CN212391534U - 一种电流检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电流检测电路，包括主控单元、第一电阻、第二电阻、第一电子开关和电流监测芯片，第一电阻的第一端分别与第一电子开关的输入端和电流监测芯片的第一输入端连接，第二电阻的第一端分别与第一电阻的第二端和第一电子开关的输出端连接，第二电阻的第二端与电流监测芯片的第二输入端连接，第一电子开关的控制端和电流监测芯片的输出端分别与主控单元连接。本实用新型能够在待检测电路回路中的电流值较小时采用阻值较大的检测电阻检测待检测电路回路中的电流，提高了检测精度，并能在待检测电路回路中的电流值较大时采用阻值较小的检测电阻检测待检测电路回路中的电流，提高测量的准确性，使本实用新型具有较宽的电流检测范围。

Description

一种电流检测电路

技术领域

本实用新型涉及电路技术领域，特别是涉及一种电流检测电路。

背景技术

随着电子设备在人们生活中不断出现，电子设备开始在人们生活中承担着越来越重要的作用，电子设备的研发速度也越来越快。在日常的测试、实验、研发过程中，电子产品和电子设备，大到冰箱、笔记本、电视机，小到数显游标卡尺、计算器等，在研制测试过程中，都需要直流输出电源提供一个稳定良好的测试环境和供电电源。

现有直流输出电源通常需要设置电流检测电路对其实际输出电流值进行检测，并根据检测结果来调节输出电流，使其实际的输出电流值符合要求，常用的电流检测方法是在直流输出电源的输出回路中串联一个检测电阻，随即该检测电阻两端会形成一定的压降，通过电流监测芯片采集该检测电阻两端的压降并利用欧姆定律计算出直流输出电源的输出电流值。

为了满足大多数测试输出电流的需求，直流输出电源的输出电流值范围通常较大(往往为几微安至几安不等)，但现有电流检测电路的电流检测范围较窄，无法满足测量需求，往往存在当直流输出电源的输出电流值较小(如输出电流为微安级别)且检测电阻的阻值也较小时电流检测精度较低，或当直流输出电源的输出电流值较大(如输出电流为几安)且检测电阻的阻值也较大时检测电阻两端的压降超出电流监测芯片的电压量程的现象。

实用新型内容

本实用新型为解决上述技术问题，提供了一种电流检测电路，包括主控单元、第一电阻、第二电阻、第一电子开关和电流监测芯片，所述第一电阻的第一端分别与所述第一电子开关的输入端和电流监测芯片的第一输入端连接，所述第二电阻的第一端分别与所述第一电阻的第二端和第一电子开关的输出端连接，所述第二电阻的第二端与所述电流监测芯片的第二输入端连接，所述第一电子开关的控制端和电流监测芯片的输出端分别与所述主控单元连接。

优选的，还包括第二电子开关，所述第二电子开关为单刀双掷式电子开关，所述第一电阻的第一端与所述第二电子开关的第一输入端连接，所述第二电阻的第一端与所述第二电子开关的第二输入端连接，所述第二电子开关的输出端与所述电流监测芯片的第一输入端连接，所述第二电子开关的控制端与所述主控单元连接。

优选的，所述第一电阻的阻值大于所述第二电阻的阻值。

优选的，所述第一电阻能承受的功率大于4W，所述第二电阻能承受的功率大于1W。

优选的，所述电流监测芯片的型号为INA219BIDCNR。

优选的，所述主控单元包括主控芯片，主控芯片的型号为ATMEGA2560-16AU。

优选的，所述第一电子开关为继电器。

优选的，所述第二电子开关为继电器。

优选的，还包括供电电路，所述供电电路包括AC-DC开关电源电路、DC-DC开关电源电路和LDO降压电路，所述AC-DC开关电源电路通过所述DC-DC开关电源电路与所述LDO降压电路连接，所述LDO降压电路分别与所述主控单元和电流监测芯片连接。

优选的，所述AC-DC开关电源电路为高频开关电源电路。

相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型通过设置第一电阻、第二电阻和第一电子开关，第一电阻的第一端分别与第一电子开关的输入端和电流监测芯片的第一输入端连接，第二电阻的第一端分别与第一电阻的第二端和第一电子开关的输出端连接，第二电阻的第二端与电流监测芯片的第二输入端连接，第一电子开关的控制端和电流监测芯片的输出端分别与主控单元连接，能够实现在待检测电路回路中的电流值较小(如待检测电路回路中的电流值为微安级别)时，采用阻值较大的检测电阻(即第一电阻和第二电阻串联后作为检测电阻)结合电流监测芯片对待检测电路回路中的电流进行检测，大大提高了电流检测精度，并在待检测电路回路中的电流值较大(如待检测电路回路中的电流值为几安)时，采用阻值较小的检测电阻(即仅第二电阻作为检测电阻)结合电流监测芯片对待检测电路回路中的电流进行检测，避免检测电阻两端的压降超出电流监测芯片的电压量程，提高测量的准确性，进而使本实用新型的电流检测电路具有较宽的电流检测范围，适用范围更广。

