CN217425507U - 一种双重隔离电流检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种双重隔离电流检测电路，包括霍尔传感器、第一运算放大器、线性光耦、第二运算放大器，所述霍尔传感器形成一级隔离区，所述线性光耦分别与第一运算放大器、第二运算放大器连接形成第二隔离区。本实用新型可以快速有效的检测交直流电流，该电路体积小、精度高，适合大规模集成应用。同时电流检测电路失效时不会对已用其它电路及设备造成二次损坏。

Description

一种双重隔离电流检测电路

技术领域

本实用新型属于电路技术领域，具体涉及一种双重隔离电流检测电路。

背景技术

目前隔离型电流检测主要采用电流互感器或霍尔传感器，由于电流互感器存在检测调理电路复杂，体积大，成本高，不适合大规模集成应用领域，同时普通的传感器只能检测交流，使用过程中不允许二次侧开路，否则会用高压触电的风险。

霍尔传感器兼具体积小、精度高，线性度好，测量范围大、过载能力强等优点，霍尔传感器不仅可以检测交流，同时适用于直流检测，因此在产品设计过程中芯片级霍尔电流传感器得到了广泛的应用。但是在实际使用过程中，由于传感器体积小，强弱电共存的霍尔传感器在发生异常时，容易造成弱电侧的信号及电源串入强电，导致整个系统及设备烧毁的现象，特别是在电力及航天航空领域这种损坏是不可接受的。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种双重隔离电流检测电路。

本实用新型的技术方案为：

一种双重隔离电流检测电路，其特征在于，包括霍尔传感器、第一运算放大器、线性光耦、第二运算放大器，所述霍尔传感器形成一级隔离区，所述线性光耦分别与第一运算放大器、第二运算放大器连接形成第二隔离区。优选的，所述霍尔传感器为芯片级霍尔传感器。

进一步的，所述霍尔传感器包括输入侧、输出侧，所述输入侧包括电流输入端、电流输出端，所述输出侧包括电信号输出端。

进一步的，所述电信号输出端与第一运算放大器连接；所述电信号输出端与第一运算放大器之间设有第一电阻。

进一步的，所述第一运算放大器包括反相输入端、同相输入端、第一输出端，所述反相输入端与第一电阻连接，所述同相输入端接地。

进一步的，所述第一输出端与线性光耦连接，所述第一输出端与线性光耦之间设有第二电阻。

进一步的，所述线性光耦内包括、对称设置的第一光感器与第二光感器。

进一步的，所述第一光感器与第一运算放大器连接。

进一步的，所述第二光感器与第二运算放大器连接，所述第二运算放大器设有第二输出端。

进一步的，所述第一光感器连接有第一整流器。

进一步的，所述第二光感器连接有第二整流器。

本实用新型中，一次隔离利用霍尔电流传感器检测强电侧电流并转换成等比例弱电电压，二次隔离利用线性光耦两组镜像输出，把两组镜像电压作为两端运算放大器的反馈信号，达到输入输出信号隔离且相等的目的。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型可以快速有效的检测交直流电流，该电路体积小、精度高，适合大规模集成应用。同时电流检测电路失效时不会对已用其它电路及设备造成二次损坏。

附图说明

图1为本实用新型的电路结构示意图。

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。

实施例1

一种双重隔离电流检测电路，其特征在于，包括霍尔传感器U1、第一运算放大器U2、线性光耦U3、第二运算放大器U4，所述霍尔传感器U1形成一级隔离区，所述线性光耦U3分别与第一运算放大器U2、第二运算放大器U4连接形成第二隔离区。

