CN218298362U - 一种电流采样电路保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型旨在提供一种结构简单、安全性较高的电流采样电路保护装置。本实用新型包括电压输入端、负载输出端、第一电阻、阻值大于所述第一电阻的第二电阻、第一二极管、继电器以及电子开关，所述第一电阻与所述第二电阻串联在所述电压输入端和所述负载输出端之间，所述第一二极管、所述继电器分别与所述第二电阻并联，所述第一电阻与所述第二电阻共同连接与所述电子开关，所述电子开关的输出端依次电连接有运算放大器、模拟数字转换器。本实用新型应用于电流采样的技术领域。

Description

一种电流采样电路保护装置

技术领域

本实用新型应用于电流采样的技术领域,特别涉及一种电流采样电路保护装置。

背景技术

在电子设备测试行业中，经常需要对供电回路的电流进行测量，目前电流采样方法为使用采样电阻串联到采样回路中，通过测量电阻的电压来计算电流。 电流采样电阻是用来测量电路中的电流。电流采样电阻在电路中也用来做参考的电阻,它常用在反馈电路里。在稳压电源的电路中, 为了可以使输出的电压保持恒定状态,要从输出电压取一部分电压做参考,这时就需要电流采样电阻,如果电路中输出电源过高,输入端就自动降低电压,使输出的电压减少。有的时候需要反馈的量是输出的电流,对电流采样过程是通过串联阻值较小的电阻，根据欧姆定律：在电路中串联电阻，电流不会发生变化，测出串入电阻的电压就得到了电流。因为在电路中，检测的都是电压信号，不能检测到电流信号，所以采用这种方法测试电流。 但由于采样电阻两端的电压和电流成正比，如果采样时电流过大，导致采样电阻两端的电压变大，采样电阻功耗变大，会导致输出电压变低，当负载的电压过低时，就会影响输出端负载的工作状态。

市面上电流采样所采用的方式之一是采用小阻值电阻和大阻值电阻串联，并将电流采样点取在靠近采样电阻两侧。电流档位的通过四合一电子开关选取，被采样信号进入增益可程控的仪用放大器，最后进入模拟数字转换器处理。当电路中的电流大于大阻值采样电阻的最大电流，小于小阻值电阻的最大电流时，电流主要流经小阻值采样电阻，大阻值采样电阻将被旁路，主要由电路中的机械继电器控制决定。默认情况下和测量大电流时，继电器默认导通进而使得大阻值采样电阻被旁路以保护整个电路。然而当继电器出现异常或者控制异常时，很可能导致大电流流经大阻值采样电阻R2，进而导致大阻值采样电阻因超出其额定功率而烧毁。因此有必要提供一种结构简单、安全性较高的电流采样电路保护装置。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种结构简单、安全性较高的电流采样电路保护装置。

本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括电压输入端、负载输出端、第一电阻、阻值大于所述第一电阻的第二电阻、第一二极管、继电器以及电子开关，所述第一电阻与所述第二电阻串联在所述电压输入端和所述负载输出端之间，所述第一二极管、所述继电器分别与所述第二电阻并联，所述第一电阻与所述第二电阻共同连接与所述电子开关，所述电子开关的输出端依次电连接有运算放大器、模拟数字转换器。

由上述方案可见，所述第一电阻与所述第二电阻均作为采样电阻，所述第一电阻与所述第二电阻共同连接与所述电子开关，通过四合一的所述电子开关进行选取电流档位，被采样信号进入增益可程控的所述运算放大器，用于输入信号的采样与隔离，并对输入信号滤波，最后进入所述模拟数字转换器处理。所述第一电阻的参数为0.1欧姆，精度为千分之一，功率为1W，可通过的最大电流约为3.16A。所述第二电阻的参数为10欧姆，精度为百分之一，功率为1W，可通过的最大电流约为0.316A，设电路中的电流为I，当0A≤I＜0.316A时，电流将会流经所述第一电阻和所述第二电阻。当0.316A≤I＜3.16A时，所述第二电阻将被旁路，电流主要流经所述第一电阻，所述第二电阻旁路的控制，主要由所述继电器控制决定。默认情况下和测量大电流时，所述继电器默认导通进而使得所述第二电阻被旁路以保护整个电路。由于所述第二电阻的两端并联有具有保护功能的所述第一二极管，所述第一二极管的正极接所述第二电阻的输入端，所述第一二极管的正极接所述第二电阻的输出端，当电路中的电流I较大时，所述继电器发生异常或者电路中的电压发生异常时，所述第一二极管将导通，从而达到保护所述第二电阻的目的，避免电流I流经所述第二电阻，所述第二电阻因超出其额定功率而烧毁。所述第一二极管的反向重复峰值电压达到600V, 平均整形正向电流达到3A，在工作结温为150摄氏度，当正向电流3A时具有低导通压降0.71 至1.05 V。

