CN209432886U - 一种基于buck电路的电流检测电路及电流检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种于BUCK电路的电流检测电路及电流检测系统，其中，BUCK电路为负载LED提供恒定电流，BUCK电路包括开关管Q1、第一电流检测电阻R1、具有电流采样引脚CS和驱动引脚GD的控制芯片U1；其中，电流采样引脚CS采样流过第一电流检测电阻R1的电流值；驱动引脚GD驱动开关管Q1导通或关断；检测电路包括第二电流检测电阻R2和微控制单元，第二电流检测电阻R2一端连接开关管Q1，另一端连接第一电流检测电阻R1和电流采样引脚CS；微控制单元具有检测端，检测端连接至开关管Q1与第二电流检测电阻R2的连接点上，通过检测端检测连接点的电压值以检测出负载LED的电流值。本实用新型实施例解决了现有技术中无法方便、有效地检测出负载LED的电流值的问题。

Description

一种基于BUCK电路的电流检测电路及电流检测系统

技术领域

本实用新型涉及电流检测技术领域，特别是涉及一种基于BUCK电路的电流检测电路及电流检测系统。

背景技术

随着照明技术的不断发展，照明灯具产品(例如LED产品)越来越趋于智能化，为了更好地对照明灯具进行智能控制，通常需要实时地监控照明灯具的输出电压及电流。

现有技术中，常规的BUCK恒流电路虽然可以为照明灯具提供恒定的电流，但是，由于其电流取样电阻的取样点电压固定不变，从而容易导致无法有效地通过侦测取样电阻的电压值来方便地检测输出电流。

实用新型内容

鉴于上述问题，提出了本实用新型以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的基于BUCK电路的电流检测电路及电流检测系统。

依据本实用新型一方面，提供了一种基于BUCK电路的电流检测电路，所述BUCK电路具有输入端和输出端，所述输入端连接供电电源，所述输出端连接负载LED，为所述负载LED提供恒定电流，所述BUCK电路包括开关管Q1、第一电流检测电阻R1、具有电流采样引脚CS和驱动引脚GD的控制芯片U1；

其中，所述电流采样引脚CS连接所述第一电流检测电阻R1一端，采样流过第一电流检测电阻R1的电流值，所述第一电流检测电阻R1另一端接地；

所述驱动引脚GD连接所述开关管Q1，用于驱动开关管Q1导通或关断；

所述检测电路包括第二电流检测电阻R2和微控制单元，其中，

所述第二电流检测电阻R2一端连接所述开关管Q1，另一端连接所述第一电流检测电阻R1和电流采样引脚CS；

所述微控制单元具有检测端，所述检测端连接至所述开关管Q1与所述第二电流检测电阻R2的连接点上，通过所述检测端检测所述连接点的电压值以检测出所述负载LED的电流值。

可选地，电流检测电路还包括二极管D1，所述开关管Q1包括MOS管，其中，

所述MOS管的栅极连接所述控制芯片U1的驱动引脚GD，源极连接所述第二电流检测电阻R2一端，漏极连接所述二极管D1的正极，所述二极管D1的负极连接所述供电电源正端。

可选地，电流检测电路还包括具有主绕组端和辅助绕组端的电感L1，所述控制芯片U1包括零电压/电流检测引脚ZCD，其中，

所述主绕组端和辅助绕组端分别具有两个引脚，所述主绕组端的一个引脚连接所述负载LED，另一引脚连接所述MOS管漏极；

所述辅助绕组端的一个引脚连接所述控制芯片U1的零电压/电流检测引脚ZCD，另一引脚接地端。

可选地，所述控制芯片U1的采样引脚CS采集到的电流值小于预设电流值，所述驱动引脚GD输出高电平，所述开关管Q1导通，所述电感L1的电感值增大，电感L1储能；

所述控制芯片U1的采样引脚CS采集到的电流值大于预设电流值，所述驱动引脚GD输出低电平，所述开关管Q1关断，所述电感L1的电感值减小，电感L1向所述负载LED放电。

依据本实用新型另一方面，还提供了一种电流检测系统，包括：控制器、上文任意实施例中的基于BUCK电路的电流检测电路，其中，所述微控制单元还包括控制端、第一输入端，所述控制器包括接收端和第一输出端；

所述控制器的第一输出端与所述微控制单元的第一输入端连接，所述控制芯片U1包括输入引脚DIM，所述输入引脚DIM与所述微控制单元的控制端连接，所述控制器利用接收端接收来自用户的控制指令，将所述控制指令转换为控制信号后经所述第一输出端输出至所述微控制单元的第一输入端，所述微控制单元将所述控制信号经所述控制端发送至所述控制芯片U1，以由所述控制芯片U1控制所述开关管Q1导通或关断，进而控制所述负载LED的电流值。