进一步的，所述霍尔传感器包括输入侧、输出侧，所述输入侧包括电流输入端IP+、电流输出端IP-，所述输出侧包括电信号输出端OUT。

进一步的，所述电信号输出端OUT与第一运算放大器U2连接；所述电信号输出端OUT与第一运算放大器U2之间设有第一电阻R1。

进一步的，所述第一运算放大器U2包括反相输入端N、同相输入端P、第一输出端OUT1，所述反相输入端N与第一电阻R1连接，所述同相输入端P接地。

进一步的，所述第一输出端OUT1与线性光耦U3连接，所述第一输出端OUT1与线性光耦U3之间设有第二电阻R2。

进一步的，所述线性光耦U3内包括LED、对称设置的第一光感器PD1与第二光感器PD2。

进一步的，所述第一光感器PD1与第一运算放大器U2连接。

进一步的，所述第二光感器PD2与第二运算放大器U4连接。所述第二运算放大器U4设有第二输出端OUT2。

进一步的，所述第一光感器PD1连接有第一整流器VC1。

进一步的，所述第二光感器PD2连接有第一整流器VC2。

本实用新型中，包括电流检测电路形成的一级隔离区，信号传输电路形成的二级隔离区，以及电源处理。

所述一级隔离区为：芯片级霍尔传感器U1,输入侧主电流从电流输入端IP+流入，电流输出端IP-流出，其产生的磁场在芯片内部集成的霍尔传感器上感应出相应的电信号，在电信号输出端OUT的引脚输出一个范围在0.2V-（VCC-0.3）V ,大小正比于磁场变化的电压信号，达到电流检测及输入输出隔离的作用。

所述二级隔离区为：霍尔传感器U1的电信号输出端OUT输出模拟信号，模拟信号经过第一电阻R1限流后进入到第一运算放大器U2的反相输入端N，同相输入端P接地GND1，第一输出端OUT1为低电平，使线性光耦U3内部的LED发光，分别照在内部第一光感器PD1、第二光感器PD2上，由于第一光感器PD1、第二光感器PD2在同一芯片，同一晶圆上，制造工艺一致，性能特性一致，因此产生的电流一致，将第一光感器PD1、第二光感器PD2上产生的电流分别作为第一运算放大器U2、第二运算放大器U4的差模输入反馈信号，经过推导在计算可以得到第一运算放大器U2的第一输出端OUT1的电压与第二运算放大器U4的第二输出端OUT2的电压相等，达到模拟信号线性隔离的目的。

所述电源处理为：一级隔离区的输出侧和二级隔离区的输入侧共用一组独立电源，电源正极接第一整流器VC1,电源负极接地GND1；二级隔离区的输出端使用另一组独立电源电源正极接第二整流器VC2,电源负极接地GND2，也可以在第一整流器VC1与第二整流器VC2, GND1与GND2之间放置电源隔离模块达到共用一组电源的目的。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。需注意的是，本实用新型中所未详细描述的技术特征，均可以通过任一现有技术实现。

Claims (10)

1.一种双重隔离电流检测电路，其特征在于，包括霍尔传感器、第一运算放大器、线性光耦、第二运算放大器，所述霍尔传感器形成一级隔离区，所述线性光耦分别与第一运算放大器、第二运算放大器连接形成第二隔离区。

2.根据权利要求1所述的双重隔离电流检测电路，其特征在于，所述霍尔传感器包括输入侧、输出侧，所述输入侧包括电流输入端、电流输出端，所述输出侧包括电信号输出端。

3.根据权利要求2所述的双重隔离电流检测电路，其特征在于，所述电信号输出端与第一运算放大器连接；所述电信号输出端与第一运算放大器之间设有第一电阻。

4.根据权利要求3所述的双重隔离电流检测电路，其特征在于，所述第一运算放大器包括反相输入端、同相输入端、第一输出端，所述反相输入端与第一电阻连接，所述同相输入端接地。

5.根据权利要求4所述的双重隔离电流检测电路，其特征在于，所述第一输出端与线性光耦连接，所述第一输出端与线性光耦之间设有第二电阻。

6.根据权利要求5所述的双重隔离电流检测电路，其特征在于，所述线性光耦内包括、对称设置的第一光感器与第二光感器。

7.根据权利要求6所述的双重隔离电流检测电路，其特征在于，所述第一光感器与第一运算放大器连接。

8.根据权利要求7所述的双重隔离电流检测电路，其特征在于，所述第二光感器与第二运算放大器连接，所述第二运算放大器设有第二输出端。

9.根据权利要求8所述的双重隔离电流检测电路，其特征在于，所述第一光感器连接有第一整流器。

10.根据权利要求9所述的双重隔离电流检测电路，其特征在于，所述第二光感器连接有第二整流器。

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