CN209979728U - 一种双向电流检测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种双向电流检测电路，包括运算放大器U1、运算放大器U2、MOSFET管V1和MOSFET管V2，所述运算放大器U1的同相输入端串接输入电阻R11的正极，电阻R11的负极接电池BATTERY的正极，电池BATTERY的负极接地，电池BATTERY的负极串接取样电阻R4的正极，电阻R4的负极接接POWER端子。本双向电流检测电路采用一套两级运算放大器和分压电阻网络组成的检测电路，能检测双向电流，无需两套检测电路；直接采用经放大后的检测电压供电，无需采用辅助电源为运算放大器U1供电，减少了组件并节省了PCB空间，降低了成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及电流检测技术领域，具体为一种双向电流检测电路。
背景技术
为了精确控制双向电源输出电流的大小，常规方法是用双运算放大器对取样电阻上的电压信号进行放大，然后将放大的信号电压反馈给控制端，达到控制输出电流的目的。
由于现有方法需要辅助电源供电，并且对双向电流的极性不能很好的处理，导致设计时必须走两条采集线和电源供电线到运算放大器，这增加了布线的难度，也使PCB面积增大；基于上述问题，提供一种双向电流检测电路。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种双向电流检测电路，具有无需辅助电源供电、实现双向检测电流，减少组件并节省PCB板空间，降低成本的优点，解决了现有技术中需辅助电源供电，布线难度大，增大了PCB板面积的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种双向电流检测电路，包括运算放大器U1、运算放大器U2、MOSFET管V1和MOSFET管V2，所述运算放大器U1的同相输入端串接输入电阻R11的正极，电阻R11的负极接电池BATTERY的正极，电池BATTERY的负极接地，电池BATTERY的负极串接取样电阻R4的正极，电阻R4的负极接接POWER端子；所述运算放大器U1的反向输入端接精密薄膜输入电阻R1的正极，精密薄膜输入电阻R1的负极接取样电阻R4的正极；所述精密薄膜输入电阻R1的正极接电阻R5的正极，电阻R5的负极接运算放大器U1的公共端，输入电阻R11的负极接电阻R6的正极，电阻R6的负极接接运算放大器U1的公共端；所述MOSFET管V1的栅极接运算放大器U1的上输出端，MOSFET管V1的源极接电阻R1的输出端，MOSFET管V1的漏极接运算放大器U2的反向输入端；MOSFET管V2的源极接运算放大器U2的下输出端，MOSFET管V2的源极接输入电阻R11的输出端，MOSFET管V2的漏极接运算放大器U2的同相输入端，MOSFET管V1的漏极接反馈电阻R2接地，MOSFET管V2的漏极接反馈电阻R8接地；所述运算放大器U2的输出端接反馈电阻R3正极，反馈电阻R3的负极接运算放大器U2的反向输入端，反馈电阻R3的输出端接输出端子OUT；运算放大器U2的同相输入端串接反馈电阻R9和基准分压电阻R7，基准分压电阻R7的负极接参考电压REF端子，基准分压电阻R7的两端并接基准分压电阻R10。
优选的，所述运算放大器U1和运算放大器U2的型号均为OPA1632。
优选的，所述电阻R5和电阻R6阻值相等。
优选的，所述反馈电阻R2和反馈电阻R8阻值相等。
优选的，所述反馈电阻R2和反馈电阻R8的电阻值均大于电阻R5和电阻R6的阻值。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
本双向电流检测电路，在电池BATTERY放电均衡电流为零时，输出端子OUT电压等于参考电压REF端子所设定的参考电压；电流流过取样电阻R4时会在取样电阻R4上产生Vsense的压降，产生的Vsense压降通过精密薄膜输入电阻R1和精密薄膜输入电阻R11供给运算放大器U1，通过精密薄膜输入电阻R1和精密薄膜输入电阻R11将输入电压转变为差动电流，差动电流经运算放大器U1、MOSFET管V1及MOSFET管V2放大，以使运算放大器U1输入端保持零平衡；在没有输入信号的情况下，当有电流通过取样电阻R4时，产生的Vsense压降通过精密薄膜输入电阻R1和精密薄膜输入电阻R11的电流是不平衡的，并且不再相等，两端不平衡电流经运算放大器U1后分别送给MOSFET管V1及MOSFET管V2，以保持两端电流平衡，差分电流通过反馈电阻R2和反馈电阻R8接地，因此进入反馈电阻R2和反馈电阻R8的电流的差异与Vsense的幅值和极性成正比；由于反馈电阻R2和反馈电阻R8比精密薄膜输入电阻R1和精密薄膜输入电阻R11大，故在电流相同时，其增益为R2/R1、R8/R11；运算放大器U2对反馈电阻R2和反馈电阻R8的电压差进行采样，并将这一电压与参考电压(Vref)进行比较放大5倍输出，最终输出的电压为Vsense差分输入电压经过放大后的电压加上REF脚上提供的参考电压；该双向电流检测电路在应用中直接将输出电压接入SCP引脚和SCN引脚即可；整体采用一套两级运算放大器和分压电阻网络组成的检测电路，能检测双向电流，无需两套检测电路；直接采用经放大后的检测电压供电，无需采用辅助电源为运算放大器U1供电，减少了组件并节省了PCB空间，降低了成本。