可选地，所述电流检测系统还包括：

显示器，具有第二输入端；所述微控制单元还包括第二输出端；

所述显示器的第二输入端与所述微控制单元的第二输出端连接，所述微控制单元将利用其检测端检测出的所述负载LED的电流值经所述第二输出端传输至所述显示器的第二输入端，并显示在显示器上。

在本实用新型实施例中，通过在BUCK电路的开关管Q1和第一电流检测电阻R1之间设置第二电流检测电阻R2，并利用采集到的第一电流检测电阻R1和第二电流检测电阻R2上的电压值检测出负载LED上的电流值，从而解决了现有技术中无法方便、有效地检测出负载LED的电流值的问题。进一步地，本实用新型实施例的检测电路不仅结构简单，而且检测方式更加方便快捷，对负载LED电流值的检测方式还可以应用于其他多种需要检测LED输出电流的BUCK电路中，应用范围更加广泛。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据现有技术中一个实施例的BUCK电路的结构示意图；以及

图2示出了根据本实用新型一个实施例的基于BUCK电路的电流检测电路的结构示意图；

图3示出了根据本实用新型一个实施例的电流检测系统的结构示意图；

图4示出了根据本实用新型另一个实施例的电流检测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

参见图1，在通常的BUCK电路中，V1为基准点，电路中负载LED的输出电流为：由于BUCK电路为了实现恒流输出，其V1pk(即V1点的电压值)为恒定值，即V1点的电压值是一定的，因此仅仅检测第一电流检测电阻R1两端的电压不能达到检测负载LED电流值的目的。可见，采用现有技术方案根本无法有效、方便的地通过侦测第一电流检测电阻R1的电压值来检测负载LED的输出电流。其中，流过电阻R1的电流波形实际上为三角波形，因此，电阻R1上的电压对应的波形也为三角波，所以，V1pk的值为峰值电压。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种基于BUCK电路的电流检测电路，参见图2，基于BUCK电路的电流检测电路中所包括的BUCK电路具有输入端和输出端，其中，电路的输入端连接外部供电电源，电路的输出端连接负载LED，该电路可以为负载LED提供恒定电流。图2的负载LED包括n个串联的LED，当然，负载LED还可以是其他的连接方式，本实用新型实施例对负载LED中包含的多个LED的连接方式不做具体的限定。

BUCK电路包括开关管Q1、第一电流检测电阻R1、具有电流采样引脚CS和驱动引脚GD的控制芯片U1。其中，电流采样引脚CS连接第一电流检测电阻R1一端，采样流过第一电流检测电阻R1的电流值，第一电流检测电阻R1另一端接地。驱动引脚GD连接开关管Q1，驱动开关管Q1导通或关断。

检测电路包括第二电流检测电阻R2和微控制单元MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)，其中，第二电流检测电阻R2一端连接开关管Q1，另一端连接第一电流检测电阻R1和电流采样引脚CS。微控制单元具有检测端(图2中未示出)，检测端连接至开关管Q1与第二电流检测电阻R2的连接点(即V2点)上，通过检测端检测连接点的电压值以检测出负载LED的电流值。由于第一电流检测电阻R1上的分压一定，因此，V1点的电压值固定不变，所以可以通过采集V2点的电压值来进一步地检测出负载LED的电流值的大小。

在本实用新型实施例中，通过在BUCK电路的开关管Q1和第一电流检测电阻R1之间设置第二电流检测电阻R2，并利用采集到的第一电流检测电阻R1和第二电流检测电阻R2上的电压值检测出负载LED上的电流值，从而解决了现有技术中无法方便、有效地检测出负载LED的电流值的问题。进一步地，本实用新型实施例的检测电路不仅结构简单，而且检测方式更加方便快捷，对负载LED电流值的检测方式还可以应用于其他多种需要检测LED输出电流的BUCK电路中，应用范围更加广泛。

在本实用新型实施例中，V1点的电压值设为V1pk，其恒定不变，第二电流检测电阻R2也是恒定值，若采集到的V2点的电压值为V2pk，那么可以得知流过负载LED的电流值其中，流过电阻R1和电阻R2的电流波形实际上为三角波形，因此，电阻R1和电阻R2上的电压对应的波形也为三角波，所以，V1pk和V2pk的值均为峰值电压。

继续参见图2，在本实用新型一实施例中，控制芯片U1的采样引脚CS采集到的电流值小于预设电流值时，驱动引脚GD输出高电平，驱动开关管Q1导通，当控制芯片U1的采样引脚CS采集到的电流值大于预设电流值时，驱动引脚GD输出低电平，驱动开关管Q1关断。控制芯片U1具还包括电源引脚VCC和接地引脚GND，其中，电源引脚VCC用于连接供电电源，接地引脚GND用于接地端。