所述电流采样电路保护装置的电路结构简单，在不改变原有采样电路的结构下仅增加一个小尺寸元件，电路的安全性得到提高，当电路中的电流I较大时，若所述继电器出现元件故障或者控制问题，不能保持旁路所述第二电阻，理论上所述第一二极管的正向压降在0.7V左右时就会导通，若小于则不导通，提供了一条旁路所述第二电阻的通路，从而保护所述第二电阻不被烧毁。在实际应用验证中发现，所述第二电阻在大于0.35V的情况下即会出现导通情况，小于0.35V即视为断开。

一个优选方案是，所述电子开关包括第一开关和第二开关，所述第一开关包括S1A端口和S1B端口,所述第二开关包括S2A端口和S2B端口,所述S1B端口和所述S2B端口分别与所述第一电阻的两端连接，所述S1A端口和所述S2A端口分别与所述第二电阻的两端连接，所述第一开关的VDD端接入24V电压。

由上述方案可见，所述第一开关和所述第二开关的芯片型号均为ADG5434BRUZ，最大额定电源电压为24 V，所述第一开关的第五引脚和第六引脚共同接地，所述第一开关的输出端和所述第二开关的输出端分别与所述运算放大器的对应端口连接。

一个优选方案是，所述第一开关还包括D1端口，所述第二开关还包括D2端口，所述D1端口经第三电阻与所述运算放大器的同向输入端连接，所述运算放大器的反向输入端与所述D2端口连接。

由上述方案可见，所述运算放大器的芯片型号为AD8221ARZ-R7，所述运算放大器的同向输入端与反向输入端共同连接有电容。

一个优选方案是，所述电流采样电路保护装置还包括第二二极管和场效应管，所述继电器的第三引脚和第六引脚共同与所述第二电阻的一端连接，所述继电器的第二引脚和第七引脚共同与所述第二电阻的另一端连接，所述场效应管的漏极分两路，一路接所述第二二极管的正极，另一路接所述继电器的第八引脚，所述场效应管的栅极经第四电阻与所述场效应管的源极共同接地。

由上述方案可见，通过所述场效应管控制所述继电器的通断，实现对应电流采样的导通控制，所述继电器的芯片型号为AGQ200A4H，所述继电器作为通信继电器，最小工作温度达-40摄氏度；最大工作温度为85摄氏度；所述继电器的操作电压为4.5V。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图；

图2是本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

如图1至图2所示，在本实施例中，本实用新型包括电压输入端1、负载输出端2、第一电阻R1、阻值大于所述第一电阻R1的第二电阻R2、第一二极管D1、继电器K1以及电子开关U1500，所述第一电阻R1与所述第二电阻R2串联在所述电压输入端1和所述负载输出端2之间，所述第一二极管D1、所述继电器K1分别与所述第二电阻R2并联，所述第一电阻R1与所述第二电阻R2共同连接与所述电子开关U1500，所述电子开关U1500的输出端依次电连接有运算放大器3、模拟数字转换器4。

在本实施例中，所述电子开关U1500包括第一开关U1500A和第二开关U1500B，所述第一开关U1500A包括S1A端口和S1B端口,所述第二开关U1500B包括S2A端口和S2B端口,所述S1B端口和所述S2B端口分别与所述第一电阻R1的两端连接，所述S1A端口和所述S2A端口分别与所述第二电阻R2的两端连接，所述第一开关U1500A的VDD端接入24V电压。

