CN211979030U - 一种宽范围高精度电流采样电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种宽范围高精度电流采样电路，包括充电装置和蓄电池之间串联的开关器件Q1和采样电阻R1，所述开关器件Q1和采样电阻R1串联的同时与采样电阻R2并联，还包括采样网络一、采样网络二和逻辑判断及驱动网络，采样网络一与采样电阻R1并联，采样网络二与采样电阻R2并联，逻辑判断及驱动网络分别与采样网络一、采样网络二和开关器件Q1相连。充分利用防反灌开关管，根据电流大小进行实时切换，实现宽范围高精度电流采样，充分利用开关管的内部寄生二极管，满足充电电流的快速变化，同时所用的采样器件精度要求较低，成本低廉。

Description

一种宽范围高精度电流采样电路

技术领域

本实用新型涉及电力管理领域，尤其涉及一种宽范围高精度电流采样电路。

背景技术

蓄电池作为储能装置，广泛应用于国民经济的各个场合，特别是纯电动汽车兴起后，汽车动力电池装机量大增。有资料显示，在对蓄电池进行充电的装置中，为防止蓄电池电池向充电装置流动，形成浪涌电流而导致充电设备损坏，在这些装置中，一般都均采用继电器、开关管或者逆止二极管。若采用二极管，在正常工作时防反灌装置所引入的损耗较大，因而通常采用继电器或者开关管。如今对于蓄电池充、放电的采样精度要求日益提高，在直流充电领域，充电电流大，充电电流精度要求高于0.2级，更有某些特殊场合要求电流精度采样高于0.05级。但这些高精度采样一般采用极高精度的采样器件，特别是高精度运放，成本极为昂贵。

中国专利文献CN107727925A公开了一种“高精度宽范围峰值电流采样电路”。采用了包括SenseFET采样管MNs、预降压电路、箝位运算放大器OP、NMOS调整管M1和采样电阻R1，SenseFET采样管MNs通过箝位运算放大器OP和调整管M1将其源端电位Vx箝位到功率开关节点SW点；预降压电路实现预降压功能，且通过额外的反馈控制使其降压大小可调，从而使其输出稳定在箝位运放输入范围内，保证在大范围变化的功率电源内均能够实现正常的电流采样，采样电流通过采样电阻R1转化为采样电压。上述技术方案采用高精度运放用于提高测量精度，成本高昂。

发明内容

本实用新型主要解决原有的高精度采样成本高的技术问题，提供一种宽范围高精度电流采样电路，充分利用防反灌开关管，根据电流大小进行实时切换，实现宽范围高精度电流采样，充分利用开关管的内部寄生二极管，满足充电电流的快速变化，同时所用的采样器件精度要求较低，成本低廉。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本实用新型包括充电装置和蓄电池之间串联的开关器件Q1和采样电阻R1，所述开关器件Q1和采样电阻R1串联的同时与采样电阻R2并联。采样电阻将流经其的电流信号转化为电压信号。流经采样电阻R1的电流为I1；流经采样电阻R2中的电流为I2，则总充电电流为I1+I2。

作为优选，还包括采样网络一、采样网络二和逻辑判断及驱动网络，采样网络一与采样电阻R1并联，采样网络二与采样电阻R2并联，逻辑判断及驱动网络分别与采样网络一、采样网络二和开关器件Q1相连。采样网络一用于对采样电阻R1两端的电压信号进行运算，采样网络二用于对采样电阻R2两端的电压信号进行运算。逻辑判断及驱动网络获取采样网络一和采样网络二的输出值，计算得出实际的总充电电流，并根据总充电电流的大小控制开关器件Q1的开断。当电流小于某个设定值时，关断开关装置；而当电流大于设定值时，开通开关装置。

作为优选，所述的采样电阻R2的阻值远大于采样电阻R1。通过对充电电流的实时判断并自动控制防反灌装置的通断，以最优的采样方案实现对宽范围充电电流的采样。当充电电流低于某个值时，逻辑判断及驱动网络关闭防反灌装置，则充电电流从采样电阻R2经过，从而在采样电阻R2两端形成较大的电压信号，此时采样网络二可简便地实现高精度采样。当充电电流变大时，其可自动经过逆止二极管D1，箝位采样电阻R2两端的电压，从而保护了采样电阻R2；同时逻辑判断及驱动网络控制防接反灌装置开通，进一步减小了采样电阻R2两端的电压，降低损耗，提高效率。