在本实用新型一可选实施例中，控制芯片U1可以采用CS6582C芯片，当然，还可以采用其他的控制芯片，本实施例对此不做具体的限定。

继续参见图2，本实用新型实施例的BUCK电路还包括整流桥DB1、滤波电容C1，整流桥DB1用于将市电的交流电整流为直流电，而滤波电容C1对整流后的电压进行滤波，以滤除不需要的波形电压。

本实用新型实施例的电路还包括二极管D1，开关管Q1可以采用MOS管，其中，MOS管的栅极连接控制芯片U1的驱动引脚GD，源极连接第二电流检测电阻R2一端，漏极连接二极管D1的正极，二极管D1的负极连接供电电源正端。在该实施例中开关管Q1还可以采用其他器件，本实用新型实施例对此不做具体的限定。

继续参见图2，在本实用新型一实施例中，BUCK电路中还设置有具有主绕组端和辅助绕组端的电感L1和电阻R4，并且，控制芯片U1还包括零电压/电流检测引脚ZCD，其中，主绕组端和辅助绕组端分别具有两个引脚，主绕组端的一个引脚(如电感L1的引脚1)连接负载LED，另一引脚(如电感L1的引脚2)连接MOS管漏极。图2中主绕组端的引脚1连接串联后的负载LED的负端。辅助绕组端的一个引脚(如电感L1的引脚3)经由电阻R4连接控制芯片U1的零电压/电流检测引脚ZCD，另一引脚(如电感L1的引脚4)接地端。

在该实施例中，BUCK电路中的控制芯片U1可以由电感L1提供电能，BUCK电路还包括二极管D2和滤波电容C2，二极管D2的正极连接电感L1的引脚3和电阻R4，负极连接控制芯片U1的电源引脚VCC。滤波电容C2为电感L1提供的电流进行滤波，其一端连接电源引脚VCC，另一端接地。

为了更加清楚的介绍本实用新型实施例，现以图2为例，对基于BUCK电路的电流检测电路的具体工作过程进行详细的介绍。

当控制芯片U1控制驱动引脚GD输出高电平时，开关管Q1(图2采用MOS管)导通，此时二极管D1不工作，电流从供电电源的正端流经串联的负载LED，然后依次经电感L1、MOS管、第一电流检测电阻R1、第二电流检测电阻R2到地端。在此过程中，电感L1的电感值不断增大并存储能量，V1点的电压值不断增大，当电流采样引脚CS采集到的电流值大于预设电流值时，控制芯片U1的驱动引脚GD会输出一个低电平，从而利用该低电平关断MOS管。

当MOS管关断后，电感L1释放能量，即电感L1中的电流流经二极管D1向负载LED放电。此时，电感L1、二极管D1、负载LED会形成一个闭合的回路。在此过程中，由于控制芯片U1的零电压/电流检测引脚ZCD会采集电感L1辅助绕组中3引脚上的电压，因此，当零电压/电流检测引脚ZCD采集到的电压值小于预设电压值时，触发控制芯片U1的驱动引脚GD再次输出高电平，以使MOS管再次导通。这里，预设电压值是预先根据MOS管的导通条件进行测试得到的。

上述过程不断的循环往复执行，无论MOS管是导通还是关断，都可以有效地保证向负载LED输出恒定的电流，进而，通过采集V2端的电压变化情况，即可得方便地检测到负载LED上的电流值。

在本实用新型实施例中，通过在BUCK电路的开关管Q1和第一电流检测电阻R1之间设置第二电流检测电阻R2，并利用采集到的第一电流检测电阻R1和第二电流检测电阻R2上的电压值检测出负载LED上的电流值，从而解决了现有技术中无法方便、有效地检测出负载LED的电流值的问题。进一步地，本实用新型实施例的检测电路不仅结构简单，而且检测方式更加方便快捷，对负载LED电流值的检测方式还可以应用于其他多种需要检测LED输出电流的BUCK电路中，应用范围更加广泛。

参见图3，本实用新型实施例还提供了一种电流检测系统，包括控制器1、上文任意实施例中的基于BUCK电路的电流检测电路，其中，微控制单元MCU还包括控制端、第一输入端，控制器1具有接收端和第一输出端。图3中未示出各器件的各个连线端。

