CN217385630U - 一种高电压电流采用电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高电压电流采用电路，包括串接于电源电路中的采样电阻，为整个电路供电的串调稳压电路，提供基准电压的基准电压电路，以及和采样电阻共同组成电流采样电路的运放电路；其中，串调稳压电路的输出分别连接基准电压电路和运放电路的输入，为和运放基准电压电路电路供电，基准电压电路的输出连接运放电路的输入，为运放电路提供基准输入电压，采样电阻两端连接运放电路的输入，为运放电路提供电流采样信号。本实用新型采用基准电压电路可以增加电流的采样精度，利用双运放组合的运放电路适应高电压并提高采样精度。本实用新型电路结构简单，成本低，采样精度高，适用于电压大于100V的高压直流电源场合。

Description

一种高电压电流采用电路

技术领域

本实用新型属于电子电路技术领域，具体涉及一种高电压电流采用电路。

背景技术

在工控、电力、通信等行业中的高压直流电源系统中，由于电机驱动输出线，电源输出线，电子负载输出线，电流测试系统的应用场合，不能采用共负极采样电流，而必须在电源的正极来采样电流。

目前，电流的采集方式包括直接采集和间接采集，直接采集通常是采用采样电阻，间接采集通常是采用一些感应器件，如霍尔元件等，目前市场上的正端电流采样芯片共模输入电压均小于100V，例如MAX4173，MAX4080等，无100V-400V正端电流采样集成芯片，不能适应电压大于100V的高压直流电源。霍尔元件虽然能适应很宽的电压范围，但电流检测精度较差，不能满足电流检测精度要求，而且成本较高；线性光耦采样速度低，成本高，温漂大。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种采样精度高，成本低，适应高压直流电源场合的一种高电压电流采用电路。

为解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种高电压电流采用电路，包括串接于电源电路中的采样电阻，为整个电路供电的串调稳压电路，提供基准电压的基准电压电路，以及和采样电阻共同组成电流采样电路的运放电路；其中，串调稳压电路的输出分别连接基准电压电路和运放电路的输入，为和运放基准电压电路电路供电，基准电压电路的输出连接运放电路的输入，为运放电路提供基准输入电压，采样电阻两端连接运放电路的输入，为运放电路提供电流采样信号。

进一步的，所述串调稳压电路包括电阻R2，电阻R4，稳压管D1，三极管Q1，其中电阻R2和电阻R4以及稳压管D1串联后接于电源Vin和地之间，稳压管D1的正极接地，稳压管D1的负极接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极接电阻R2和电阻R4的连接节点，三极管Q1的发射极为输出端连接电源VCC。

进一步的，所述基准电压电路包括电阻R9，基准稳压芯片IC3以及滤波电容C1，其中电阻R9一端连接电源VCC，电阻R9另一端连接基准稳压芯片IC3的阴极和参考极，基准稳压芯片IC3的阳极接地，电容并接在基准稳压芯片IC3的阴极和阳极之间。

进一步的，所述运放电路包括电阻R3，电阻R5-R8，电阻R10-R11，运算放大器芯片IC1和IC2，其中电阻R3并接在运算放大器芯片IC1的反相输入端和输出端之间，运算放大器芯片IC1的反相输入端经电阻R5连接电源Vout，运算放大器芯片IC1的同相输入端经电阻R7连接电源Vin，运算放大器芯片IC1的同相输入端经电阻R10连接基准稳压芯片IC3的阴极；电阻R11并接在运算放大器芯片IC2的反相输入端和输出端之间，运算放大器芯片IC2的反相输入端经电阻R8连接基准稳压芯片IC3的阴极，运算放大器芯片IC1的同相输入端经电阻R6连接运算放大器芯片IC1的输出端。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本实用新型通过串调稳压电路为运放电路以及基准电压电路提供电源，利用串调稳压电路中的稳压管可以方便的调节所提供电源的电压大小，采用基准电压电路为运放电路提供精密基准电压，可以增加电流的采样精度，利用双运放组合的运放电路适应高电压并提高采样精度。本实用新型电路结构简单，成本低，采样精度高，适用于电压大于100V的高压直流电源场合。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

其附图说明如下：

图1是本实用新型一种高电压电流采用电路原理框图；

图2是本实用新型一种高电压电流采用电路原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。显然，本实用新型所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下实施例的详细描述并非对本实用新型保护范围的限制，而是方便本领域普通技术人员对本实用新型的理解；本领域普通技术人员基于本实用新型中的实施例，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。

如图1所示，本实用新型包括串接于电源电路中的采样电阻，为整个电路供电的串调稳压电路，提供基准电压的基准电压电路，以及和采样电阻共同组成电流采样电路的运放电路；其中，串调稳压电路的输出分别连接基准电压电路和运放电路的输入，为和运放基准电压电路电路供电，基准电压电路的输出连接运放电路的输入，为运放电路提供基准输入电压，采样电阻两端连接运放电路的输入，为运放电路提供电流采样信号。

如图2所示，本实用新型的串调稳压电路包括电阻R2，电阻R4，稳压管D1，三极管Q1，其中电阻R2和电阻R4以及稳压管D1串联后接于电源Vin和地之间，稳压管D1的正极接地，稳压管D1的负极接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极接电阻R2和电阻R4的连接节点，三极管Q1的发射极为输出端连接电源VCC。该串调稳压电路中电阻R2和电阻R4用于限流，稳压管D1是基准电压源，用于控制串调稳压电路的输出电源VCC的大小，通过更换不同稳压值的稳压管D1，可以改变电源VCC的大小。

