CN218158096U - 基于微电流的自动切换电流量程档位的电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于微电流的自动切换电流量程档位的电路，包括采样电阻R1、采样电阻R2、二极管D1和D2、P沟道MOSFET（场效应管）Q1、N沟道MOSFET（场效应管）Q2。所述采样电阻R1与R2串联，二极管D1和D2分别与采样电阻R2并联，二极管D1和D2反向并联，场效应管Q1与采样电阻R2、二极管D1、D2并联，场效应管Q2漏极接Q1栅极、源极接地。采样电阻R2为采样电阻R1的100‑500倍。本实用新型用两个二极管和一个场效应管实现自动对测量量程的开关切换功能，这样使测试电路测试精确高，易于计算，成本低。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于二极管的开关电路，尤其涉及一种基于微电流的自动切换电流量程档位的电路。
背景技术
随着低电压电源的广泛运用，越来越多的手持电子设备通过低电压电源进行使用，在生产电子设备时，对电子设备的功耗测试应用越来越多。现有技术在微电流测试过程中，多通过开关来实现不同段的电压切换的，类似于万用表的开关，用mcu自动切换的时候，mcu要进行计算的判读，开关自身也有反应时间。如图1所示，现有技术的测试电路中，存在以下技术问题：一、采样电压过低，加大放大倍数后，底噪也被放大，测量出来的信号有很大的波动。二、采用现有的技术使用模拟开关或者继电器，在不同的电压段切换不同的采样电路，会有很大的延时，不能够适应快速变化的电流，要想减小延时，需要使用FPGA芯片，和高速模拟开关减少电路反应时间，这就加大了研发时间和物料成本。
实用新型内容
本实用新型解决的技术问题是：构建一种基于微电流的自动切换电流量程档位的电路，克服现有技术测试电路使用效果不好、成本高的技术问题。
本实用新型的技术方案是：构建一种基于微电流的自动切换电流量程档位的电路，包括采样电阻R1、R2、R3、二极管D1和D2、场效应管Q1和场效应管Q2，所述采样电阻R1与所述采样电阻R2串联，所述二极管D1和所述二极管D2分别与所述采样电阻R2并联，所述二极管D1正向和所述采样电阻R2并联，所述二极管D1与所述二极管D2反向并联，所述场效应管Q1与所述二极管D1、所述二极管D2和所述采样电阻R2并联，所述采样电阻R2为采样电阻R1的100-500 倍，所述采样电阻R3一端连接所述二极管D1正极，所述采样电阻R3另一端连接所述场效应管Q1的栅极和所述场效应管Q2的漏极，所述场效应管Q2的栅极接控制端，所述场效应管Q2的源极接地。
本实用新型的进一步技术方案是：所述采样电阻R1为10毫欧到50毫欧。
本实用新型的进一步技术方案是：当所述场效应管Q2栅极是低电平时，所述场效应管Q2不导通，则所述场效应管Q1不导通；当所述场效应管Q2栅极是高电平时，场所述效应管Q2导通，则所述场效应管Q1导通。
本实用新型的进一步技术方案是：当所述采样电阻R2测量电流满量程时，所述场效应管Q1打开可以减小压降。
本实用新型的进一步技术方案是：还包括负载RL，所述负载RL与所述采样电阻R1和采样电阻R2串联。
本实用新型的进一步技术方案是：所述负载RL为2Ω到1MΩ。
本实用新型的技术效果是：构建一种基于微电流的自动切换电流量程档位的电路，包括采样电阻R1、采样电阻R2、二极管D1、二极管D2、场效应管Q1、场效应管Q2所述采样电阻R1与所述采样电阻R2串联，所述二极管D1和二极管D2采样电阻R2分别与场效应管Q1并联，所述二极管D1和二极管D2反向并联，所述采样电阻R2为采样电阻R1的100-500 倍。本实用新型通过设置采样电阻R1和采样电阻R2阻值大小确定量程，并且所述二极管D1和二极管D2分别与所述第二采样电阻R2并联，所述二极管D1和二极管D2反向并联，所述采样电阻R2为采样电阻R1的100-500 倍，这样用两个二极管实现对开关的功能，这样电流测量量程切换更实时无切换过程中的电压和电流变化便于测量电流波动较大的低功耗设备，还实现了测量电路的压降大大减小，本实用新型电路简单、测量精确高，成本低。
