CN218037249U - 一种用于开关电源的检测电路 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于开关电源的检测电路，属于开关电源的技术领域，其包括电流采样模块、电压采样模块和数字滤波模块；其中，所述电流采样模块与开关电源的输出模块连接，用于对所述输出模块的输出电流进行采样，并输出电流采样信号；所述电压采样模块与所述输出模块连接，用于对所述输出模块的输出电压进行采样，并输出电压采样信号；所述数字滤波模块分别与所述电流采样模块和所述电压采样模块连接，用于接收所述电流采样信号和电压采样信号，并滤除所述电流采样信号和所述电压采样信号中的噪声干扰信号，输出电流检测值和电压检测值。本申请具有提高检测电路检测结果的准确性的有益效果。

Description

一种用于开关电源的检测电路

技术领域

本申请涉及开关电源的技术领域，特别涉及一种用于开关电源的检测电路。

背景技术

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，随着电力电子技术的发展和创新，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。

开关电源基本由主电路、控制电路、检测电路和辅助电源四大部分组成，其中，检测电路可以提供保护电路中正在运行的各种参数和各种仪表数据。目前，开关电源的输出电流通常是通过放大采样电阻器两端的采样信号来检测的。

针对上述相关技术，发明人发现，由于采样信号较小，在周围环境的噪声干扰下，容易使检测电路容易受到影响而降低稳定性，进而使得检测结果的准确性较低。

实用新型内容

为了提高检测电路检测结果的准确性，本申请提供了一种用于开关电源的检测电路。

一种用于开关电源的检测电路，包括电流采样模块、电压采样模块和数字滤波模块；其中，

所述电流采样模块与开关电源的输出模块连接，用于对所述输出模块的输出电流进行采样，并输出电流采样信号；

所述电压采样模块与所述输出模块连接，用于对所述输出模块的输出电压进行采样，并输出电压采样信号；

所述数字滤波模块分别与所述电流采样模块和所述电压采样模块连接，用于接收所述电流采样信号和电压采样信号，并滤除所述电流采样信号和所述电压采样信号中的噪声干扰信号，输出电流检测值和电压检测值。

通过采用上述技术方案，电流采样模块和电压采样模块将采集到的电流采样信号和电压采样信号输入数字滤波模块，由数字滤波模块将电流采样信号和电压采样信号数字化后进行数字滤波处理，通过改变信号频谱，得到期望的响应特征，输出电流检测值和电压检测值，由于数字滤波具有高精度、高可靠性的特点，因此能够提高检测电路检测结果的准确性。

可选的，所述数字滤波模块包括HT46R0662型MCU芯片。

可选的，所述电流采样模块包括电流采样电路、比例运算器电路、调节电路、电压跟随器电路和滤波电路；其中，所述电流采样电路与所述输出模块连接，用于采集所述输出模块输出的电流信号，所述比例运算器电路的第一输入端和第二输入端用于接收所述输出模块输出的电流信号，所述比例运算电路的输出端与所调整电路的输入端连接，所述调整电路的输出端与所述电压跟随器电路的输入端连接，所述电压跟随器电路的输出端与所滤波电路的输入端连接，所述滤波电路的输入端用于输出所述电流采样信号。

通过采用上述技术方案，将输出模块输出的电流信号经过采集、放大、调整、隔离输出和滤波之后，从而能够使电流采样信号更加准确与稳定。

可选的，所述电流采样电路包括采样第一电阻器R1和第一电容器C1；其中，所述第一电阻器R1串联于所述输出模块的输出回路中，所述第一电容器C1与所述第一电阻器R1并联，所述第一电容器C1的两端用于输出所述电流采样信号。

通过采用上述技术方案，当负载接入输出模块时，输出模块的回路中产生电流，电流经过第一电阻器R1，在第一电阻器R1两端产生电压差，由欧姆定律可知，第一电阻器R1的阻值不变时，第一电阻器R1两端的电压与流过第一电阻器R1的电流线性正相关，因此通过第一电阻器R1两端的电压差可以得到输出模块的回路中输出的电流，并且并联的第一电容器能够使得第一电阻器R1两端的电压差更加稳定。