附图说明
图1为本实用新型的电路图。
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做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。
请参阅图1，一种双向电流检测电路，包括运算放大器U1、运算放大器U2、MOSFET管V1和MOSFET管V2，运算放大器U1和运算放大器U2的型号均为OPA1632，运算放大器U1的同相输入端串接输入电阻R11的正极，电阻R11的负极接电池BATTERY的正极，电池BATTERY的负极接地，电池BATTERY的负极串接取样电阻R4的正极，电阻R4的负极接接POWER端子；运算放大器U1的反向输入端接精密薄膜输入电阻R1的正极，精密薄膜输入电阻R1的负极接取样电阻R4的正极；精密薄膜输入电阻R1的正极接电阻R5的正极，电阻R5的负极接运算放大器U1的公共端，输入电阻R11的负极接电阻R6的正极，电阻R6的负极接接运算放大器U1的公共端，电阻R5和电阻R6阻值相等；MOSFET管V1的栅极接运算放大器U1的上输出端，MOSFET管V1的源极接电阻R1的输出端，MOSFET管V1的漏极接运算放大器U2的反向输入端；MOSFET管V2的源极接运算放大器U2的下输出端，MOSFET管V2的源极接输入电阻R11的输出端，MOSFET管V2的漏极接运算放大器U2的同相输入端，MOSFET管V1的漏极接反馈电阻R2接地，MOSFET管V2的漏极接反馈电阻R8接地；反馈电阻R2和反馈电阻R8阻值相等，反馈电阻R2和反馈电阻R8的电阻值均大于电阻R5和电阻R6的阻值；运算放大器U2的输出端接反馈电阻R3正极，反馈电阻R3的负极接运算放大器U2的反向输入端，反馈电阻R3的输出端接输出端子OUT；运算放大器U2的同相输入端串接反馈电阻R9和基准分压电阻R7，基准分压电阻R7的负极接参考电压REF端子，基准分压电阻R7的两端并接基准分压电阻R10。
该双向电流检测电路，整体模块构成及模块功能如下：取样电阻R4串接在电流回路中采集取样电压信号；电阻R5和电阻R6组成分压电阻网络，产生共模电压信号；运算放大器U1、精密薄膜输入电阻R1、精密薄膜输入电阻R1R11、反馈电阻R2、反馈电阻R8、MOSFET管V1和MOSFET管V2构成第一级运算放大器，对取样电阻信号放大转换为差模信号供给第二级运算放大器；运算放大器U2、反馈电阻R3、反馈电阻R9、基准分压电阻R7和基准分压电阻R9构成第二级运算放大器，将差模信号放电后输出；工作原理如下：在电池BATTERY放电均衡电流为零时，取样电阻R4的电压降为零，输出端子OUT电压等于参考电压REF端子所设定的参考电压；电流流过取样电阻R4时会在取样电阻R4上产生Vsense的压降，通过检测取样电阻R4的电压，并链接到第一级运算放大器的输入SCP引脚和SCN引脚上，每个输入脚上的电压通过精密薄膜输入电阻R1和精密薄膜输入电阻R11形成电流，SCP和SCN输入端还经过电阻R5和电阻R6提供输入共模电压，供运算放大器U1内部使用；产生的Vsense压降通过精密薄膜输入电阻R1和精密薄膜输入电阻R11供给运算放大器U1，通过精密薄膜输入电阻R1和精密薄膜输入电阻R11将输入电压转变为差动电流，差动电流经运算放大器U1、MOSFET管V1及MOSFET管V2放大，以使运算放大器U1输入端保持零平衡。
在没有输入信号的情况下，精密薄膜输入电阻R1和精密薄膜输入电阻R11的电流相等，当有电流通过取样电阻R4时，产生的Vsense压降通过精密薄膜输入电阻R1和精密薄膜输入电阻R11的电流是不平衡的，并且不再相等，两端不平衡电流经运算放大器U1后分别送给MOSFET管V1及MOSFET管V2，以纠正这种电流不平衡，差分电流通过反馈电阻R2和反馈电阻R8接地，因此进入反馈电阻R2和反馈电阻R8的电流的差异与Vsense的幅值和极性成正比；由于反馈电阻R2和反馈电阻R8比精密薄膜输入电阻R1和精密薄膜输入电阻R11大，故在电流相同时，其增益为R2/R1、R8/R11；运算放大器U2对反馈电阻R2和反馈电阻R8的电压差进行采样，并将这一电压与参考电压(Vref)进行比较放大5倍输出，最终输出的电压为Vsense差分输入电压经过放大后的电压加上REF脚上提供的参考电压；该双向电流检测电路在应用中直接将输出电压接入SCP引脚和SCN引脚即可，SCP引脚和SCN引脚的电压差最大控制在0.6V，VCC控制在3~65V。
