CN218727581U - 一种电流采样电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电流采样电路，所述电路包括：采样单元、第一放大单元、滤波单元和第二放大单元；通过采用第一放大单元和第二放大单元对采样单元采集到的目标电压信号进行放大，且通过滤波单元将第一放大电压信号滤波后再放大得到第二放大电压信号，再对第二放大电压信号进行转换得到高精度的目标电流值，与现有技术相比，无需采用增加电阻阻值的方式去增加目标被测电压信号的大小，避免了因增加电阻阻值的方式而分压，从而导致电路电流测量值测量不准确的问题，减少了采样电路对外部被测装置的工作电流影响，从而提高测试精度。

Description

一种电流采样电路

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种电流采样电路。

背景技术

在一些采用电池供电的设备中，工作电流极低，工作电流大小一般为2-40微安，当需要对设备的电流进行检测时。现有技术中，采用电阻分压的方式去获取设备的电流，当设备的电流较小时，需要将采样电阻的阻值增大从而获得较大的电压信号进行转换，以计算出电流值的大小，然而当增加采样电阻的阻值时，采样电阻将和设备的电源电压进行分压，这将导致设备的工作电压降低，设备的工作电流将会增大或减小，从而使检测到的电流值不准确。

可见现有技术中存在当设备的工作电流较小时采集到的设备工作电流不准确的问题。

实用新型内容

针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种电流采样电路，其解决了现有技术中存在的当设备的工作电流较小时采集到的设备工作电流不准确的问题。

本实用新型提供一种电流采样电路，所述电路包括：采样单元、第一放大单元、滤波单元和第二放大单元；所述采样单元与外部被测装置相连，用于采集所述外部被测装置的目标电压信号；所述第一放大单元与所述采样单元相连，用于将所述采样单元输出的目标电压信号放大得到第一放大电压信号；所述滤波单元与所述第一放大单元相连，用于对所述第一放大单元输出的第一放大电压信号进行滤波；所述第二放大单元分别与所述滤波单元和外部电压电流信号转换单元相连，用于接收所述滤波单元输出的滤波后的第一放大电压信号，还用于将滤波后的所述第一放大电压信号放大得到第二放大电压信号，使所述外部电压电流信号转换单元将采集到的所述第二放单电压信号转换为目标电流值。

可选地，所述采样单元包括：采样电阻；所述采样电阻的两端分别与所述外部被测装置第一输出端和第二输出端相连，用于采集所述外部被测装置的目标电压信号。

可选地，所述采样单元还包括：保险丝；所述保险丝的第一端与所述外部被测装置的第一输出端相连，所述保险丝的第二端与所述采样电阻的第一端相连。

可选地，所述电路还包括：过压保护单元；所述过压保护单元与所述采样单元的输出端相连，用于防止所述采样单元输出的目标电压信号过大。

可选地，过压保护单元包括：第一二极管、第二二极管和第二电阻；所述第一二极管的负极与所述采样电阻的第一端相连，所述第一二极管的正极与所述采样电阻的第二端相连；所述第二二极管的正极与所述采样电阻的第一端相连，所述第二二极管的负极与所述采样电阻的第二端相连；所述第二电阻的第一端与所述第一二极管的正极相连，所述第二电阻的第二端接地。

可选地，所述第一放大单元包括：第三电阻、第四电阻、第五电阻和第一放大器；所述第一放大器的正相输入端通过第三电阻与所述采样电阻的第一端相连，所述第一放大器的反相输入端通过第四电阻与所述采样电阻的第二端相连；所述第一放大器的正电源端与所述第一电源相连；所述第一放大器的负电源端与所述第二电源相连；所述第一放大器的输出端与所述滤波单元相连；所述第五电阻的两端分别与所述第一放大器的第五端和第六端相连。

可选地，所述第一放大单元还包括：第一电容、第二电容、第三电容和第四电容；所述第一电容的第一端与所述第一放大器的同相输入端相连，所述第一电容的第二端接地；所述第二电容的第一端与所述第一放大器的反相输入端相连，所述第二电容的第二端接地；所述第三电容的第一端与所述第一放大器的正电源端相连，所述第三电容的第二端接地；所述第四电容的第二端与所述第一放大器的负电源端相连，所述第四电容的第二端接地。