可选的，所述比例运算器电路包括第一运算放大器A1、第二电阻器R2、第三电阻器R3、第四电阻器R4、第一可调电阻器VR1、第二电容器C2和第三电容器C3；其中，

所述第二电阻器R2的一端与所述比例运算器电路的第一输入端连接，所述第二电阻器R2的另一端分别与所述第二电容器C2的一端以及所述第一运算放大器A1的同相输入端连接；

所述第三电阻器R3的一端与所述比例运算器电路的第二输入端连接，所述第三电阻器R3的另一端分别与所述第二电容器C2的另一端、所述第一运算放大器A1的反向输入端以及第四电阻器R4的一端连接；

所述第四电阻器R4的另一端与所述第一运算放大器A1的输出端连接，所述第三电容器C3并联于所述第四电阻器R4的两端；

所述第一可调电阻器VR1的第一固定端与所述第一运算放大器A1的第一调零端连接，所述第一可调电阻器VR1的第二固定端与所述第一运算放大器A1的第二调零端连接，所述第一可调电阻器VR1的滑动端连接有第一电源VDD1；

所述第一运算放大器A1的电源端与所述第一电源VDD1连接，所述第一运算放大器A1的接地端连接有第二电源VDD2，所述第一运算放大器A1的输出端与所述比例运算器电路的输出端连接。

通过采用上述技术方案，由于第一电阻器R1两端的电压差很小，因此，需要通过一定比例的比例运算器电路对第一电阻器R1两端的电压差进行放大。

可选的，所述调整电路包括第二可调电阻器VR2和第五电阻器R5；其中，所述第二可调电阻器VR2的第一固定端与滑动端均与所述调整电路的输入端连接；所述第二可调电阻器VR2的第二固定端与所述第五电阻器R5的一端连接，所述第二可调电阻器VR2的与所述比例运算器电路的输出端连接；所述第五电阻器R5的另一端接地；

所述第五电阻器R5与所述第二可调电阻器VR2连接的一端与所述调整电路的输出端连接。

通过采用上述技术方案，滑动第二可调电阻器VR2滑动端，可以微调调整电路输出端的电压，从而减少偏置电流和偏置电压所引起的误差。

可选的，电压跟随器电路包括第二运算放大器A2，所述第二运算放大器A2的同相输入端与所述电压跟随器电路的输入端连接，所述第二运算放大器A2的反相输入端与输出端连接，所述第二运算放大器A2的输出端与所述电压跟随器电路的输出端连接。

通过采用上述技术方案，电压跟随器在一定程度上可以避免由于输出阻抗较高，而下一级输入阻抗较小时产生的信号损耗，起到承上启下的作用。

可选的，所述滤波电路包括第六电阻器R6、第四电容器C4和第五电容器C5；其中，

所述第六电阻器R6的一端与所述滤波电路的输入端连接，所述第六电阻器R6的另一端与所述第四电容器C4的一端连接，所述第四电容器C4的另一端接地；所述第五电容器C5并联于所述第四电容器C4的两端；

所述第六电阻器R6、所述第四电容器C4和所述第五电容器C5共同连接的一端用于输出所述电流检测值。

通过采用上述技术方案，第六电阻器R6、第四电容器C4和第五电容器C5组成的RC低通滤波器能在一定程度上滤除高频的噪声干扰信号。

可选的，所述电压采样模块包括第七电阻器R7和第八电阻器R8，所述第七电阻器R7的一端与所述输出模块的输出端正极连接，所述第七电阻器R7的另一端与所述第八电阻器R8的一端连接，所述第八电阻器R8的另一端与所述输出模块的输出端负极连接，且接地；

所述第七电阻器R7与所述第八电阻器R8连接的一端用于输出所述电压采样信号。

通过采用上述技术方案，第七电阻器R7和第八电阻器R8通过分压输出电压采样信号。

综上所述，本申请至少包括以下有益效果：

设置电流采样模块、电压采样模块和数字滤波模块的目的是，电流采样模块和电压采样模块将采集到的电流采样信号和电压采样信号输入数字滤波模块，由数字滤波模块将电流采样信号和电压采样信号数字化后进行数字滤波处理，通过改变信号频谱，得到期望的响应特征，输出电流检测值和电压检测值，由于数字滤波具有高精度、高可靠性的特点，因此能够提高检测电路检测结果的准确性。