作为优选，所述的开关器件Q1包括继电器与逆止二极管D1，继电器的控制线圈与逻辑判断及驱动网络相连。逻辑判断及驱动网络根据总充电电流的大小控制开关器件Q1的开断。

作为优选，所述的继电器与逆止二极管的组合由含有寄生二极管的半导体器件D1等效替代。采用含有寄生二极管的半导体器件，其优点是：开关速度快、无开关寿命问题、无需外加逆止二极管、导通电阻或导通压降小、损耗小、驱动简单。

作为优选，使用霍尔元器件或磁通门元器件对采样电阻进行等效替代。

本实用新型的有益效果是：充分利用防反灌开关管，根据电流大小进行实时切换，实现宽范围高精度电流采样，充分利用开关管的内部寄生二极管，满足充电电流的快速变化，同时所用的采样器件精度要求较低，成本低廉。

附图说明

图1是本实用新型的一种1级切换的电路原理图。

图2是本实用新型的一种2级切换的电路原理图。

图中1充电装置，2蓄电池，3采样网络一，4采样网络二，5逻辑判断及驱动网络，6采样网络三。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种宽范围高精度电流采样电路，如图1所示，包括充电装置1和蓄电池2之间串联的开关器件Q1和采样电阻R1，开关器件Q1和采样电阻R1串联的同时与采样电阻R2并联。采样电阻将流经其的电流信号转化为电压信号。流经采样电阻R1的电流为I1；流经采样电阻R2中的电流为I2，则总充电电流为I1+I2。采样电阻R2的阻值远大于采样电阻R1。还包括采样网络一3、采样网络二4和逻辑判断及驱动网络5，采样网络一3与采样电阻R1并联，采样网络二4与采样电阻R2并联，逻辑判断及驱动网络5分别与采样网络一3、采样网络二4和开关器件Q1相连。采样网络一用于对采样电阻R1两端的电压信号进行运算，采样网络二用于对采样电阻R2两端的电压信号进行运算。逻辑判断及驱动网络获取采样网络一和采样网络二的输出值，计算得出实际的总充电电流，并根据总充电电流的大小控制开关器件Q1的开断。当电流小于某个设定值时，关断开关装置；而当电流大于设定值时，开通开关装置。开关器件Q1包括继电器与逆止二极管D1，继电器的控制线圈与逻辑判断及驱动网络5相连。继电器与逆止二极管的组合由含有寄生二极管的半导体器件D1等效替代。采用含有寄生二极管的半导体器件，其优点是：开关速度快、无开关寿命问题、无需外加逆止二极管、导通电阻或导通压降小、损耗小、驱动简单。使用霍尔元器件或磁通门元器件能够对采样电阻进行等效替代。

工作时，采样网络一和采样网络二采集采样电阻R1和采样电阻R2的电压信号并输出，逻辑判断及驱动网络获取采样网络一和采样网络二的输出值，计算得出实际的总充电电流，并根据总充电电流的大小控制开关器件Q1的开断。当充电电流低于某个值时，逻辑判断及驱动网络关闭防反灌装置，则充电电流从采样电阻R2经过，从而在采样电阻R2两端形成较大的电压信号，此时采样网络二可简便地实现高精度采样。当充电电流变大时，其自动经过逆止二极管D1，箝位采样电阻R2两端的电压，从而保护了采样电阻R2；同时逻辑判断及驱动网络控制防接反灌装置开通，进一步减小了采样电阻R2两端的电压，降低损耗，提高效率。

为了进一步提高采样精度，采用如图2的2级切换甚至带用更多的可切换采样支路的电路实现。

Claims (5)

1.一种宽范围高精度电流采样电路，其特征在于，包括串联在充电装置(1)和蓄电池(2)之间的开关器件Q1、采样电阻R1，所述开关器件Q1和采样电阻R1串联的同时与采样电阻R2并联，还包括采样网络一(3)、采样网络二(4)和逻辑判断及驱动网络(5)，采样网络一(3)与采样电阻R1并联，采样网络二(4)与采样电阻R2并联，逻辑判断及驱动网络(5)分别与采样网络一(3)、采样网络二(4)和开关器件Q1相连。

2.根据权利要求1所述的一种宽范围高精度电流采样电路，其特征在于，所述采样电阻R2的阻值远大于采样电阻R1。

3.根据权利要求1所述的一种宽范围高精度电流采样电路，其特征在于，所述开关器件Q1包括继电器与逆止二极管D1，继电器的控制线圈与逻辑判断及驱动网络(5)相连。

4.根据权利要求3所述的一种宽范围高精度电流采样电路，其特征在于，所述继电器与逆止二极管的组合由含有寄生二极管的半导体器件D1等效替代。

5.根据权利要求3所述的一种宽范围高精度电流采样电路，其特征在于，使用霍尔元器件或磁通门元器件对采样电阻进行等效替代。

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