可选地，所述滤波单元包括：第六电阻、第五电容、第七电阻、第六电容、第八电阻和第七电容；所述第六电阻的第一端与所述第一放大器的输出端相连，所述第六电阻的第二端与所述第七电阻的第一端相连；所述第五电容的第一端与所述第六电阻的第一端相连，所述第五电容的第二端接地；所述第七电阻的第二端与所述第八电阻的第一端相连；所述第六电容的第一端与所述第七电阻的第二端相连，所述第六电容的第二端接地；所述第八电阻的第二端与所述第二放大单元相连；所述第七电容的第一端与所述第八电阻的第二端相连，所述第七电容的第二端接地。

可选地，所述电路还包括：第三二极管和第四二极管；所述第三二极管的负极与所述第一电源相连，所述第三二极管的正极与所述滤波单元的输出端相连；所述第四二极管的负极与所述第三二极管的正极相连，所述第四二极管的正极与第二电源相连。

可选地，所述第二放大单元包括：第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第二放大器、第八电容、第九电容和第十电容；所述第二放大器的正相输入端与所述滤波单元的输出端相连，所述第二放大器的反相输入端通过第九电阻接地；所述第二放大器的正电源端与第一电源相连，所述第二放大器的负电源端与第二电源相连；所述第二放大器的输出端通过第十一电阻与所述外部电压电流信号转换单元相连；所述第十电阻的两端分别与所述第二放大器的第五端和第六端相连；所述第八电容与所述第九电阻并联；所述第九电容的第一端与所述第二放大器的正电源端相连，所述第九电容的第二端接地；所述第十电容的第一端与所述第二放大器的负电源端相连，所述第十电容的第二端接地。

相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

通过采用第一放大单元和第二放大单元对采样单元采集到的目标电压信号进行放大，且通过滤波单元将第一放大电压信号滤波后再放大得到第二放大电压信号，再对第二放大电压信号进行转换得到高精度的目标电流值，与现有技术相比，无需采用增加电阻阻值的方式去增加目标被测电压信号的大小，避免了因增加电阻阻值的方式而分压，从而导致电路电流测量值测量不准确的问题，减少了采样电路对外部被测装置的工作电流影响，从而提高测试精度。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种电流采样电路的结构图；

图2为本实用新型实施例提供的一种电流采样电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型中的技术方案进一步说明。

图1为本实用新型实施例提供的一种电流采样电路的结构图，如图1所示，所述电路包括：采样单元100、第一放大单元200、滤波单元300和第二放大单元400；

所述采样单元100与外部被测装置相连，用于采集所述外部被测装置的目标电压信号；

所述第一放大单元200与所述采样单元100相连，用于将所述采样单元100输出的目标电压信号放大得到第一放大电压信号；

所述滤波单元300与所述第一放大单元200相连，用于对所述第一放大单元200输出的第一放大电压信号进行滤波；

所述第二放大单元400分别与所述滤波单元300和外部电压电流信号转换单元相连，用于接收所述滤波单元300输出的滤波后的第一放大电压信号，还用于将滤波后的所述第一放大电压信号放大得到第二放大电压信号，使所述外部电压电流信号转换单元将采集到的所述第二放单电压信号转换为目标电流值。

在本实施例中，通过采样单元100采集外部被测装置的目标电压信号，第一放大单元 200对采集到的目标电压信号进行放大得到第一放大电压信号，通过滤波单元300对第一放大电压信号进行滤波，减少第一放大电压信号中的干扰，再通过第二放大单元400对第一放大电压信号进行放大得到第二放大电压信号，外部电压电流信号转换单元再对采集到的第二放大电压信号转换得到目标电流值，通过采用第一放大单元200和第二放大单元400对采样单元100采集到的目标电压信号进行放大之后，得到第二放大电压信号，再对第二放大电压信号进行转换得到高精度的目标电流值，与现有技术相比，无需采用增加电阻阻值的方式去增加目标被测电压信号的大小，避免了因增加电阻阻值的方式而分压，从而导致电路电流测量值测量不准确的问题，减少了采样电路对外部被测装置的工作电流影响，从而提高测试精度。

需要说明的是，外部被测装置可以为电表，可以采用本实施例的电流采样电路在对电表的FCT测试中测试电表中的RTC电路电流。外部电压电流信号转换单元可以为单芯片、电路等可以实现将电压信号转换为电流信号的功能。