附图说明

图1是本申请用于开关电源的检测电路一种实施方式的结构框图；

图2是本申请数字滤波模块电路结构示意图；

图3是本申请电流采样模块和电压采样模块的电路结构示意图。

附图标记说明：100、电流采样模块；110、电流采样电路；120、比例运算器电路；130、调节电路；140、电压跟随器电路；150、滤波电路；200、电压采样模块；300、数字滤波模块；400、输出模块。

具体实施方式

本申请结合附图1-附图3为例进一步进行详细说明。

本申请公布了一种用于开关电源的检测电路，作为用于开关电源的检测电路的一种实施方式，如附图1所示，其包括：一种用于开关电源的检测电路，包括电流采样模块100、电压采样模块200和数字滤波模块300；其中，电流采样模块100与开关电源的输出模块400连接，用于对输出模块400的输出电流进行采样，并输出电流采样信号；电压采样模块200与输出模块400连接，用于对输出模块400的输出电压进行采样，并输出电压采样信号；数字滤波模块300分别与电流采样模块100和电压采样模块200连接，用于接收电流采样信号和电压采样信号，并滤除电流采样信号和电压采样信号中的噪声干扰信号，输出电流检测值和电压检测值。

需要说明的是，本申请中的输出模块400为现有技术，在此不再详述。

如附图2所示，作为数字滤波模块300的一种实施方式，数字滤波模块300包括HT46R0662型MCU芯片，MCU芯片的第41引脚用于接收电压采集信号，MCU芯片的第40引脚用于接收电流采集信号，MCU芯片的第40引脚用于接收电流采集信号，MCU芯片的第4至第17引脚连接有电压显示模块和电流显示模块，用于编码输出电压检测值和电流检测值。HT46R0662型MCU芯片是8位高性能RISC架构微控制器，具有最多8通道12位ADC采样。

需要说明的是，本申请仅仅依靠硬件即可解决本申请提出的技术问题，至于烧录于MCU芯片内的数字滤波算法为现有技术，数字滤波算法可以是限幅滤波算法、中值滤波算法、算术平均滤波算法、加权平均滤波算法和递推平均滤波算法等。

如附图3所示，作为电流采样模块100的一种实施方式，电流采样模块100包括电流采样电路110、比例运算器电路120、调节电路130、电压跟随器电路140和滤波电路150；其中，电流采样电路110与输出模块400连接，用于采集输出模块400输出的电流信号，比例运算器电路120的第一输入端和第二输入端用于接收输出模块400输出的电流信号，比例运算电路的输出端与所调整电路的输入端连接，调整电路的输出端与电压跟随器电路140的输入端连接，电压跟随器电路140的输出端与所滤波电路150的输入端连接，滤波电路150的输入端用于输出电流采样信号。

作为电流采样电路110的一种实施方式，电流采样电路110包括采样第一电阻器R1和第一电容器C1；其中，第一电阻器R1串联于输出模块400的输出回路中，第一电容器C1与第一电阻器R1并联，第一电容器C1的两端用于输出电流采样信号。

本实施方式中，当负载接入输出模块400时，输出模块400的回路中产生电流，电流经过第一电阻器R1，在第一电阻器R1两端产生电压差，由欧姆定律可知，第一电阻器R1的阻值不变时，第一电阻器R1两端的电压与流过第一电阻器R1的电流线性正相关，因此通过第一电阻器R1两端的电压差可以得到输出模块400的回路中输出的电流，并且并联的第一电容器能够使得第一电阻器R1两端的电压差更加稳定。

作为比例运算器电路120的一种实施方式，比例运算器电路120包括第一运算放大器A1、第二电阻器R2、第三电阻器R3、第四电阻器R4、第一可调电阻器VR1、第二电容器C2和第三电容器C3；其中，第一运算放大器A1采用OP-07型运算放大器，

第二电阻器R2的一端与比例运算器电路120的第一输入端连接，第二电阻器R2的另一端分别与第二电容器C2的一端以及第一运算放大器A1的同相输入端（引脚3）连接；

第三电阻器R3的一端与比例运算器电路120的第二输入端连接，第三电阻器R3的另一端分别与第二电容器C2的另一端、第一运算放大器A1的反向输入端（引脚2）以及第四电阻器R4的一端连接；