附图说明
图1为现有测试的结构示意图。
图2为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本实用新型技术方案进一步说明。
如图2所示，本实用新型的具体实施方式是：构建一种基于微电流的自动切换电流量程档位的电路，包括采样电阻R1、R2、R3、二极管D1和D2、场效应管Q1和场效应管Q2，所述采样电阻R1与所述采样电阻R2串联，所述二极管D1和所述二极管D2分别与所述采样电阻R2并联，所述二极管D1正向和所述采样电阻R2并联，所述二极管D1与所述二极管D2反向并联，所述场效应管Q1与所述二极管D1、所述二极管D2和所述采样电阻R2并联，所述采样电阻R2为采样电阻R1的100-500 倍，所述采样电阻R3一端连接所述二极管D1正极，所述采样电阻R3另一端连接所述场效应管Q1的栅极和所述场效应管Q2的漏极，所述场效应管Q2的栅极接控制端，所述场效应管Q2的源极接地。
如图2所示，本实用新型的具体实施过程是：由于在串联回路中，各个点的电流是一样的。在本系统中采样电阻R2阻值是第一量程限制为小电流量程，采样电阻R1阻值是第二量程限制为大电流量程。当负载是小电流是且在第一量程内时采样电阻R2两端的压差放大20倍为U，则可以求出系统电流I=U/20R2。同理当负载所需电流超过第一量程时则采样电阻R1两端压差放大20倍为U，则系统电流I=U/20R1。当第一量程满量程后控制场效应管Q1导通可以减小系统压降保证输出电压的稳定。在得出采样电阻R1或采样电阻R2的压差，通过I=U/R的公式，其中：I是整个回路的电流，U是采样电阻两端的电压放大后值，R是采样电阻阻值，可以得出整套系统中的电流。
如图2所示，图2为一个整个回路是65.7uA的仿真电路，要检测整个回路的电流，如果直接用0.05Ω的采样电阻R1，它两端的电压只有3.28uV，是一个很小的电压，放大器要放大100倍才是3.28mV 而且放大器放大的同时，也把线路中的白噪声给同时放大了，所以测量出来的电压数值很大一部分是噪声电压，所以这个时候就需要串联采样电阻R2，但是采样电阻R2加大后，在大电流通过的时候，会形成一个很大的压降，例如通过100mA的时候，采样电阻R2是100欧姆，它两边的电压就到了10v，是不能接受的，所以这个时候我们需要用0.05的采样电阻R1，它所产生的压降是0.005v,可以忽略不计。当电流为10uA的时候，采样电阻R2为100欧姆，也就产生0.001v压降，忽略不计。所以我们需要在不同的电流段切换不同的采样电阻，这就需要用到二极管D1、二极管D2、场效应管Q1。所述二极管D1、二极管D2、采样电阻R2、场效应管Q1并联，所述二极管D1和二极管D2反向并联。二极管D1、二极管D2、场效应管Q1的作用：使用二极管D1、二极管D2、场效应管Q1后，二极管D1或二极管D2有0.55V的压降，但有场效应管Q1导通后压降可以减小到0.01V。具体来说：根据二极管的导通特性，二极管D1会产生0.55V的压降。这里加了场效应管Q1，当测量电流的量程在采样电阻R2对应的量程内时场效应管Q2栅极为低电平场效应管Q2不导通则场效应管Q1不导通，二极管D2由于反接，此时的二极管D2是不工作的，电流直接通过采样电阻R2到负载RL。当测量量程超过采样电阻R2对应的量程时场效应管Q2栅极为高电平场效应管Q2导通则场效应管Q1导通即把采样电阻R2和二极管D1短路了，电流通过场效应Q1到负载RL产生的压降由二极管D1的压降0.55V降低到场效应管Q1的压降0.01V，大大减小了电路中的压降，对输出电路起稳定作用。如图2所示，我们采集到的电压是16.4mv，二极管D2是反向导通的时候，可以让电流通过，用于测量负电压。当采样电阻R2的采样电压量程满量程时场效应管Q1导通，二极管D1、采样电阻R2被短路，此时读取所述采样电阻R1的电压数据。具体实施例中，所述采样电阻R1为10毫欧到50毫欧，所述采样电阻R1 为10毫欧到50毫欧。所述负载RL与所述采样电阻R1和所述采样电阻R2串联，所述负载RL为2Ω到1MΩ。
