CN219657759U - 一种双向隔离电流检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了电流检测技术领域的一种双向隔离电流检测装置，包括一电流采集模块、一隔离模块、一检测输出模块、一电压基准模块以及一电源模块；所述隔离模块的输入端与电流采集模块的输出端连接，输出端与检测输出模块的输入端连接；所述电压基准模块与电流采集模块连接；所述电源模块分别与电流采集模块、隔离模块、检测输出模块以及电压基准模块连接。本实用新型的优点在于：实现对电流的大小和方向进行隔离检测，进而极大的保证了检测时的安全性，同时提升了电流检测精度。

Description

一种双向隔离电流检测装置

技术领域

本实用新型涉及电流检测技术领域，特别指一种双向隔离电流检测装置。

背景技术

在电路中通常需要准确、高效地检测电流情况，从而实现对电流精确的控制。电流检测的方式主要有如下三种：电阻检测、电流互感器检测、霍尔电流传感器检测。然而，电阻检测的输入输出之间没有隔离，电流互感器检测仅适用于交流情况下，霍尔电流传感器检测受温度影响较大，导致电流检测的精度不尽如人意。

因此，如何提供一种双向隔离电流检测装置，实现对电流的大小和方向进行隔离检测，进而提升电流检测精度，成为一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种双向隔离电流检测装置，实现对电流的大小和方向进行隔离检测，进而提升电流检测精度。

本实用新型是这样实现的：一种双向隔离电流检测装置，包括一电流采集模块、一隔离模块、一检测输出模块、一电压基准模块以及一电源模块；

所述隔离模块的输入端与电流采集模块的输出端连接，输出端与检测输出模块的输入端连接；所述电压基准模块与电流采集模块连接；所述电源模块分别与电流采集模块、隔离模块、检测输出模块以及电压基准模块连接。

进一步地，所述电流采集模块包括一接线端子J2、一电阻R4、一电阻R5、一电阻R6、一电阻R8、一电阻R9、一电阻R12、一电阻R15、一电阻R16、一电容C12、一电容C13、一电容C14、一电容C19、一电容C20、一电容C22、一二极管D2、一二极管D3、一二极管D4、一运放U4以及一运放U5；

所述电阻R6的一端与接线端子J2的引脚1连接，另一端与电容C14、电阻R4、二极管D2的输出端、二极管D3的输入端、运放U4的引脚3连接；所述电阻R12的一端与接线端子J2的引脚2连接，另一端与二极管D2的输入端、二极管D3的输出端、运放U4的引脚2、电阻R16、电容C22连接；所述电容C14与电阻R4连接；

所述运放U4的引脚4与电容C12以及电源模块连接，引脚6与电阻R8、电阻R16以及电容C12连接，引脚7与电容C20以及电源模块连接；

所述运放U5的引脚1与电阻R9以及电阻R15连接，引脚3与电阻R5、电阻R8、电阻C19以及二极管D4的输出端连接，引脚4与电阻R15连接，引脚5与电容C13以及电源模块连接；

所述电阻R5与电压基准模块连接；所述电阻R9与隔离模块连接。

进一步地，所述隔离模块包括一隔离放大器U3、一电容C10、一电容C11、一电容C15、一电容C16、一电阻R10、一电阻R13以及一电阻R14；

所述隔离放大器U3的引脚1与电容C10、电容C15以及电源模块连接，引脚2与电流采集模块连接，引脚3与电阻R13连接，引脚4与电阻R13连接，引脚5接地，引脚6与电阻R14连接，引脚7与电阻R10连接，引脚8与电容C11、电容C16以及电源模块连接；

所述电阻R10和电阻R14均与检测输出模块连接；所述电容C10与电容C15连接；所述电容C11与电容C16连接并接地。

进一步地，所述检测输出模块包括一运放U6、一接线端子J3、一电阻R7、一电阻R11、一电阻R17、一电容C17、一电容C18、一电容C21以及一电容C23；

所述电阻R7和电容C18并联后，一端与运放U6的引脚3以及隔离模块连接，另一端接地；所述电阻R17和电容C23并联后，一端与运放U6的引脚4以及隔离模块连接，另一端与运放U6的引脚1以及电阻R11连接；所述电容C7的一端与运放U6的引脚5以及电源模块连接，另一端接地；所述电容C21的一端与电阻R11以及接线端子J3的引脚1连接，另一端与接线端子J3的引脚2连接并接地。

