CN212134804U

CN212134804U - 电流双路取样电路

Info

Publication number: CN212134804U
Application number: CN202020310144.8U
Authority: CN
Inventors: 诸葛骏
Original assignee: Shenzhen Asundar Electronic Co ltd
Current assignee: Shenzhen Angshengda Electronics Co.,Ltd.
Priority date: 2020-03-12
Filing date: 2020-03-12
Publication date: 2020-12-11
Anticipated expiration: 2030-03-12

Abstract

本公开涉及一种电流双路取样电路，包括：电流采样器、第一取样电阻和第二取样电阻；电流采样器包括：第一电压检测器、第二电压检测器、处理器；第一取样电阻和第二取样电阻相互串联，并设于电压输入端和负载输出端之间；第一电压检测器与第一取样电阻并联；第二电压检测器与第二取样电阻并联；处理器的信号输入端与第一电压检测器和第二电压检测器的电压输出端电连接；处理器用于根据第一电压值或第二电压值计算待测电路的电流值。本方案通过设置第一取样电阻和第二取样电阻，可以保证无论通过哪个取样电阻进行电流测量，都能使接入测量电路的电阻保持不变，进而可以保持电路中各个分压的电压值的稳定性。

Description

电流双路取样电路

技术领域

本公开涉及测量技术领域，尤其涉及一种电流双路取样电路。

背景技术

目前电流采样方法为使用采样电阻串联到采样回路中，通过测量电阻的电压来计算电流。

目前多量程电流采样切换量程的方法主要为切换对应量程的取样电阻的方式，当某一电压过大时，超过测量范围时，选取电阻值更小的电阻进行电压测量，进而计算得到对应的电流值。

但是，采用该方法，会导致在切换过程中因档位跳变，电压的变化不能很快被响应，造成存在不确定状态的情况，无法得到准确的电流值。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本申请要解决的技术问题是解决进行利用采样电阻进行电流采样时，解决档位跳变时，电路响应延迟造成电流值不准确的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种电流采样保护电路及电流采样电路。

本申请提供了一种电流双路取样电路，包括：电流采样器、第一取样电阻和第二取样电阻；所述电流采样器包括：第一电压检测器、第二电压检测器、处理器、

所述第一取样电阻和第二取样电阻相互串联，并设于电压输入端和负载输出端之间；

所述第一电压检测器与所述第一取样电阻并联，用于测量所述第一取样电阻的第一电压值；

所述第二电压检测器与所述第二取样电阻并联，用于测量所述第二取样电阻的第二电压值；

所述处理器的信号输入端与所述第一电压检测器和所述第二电压检测器的电压输出端电连接；所述处理器用于根据第一电压值或第二电压值计算待测电路的电流值。

可选的，如前述的电流双路取样电路，还包括：场效应管；

所述场效应管与所述第二取样电阻并联，且所述场效应管的漏极分别与所述第一取样电阻和第二取样电阻电连接，所述场效应管的源极与所述负载输出端电连接。

可选的，如前述的电流双路取样电路，所述场效应管的栅极连接至一处理器，用于通过所述处理器对栅极的管控实现漏极与源极之间的通断路。

可选的，如前述的电流双路取样电路，所述场效应管为MOS管。

可选的，如前述的电流双路取样电路，所述MOS管为N型MOS 管。

可选的，如前述的电流双路取样电路，所述第一取样电阻的电阻值小于所述第二取样电阻的电阻值。

可选的，如前述的电流双路取样电路，所述处理器包括：第一电压比较器、第一电流计算器、第二电压比较器和第二电流计算器，其中，

所述第一电压比较器和第一电流计算器的输入端均与所述第一电压检测器的电压输出端电连接；所述第一电压比较器的输出端与所述第一电流计算器的供电端相连接，当所述第一电压值小于预设电压阈值时输出高电平至所述第一电流计算器的供电端，以使所述第一电流计算器工作；