综上所述：本双向电流检测电路，在电池BATTERY放电均衡电流为零时，输出端子OUT电压等于参考电压REF端子所设定的参考电压；电流流过取样电阻R4时会在取样电阻R4上产生Vsense的压降，产生的Vsense压降通过精密薄膜输入电阻R1和精密薄膜输入电阻R11供给运算放大器U1，通过精密薄膜输入电阻R1和精密薄膜输入电阻R11将输入电压转变为差动电流，差动电流经运算放大器U1、MOSFET管V1及MOSFET管V2放大，以使运算放大器U1输入端保持零平衡；在没有输入信号的情况下，当有电流通过取样电阻R4时，产生的Vsense压降通过精密薄膜输入电阻R1和精密薄膜输入电阻R11的电流是不平衡的，并且不再相等，两端不平衡电流经运算放大器U1后分别送给MOSFET管V1及MOSFET管V2，以保持两端电流平衡，差分电流通过反馈电阻R2和反馈电阻R8接地，因此进入反馈电阻R2和反馈电阻R8的电流的差异与Vsense的幅值和极性成正比；由于反馈电阻R2和反馈电阻R8比精密薄膜输入电阻R1和精密薄膜输入电阻R11大，故在电流相同时，其增益为R2/R1、R8/R11；运算放大器U2对反馈电阻R2和反馈电阻R8的电压差进行采样，并将这一电压与参考电压(Vref)进行比较放大5倍输出，最终输出的电压为Vsense差分输入电压经过放大后的电压加上REF脚上提供的参考电压；该双向电流检测电路在应用中直接将输出电压接入SCP引脚和SCN引脚即可；整体采用一套两级运算放大器和分压电阻网络组成的检测电路，能检测双向电流，无需两套检测电路；直接采用经放大后的检测电压供电，无需采用辅助电源为运算放大器U1供电，减少了组件并节省了PCB空间，降低了成本。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种双向电流检测电路，包括运算放大器U1、运算放大器U2、MOSFET管V1和MOSFET管V2，其特征在于：所述运算放大器U1的同相输入端串接输入电阻R11的正极，电阻R11的负极接电池BATTERY的正极，电池BATTERY的负极接地，电池BATTERY的负极串接取样电阻R4的正极，电阻R4的负极接接POWER端子；所述运算放大器U1的反向输入端接精密薄膜输入电阻R1的正极，精密薄膜输入电阻R1的负极接取样电阻R4的正极；所述精密薄膜输入电阻R1的正极接电阻R5的正极，电阻R5的负极接运算放大器U1的公共端，输入电阻R11的负极接电阻R6的正极，电阻R6的负极接接运算放大器U1的公共端；MOSFET管V1的栅极接运算放大器U1的上输出端，MOSFET管V1的源极接电阻R1的输出端，MOSFET管V1的漏极接运算放大器U2的反向输入端；MOSFET管V2的源极接运算放大器U2的下输出端，MOSFET管V2的源极接输入电阻R11的输出端，MOSFET管V2的漏极接运算放大器U2的同相输入端，MOSFET管V1的漏极接反馈电阻R2接地，MOSFET管V2的漏极接反馈电阻R8接地；所述运算放大器U2的输出端接反馈电阻R3正极，反馈电阻R3的负极接运算放大器U2的反向输入端，反馈电阻R3的输出端接输出端子OUT；运算放大器U2的同相输入端串接反馈电阻R9和基准分压电阻R7，基准分压电阻R7的负极接参考电压REF端子，基准分压电阻R7的两端并接基准分压电阻R10。
2.根据权利要求1所述的一种双向电流检测电路，其特征在于：所述运算放大器U1和运算放大器U2的型号均为OPA1632。
3.根据权利要求1所述的一种双向电流检测电路，其特征在于：所述电阻R5和电阻R6阻值相等。
4.根据权利要求1所述的一种双向电流检测电路，其特征在于：所述反馈电阻R2和反馈电阻R8阻值相等。
5.根据权利要求1所述的一种双向电流检测电路，其特征在于：所述反馈电阻R2和反馈电阻R8的电阻值均大于电阻R5和电阻R6的阻值。
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Cited By (2)
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| CN110045173A (zh) * | 2019-05-24 | 2019-07-23 | 杭州科工电子科技有限公司 | 一种双向电流检测电路 |
| CN117907665A (zh) * | 2024-03-12 | 2024-04-19 | 湃晟芯(苏州)科技有限公司 | 一种高精度、高泛用性的电流检测电路 |
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