CN209311554U - 一种高精度电流检测电路 - Google Patents

一种高精度电流检测电路 Download PDF

Info

Publication number
CN209311554U
CN209311554U CN201821952483.5U CN201821952483U CN209311554U CN 209311554 U CN209311554 U CN 209311554U CN 201821952483 U CN201821952483 U CN 201821952483U CN 209311554 U CN209311554 U CN 209311554U
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
current
load
detected
field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201821952483.5U
Other languages
English (en)
Inventor
宋登明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chengdu Rui Core Micro Polytron Technologies Inc
Original Assignee
Chengdu Rui Core Micro Polytron Technologies Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chengdu Rui Core Micro Polytron Technologies Inc filed Critical Chengdu Rui Core Micro Polytron Technologies Inc
Priority to CN201821952483.5U priority Critical patent/CN209311554U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN209311554U publication Critical patent/CN209311554U/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

本实用新型公开了一种高精度电流检测电路，涉及集成电路技术领域。该检测电路包括带运放电流感应电路和基准源电路，所述带运放电流感应电路感应待检测负载的电流信号，并输出带有电流信号的感应电压，基准源电路接收所述感应电压并输出带有电流信号的检测电压和预设电压值的基准电压；基准源电路连接有压频转换器，压频转换器用以将检测电压和基准电压转换为频率；压频转换器还连接有两组二进制同步加法计数器，用以对所述压频转换器输出的频率进行计数，并通过计数值计算得到所述待检测负载的电流。本实用新型通过采集待检测负载的电压、转换为频率，通过对检测电压和基准电压分别计数，以计算得到待检测负载的电流，检测精度高。