所述第二电压比较器和第二电流计算器的输入端均与所述第二电压检测器的电压输出端电连接；所述第二电压比较器的输出端与所述第二电流计算器的供电端相连接，当所述第二电压值小于预设电压阈值时输出高电平至所述第二电流计算器的供电端，以使所述第二电流计算器工作；

所述第一电流计算器的输出端和所述第二电流计算器的输出端相连接后作为所述处理器的电流输出端。

可选的，如前述的电流双路取样电路，所述电流采样器还包括：电流指示器；

所述电流指示器的信号输入端与所述处理器的信号输出端电连接，用于指示所述处理器计算得到的电流值。

可选的，如前述的电流双路取样电路，所述电流指示器包括：指示指针、LED数字显示屏、电流示波器中的至少一种。

可选的，如前述的电流双路取样电路，所述电流采样器采用型号为STM32f373的电流采样芯片。

(三)有益效果

本申请通过提供一种电流双路取样电路，包括：电流采样器、第一取样电阻和第二取样电阻；所述电流采样器包括：第一电压检测器、第二电压检测器、处理器；所述第一取样电阻和第二取样电阻相互串联，并设于电压输入端和负载输出端之间；所述第一电压检测器与所述第一取样电阻并联，用于测量所述采样电阻的第一电压值；所述第二电压检测器与所述第二取样电阻并联，用于测量所述采样电阻的第二电压值；所述处理器的信号输入端与所述第一电压检测器和所述第二电压检测器的电压输出端电连接；所述处理器用于根据第一电压值或第二电压值计算待测电路的电流值。本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：通过设置第一取样电阻和第二取样电阻，可以保证无论通过哪个取样电阻进行电流测量，都能使接入测量电路的电阻始终未发生变化，进而可以保持电路中各个分压的电压值的稳定性；因此可以解决相关技术中，为了使电压大小在测量范围内，通过切换电阻的方式进行测量范围调整，导致的在切换过程中因档位跳变，电压的变化不能很快被响应，造成存在不确定状态以及无法得到准确电流值的情况。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

为了更清楚地说明本申请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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种电流双路取样系统的电路结构示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种电流双路取样系统的电路结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请实施例提供的一种电流双路取样电路，包括：电流采样器、第一取样电阻R1和第二取样电阻R2；电流采样器包括：第一电压检测器、第二电压检测器、处理器；

第一取样电阻R1和第二取样电阻R2相互串联，并设于电压输入端和负载输出端之间；

第一电压检测器与第一取样电阻R1并联，用于测量第一取样电阻 R1的第一电压值；

第二电压检测器与第二取样电阻并联，用于测量第二取样电阻R2 的第二电压值；

处理器的信号输入端与第一电压检测器和第二电压检测器的电压输出端电连接；处理器用于根据第一电压值或第二电压值计算待测电路的电流值。

具体的，处理器利用第一电压值和第一取样电阻R1的电阻值，计算流经第一取样电阻R1的第一电流值，以及，利用第二电压值和第二取样电阻R2的电阻值，计算流经第二取样电阻R2的第二电流值。

一般的，由于进行电流采样是在接有负载的情况下进行的，因此，第一取样电阻R1和第二取样电阻R2的阻值是远小于负载设备的内阻的，以免分压太大，导致负载设备本身的电压太小，进而对负载设备的运行造成影响；且第一取样电阻R1和第二取样电阻R2为已知阻值的电阻。

第一取样电阻R1和第二取样电阻R2相互串联，并设于电压输入端Vin-和负载输出端Vout-之间；在工作时，第一取样电阻R1和第二取样电阻R2与负载相串联，以使得通过负载的电流和通过第一取样电阻R1以及第二取样电阻R2的电流一致。另外，可选的，电压输入端Vin-接地。