本实用新型的技术效果是：构建一种基于微电流的自动切换电流量程档位的电路，包括采样电阻R1、R2、R3、二极管D1和D2、场效应管Q1和场效应管Q2，所述采样电阻R1与所述采样电阻R2串联，所述二极管D1和所述二极管D2分别与所述采样电阻R2并联，所述二极管D1正向和所述采样电阻R2并联，所述二极管D1与所述二极管D2反向并联，所述场效应管Q1与所述二极管D1、所述二极管D2和所述采样电阻R2并联，所述采样电阻R2为采样电阻R1的100-500 倍，所述采样电阻R3一端连接所述二极管D1正极，所述采样电阻R3另一端连接所述场效应管Q1的栅极和所述场效应管Q2的漏极，所述场效应管Q2的栅极接控制端，所述场效应管Q2的源极接地。本实用新型通过设置采样电阻R1和采样电阻R2阻值大小确定量程，并且所述二极管D1和二极管D2分别与所述第二采样电阻R2并联，所述二极管D1和二极管D2反向并联，所述采样电阻R2为采样电阻R1的100-500 倍，这样用两个二极管实现对开关的功能，这样电流测量量程切换更实时无切换过程中的电压和电流变化便于测量电流波动较大的低功耗设备，还实现了测量电路的压降大大减小，本实用新型电路简单、测量精确高，成本低。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于微电流的自动切换电流量程档位的电路，其特征在于，包括采样电阻R1、R2、R3、二极管D1和D2、场效应管Q1和场效应管Q2，所述采样电阻R1与所述采样电阻R2串联，所述二极管D1和所述二极管D2分别与所述采样电阻R2并联，所述二极管D1正向和所述采样电阻R2并联，所述二极管D1与所述二极管D2反向并联，所述场效应管Q1与所述二极管D1、所述二极管D2和所述采样电阻R2并联，所述采样电阻R2为采样电阻R1的100-500 倍，所述采样电阻R3一端连接所述二极管D1正极，所述采样电阻R3另一端连接所述场效应管Q1的栅极和所述场效应管Q2的漏极，所述场效应管Q2的栅极接控制端，所述场效应管Q2的源极接地。
2.根据权利要求1所述基于微电流的自动切换电流量程档位的电路，其特征在于，所述采样电阻R1为10毫欧到50毫欧。
3.根据权利要求1所述基于微电流的自动切换电流量程档位的电路，其特征在于，当所述场效应管Q2栅极是低电平时，所述场效应管Q2不导通，则所述场效应管Q1不导通；当所述场效应管Q2栅极是高电平时，场所述效应管Q2导通，则所述场效应管Q1导通。
4.根据权利要求1所述基于微电流的自动切换电流量程档位的电路，其特征在于，当所述采样电阻R2测量电流满量程时，所述场效应管Q1打开可以减小压降。
5.根据权利要求1所述基于微电流的自动切换电流量程档位的电路，其特征在于，还包括负载RL，所述负载RL与所述采样电阻R1和采样电阻R2串联。
6.根据权利要求5所述基于微电流的自动切换电流量程档位的电路，其特征在于，所述负载RL为2Ω到1MΩ。
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| CN117330805A (zh) * | 2023-12-01 | 2024-01-02 | 昆易电子科技(上海)有限公司 | 一种用于电流检测的自动换档电路和电流检测装置 |
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2022
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| CN117330805B (zh) * | 2023-12-01 | 2024-02-20 | 昆易电子科技(上海)有限公司 | 一种用于电流检测的自动换档电路和电流检测装置 |
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