进一步地，所述电压基准模块包括一运放U1、一电容C7、一电容C8、一电容C9、一电阻R1、一电阻R2、一电阻R3以及一基准电压芯片U2；

所述运放U1的引脚1、4均与电流采集模块连接，引脚3与电阻R2以及电阻R3连接，引脚5与电容C7以及电源模块连接；

所述电容C8和电容C9并联后，一端与电阻R3以及基准电压芯片U2的引脚3连接，另一端与电阻R2、电阻R1以及基准电压芯片U2的引脚1、2连接；所述电阻R1与电源模块连接。

进一步地，所述电源模块包括一电源芯片UM1、一电容C1、一电容C2、一电容C3、一电容C4、一电容C5、一电容C6、一二极管D1以及一接线端子J1；

所述电源芯片UM1的引脚1与电容C3、电容C4、二极管D1的输出端、隔离模块以及检测输出模块连接，引脚2与电容C3以及电容C4连接并接地，引脚5与电容C5、电容C6以及电流采集模块连接，引脚6与电容C1、电容C2、电容C5以及电容C6连接，引脚7与电容C1、电容C2、电流采集模块、隔离模块以及电压基准模块连接；所述接线端子J1的引脚1与二极管D1的输入端连接，引脚3接地。

本实用新型的优点在于：

通过设置包括隔离放大器U3的隔离模块来连接电流采集模块和检测输出模块，对输入和输出进行隔离，通过设置电压基准模块与电流采集模块连接，通过判断电流采集模块中电阻R5两端电压与电压基准模块输出电压的大小关系即可检测电流方向，而电流采集模块设置的运放U4和运放U5能对采集的电流进行放大以便于检测，最终实现对电流的大小和方向进行隔离检测，保证了检测时的安全性，同时也提升了电流检测精度，可检测稍远处的电流。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型一种双向隔离电流检测装置的电路原理框图。

图2是本实用新型电流采集模块和电压基准模块的电路图。

图3是本实用新型隔离模块和检测输出模块的电路图。

图4是本实用新型电源模块的电路图。

具体实施方式

本实用新型实施例通过提供一种双向隔离电流检测装置，解决了现有技术中电阻检测的输入输出之间没有隔离，电流互感器检测仅适用于交流情况下，霍尔电流传感器检测受温度影响较大，导致电流检测的精度不尽如人意的技术问题，实现了对电流的大小和方向进行隔离检测，保证了检测时的安全性，同时也提升了电流检测精度，可检测稍远处的电流的技术效果。

本实用新型实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：设置隔离模块来连接电流采集模块和检测输出模块，对输入和输出进行隔离，设置电压基准模块与电流采集模块连接用于检测电流方向，以实现对电流的大小和方向进行隔离检测，提升电流检测精度。

为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

请参照图1至图4所示，本实用新型一种双向隔离电流检测装置的较佳实施例，包括一电流采集模块、一隔离模块、一检测输出模块、一电压基准模块以及一电源模块；所述电流采集模块用于连接分流器以采集电流，并对采集的电流进行放大；所述隔离模块用于隔离电流采集模块和检测输出模块；所述检测输出模块用于电流放大隔离后的输出；所述电压基准模块用于检测电流方向，即采集的电流流经对应电阻后，对应电压值大于基准电压则电流方向为正向，对应电压值小于基准电压则电流方向为反向；所述电源模块用于给电流检测装置供电；

所述隔离模块的输入端与电流采集模块的输出端连接，输出端与检测输出模块的输入端连接；所述电压基准模块与电流采集模块连接；所述电源模块分别与电流采集模块、隔离模块、检测输出模块以及电压基准模块连接。

所述电流采集模块包括一接线端子J2、一电阻R4、一电阻R5、一电阻R6、一电阻R8、一电阻R9、一电阻R12、一电阻R15、一电阻R16、一电容C12、一电容C13、一电容C14、一电容C19、一电容C20、一电容C22、一二极管D2、一二极管D3、一二极管D4、一运放U4以及一运放U5；所述运放U4的型号优选为SGMOP07EXS8G/TR；所述运放U5的型号优选为SGM8551；所述接线端子J2用于连接分流器以输入待检测的电流；

所述电阻R6的一端与接线端子J2的引脚1连接，另一端与电容C14、电阻R4、二极管D2的输出端、二极管D3的输入端、运放U4的引脚3连接；所述电阻R12的一端与接线端子J2的引脚2连接，另一端与二极管D2的输入端、二极管D3的输出端、运放U4的引脚2、电阻R16、电容C22连接；所述电容C14与电阻R4连接；