第一取样电阻R1的两端分别与电流采样器中的第一电压采样模块并联；一般的，电流的检测都是通过检测电压以及电阻得到的，因此先通过第一电压采样模块检测第一取样电阻R1两端的电压，然后根据第一取样电阻R1本身的阻值得到电流大小的。

第二取样电阻R2的两端分别与电流采样器中的第二电压采样模块并联；一般的，电流的检测都是通过检测电压以及电阻得到的，因此先通过第二电流采样模块检测第二取样电阻R2两端的电压，然后根据第一取样电阻R1本身的阻值得到电流大小的。

具体的，第一电流采样模块和第二电流采样模块可以是相互独立设置，也可以是集成为一整体装置。

由于电流值都是通过电压值测量得到的，本申请通过设置第一取样电阻R1和第二取样电阻R2两个电阻，可以保证无论通过哪个取样电阻进行电流测量，都能使接入测量电路的电阻始终未发生变化，进而可以保持电路中各个分压的电压值的稳定性；因此可以解决相关技术中，为了使电压大小在测量范围内，通过切换电阻的方式进行测量范围调整，导致的在切换过程中因档位跳变，电压的变化不能很快被响应，造成存在不确定状态以及无法得到准确电流值的情况。

如图1所示，在本申请实施例中，如前述的电流双路取样电路，还包括：场效应管Q1；

场效应管Q1与第二取样电阻R2并联，且场效应管Q1的漏极分别与第一取样电阻R1和第二取样电阻R2电连接，场效应管Q1的源极与负载输出端电连接。即通过场效应管Q1实现一个用于对第二取样电阻R2进行短路的开关电路。由于场效应管的充电电路和放电电路都是低阻电路，因此，其充、放电过程都比较快，从而使对应的开关电路有较高的开关速度。

在本申请实施例中，如前述的电流双路取样电路，场效应管Q1的栅极连接至一处理器，用于通过处理器对栅极的管控实现漏极与源极之间的通断路。

具体的，在场效应管中随着栅极与源极之间的电压的增加，会使漏极与源极之间从断开状态到导通状态，且一般情况下，场效应管Q1 中漏极与源极之间能够导通的电压称为阈值电压；因此栅极还可以连接有一电压输入端(图中未示出)，用于在处理器的控制下对栅极进行加压或降压，以管控实现漏极与源极之间的通断路。

在本申请实施例中，如前述的电流双路取样电路中的场效应管Q1 可以为MOS管；并且，当场效应管Q1为MOS管时，其类型可以为 N型MOS管。

在本申请实施例中，如前述的电流双路取样电路，第一取样电阻 R1的电阻值小于第二取样电阻R2的电阻值。

具体的，第一取样电阻R1的电阻值小于第二取样电阻R2的电阻值，进而可以使第一取样电阻R1的上的分压V1与第二取样电阻R2 上的分压V2各不相同，以供电流采样器从中选择合适的分压进行电流计算，例如：分压V1太小时，采用V2计算电流；当分压V2太大，超出测量范围时，则采用V1计算电流；从而可以实现灵活的数值选取功能。

如图2所示，如前述的电流双路取样电路，处理器包括：第一电压比较器11、第一电流计算器12、第二电压比较器21和第二电流计算器22，其中，

第一电压比较器11和第一电流计算器12的输入端均与第一电压检测器的电压输出端电连接；第一电压比较器11的输出端与第一电流计算器的供电端相连接，当第一电压值小于预设电压阈值时输出高电平至第一电流计算器12的供电端，以使第一电流计算器工作；

第二电压比较器21和第二电流计算器22的输入端均与第二电压检测器的电压输出端电连接；第二电压比较器21的输出端与第二电流计算器的供电端相连接，当第二电压值小于预设电压阈值时输出高电平至第二电流计算器22的供电端，以使第二电流计算器22工作；