Description

一种高精度电流检测电路
技术领域
本实用新型涉及集成电路技术领域，特别是涉及一种高精度电流检测电路。
背景技术
当今的电子消费市场，便携式电子产品占据了很大一部分。便携式具有的轻巧、速度快以及功耗低等特点决定了其广阔的市场前景，那么，良好的集成芯片，特别是高效率的电源管理芯片更加离不开保护检测芯片，保护检测芯片不仅能直观反映芯片性能的好坏，也能在电路设计过程中起到很好的检测、反馈以及保护作用。高性能的电流检测电路便是现在很多集成电路工程师的研究对象，这也极大推动这一领域的发展，也给电流检测芯片带来了商机。
CMOS电流检测电路通常来说是用于检测某一芯片的工作电流，一般用互感器、分流器等将电流信号转化成电压信号，然后再对其进行处理放大，作为后续电路的保护、检测使用。CMOS电流检测电路主要由电流采集模块和数模转换模块两部分构成，电流采集模块将采集到的电流发送至数模转换模块，数模转换模块将模拟的电流转化成数字量，便于直观的显示出来。
传统的CMOS电流检测电路大多用△ΣADC实现，因为△ΣADC具有分辨率高和高精度等特点，但由于其使用了电容门阵列，消耗的版图面积较大，但其电路架构复杂，温度转化时间也比较长。
发明内容
本实用新型的主要目的是提供一种高精度电流检测电路，旨在提高电流检测精度。
为实现上述目的，本实用新型提供一种高精度电流检测电路，所述电流检测电路包括带运放电流感应电路和基准源电路，所述带运放电流感应电路感应待检测负载的电流信号，并输出带有所述电流信号的感应电压，所述基准源电路接收所述感应电压并输出带有所述电流信号的检测电压和预设电压值的基准电压；
所述基准源电路连接有压频转换器，所述压频转换器用以将所述检测电压和所述基准电压转换为频率；所述压频转换器还连接有计数器，所述计数器包括多个D触发器，多个所述D触发器级联以接收所述频率并进行计数；所述计数器输出计数值，以计算得到待检测负载的电流。
优选地，所述计数器器包括两组D触发器，每组所述D触发器均包括依次连接的多个D触发器。
优选地，所述基准源电路为所述高精度电流检测电路提供1.2V的基准电压。
优选地，所述带运放电流感应电路包括放大器和连接于所述放大器的所述待检测负载、检测晶体管、第一场效应管和第二场效应管；所述检测晶体管连接有输出检测电流支路，用于检测并输出感应电压至所述基准源电路；所述第二场效应管与所述待检测负载之间还连接有第一开关，所述放大器与所述待检测负载之间还连接有第二开关，闭合所述第一开关并断开所述第二开关，以使所述带运放电流感应电路检测所述待检测负载。
优选地，所述输出检测电流支路包括相连的第三场效应管和第一电阻，所述第三场效应管的源极连接于所述检测晶体管的漏极、其栅极连接于所述第一场效应管的漏极、其漏极连接于所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端接地。
优选地，所述待检测负载的源极连接于电源、漏极连接于所述第一开关和降压转换子模块、栅极连接于驱动使能信号；所述第二开关一端的一端连接于所述待检测负载的源极、另一端连接于所述放大器的一输入端，所述放大器的另一输入端连接于所述检测晶体管的漏极；所述检测晶体管的源极连接于电源、栅极接地、漏极连接于所述第一场效应管的源极和第三场效应管的源极；所述第一场效应管的栅极与所述第二场效应管的栅极相互连接、并同时连接于所述放大器的输出端，所述第一场效应管和第二场效应管的漏极接地；所述第二场效应管的源极通过所述第一开关S1连接于所述待检测负载。
优选地，所述降压转换子模块包括第一电感、第二电阻、第一电容和第一二极管；所述第一电感的一端连接于所述待检测负载的漏极，另一端连接于所述第一电容和第二电阻的一端；所述第一电容和第二电阻的另一端接地；所述第一二极管一端与所述第一电感同时连接于所述待检测负载的漏极，另一端接地。
本实用新型技术方案通过采集带有所述待检测负载电流信号的待检测电压、并将其与基准电压转换为频率，通过对检测电压和基准源电压转换后的频率分别计数，以计算得到待检测负载的电流。本实用新型技术方案结构简单，易于实现，成本低，检测精度高。
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为本实用新型高精度电流检测电路的原理示意图；
图2为本实用新型高精度电流检测电路中带运放电流感应电路的原理示意图。
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
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，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、 前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，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。
本实用新型提出一种高精度电流检测电路，用以提高电路的检测精度。
如图1所示，在本实用新型实施例中，该高精度电流检测电路包括带运放电流感应电路和基准源电路，所述带运放电流感应电路感应待检测负载的电流信号，并输出带有所述电流信号的感应电压Vsence，所述基准源电路接收所述感应电压Vsence并输出带有所述电流信号的检测电压VPTAT和预设电压值的基准电压VREF；
所述基准源电路连接有压频转换器，所述压频转换器用以将所述检测电压VPTAT和所述基准电压VREF转换为频率；所述压频转换器还连接有计数器，所述计数器包括多个D触发器，多个所述D触发器级联以接收所述频率并进行计数；所述计数器输出计数值，以计算得到待检测负载的电流。
优选地，所述计数器器包括两组D触发器，每组所述D触发器均包括依次连接的多个D触发器。
优选地，所述基准源电路为所述高精度电流检测电路提供1.2V的基准电压VREF。
优选地，如图2所示，所述带运放电流感应电路包括放大器amp和连接于所述放大器amp的所述待检测负载Mp、检测晶体管Ms、第一场效应管M1和第二场效应管M2；所述检测晶体管Ms连接有输出检测电流支路，用于检测并输出感应电压Vsence至所述基准源电路；所述第二场效应管M2与所述待检测负载Mp之间还连接有第一开关S1，所述放大器amp与所述待检测负载Mp之间还连接有第二开关S2，闭合所述第一开关S1并断开所述第二开关S2，以使所述带运放电流感应电路检测所述待检测负载Mp。
优选地，如图2所示，所述输出检测电流支路包括相连的第三场效应管M3和第一电阻R1，所述第三场效应管M3的源极连接于所述检测晶体管Ms的漏极、其栅极连接于所述第一场效应管M1的漏极、其漏极连接于所述第一电阻R1的一端，所述第一电阻R1的另一端接地VSS。