图2为本实用新型实施例提供的一种电流采样电路的电路图，如图2所示，所述采样单元100包括：采样电阻R1；所述采样电阻R1的两端分别与所述外部被测装置第一输出端和第二输出端相连，用于采集所述外部被测装置的目标电压信号。

在本实施例中，通过采样电阻R1采集外部被测装置的第一输出端和第二输出端之间的电压大小，从而得到目标电压信号的大小。需要说明的是，采样电阻R1的值较小，其获取的分压对外部被测装置的工作电压影响很小。

如图2所示，所述采样单元100还包括：保险丝B1；所述保险丝B1的第一端与所述外部被测装置的第一输出端相连，所述保险丝B1的第二端与所述采样电阻R1的第一端相连。

在本实施例中，通过设置保险丝B1，防止外部被测装置产生的过大电流对后级电路造成损坏，当外部被测装置产生的电流过大时，保险丝B1熔断，从而使采样电路与外部被测装置断开，实现对采样电路的过流保护。

在本实用新型的另一实施例中，如图2所示，所述电路还包括：过压保护单元；所述过压保护单元与所述采样单元100的输出端相连，用于防止所述采样单元100输出的目标电压信号过大。过压保护单元包括：第一二极管D1、第二二极管D2和第二电阻R2；所述第一二极管D1的负极与所述采样电阻R1的第一端相连，所述第一二极管D1的正极与所述采样电阻R1的第二端相连；所述第二二极管D2的正极与所述采样电阻R1的第一端相连，所述第二二极管D2的负极与所述采样电阻R1的第二端相连；所述第二电阻R2的第一端与所述第一二极管D1的正极相连，所述第二电阻R2的第二端接地。

在本实施例中，当外部被测装置输出的目标电压信号过大，其目标电压信号值超过第二二极管D2的导通值时，外部被测装置输出的电流经过保险丝B1和第二二极管D2导通，从而使保险丝B1熔断，实现对采样电路的过压保护；当外部被测装置与采样电路反接时，输出的电压经过第一二极管D1，当输出电压小于第一二极管D1的预设值时，第一二极管D1导通，保险丝B1熔断，实现对采样电路的过压保护，第一二极管D1和第二二极管D2 的导通电压为0.7V，因此过压保护单元500的保护范围为0.7V到-0.7V。

在本实用新型的另一实施例中，如图2所示，所述第一放大单元200包括：第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第一放大器U1；所述第一放大器U1的正相输入端通过第三电阻R3与所述采样电阻R1的第一端相连，所述第一放大器U1的反相输入端通过第四电阻R4与所述采样电阻R1的第二端相连；所述第一放大器U1的正电源端与所述第一电源V1相连；所述第一放大器U1的负电源端与所述第二电源V2相连；所述第一放大器 U1的输出端与所述滤波单元300相连；所述第五电阻R5的两端分别与所述第一放大器U1 的第五端和第六端相连。所述第一放大单元200还包括：第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4；所述第一电容C1的第一端与所述第一放大器U1的同相输入端相连，所述第一电容C1的第二端接地；所述第二电容C2的第一端与所述第一放大器U1 的反相输入端相连，所述第二电容C2的第二端接地；所述第三电容C3的第一端与所述第一放大器U1的正电源端相连，所述第三电容C3的第二端接地；所述第四电容C4的第二端与所述第一放大器U1的负电源端相连，所述第四电容C4的第二端接地。

在本实施例中，第三电阻R3和第四电阻R4用于限制流入第一放大器U1中的电流，防止电流过大对第一放大器U1造成损坏，通过第一放大器U1将采样电阻R1采集到的目标电压信号进行放大得到第一放大电压信号，并通过第一放大器U1的输出端向滤波单元 300输出第一放大电压信号，第五电阻R5用于确定第一放大器U1的放大倍数。第一电容 C1和第二电容C2用于对输入的目标电压信号进行滤波，通过第一电源V1和第二电源V2 对第一放大器U1供电，第一电源V1具体可以为正12V，第二电源V2具体可以为负12V；第三电容C3用于对第一电源V1输出的电压信号进行滤波，第四电容C4用于对第二电源 V2输出的电压信号进行滤波，使第一放大器U1的工作电压稳定。