第四电阻器R4的另一端与第一运算放大器A1的输出端连接，第三电容器C3并联于第四电阻器R4的两端；

第一可调电阻器VR1的第一固定端与第一运算放大器A1的第一调零端（引脚1）连接，第一可调电阻器VR1的第二固定端与第一运算放大器A1的第二调零端（引脚8）连接，第一可调电阻器VR1的滑动端连接有第一电源VDD1；

第一运算放大器A1的电源端（引脚7）与第一电源VDD1连接，第一运算放大器A1的接地端（引脚4）连接有第二电源VDD2，第一运算放大器A1的输出端与比例运算器电路120的输出端连接。

本实施方式中，第一电源VDD1为+5V，第二电源VDD2为-5V，由于第一电阻器R1两端的电压差很小，因此，需要通过一定比例的比例运算器电路120对第一电阻器R1两端的电压差进行放大。

作为电压调整电路的一种实施方式，调整电路包括第二可调电阻器VR2和第五电阻器R5；其中，第二可调电阻器VR2的第一固定端与滑动端均与调整电路的输入端连接；第二可调电阻器VR2的第二固定端与第五电阻器R5的一端连接，第二可调电阻器VR2的与比例运算器电路120的输出端连接；第五电阻器R5的另一端接地；第五电阻器R5与第二可调电阻器VR2连接的一端与调整电路的输出端连接。

本实施方式中，通过滑动第二可调电阻器VR2滑动端，可以微调调整电路输出端的电压，从而减少偏置电流和偏置电压所引起的误差。

作为电压跟随器电路140的一种实施方式，电压跟随器电路140包括第二运算放大器A2，第二运算放大器A2采用OP-07型运算放大器，第二运算放大器A2的同相输入端与电压跟随器电路140的输入端连接，第二运算放大器A2的反相输入端与输出端连接，第二运算放大器A2的输出端与电压跟随器电路140的输出端连接。

本实施方式中，电压跟随器在一定程度上可以避免由于输出阻抗较高，而下一级输入阻抗较小时产生的信号损耗，起到承上启下的作用。

作为滤波电路150的一种实施方式，滤波电路150包括第六电阻器R6、第四电容器C4和第五电容器C5；其中，

第六电阻器R6的一端与滤波电路150的输入端连接，第六电阻器R6的另一端与第四电容器C4的一端连接，第四电容器C4的另一端接地；第五电容器C5并联于第四电容器C4的两端；

第六电阻器R6、第四电容器C4和第五电容器C5共同连接的一端用于输出电流检测值。

本实施方式中，第四电容器C4为极性电容器，第四电容器C4的正极分别与第六电阻器R6和第五电容器C5连接，第四电容器C4的负极接地，通过第六电阻器R6、第四电容器C4和第五电容器C5组成的RC低通滤波器能在一定程度上滤除高频的噪声干扰信号。

作为电压采样模块200的一种实施方式，电压采样模块200包括第七电阻器R7和第八电阻器R8，第七电阻器R7的一端与输出模块400的输出端正极连接，第七电阻器R7的另一端与第八电阻器R8的一端连接，第八电阻器R8的另一端与输出模块400的输出端负极连接，且接地；第七电阻器R7与第八电阻器R8连接的一端用于输出电压采样信号。

本实施方式中，第七电阻器R7和第八电阻器R8通过分压输出电压采样信号。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于开关电源的检测电路，其特征在于：包括电流采样模块（100）、电压采样模块（200）和数字滤波模块（300）；其中，

所述电流采样模块（100）与开关电源的输出模块（400）连接，用于对所述输出模块（400）的输出电流进行采样，并输出电流采样信号；

所述电压采样模块（200）与所述输出模块（400）连接，用于对所述输出模块（400）的输出电压进行采样，并输出电压采样信号；

所述数字滤波模块（300）分别与所述电流采样模块（100）和所述电压采样模块（200）连接，用于接收所述电流采样信号和电压采样信号，并滤除所述电流采样信号和所述电压采样信号中的噪声干扰信号，输出电流检测值和电压检测值。

2.根据权利要求1所述的一种用于开关电源的检测电路，其特征在于：所述数字滤波模块（300）包括HT46R0662型MCU芯片。

3.根据权利要求1所述的一种用于开关电源的检测电路，其特征在于：所述电流采样模块（100）包括电流采样电路（110）、比例运算器电路（120）、调节电路（130）、电压跟随器电路（140）和滤波电路（150）；其中，所述电流采样电路（110）与所述输出模块（400）连接，用于采集所述输出模块（400）输出的电流信号，所述比例运算器电路（120）的第一输入端和第二输入端用于接收所述输出模块（400）输出的电流信号，所述比例运算电路的输出端与所调整电路的输入端连接，所述调整电路的输出端与所述电压跟随器电路（140）的输入端连接，所述电压跟随器电路（140）的输出端与所滤波电路（150）的输入端连接，所述滤波电路（150）的输入端用于输出所述电流采样信号。