所述运放U4的引脚4与电容C12以及电源模块连接，引脚6与电阻R8、电阻R16以及电容C12连接，引脚7与电容C20以及电源模块连接；

所述运放U5的引脚1与电阻R9以及电阻R15连接，引脚3与电阻R5、电阻R8、电阻C19以及二极管D4的输出端连接，引脚4与电阻R15连接，引脚5与电容C13以及电源模块连接；

所述电阻R5与电压基准模块连接；所述电阻R9与隔离模块连接。

所述隔离模块包括一隔离放大器U3、一电容C10、一电容C11、一电容C15、一电容C16、一电阻R10、一电阻R13以及一电阻R14；所述隔离放大器U3的型号优选为CS-IA1300G25G，放大倍数为8.2倍，其电流表达式为ADC_I＝((Iin*2+0.3)/2)*8.2；

所述隔离放大器U3的引脚1与电容C10、电容C15以及电源模块连接，引脚2与电流采集模块连接，引脚3与电阻R13连接，引脚4与电阻R13连接，引脚5接地，引脚6与电阻R14连接，引脚7与电阻R10连接，引脚8与电容C11、电容C16以及电源模块连接；

所述电阻R10和电阻R14均与检测输出模块连接；所述电容C10与电容C15连接；所述电容C11与电容C16连接并接地。

所述检测输出模块包括一运放U6、一接线端子J3、一电阻R7、一电阻R11、一电阻R17、一电容C17、一电容C18、一电容C21以及一电容C23；所述运放U6的型号优选为SGM8551；所述接线端子J3用于检测输出；

所述电阻R7和电容C18并联后，一端与运放U6的引脚3以及隔离模块连接，另一端接地；所述电阻R17和电容C23并联后，一端与运放U6的引脚4以及隔离模块连接，另一端与运放U6的引脚1以及电阻R11连接；所述电容C7的一端与运放U6的引脚5以及电源模块连接，另一端接地；所述电容C21的一端与电阻R11以及接线端子J3的引脚1连接，另一端与接线端子J3的引脚2连接并接地。

所述电压基准模块包括一运放U1、一电容C7、一电容C8、一电容C9、一电阻R1、一电阻R2、一电阻R3以及一基准电压芯片U2；所述运放U1的型号优选为SGM8551；所述基准电压芯片U2的型号优选为TL431IDBZT；

所述运放U1的引脚1、4均与电流采集模块连接，引脚3与电阻R2以及电阻R3连接，引脚5与电容C7以及电源模块连接；

所述电容C8和电容C9并联后，一端与电阻R3以及基准电压芯片U2的引脚3连接，另一端与电阻R2、电阻R1以及基准电压芯片U2的引脚1、2连接；所述电阻R1与电源模块连接。

所述电源模块包括一电源芯片UM1、一电容C1、一电容C2、一电容C3、一电容C4、一电容C5、一电容C6、一二极管D1以及一接线端子J1；所述电源芯片UM1的型号优选为E0505S-2W；所述接线端子J1用于输入电源；

所述电源芯片UM1的引脚1与电容C3、电容C4、二极管D1的输出端、隔离模块以及检测输出模块连接，引脚2与电容C3以及电容C4连接并接地，引脚5与电容C5、电容C6以及电流采集模块连接，引脚6与电容C1、电容C2、电容C5以及电容C6连接，引脚7与电容C1、电容C2、电流采集模块、隔离模块以及电压基准模块连接；所述接线端子J1的引脚1与二极管D1的输入端连接，引脚3接地。

本实用新型工作原理：

通过所述电源模块给电流检测装置上电，所述电流采集模块连接分流器采集电流，通过判断采集的电流流经所述电阻R5时两端电压与电压基准模块输出电压的大小关系来检测电流方向，所述电流采集模块通过运放U4和运放U5对采集的电流进行放大后，通过所述隔离模块再放大后传输给检测输出模块进行输出。

综上所述，本实用新型的优点在于：

通过设置包括隔离放大器U3的隔离模块来连接电流采集模块和检测输出模块，对输入和输出进行隔离，通过设置电压基准模块与电流采集模块连接，通过判断电流采集模块中电阻R5两端电压与电压基准模块输出电压的大小关系即可检测电流方向，而电流采集模块设置的运放U4和运放U5能对采集的电流进行放大以便于检测，最终实现对电流的大小和方向进行隔离检测，保证了检测时的安全性，同时也提升了电流检测精度，可检测稍远处的电流。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。

Claims (6)