优选地，如图2所示，所述待检测负载Mp的源极连接于电源VDD、漏极连接于所述第一开关S1和降压转换子模块、栅极连接于驱动使能信号Q；所述第二开关S2一端的一端连接于所述待检测负载Mp的源极、另一端连接于所述放大器amp的一输入端，所述放大器amp的另一输入端连接于所述检测晶体管Ms的漏极；所述检测晶体管Ms的源极连接于电源VDD、栅极接地VSS、漏极连接于所述第一场效应管M1的源极和第三场效应管M3的源极；所述第一场效应管M1的栅极与所述第二场效应管M2的栅极相互连接、并同时连接于所述放大器amp的输出端，所述第一场效应管M1和第二场效应管M2的漏极接地VSS；所述第二场效应管M2的源极通过所述第一开关S1连接于所述待检测负载Mp。驱动使能信号Q用于驱动待检测负载Mp的导通或截断。
优选地，所述降压转换子模块包括第一电感L、第二电阻R2、第一电容C1和第一二极管D；所述第一电感L的一端连接于所述待检测负载Mp的漏极，另一端连接于所述第一电容C1和第二电阻R2的一端；所述第一电容C1和第二电阻R2的另一端接地VSS；所述第一二极管D一端与所述第一电感L同时连接于所述待检测负载Mp的漏极，另一端接地VSS。
本实用新型高精度电流检测电路的工作原理为：
带运放电流感应电路产生带有待检测负载Mp电流信号的感应电压Vsence，并作为输入连接到基准源电路中，基准源电路产生与温度正相关的检测电压VPTAT和与温度无关的基准电压VREF，且检测电压VPTAT带有待检测负载Mp电流信号。基准源电路连接到压频转换器，压频转换器分别输出检测电压VPTAT的相关频率和基准电压VREF的相关频率F1、F2到两组D触发器，两组D触发器分别对检测电压VPTAT相关频率和基准电压VREF的相关频率F1、F2进行计数。由于与温度无关的基准电压VREF产生的频率较快，对其相关频率进行计数的D触发器会先计满，通过反馈控制对检测电压VPTAT的相关频率进行计数的D触发器停止计数，并输出当前计数值K。
更具体地，待检测负载Mp为PMOS管，其电流设为Ip，与带运放电流感应电路输出的感应电压Vsence的关系为：Ip=k0*Vsence，其中k0为常数；
感应电压Vsence作为输入连接到到基准源电路，基准源电路产生检测电压VPTAT和基准电压VREF，其中感应电压Vsence与检测电压VPTAT的关系为：Vsence=k1 *VPTAT，其中k1为常数；
基准源电路输出的检测电压VPTAT和基准电压VREF发送到压频转换器分别转换为频率，然后输出频率到两组D触发器中分别进行计数。其中，对基准电压VREF相关频率进行计数的D触发器计数满后，对检测电压VPTAT的相关频率进行计数的D触发器输出当前计数值K，则有： VPTAT/VREF = VPTAT/1.2= K/2n；
通过上述等式，即可得到待检测负载Mp的电流表达式：Ip=1.2k*K/2n +b，其中k=k0*k1；
其中，2n为对检测电压的相关频率进行计数的计数值，其为满计数值；K为对检测电压VPTAT的相关频率进行计数的D触发器当前计数值，b为校正系数，k为常数。
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，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种高精度电流检测电路，其特征在于，所述电流检测电路包括带运放电流感应电路和基准源电路，所述带运放电流感应电路感应待检测负载的电流信号，并输出带有所述电流信号的感应电压，所述基准源电路接收所述感应电压并输出带有所述电流信号的检测电压和预设电压值的基准电压；所述基准源电路连接有压频转换器，所述压频转换器用以将所述检测电压和所述基准电压转换为频率；所述压频转换器还连接有计数器，所述计数器包括多个D触发器，多个所述D触发器级联以接收所述频率并进行计数；所述计数器输出计数值，以计算得到待检测负载的电流。
2.根据权利要求1所述的高精度电流检测电路，其特征在于，所述计数器模块包括两组D触发器，每组所述D触发器均包括依次连接的多个D触发器。
3.根据权利要求2所述的高精度电流检测电路，其特征在于，所述基准源电路为所述高精度电流检测电路提供1.2V的基准电压。
4.根据权利要求2所述的高精度电流检测电路，其特征在于，所述带运放电流感应电路包括放大器和连接于所述放大器的所述待检测负载、检测晶体管、第一场效应管和第二场效应管；所述检测晶体管连接有输出检测电流支路，用于检测并输出感应电压至所述基准源电路；所述第二场效应管与所述待检测负载之间还连接有第一开关，所述放大器与所述待检测负载之间还连接有第二开关，闭合所述第一开关并断开所述第二开关，以使所述带运放电流感应电路检测所述待检测负载。
5.根据权利要求4所述的高精度电流检测电路，其特征在于，所述输出检测电流支路包括相连的第三场效应管和第一电阻，所述第三场效应管的源极连接于所述检测晶体管的漏极、其栅极连接于所述第一场效应管的漏极、其漏极连接于所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端接地。
6.根据权利要求5所述的高精度电流检测电路，其特征在于，所述待检测负载的源极连接于电源、漏极连接于所述第一开关和降压转换子模块、栅极连接于驱动使能信号；所述第二开关一端的一端连接于所述待检测负载的源极、另一端连接于所述放大器的一输入端，所述放大器的另一输入端连接于所述检测晶体管的漏极；所述检测晶体管的源极连接于电源、栅极接地、漏极连接于所述第一场效应管的源极和第三场效应管的源极；所述第一场效应管的栅极与所述第二场效应管的栅极相互连接、并同时连接于所述放大器的输出端，所述第一场效应管和第二场效应管的漏极接地；所述第二场效应管的源极通过所述第一开关连接于所述待检测负载。
7.根据权利要求6所述的高精度电流检测电路，其特征在于，所述降压转换子模块包括第一电感、第二电阻、第一电容和第一二极管；所述第一电感的一端连接于所述待检测负载的漏极，另一端连接于所述第一电容和第二电阻的一端；所述第一电容和第二电阻的另一端接地；所述第一二极管一端与所述第一电感同时连接于所述待检测负载的漏极，另一端接地。
CN201821952483.5U 2018-11-26 2018-11-26 一种高精度电流检测电路 Active CN209311554U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201821952483.5U CN209311554U (zh) 2018-11-26 2018-11-26 一种高精度电流检测电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201821952483.5U CN209311554U (zh) 2018-11-26 2018-11-26 一种高精度电流检测电路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN209311554U true CN209311554U (zh) 2019-08-27