本实用新型的基准电压电路包括电阻R9，基准稳压芯片IC3以及滤波电容C1，其中电阻R9一端连接电源VCC，电阻R9另一端连接基准稳压芯片IC3的阴极和参考极，基准稳压芯片IC3的阳极接地，电容并接在基准稳压芯片IC3的阴极和阳极之间。该电路中电阻R9是限流电阻，基准稳压芯片IC3提供基准电压，作为优选的实施例，本实用新型所述的基准稳压芯片IC3采用TL431.该基准电压电路对外提供2.5V的精密基准电压。

本实用新型的运放电路包括电阻R3，电阻R5-R8，电阻R10-R11，运算放大器芯片IC1和IC2，其中电阻R3并接在运算放大器芯片IC1的反相输入端和输出端之间，运算放大器芯片IC1的反相输入端经电阻R5连接电源Vout，运算放大器芯片IC1的同相输入端经电阻R7连接电源Vin，运算放大器芯片IC1的同相输入端经电阻R10连接基准稳压芯片IC3的阴极；电阻R11并接在运算放大器芯片IC2的反相输入端和输出端之间，运算放大器芯片IC2的反相输入端经电阻R8连接基准稳压芯片IC3的阴极，运算放大器芯片IC1的同相输入端经电阻R6连接运算放大器芯片IC1的输出端。

对于本实用新型，输入电源Vin通过采样电阻R1连接至输出电源Vout，当流过采样电阻R1的电流为11时，运算放大器芯片IC1同相端电压见公式(1)

(Vin-2.5)*R10/(R7+R10)+2.5 (1)

运算放大器芯片IC1反相端电压见公式(2)，其中Va为运算放大器芯片IC1输出电压，

(Va-Vout)*R5/(R3+R5)+Vout (2)

电流采样电压为为V，见公式(3)，R1*11＝Vin-Vout (3)

因为运算放大器芯片IC1同相端电压等于反相端电压则有公式(4)，

(Vin-2.5)*R10/(R7+R10)+2.5＝(Va-Vout)*R5/(R3+R5)+Vout (4)

运算放大器芯片IC2同相端电压为Va则运算放大器芯片IC2输出电压见公式(5)，

Vo＝(Va-2.5)/R8*R11+Va (5)

联立公式(3)、(4)、(5)，令R5＝R7，R3＝R10，且R5大于20倍R3，可得Vo＝V*R11/R8+2.5，即当电流采样输出基准零点为2.5V，输入电流与输出电压对应关系为Vo＝I1*R1*R11/R8+2.5，因为R1*R11/R8为定值，即采样电流I1与Vo为线性对应关系，因为R5大于20倍R3，当输入电压最高为400V时，运算放大器芯片IC1同相端电压小于400*R10/(R7+R10)+2.5＝21.5V，设定电源VCC电压大于21.5V，可使运算放大器芯片IC1、IC2工作在安全范围。

通过测量运算放大器芯片IC2的输出电压，可以很方便的求出采样电流的大小。

以上对本申请实施例的一种高电压电流采用电路进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (4)

1.一种高电压电流采用电路，其特征在于：包括串接于电源电路中的采样电阻，为整个电路供电的串调稳压电路，提供基准电压的基准电压电路，以及和采样电阻共同组成电流采样电路的运放电路；其中，串调稳压电路的输出分别连接基准电压电路和运放电路的输入，为和运放基准电压电路电路供电，基准电压电路的输出连接运放电路的输入，为运放电路提供基准输入电压，采样电阻两端连接运放电路的输入，为运放电路提供电流采样信号。

2.根据权利要求1所述的一种高电压电流采用电路，其特征在于：所述串调稳压电路包括电阻R2，电阻R4，稳压管D1，三极管Q1，其中电阻R2和电阻R4以及稳压管D1串联后接于电源Vin和地之间，稳压管D1的正极接地，稳压管D1的负极接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极接电阻R2和电阻R4的连接节点，三极管Q1的发射极为输出端连接电源VCC。

3.根据权利要求2所述的一种高电压电流采用电路，其特征在于：所述基准电压电路包括电阻R9，基准稳压芯片IC3以及滤波电容C1，其中电阻R9一端连接电源VCC，电阻R9另一端连接基准稳压芯片IC3的阴极和参考极，基准稳压芯片IC3的阳极接地，电容并接在基准稳压芯片IC3的阴极和阳极之间。

4.根据权利要求3所述的一种高电压电流采用电路，其特征在于：所述运放电路包括电阻R3，电阻R5-R8，电阻R10-R11，运算放大器芯片IC1和IC2，其中电阻R3并接在运算放大器芯片IC1的反相输入端和输出端之间，运算放大器芯片IC1的反相输入端经电阻R5连接电源Vout，运算放大器芯片IC1的同相输入端经电阻R7连接电源Vin，运算放大器芯片IC1的同相输入端经电阻R10连接基准稳压芯片IC3的阴极；电阻R11并接在运算放大器芯片IC2的反相输入端和输出端之间，运算放大器芯片IC2的反相输入端经电阻R8连接基准稳压芯片IC3的阴极，运算放大器芯片IC1的同相输入端经电阻R6连接运算放大器芯片IC1的输出端。

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