2、本实用新型通过设置单刀双掷式的第二电子开关，第二电子开关的控制端与主控单元连接，第一电阻的第一端和第一电阻的第二端分别通过第二电子开关与电流监测芯片的第一输入端连接，能够进一步提高电流检测的准确性。

附图说明

图1是本实用新型的电路框图；

图2是本实用新型主控芯片的示意图；

图3是本实用新型第一电阻、第二电阻、第一电子开关和电流监测芯片的电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明；但本实用新型的一种电流检测电路不局限于实施例。

实施例，请参见图1所示，本实用新型的一种电流检测电路，用于检测待检测电路回路中电流值的大小，所述电流检测电路包括主控单元1、第一电阻R47、第二电阻R15、第一电子开关2和电流监测芯片U4，第一电阻R47的第一端分别与第一电子开关2的输入端和电流监测芯片U4的第一输入端连接，第二电阻R15的第一端分别与第一电阻R47的第二端和第一电子开关2的输出端连接，第二电阻R15的第二端与电流监测芯片U4的第二输入端连接，第一电子开关2的控制端和电流监测芯片U4的输出端分别与主控单元1连接。本实施例中，电流监测芯片U4的第一输入端具体为电流监测芯片U4的负极输入端，电流监测芯片U4的第二输入端具体为电流监测芯片U4的正极输入端，第一电阻R47和第二电阻R15串联后串接入待检测电路回路中，电流监测芯片U4内部存储有第一电阻R47和第二电阻R15的阻值，电流监测芯片U4能够通过检测第二电阻R15两端的电压或第一电阻R47的第一端与第二电阻R15的第二端之间的电压，再经欧姆定律计算出待检测电路回路中电流值的大小，并将检测结果反馈至主控单元1。

本实施例中，当电流监测芯片U4检测到的待检测电路回路中的电流值小于等于预设阈值时，主控单元1发送控制信号至第一电子开关2的控制端以控制第一电子开关2断开，此时，第一电阻R47与第二电阻R15串联并串接在待检测电路回路中，电流监测芯片U4通过检测第一电阻R47的第一端与第二电阻R15的第二端之间的电压，再经欧姆定律计算出待检测电路回路中的电流值；当电流监测芯片U4检测到的待检测电路回路中的电流值大于前述预设阈值时，主控单元1发送控制信号至第一电子开关2的控制端以控制第一电子开关2闭合，此时，第一电阻R47被短路，电流监测芯片U4通过检测第二电阻R15两端的电压，再经欧姆定律计算出待检测电路回路中的电流值，从而实现在待检测电路回路中的电流值较小(如待检测电路回路中的电流值为微安级别)时，采用阻值较大的检测电阻(即第一电阻R47和第二电阻R15串联后作为检测电阻)结合电流监测芯片U4对待检测电路回路中的电流进行检测，大大提高了电流检测精度，并在待检测电路回路中的电流值较大(如待检测电路回路中的电流值为几安)时，采用阻值较小的检测电阻(即仅第二电阻R15作为检测电阻)结合电流监测芯片U4对待检测电路回路中的电流进行检测，避免检测电阻两端的压降超出电流监测芯片U4的电压量程，提高测量的准确性，进而使本实用新型的电流检测电路具有较宽的电流检测范围，适用范围更广。

本实施例中，所述电流检测电路具体用于检测直流输出电源(图中未示出)的输出电流值的大小，直流输出电源用于为负载4供电，第一电阻R47的第一端与直流输出电源的输出端连接，请参见图1，第二电阻R15的第二端与负载4的一端连接，负载4的另一端与信号地连接。当然，在其他实施例中，电流检测电路也可以应用于其他任何需要检测电流值大小的待检测电路回路中，具体实施方式并不以此为限。

请参见图1所示，本实施例中，还包括第二电子开关3，第二电子开关3为单刀双掷式电子开关，第二电子开关3的控制端与主控单元1连接，第一电阻R47的第一端与第二电子开关3的第一输入端连接，第二电阻R15的第一端与第二电子开关3的第二输入端连接，第二电子开关3的输出端与电流监测芯片U4的第一输入端连接，也即，第一电阻R47的第一端和第一电阻R47的第二端分别通过第二电子开关3与电流监测芯片U4的第一输入端连接。

本实施例中，当电流监测芯片U4检测到的待检测电路回路中的电流值小于等于前述预设阈值时，主控单元1发送控制信号至第一电子开关2的控制端以控制第一电子开关2断开的同时，主控单元1还发送控制信号至第二电子开关3的控制端以控制第二电子开关3将第一电阻R47的第一端与电流监测芯片U4的第一输入端接通，使电流监测芯片U4能够检测第一电阻R47的第一端与第二电阻R15的第二端之间的电压；当电流监测芯片U4检测到的待检测电路回路中的电流值大于前述预设阈值时，主控单元1发送控制信号至第一电子开关2的控制端以控制第一电子开关2闭合的同时，主控单元1还发送控制信号至第二电子开关3的控制端以控制第二电子开关3将第二电阻R15的第一端与电流监测芯片U4的第一输入端接通，第一电子开关2存在一定的损耗，其两端会形成一定的压降，通过第二电子开关3将第二电阻R15的第一端与电流监测芯片U4的第一输入端接通，可避免电流监测芯片U4在检测第二电阻R15两端的电压时也将第一电子开关2两端的压降计入在内，从而进一步提高测量的准确性。

本实施例中，所述第一电阻能承受的功率大于4W，所述第二电阻能承受的功率大于1W，第一电阻R47的阻值大于第二电阻R15的阻值，第一电阻R47的阻值为39.9Ω，第二电阻R15的阻值为0.1Ω；主控单元1具体通过I2C通信与电流监测芯片U4进行信号传输，电流监测芯片U4采用能够同时监测直流输出电源的输出电流、输出电压和输出功率并将监测结果反馈至主控单元1的电流/功率监测芯片，具体采用型号为INA219BIDCNR的电流/功率监测芯片；具体地，当需要监测直流输出电源的输出电压时，主控单元1发送控制信号至该电流/功率监测芯片以控制其检测第二电阻R15的第二端与信号地之间的电压(即直流输出电源的输出电压)，并将检测结果反馈至主控单元1；当需要监测直流输出电源的输出电流时，主控单元1发送控制信号至该电流/功率监测芯片以控制其检测第二电阻R15两端的电压或第一电阻R47的第一端与第二电阻R15的第二端之间的电压，再经欧姆定律计算出直流输出电源的输出电流值，并将检测结果反馈至主控单元1。当然，在其他实施例中，电流监测芯片U4也可以采用其他型号的芯片，具体实施方式并不以此为限。

请参见图1所示，本实施例中，还包括用于为主控单元1和电流监测芯片U4供电的供电电路5，供电电路5包括AC-DC开关电源电路51、DC-DC开关电源电路52和LDO降压电路53，AC-DC开关电源电路51通过DC-DC开关电源电路52与LDO降压电路53连接，LDO降压电路53分别与主控单元1和电流监测芯片U4连接，LDO降压电路53还可对电压进行线性稳压。本实施例中，AC-DC开关电源电路51采用高频开关电源电路，AC-DC开关电源电路51的输入端与220V交流市电连接，通过AC-DC开关电源电路51将220V交流电源降压为15V，AC-DC开关电源电路51输出的15V直流电源经过DC-DC开关电源电路52降压到7V，再通过LDO降压电路53降压到5V。

请参见图2所示，本实施例中，主控单元1包括主控芯片U5，主控芯片U5的型号为ATMEGA2560-16AU，主控芯片U5包括100个引脚，各引脚的相应英文标注如图2所示。

请参见图3所示，本实施例中，第一电子开关2和第二电子开关3均为继电器，且第一电子开关2和第二电子开关3采用同一继电器K4实现，继电器K4的具体型号为HF115F012-2ZS4AF(310)；结合图1中的连接关系，图3中电流监测芯片U4的引脚5和6分别与图2中主控芯片U5的引脚43和44连接；图3中，继电器K4的引脚2与第一电阻R47的第一端连接，继电器K4的引脚3与第一电阻R47的第二端连接，继电器K4的引脚5与第一电阻R47的第一端连接，继电器K4的引脚6与电流监测芯片U4的引脚2连接，继电器K4的引脚7与第一电阻R47的第二端连接，电流监测芯片U4的引脚1与第二电阻R15的第二端连接。当然，在其他实施例中，第一电子开关2和第二电子开关3也可以采用两个不同的继电器，同样能实现本实用新型的目的。