Family

ID=67674548

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201821952483.5U Active CN209311554U (zh) 2018-11-26 2018-11-26 一种高精度电流检测电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN209311554U (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104101764B (zh) 一种应用于dc‑dc转换器的新型电感电流检测电路
CN103412168A (zh) 一种智能电表的高精度电流采样电路
CN105572453A (zh) 一种电压采集电子传感器装置
CN105223533B (zh) 一种超高精度快速响应直流电流校准仪电路
CN109387688A (zh) 一种电流检测电路
CN102931833B (zh) 一种模拟电路中的高压转低压电路
CN104020339B (zh) 一种可编程电流检测电路
CN209311554U (zh) 一种高精度电流检测电路
CN209311556U (zh) 一种电流检测电路
CN109031925A (zh) 一种应用于单光子探测器的紧凑型时间-模拟转换电路
CN103873038A (zh) 一种延时时间调整电路、方法和集成电路
CN106793250B (zh) 恒流电路及恒流控制器
CN103457320B (zh) 一种锂离子电池开关充电电路
CN204166094U (zh) 一种led光电参数测量系统
CN106055009A (zh) 一种高精度带隙基准电路
CN209311555U (zh) 一种电流检测系统
CN206077072U (zh) 一种基于ade7755的电能控制系统
CN205594056U (zh) 抗干扰低电压检测装置
CN204498066U (zh) 一种模块化智能光伏汇流数据采集装置
CN204759264U (zh) 一种用于低压带隙基准的放大器失调电压补偿电路
CN203811689U (zh) 一种简易电容测量装置
CN113834961A (zh) 一种交流电流前端检测电路
CN106406407A (zh) 多量程高精密恒流源
CN110445482A (zh) 一种低功耗高摆率的比较器
CN206370822U (zh) Ai仪表的移相触发模块

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant