连接；所述PNP型三极管Q10的集电极通过所述第二分压支路接地，所述PNP型三极管Q10的发射极与所述输出端口连接。

3.根据权利要求2所述的一种适用于高压检测的电流采样电路，其特征在于，所述第一分压支路包括电阻R4，所述PNP三极管的基电极通过所述电阻R4与所述稳压二极管D10的负极连接。

4.根据权利要求2所述的一种适用于高压检测的电流采样电路，其特征在于，所述第二分压支路包括电阻R5、电阻R6以及电阻R7和电阻R8，所述电阻R7和电阻R8并联后与电阻R6和电阻R5依次串联，电阻R5的另一端与所述PNP三极管的集电极连接，并联后的电阻R7和电阻R8的另一端接地。

5.根据权利要求1所述的一种适用于高压检测的电流采样电路，其特征在于，所述稳压二极管的两端并联有电容C1。

6.根据权利要求1所述的一种适用于高压检测的电流采样电路，其特征在于，所述同相输入端和所述反向输入端分别串联有电阻R9和电阻R10，所述同相输入端通过电阻R9与直流电压端口P+连接，所述反向输入端通过电阻R10、电阻R1与直流电压端口P+连接。

7.根据权利要求6所述的一种适用于高压检测的电流采样电路，其特征在于，还包括电容C2，电容C2的一端连接在电阻R11和同相输入端口之间，电容C2的另一端连接在电阻R12和反向输入端口之间。

8.根据权利要求1所述的一种适用于高压检测的电流采样电路，其特征在于，还包括RC滤波电路，所述RC滤波电路的一端连接在电阻R6和并联后的电阻R7和R8之间，另一端接地。

9.根据权利要求8所述的一种适用于高压检测的电流采样电路，其特征在于，所述RC滤波电路包括并联的电阻R11和电阻R12、以及电容C3；所述电容C3的一端与电阻R11和电阻R12连接，另一端接地。

10.根据权利要求1所述的一种适用于高压检测的电流采样电路，其特征在于，还包括电压跟随器IC1，所述电压跟随器IC1的同相输入端连接在并联的电阻R11、电阻R12和电容C3之间，所述电压跟随器IC1的输出端与电压源输出端口001连接。