请参见图3所示，本实施例中，还包括第三电阻R48、第四电阻R49、三极管Q1和二极管D18，第三电阻R48的第一端与图2中主控芯片U5的引脚5连接，第三电阻R48的第二端分别与第四电阻R49的第一端和三极管Q1的基极连接，第四电阻R49的第二端和三极管Q1的发射极均与信号地连接，三极管Q1的集电极分别与二极管D18的输入端和继电器K4的引脚8连接，二极管D18的输出端和继电器K4的引脚1均与AC-DC开关电源电路51的输出端连接。当图2中主控芯片U5的引脚5输出高电平时，三极管Q1导通，继电器K4的线圈通电，继电器K4的引脚2和3断开连接(即第一电子开关2断开)，继电器K4的引脚5和6接通(即第二电子开关3将第一电阻R47的第一端与电流监测芯片U4的第一输入端接通)；当图2中主控芯片U5的引脚5输出低电平时，三极管Q1关断，继电器K4的线圈未通电，继电器K4的引脚2和3接通(即第一电子开关2闭合)，继电器K4的引脚6和7接通(即第二电子开关3将第二电阻R15的第一端与电流监测芯片U4的第一输入端接通)。

由上述对本实用新型的描述可知，相较于现有技术，本实用新型通过设置第一电阻、第二电阻和第一电子开关，将第一电阻和第二电阻串联后串接入待检测电路回路中，并结合第一电子开关与第一电阻及第二电阻的特殊接线方式，能够实现在待检测电路回路中的电流值较小(如待检测电路回路中的电流值为微安级别)时，采用阻值较大的检测电阻(即第一电阻和第二电阻串联后作为检测电阻)结合电流监测芯片对待检测电路回路中的电流进行检测，大大提高了电流检测精度，并在待检测电路回路中的电流值较大(如待检测电路回路中的电流值为几安)时，采用阻值较小的检测电阻(即仅第二电阻作为检测电阻)结合电流监测芯片对待检测电路回路中的电流进行检测，避免检测电阻两端的压降超出电流监测芯片的电压量程，提高测量的准确性，进而使本实用新型的电流检测电路具有较宽的电流检测范围，适用范围更广。

上述实施例仅用来进一步说明本实用新型的一种电流检测电路，但本实用新型并不局限于实施例，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电流检测电路，其特征在于，包括主控单元、第一电阻、第二电阻、第一电子开关和电流监测芯片，所述第一电阻的第一端分别与所述第一电子开关的输入端和电流监测芯片的第一输入端连接，所述第二电阻的第一端分别与所述第一电阻的第二端和第一电子开关的输出端连接，所述第二电阻的第二端与所述电流监测芯片的第二输入端连接，所述第一电子开关的控制端和电流监测芯片的输出端分别与所述主控单元连接。

2.根据权利要求1所述的电流检测电路，其特征在于，还包括第二电子开关，所述第二电子开关为单刀双掷式电子开关，所述第一电阻的第一端与所述第二电子开关的第一输入端连接，所述第二电阻的第一端与所述第二电子开关的第二输入端连接，所述第二电子开关的输出端与所述电流监测芯片的第一输入端连接，所述第二电子开关的控制端与所述主控单元连接。

3.根据权利要求1或2所述的电流检测电路，其特征在于，所述第一电阻的阻值大于所述第二电阻的阻值。

4.根据权利要求1或2所述的电流检测电路，其特征在于，所述第一电阻能承受的功率大于4W，所述第二电阻能承受的功率大于1W。

5.根据权利要求1或2所述的电流检测电路，其特征在于，所述电流监测芯片的型号为INA219BIDCNR。

6.根据权利要求1或2所述的电流检测电路，其特征在于，所述主控单元包括主控芯片。

7.根据权利要求1或2所述的电流检测电路，其特征在于，所述第一电子开关为继电器。

8.根据权利要求2所述的电流检测电路，其特征在于，所述第二电子开关为继电器。

9.根据权利要求1所述的电流检测电路，其特征在于，还包括供电电路，所述供电电路包括AC-DC开关电源电路、DC-DC开关电源电路和LDO降压电路，所述AC-DC开关电源电路通过所述DC-DC开关电源电路与所述LDO降压电路连接，所述LDO降压电路分别与所述主控单元和电流监测芯片连接。

10.根据权利要求9所述的电流检测电路，其特征在于，所述AC-DC开关电源电路为高频开关电源电路。

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