在本实用新型的另一实施例中，如图2所示，所述滤波单元300包括：第六电阻R6、第五电容C5、第七电阻R7、第六电容C6、第八电阻R8和第七电容C7；所述第六电阻R6 的第一端与所述第一放大器U1的输出端相连，所述第六电阻R6的第二端与所述第七电阻 R7的第一端相连；所述第五电容C5的第一端与所述第六电阻R6的第一端相连，所述第五电容C5的第二端接地；所述第七电阻R7的第二端与所述第八电阻R8的第一端相连；所述第六电容C6的第一端与所述第七电阻R7的第二端相连，所述第六电容C6的第二端接地；所述第八电阻R8的第二端与所述第二放大单元400相连；所述第七电容C7的第一端与所述第八电阻R8的第二端相连，所述第七电容C7的第二端接地。

在本实施例中，第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8的阻值相同，第五电容C5、第六电容C6和第七电容C7的容量相同，通过滤波单元300将第一放大电压信号中的杂波滤掉之后在，再将第一放大电压信号发送给第二放大单元400，防止第二放大单元400对第一放大电压信号中的杂波进行放大，从而提高采样的精度。

在本实用新型的另一实施例中，如图2所示，所述电路还包括：第三二极管D3和第四二极管D4；所述第三二极管D3的负极与所述第一电源V1相连，所述第三二极管D3的正极与所述滤波单元300的输出端相连；所述第四二极管D4的负极与所述第三二极管D3 的正极相连，所述第四二极管D4的正极与第二电源V2相连。

在本实施例中，当滤波单元300输出的第一放大电压信号大于第一电源V1的电压与第三二极管D3的导通电压之和时，第三二极管D3导通；当滤波单元300输出的第一放大电压信号小于第二电源V2的电压与第四二极管D4的导通电压之和时，第三二极管D3导通，第一电源V1电压具体可以为12V，第二电源V2的电压具体可以为-12V，从而使第一放大电压信号输出在12V到-12V之间，防止向第二放大单元400输入的电压信号过大，实现对第二放大单元400的过压保护。

在本实用新型的另一实施例中，如图2所示，所述第二放大单元400包括：第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第二放大器U2、第八电容C8、第九电容C9和第十电容C10；所述第二放大器U2的正相输入端与所述滤波单元300的输出端相连，所述第二放大器U2的反相输入端通过第九电阻R9接地；所述第二放大器U2的正电源端与第一电源V1相连，所述第二放大器U2的负电源端与第二电源V2相连；所述第二放大器U2的输出端通过第十一电阻R11与所述外部电压电流信号转换单元相连；所述第十电阻R10的两端分别与所述第二放大器U2的第五端和第六端相连；所述第八电容C8与所述第九电阻R9 并联；所述第九电容C9的第一端与所述第二放大器U2的正电源端相连，所述第九电容C9 的第二端接地；所述第十电容C10的第一端与所述第二放大器U2的负电源端相连，所述第十电容C10的第二端接地。

在本实施例中，通过第二放大器U2的正相输入端输入滤波后的第一放大电压信号，并对第一放大电压信号放大得到第二放大电压信号，通过第二放大器U2的输出端向外部电压电流信号转换单元输出第二放大电压信号，使外部电压电流信号转换单元将第二放大电压信号转换为目标电流值。需要说明的是，外部电压电流信号转换单元可以为电压电流转换芯片。第八电容C8、第九电容C9和第十电容C10用于滤波，第十电阻R10用于调节第二放大器U2的增益，第十一电阻R11用于限制流入外部电压电流信号转换单元的电流，对外部电压电流信号单元进行过流保护。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种电流采样电路，其特征在于，所述电路包括：采样单元、第一放大单元、滤波单元和第二放大单元；

所述采样单元与外部被测装置相连，用于采集所述外部被测装置的目标电压信号；

所述第一放大单元与所述采样单元相连，用于将所述采样单元输出的目标电压信号放大得到第一放大电压信号；

所述滤波单元与所述第一放大单元相连，用于对所述第一放大单元输出的第一放大电压信号进行滤波；

所述第二放大单元分别与所述滤波单元和外部电压电流信号转换单元相连，用于接收所述滤波单元输出的滤波后的第一放大电压信号，还用于将滤波后的所述第一放大电压信号放大得到第二放大电压信号，使所述外部电压电流信号转换单元将采集到的所述第二放单电压信号转换为目标电流值。