第一电流计算器12的输出端和第二电流计算器22的输出端相连接后作为处理器的电流输出端。

具体的，第一电压比较器11从所述第一电压检测器的电压输出端获取所述第一电压值，并在所述第一电压值小于预设电压阈值时将所述第一电压值输出至第一电流计算器12；第一电流计算器12的供电端收到高电平后启动，通过第一电压值以及第一取样电阻R1的阻值得到第一电流值；

第二电压比较器21从所述第二电压检测器的电压输出端获取所述第二电压值，并在所述第二电压值小于预设电压阈值时将所述第二电压值输出至第二电流计算器22；第二电流计算器22的供电端收到高电平后启动，通过第二电压值以及第二取样电阻R2的阻值得到第二电流值；其中，预设电压阈值为第一电压检测器和第二电压检测器能够检测的电压上限值；

进一步的，在得到第一电流计算器12和第二电流计算器22的输出结果之后，还可以选取一个最佳值(例如：最大的电流值)作为待检测电路的电流值；也可以对两个输出结果进行平均值计算。

在本申请实施例中，如前述的电流双路取样电路，电流采样器还包括：电流指示器；

电流指示器的信号输入端与处理器的信号输出端电连接，用于指示处理器计算得到的电流值。

在本申请实施例中，如前述的电流双路取样系统，电流指示器包括：指示指针、LED数字显示屏、电流示波器中的至少一种。

在本申请实施例中，如前述的电流双路取样电路，电流采样器采用型号为STM32f373的电流采样芯片。

型号为STM32f373的电流采样芯片的程序都是模块化的，接口相简单，工作速度快；同时价格低廉，易于进行推广制造以及使用。

具体的，如图2所示，在实现时，可以通过电流采样芯片的AD 接口进行电压的检测，其中，可以用电流采样芯片中的一组AD接口1 (即图中AD1+与AD1-)进行第一取样电阻R1的分压V1的检测，另一组AD接口2(即图中AD2+与AD2-)进行第二取样电阻R2的分压 V2的检测。

实现原理：

当电流经过第一取样电阻R1和第二取样电阻R2两端，分别产生了电压V1和V2，IC的2路AD转换分别获取电压V1和V2，再根据第一取样电阻R1和第二取样电阻R2的阻值的换算出电流值，并且可以选用一个最佳值使用。当电流过大，V2超出了IC的测量范围，IC 就使用V1的值来进行计算。另外当V2电压过大时，可能会导致负载输出端Vout的电压过小，负载无法正常运行，因此可以将Q1的源极与漏极进行导通，来短路R2，使V2接近于0。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种电流双路取样电路，其特征在于，包括：电流采样器、第一取样电阻和第二取样电阻；所述电流采样器包括：第一电压检测器、第二电压检测器、处理器；

2.根据权利要求1所述的电流双路取样电路，其特征在于，还包括：场效应管；

3.根据权利要求2所述的电流双路取样电路，其特征在于，所述场效应管的栅极连接至一处理器，用于通过所述处理器对栅极的管控实现漏极与源极之间的通断路。

4.根据权利要求2所述的电流双路取样电路，其特征在于，所述场效应管为MOS管。

5.根据权利要求4所述的电流双路取样电路，其特征在于，所述MOS管为N型MOS管。

6.根据权利要求1所述的电流双路取样电路，其特征在于，所述第一取样电阻的电阻值小于所述第二取样电阻的电阻值。

7.根据权利要求1所述的电流双路取样电路，其特征在于，所述处理器包括：第一电压比较器、第一电流计算器、第二电压比较器和第二电流计算器，其中，

8.根据权利要求1所述的电流双路取样电路，其特征在于，所述电流采样器还包括：电流指示器；

9.根据权利要求8所述的电流双路取样电路，其特征在于，所述电流指示器包括：指示指针、LED数字显示屏、电流示波器中的至少一种。

10.根据权利要求1所述的电流双路取样电路，其特征在于，所述电流采样器采用型号为STM32f373的电流采样芯片。