4.根据权利要求3所述的一种用于开关电源的检测电路，其特征在于：所述电流采样电路（110）包括采样第一电阻器R1和第一电容器C1；其中，所述第一电阻器R1串联于所述输出模块（400）的输出回路中，所述第一电容器C1与所述第一电阻器R1并联，所述第一电容器C1的两端用于输出所述电流采样信号。

5.根据权利要求3所述的一种用于开关电源的检测电路，其特征在于：所述比例运算器电路（120）包括第一运算放大器A1、第二电阻器R2、第三电阻器R3、第四电阻器R4、第一可调电阻器VR1、第二电容器C2和第三电容器C3；其中，

所述第二电阻器R2的一端与所述比例运算器电路（120）的第一输入端连接，所述第二电阻器R2的另一端分别与所述第二电容器C2的一端以及所述第一运算放大器A1的同相输入端连接；

所述第三电阻器R3的一端与所述比例运算器电路（120）的第二输入端连接，所述第三电阻器R3的另一端分别与所述第二电容器C2的另一端、所述第一运算放大器A1的反向输入端以及第四电阻器R4的一端连接；

所述第四电阻器R4的另一端与所述第一运算放大器A1的输出端连接，所述第三电容器C3并联于所述第四电阻器R4的两端；

所述第一可调电阻器VR1的第一固定端与所述第一运算放大器A1的第一调零端连接，所述第一可调电阻器VR1的第二固定端与所述第一运算放大器A1的第二调零端连接，所述第一可调电阻器VR1的滑动端连接有第一电源VDD1；

所述第一运算放大器A1的电源端与所述第一电源VDD1连接，所述第一运算放大器A1的接地端连接有第二电源VDD2，所述第一运算放大器A1的输出端与所述比例运算器电路（120）的输出端连接。

6.根据权利要求3所述的一种用于开关电源的检测电路，其特征在于：所述调整电路包括第二可调电阻器VR2和第五电阻器R5；其中，所述第二可调电阻器VR2的第一固定端与滑动端均与所述调整电路的输入端连接；所述第二可调电阻器VR2的第二固定端与所述第五电阻器R5的一端连接，所述第二可调电阻器VR2的与所述比例运算器电路（120）的输出端连接；所述第五电阻器R5的另一端接地；

所述第五电阻器R5与所述第二可调电阻器VR2连接的一端与所述调整电路的输出端连接。

7.根据权利要求3所述的一种用于开关电源的检测电路，其特征在于：电压跟随器电路（140）包括第二运算放大器A2，所述第二运算放大器A2的同相输入端与所述电压跟随器电路（140）的输入端连接，所述第二运算放大器A2的反相输入端与输出端连接，所述第二运算放大器A2的输出端与所述电压跟随器电路（140）的输出端连接。

8.根据权利要求3所述的一种用于开关电源的检测电路，其特征在于：所述滤波电路（150）包括第六电阻器R6、第四电容器C4和第五电容器C5；其中，

所述第六电阻器R6的一端与所述滤波电路（150）的输入端连接，所述第六电阻器R6的另一端与所述第四电容器C4的一端连接，所述第四电容器C4的另一端接地；所述第五电容器C5并联于所述第四电容器C4的两端；

所述第六电阻器R6、所述第四电容器C4和所述第五电容器C5共同连接的一端用于输出所述电流检测值。

9.根据权利要求1-8任一所述的一种用于开关电源的检测电路，其特征在于：所述电压采样模块（200）包括第七电阻器R7和第八电阻器R8，所述第七电阻器R7的一端与所述输出模块（400）的输出端正极连接，所述第七电阻器R7的另一端与所述第八电阻器R8的一端连接，所述第八电阻器R8的另一端与所述输出模块（400）的输出端负极连接，且接地；

所述第七电阻器R7与所述第八电阻器R8连接的一端用于输出所述电压采样信号。

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