在本实施例中，所述第一开关U1500A还包括D1端口，所述第二开关U1500B还包括D2端口，所述D1端口经第三电阻R3与所述运算放大器3的同向输入端连接，所述运算放大器3的反向输入端与所述D2端口连接。

在本实施例中，所述电流采样电路保护装置还包括第二二极管D2和场效应管Q1，所述继电器K1的第三引脚和第六引脚共同与所述第二电阻R2的一端连接，所述继电器K1的第二引脚和第七引脚共同与所述第二电阻R2的另一端连接，所述场效应管Q1的漏极分两路，一路接所述第二二极管D2的正极，另一路接所述继电器K1的第八引脚，所述场效应管Q1的栅极经第四电阻R4与所述场效应管Q1的源极共同接地。

在本实施例中，所述第一二极管D1的芯片型号为MURS360T3G。

在本实施例中，所述模拟数字转换器4的芯片型号为AD7175。

本实用新型的工作原理：

所述第一电阻与所述第二电阻均作为采样电阻，所述第一电阻与所述第二电阻共同连接与所述电子开关，通过四合一的所述电子开关进行选取电流档位，被采样信号进入增益可程控的所述运算放大器，用于输入信号的采样与隔离，并对输入信号滤波，最后进入所述模拟数字转换器处理。当0.316A≤I＜3.16A时，所述第二电阻将被旁路，电流主要流经所述第一电阻，所述继电器默认导通进而使得所述第二电阻被旁路以保护整个电路。如果所述继电器发生异常或者电路中的电压发生异常时，所述第一二极管将导通，从而达到保护所述第二电阻的目的，避免电流I流经所述第二电阻，所述第二电阻因超出其额定功率而烧毁，理论上所述第一二极管的正向压降在0.7V左右时就会导通，若小于则不导通，提供了一条旁路所述第二电阻的通路，从而保护所述第二电阻不被烧毁。在实际应用验证中发现，所述第二电阻在大于0.35V的情况下即会出现导通情况，小于0.35V即视为断开。

Claims (4)

1.一种电流采样电路保护装置，其特征在于：它包括电压输入端（1）、负载输出端（2）、第一电阻（R1）、阻值大于所述第一电阻（R1）的第二电阻（R2）、第一二极管（D1）、继电器（K1）以及电子开关（U1500），所述第一电阻（R1）与所述第二电阻（R2）串联在所述电压输入端（1）和所述负载输出端（2）之间，所述第一二极管（D1）、所述继电器（K1）分别与所述第二电阻（R2）并联，所述第一电阻（R1）与所述第二电阻（R2）共同连接与所述电子开关（U1500），所述电子开关（U1500）的输出端依次电连接有运算放大器（3）、模拟数字转换器（4）。

2.根据权利要求1所述的一种电流采样电路保护装置，其特征在于：所述电子开关（U1500）包括第一开关（U1500A）和第二开关（U1500B），所述第一开关（U1500A）包括S1A端口和S1B端口,所述第二开关（U1500B）包括S2A端口和S2B端口,所述S1B端口和所述S2B端口分别与所述第一电阻（R1）的两端连接，所述S1A端口和所述S2A端口分别与所述第二电阻（R2）的两端连接，所述第一开关（U1500A）的VDD端接入24V电压。

3.根据权利要求2所述的一种电流采样电路保护装置，其特征在于：所述第一开关（U1500A）还包括D1端口，所述第二开关（U1500B）还包括D2端口，所述D1端口经第三电阻（R3）与所述运算放大器（3）的同向输入端连接，所述运算放大器（3）的反向输入端与所述D2端口连接。

4.根据权利要求1所述的一种电流采样电路保护装置，其特征在于：所述电流采样电路保护装置还包括第二二极管（D2）和场效应管（Q1），所述继电器（K1）的第三引脚和第六引脚共同与所述第二电阻（R2）的一端连接，所述继电器（K1）的第二引脚和第七引脚共同与所述第二电阻（R2）的另一端连接，所述场效应管（Q1）的漏极分两路，一路接所述第二二极管（D2）的正极，另一路接所述继电器（K1）的第八引脚，所述场效应管（Q1）的栅极经第四电阻（R4）与所述场效应管（Q1）的源极共同接地。

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