2.如权利要求1所述的一种电流采样电路，其特征在于，所述采样单元包括：采样电阻；所述采样电阻的两端分别与所述外部被测装置第一输出端和第二输出端相连，用于采集所述外部被测装置的目标电压信号。

3.如权利要求2所述的一种电流采样电路，其特征在于，所述采样单元还包括：保险丝；所述保险丝的第一端与所述外部被测装置的第一输出端相连，所述保险丝的第二端与所述采样电阻的第一端相连。

4.如权利要求3所述的一种电流采样电路，其特征在于，所述电路还包括：过压保护单元；

所述过压保护单元与所述采样单元的输出端相连，用于防止所述采样单元输出的目标电压信号过大。

5.如权利要求4所述的一种电流采样电路，其特征在于，过压保护单元包括：第一二极管、第二二极管和第二电阻；

所述第一二极管的负极与所述采样电阻的第一端相连，所述第一二极管的正极与所述采样电阻的第二端相连；

所述第二二极管的正极与所述采样电阻的第一端相连，所述第二二极管的负极与所述采样电阻的第二端相连；

所述第二电阻的第一端与所述第一二极管的正极相连，所述第二电阻的第二端接地。

6.如权利要求2所述的一种电流采样电路，其特征在于，所述第一放大单元包括：第三电阻、第四电阻、第五电阻和第一放大器；

所述第一放大器的正相输入端通过第三电阻与所述采样电阻的第一端相连，所述第一放大器的反相输入端通过第四电阻与所述采样电阻的第二端相连；所述第一放大器的正电源端与第一电源相连；所述第一放大器的负电源端与第二电源相连；所述第一放大器的输出端与所述滤波单元相连；

所述第五电阻的两端分别与所述第一放大器的第五端和第六端相连。

7.如权利要求6所述的一种电流采样电路，其特征在于，所述第一放大单元还包括：第一电容、第二电容、第三电容和第四电容；

所述第一电容的第一端与所述第一放大器的同相输入端相连，所述第一电容的第二端接地；

所述第二电容的第一端与所述第一放大器的反相输入端相连，所述第二电容的第二端接地；

所述第三电容的第一端与所述第一放大器的正电源端相连，所述第三电容的第二端接地；

所述第四电容的第二端与所述第一放大器的负电源端相连，所述第四电容的第二端接地。

8.如权利要求6所述的一种电流采样电路，其特征在于，所述滤波单元包括：第六电阻、第五电容、第七电阻、第六电容、第八电阻和第七电容；

所述第六电阻的第一端与所述第一放大器的输出端相连，所述第六电阻的第二端与所述第七电阻的第一端相连；

所述第五电容的第一端与所述第六电阻的第一端相连，所述第五电容的第二端接地；

所述第七电阻的第二端与所述第八电阻的第一端相连；

所述第六电容的第一端与所述第七电阻的第二端相连，所述第六电容的第二端接地；

所述第八电阻的第二端与所述第二放大单元相连；

所述第七电容的第一端与所述第八电阻的第二端相连，所述第七电容的第二端接地。

9.如权利要求1所述的一种电流采样电路，其特征在于，所述电路还包括：第三二极管和第四二极管；

所述第三二极管的负极与第一电源相连，所述第三二极管的正极与所述滤波单元的输出端相连；

所述第四二极管的负极与所述第三二极管的正极相连，所述第四二极管的正极与第二电源相连。

10.如权利要求1所述的一种电流采样电路，其特征在于，所述第二放大单元包括：第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第二放大器、第八电容、第九电容和第十电容；

所述第二放大器的正相输入端与所述滤波单元的输出端相连，所述第二放大器的反相输入端通过第九电阻接地；所述第二放大器的正电源端与第一电源相连，所述第二放大器的负电源端与第二电源相连；所述第二放大器的输出端通过第十一电阻与所述外部电压电流信号转换单元相连；

所述第十电阻的两端分别与所述第二放大器的第五端和第六端相连；

所述第八电容与所述第九电阻并联；

所述第九电容的第一端与所述第二放大器的正电源端相连，所述第九电容的第二端接地；

所述第十电容的第一端与所述第二放大器的负电源端相连，所述第十电容的第二端接地。

Images