控制器1的第一输出端与微控制单元MCU的第一输入端连接，控制芯片U1包括输入引脚DIM，输入引脚DIM与微控制单元MCU的控制端连接，控制器1利用接收端接收来自用户的控制指令，将控制指令转换为控制信号后经第一输出端输出至微控制单元的第一输入端，微控制单元MCU将控制信号经控制端发送至控制芯片U1，以由控制芯片U1控制开关管Q1导通或关断，进而控制负载LED的电流值。

参见图4，在本实用新型一实施例中，电流检测系统还可以包括具有第二输入端的显示器2，微控制单元MCU还包括第二输出端，其中，显示器2的第二输入端与微控制单元MCU的第二输出端连接，微控制单元MCU将检测出的负载LED的电流值经第二输出端传输至显示器2的第二输入端，并显示在显示器2上。图4中未示出各器件的各个连线端。

在该实用新型实施例中，控制器1与微控制单元MCU的连接可以是无线连接，也可以是有线连接，此处不做具体的限定。控制器1和显示器2可以为一个设备中的不同器件，该设备可以采用手机、电脑等设备。例如，手机设备中的显示屏作为显示器2，且同一手机中的处理器作为控制器1等等，此处不做具体的限定。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：在本实用新型的精神和原则之内，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部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脱离本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于BUCK电路的电流检测电路，其特征在于，

所述BUCK电路具有输入端和输出端，所述输入端连接供电电源，所述输出端连接负载LED，为所述负载LED提供恒定电流，所述BUCK电路包括开关管Q1、第一电流检测电阻R1、具有电流采样引脚CS和驱动引脚GD的控制芯片U1；

其中，所述电流采样引脚CS连接所述第一电流检测电阻R1一端，采样流过第一电流检测电阻R1的电流值，所述第一电流检测电阻R1另一端接地；

所述驱动引脚GD连接所述开关管Q1，用于驱动开关管Q1导通或关断；

所述检测电路包括第二电流检测电阻R2和微控制单元，其中，

所述第二电流检测电阻R2一端连接所述开关管Q1，另一端连接所述第一电流检测电阻R1和电流采样引脚CS；

所述微控制单元具有检测端，所述检测端连接至所述开关管Q1与所述第二电流检测电阻R2的连接点上，通过所述检测端检测所述连接点的电压值以检测出所述负载LED的电流值。

2.根据权利要求1所述的电流检测电路，其特征在于，还包括二极管D1，所述开关管Q1包括MOS管，其中，

所述MOS管的栅极连接所述控制芯片U1的驱动引脚GD，源极连接所述第二电流检测电阻R2一端，漏极连接所述二极管D1的正极，所述二极管D1的负极连接所述供电电源正端。

3.根据权利要求2所述的电流检测电路，其特征在于，还包括具有主绕组端和辅助绕组端的电感L1，所述控制芯片U1包括零电压/电流检测引脚ZCD，其中，

所述主绕组端和辅助绕组端分别具有两个引脚，所述主绕组端的一个引脚连接所述负载LED，另一引脚连接所述MOS管漏极；

所述辅助绕组端的一个引脚连接所述控制芯片U1的零电压/电流检测引脚ZCD，另一引脚接地端。

4.根据权利要求3所述的电流检测电路，其特征在于，

所述控制芯片U1的采样引脚CS采集到的电流值小于预设电流值，所述驱动引脚GD输出高电平，所述开关管Q1导通，所述电感L1的电感值增大，电感L1储能；

所述控制芯片U1的采样引脚CS采集到的电流值大于预设电流值，所述驱动引脚GD输出低电平，所述开关管Q1关断，所述电感L1的电感值减小，电感L1向所述负载LED放电。

5.一种电流检测系统，包括：控制器、权利要求1-4任一项所述的基于BUCK电路的电流检测电路，其中，所述微控制单元还包括控制端、第一输入端，所述控制器包括接收端和第一输出端；

所述控制器的第一输出端与所述微控制单元的第一输入端连接，所述控制芯片U1包括输入引脚DIM，所述输入引脚DIM与所述微控制单元的控制端连接，所述控制器利用接收端接收来自用户的控制指令，将所述控制指令转换为控制信号后经所述第一输出端输出至所述微控制单元的第一输入端，所述微控制单元将所述控制信号经所述控制端发送至所述控制芯片U1，以由所述控制芯片U1控制所述开关管Q1导通或关断，进而控制所述负载LED的电流值。

6.根据权利要求5所述的电流检测系统，其特征在于，所述电流检测系统还包括：

显示器，具有第二输入端；所述微控制单元还包括第二输出端；

所述显示器的第二输入端与所述微控制单元的第二输出端连接，所述微控制单元将利用其检测端检测出的所述负载LED的电流值经所述第二输出端传输至所述显示器的第二输入端，并显示在显示器上。