1.一种双向隔离电流检测装置，其特征在于：包括一电流采集模块、一隔离模块、一检测输出模块、一电压基准模块以及一电源模块；

所述隔离模块的输入端与电流采集模块的输出端连接，输出端与检测输出模块的输入端连接；所述电压基准模块与电流采集模块连接；所述电源模块分别与电流采集模块、隔离模块、检测输出模块以及电压基准模块连接。

2.如权利要求1所述的一种双向隔离电流检测装置，其特征在于：所述电流采集模块包括一接线端子J2、一电阻R4、一电阻R5、一电阻R6、一电阻R8、一电阻R9、一电阻R12、一电阻R15、一电阻R16、一电容C12、一电容C13、一电容C14、一电容C19、一电容C20、一电容C22、一二极管D2、一二极管D3、一二极管D4、一运放U4以及一运放U5；

所述电阻R6的一端与接线端子J2的引脚1连接，另一端与电容C14、电阻R4、二极管D2的输出端、二极管D3的输入端、运放U4的引脚3连接；所述电阻R12的一端与接线端子J2的引脚2连接，另一端与二极管D2的输入端、二极管D3的输出端、运放U4的引脚2、电阻R16、电容C22连接；所述电容C14与电阻R4连接；

所述运放U4的引脚4与电容C12以及电源模块连接，引脚6与电阻R8、电阻R16以及电容C12连接，引脚7与电容C20以及电源模块连接；

所述运放U5的引脚1与电阻R9以及电阻R15连接，引脚3与电阻R5、电阻R8、电阻C19以及二极管D4的输出端连接，引脚4与电阻R15连接，引脚5与电容C13以及电源模块连接；

所述电阻R5与电压基准模块连接；所述电阻R9与隔离模块连接。

3.如权利要求1所述的一种双向隔离电流检测装置，其特征在于：所述隔离模块包括一隔离放大器U3、一电容C10、一电容C11、一电容C15、一电容C16、一电阻R10、一电阻R13以及一电阻R14；

所述隔离放大器U3的引脚1与电容C10、电容C15以及电源模块连接，引脚2与电流采集模块连接，引脚3与电阻R13连接，引脚4与电阻R13连接，引脚5接地，引脚6与电阻R14连接，引脚7与电阻R10连接，引脚8与电容C11、电容C16以及电源模块连接；

所述电阻R10和电阻R14均与检测输出模块连接；所述电容C10与电容C15连接；所述电容C11与电容C16连接并接地。

4.如权利要求1所述的一种双向隔离电流检测装置，其特征在于：所述检测输出模块包括一运放U6、一接线端子J3、一电阻R7、一电阻R11、一电阻R17、一电容C17、一电容C18、一电容C21以及一电容C23；

所述电阻R7和电容C18并联后，一端与运放U6的引脚3以及隔离模块连接，另一端接地；所述电阻R17和电容C23并联后，一端与运放U6的引脚4以及隔离模块连接，另一端与运放U6的引脚1以及电阻R11连接；所述电容C7的一端与运放U6的引脚5以及电源模块连接，另一端接地；所述电容C21的一端与电阻R11以及接线端子J3的引脚1连接，另一端与接线端子J3的引脚2连接并接地。

5.如权利要求1所述的一种双向隔离电流检测装置，其特征在于：所述电压基准模块包括一运放U1、一电容C7、一电容C8、一电容C9、一电阻R1、一电阻R2、一电阻R3以及一基准电压芯片U2；

所述运放U1的引脚1、4均与电流采集模块连接，引脚3与电阻R2以及电阻R3连接，引脚5与电容C7以及电源模块连接；

所述电容C8和电容C9并联后，一端与电阻R3以及基准电压芯片U2的引脚3连接，另一端与电阻R2、电阻R1以及基准电压芯片U2的引脚1、2连接；所述电阻R1与电源模块连接。

6.如权利要求1所述的一种双向隔离电流检测装置，其特征在于：所述电源模块包括一电源芯片UM1、一电容C1、一电容C2、一电容C3、一电容C4、一电容C5、一电容C6、一二极管D1以及一接线端子J1；

所述电源芯片UM1的引脚1与电容C3、电容C4、二极管D1的输出端、隔离模块以及检测输出模块连接，引脚2与电容C3以及电容C4连接并接地，引脚5与电容C5、电容C6以及电流采集模块连接，引脚6与电容C1、电容C2、电容C5以及电容C6连接，引脚7与电容C1、电容C2、电流采集模块、隔离模块以及电压基准模块连接；所述接线端子J1的引脚1与二极管D1的输入端连接，引脚3接地。