本發(fā)明涉及一種高端電流檢測(cè)電路，特別是涉及一種利用單運(yùn)放實(shí)現(xiàn)雙向高端電流檢測(cè)電路。

背景技術(shù)：

高端(指電源正極端)電流檢測(cè)可以解決低端(指電源負(fù)極端)檢測(cè)方案因負(fù)極地線干擾導(dǎo)致測(cè)量波動(dòng)，測(cè)量誤差大問題。所以高端電流檢測(cè)被應(yīng)用在很多需要精密檢測(cè)電流的場(chǎng)合，尤其電流波動(dòng)劇烈，干擾較大環(huán)境，比如新能源車輛上。在科學(xué)技術(shù)充分發(fā)展的情況下，移動(dòng)通信設(shè)備和新能源交通工具成為日常生活必不可少的部分，可充電儲(chǔ)能設(shè)備獲得廣泛使用，應(yīng)用設(shè)計(jì)必須充分考慮充電和放電電流的幅值以保證安全、快速充電和安全和可持續(xù)放電，否則易造成可充電儲(chǔ)能設(shè)備損壞甚至爆炸，因此高端電流檢測(cè)變得尤為重要。

常規(guī)的高端電流檢測(cè)需要兩組運(yùn)放及檢測(cè)測(cè)量電路分別來(lái)完成兩個(gè)不同方向的電流檢測(cè)(充電方向和放電方向)，如圖1所示為傳統(tǒng)的高端電流檢測(cè)電路的電路結(jié)構(gòu)圖。傳統(tǒng)的電流檢測(cè)電路由兩個(gè)運(yùn)放分別完成充電和放電兩個(gè)方向的電流檢測(cè)，運(yùn)放U_C、電阻R_INC+、R_INC-、MOS管Q_C、濾波電容C_C以及輸出電阻R_OUTC組成充電電流檢測(cè)電路，運(yùn)放U_D、電阻R_IND+、R_IND-、MOS管Q_D、濾波電容C_D以及輸出電阻R_OUTD組成放電電流檢測(cè)電路，R_SENSE為電流檢測(cè)傳感器，LOAD為用電負(fù)載，V_BAT為可充電儲(chǔ)能設(shè)備，CHARGER為充電器，電流檢測(cè)傳感器R_SENSE的兩端分別連接充電電流檢測(cè)電路的輸入電阻R_INC+、R_INC-的一端和放電電流檢測(cè)電路的輸入電阻R_IND+、R_IND-的一端，電阻R_INC-的另一端連接至運(yùn)放U_C的反相輸入端、MOS管Q_C的源極和襯底，電阻R_INC+的另一端連接至運(yùn)放U_C的同相輸入端，運(yùn)放U_C的輸出端連接至MOS管Q_C的柵極，MOS管Q_C的漏極連接至輸出電阻R_OUTC的一端，濾波電容C_C一端連接電流檢測(cè)傳感器R_SENSE正端(左端，充電時(shí)電流由左向右流動(dòng))和運(yùn)放的電源正端，其另一端連接至運(yùn)放的整流端V_REG，輸出電阻R_OUTC的另一端和運(yùn)放電源負(fù)端接地，電阻R_IND-的另一端連接至運(yùn)放U_D的反相輸入端、MOS管Q_D的源極和襯底，電阻R_IND+的另一端連接至運(yùn)放U_D的同相輸入端，運(yùn)放U_D的輸出端連接至MOS管Q_D的柵極，MOS管Q_D的漏極連接至輸出電阻R_OUTD的一端，濾波電容C_D一端連接電流檢測(cè)傳感器R_SENSE正端(右端，充電時(shí)電流由右向左流動(dòng))和運(yùn)放的電源正端，其另一端連接至運(yùn)放U_D的整流端V_REG，輸出電阻R_OUTD的另一端和運(yùn)放電源負(fù)端接地。

然而，傳統(tǒng)的電流檢測(cè)電路中，由于2組電路必定可能存在有不完全對(duì)稱問題，導(dǎo)致兩個(gè)不同方向電路的測(cè)量誤差不會(huì)完全一致，這在需要精密測(cè)量上會(huì)引來(lái)嚴(yán)重的累積誤差，當(dāng)然，也可以采取其它方法校準(zhǔn)這個(gè)誤差，但校準(zhǔn)方案本身誤差會(huì)比較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明之目的在于提供一種利用單運(yùn)放實(shí)現(xiàn)雙向高端電流檢測(cè)電路，其通過利用一個(gè)運(yùn)算放大器以及一個(gè)電流檢測(cè)電路可以完成兩個(gè)不同方向的高端電流測(cè)量，保證了兩個(gè)方向的測(cè)量精度完全一致，不存在誤差和精度不對(duì)稱性問題，本發(fā)明可以降低電路成本，提高產(chǎn)品性價(jià)比。

為達(dá)上述及其它目的，本發(fā)明提出一種利用單運(yùn)放實(shí)現(xiàn)雙向高端電流檢測(cè)電路，包括：

電流檢測(cè)電路，連接于儲(chǔ)能裝置與負(fù)載之間，以完成雙向電流的采樣，并將充/放電電流轉(zhuǎn)換為電壓差；

控制電路，用于將來(lái)自微處理器的控制信號(hào)mcu轉(zhuǎn)換為開關(guān)陣列控制信號(hào)；

開關(guān)陣列，用于在該開關(guān)陣列控制信號(hào)的控制下將該電流檢測(cè)電路輸出的電壓差傳遞至放大電路的輸入端；

放大電路，用于將該電流檢測(cè)電路輸出的經(jīng)該開關(guān)陣列傳遞的電壓差進(jìn)行放大和濾波以進(jìn)行后續(xù)處理。

進(jìn)一步地，該電流檢測(cè)電路作為電流傳感器完成雙向電流的采樣，并將充/放電電流轉(zhuǎn)換為電壓差。

進(jìn)一步地，該電流檢測(cè)電路包括一精確阻值的小電阻，其連接于儲(chǔ)能裝置與負(fù)載之間，并連接該開關(guān)陣列。

進(jìn)一步地，該控制電路包括第一三極管、第二三極管以及第一至第四電阻，該控制信號(hào)mcu經(jīng)該第一電阻連接至該第一三極管的基極，該第一三極管的發(fā)射極經(jīng)第三電阻接地，該第一三極管的集電極與該第二三極管的基極相連并經(jīng)該第三電阻連接至電源，該第二三極管的發(fā)射極接電源，該第二三極管的集電極連接該開關(guān)陣列并經(jīng)該第四電阻接地。

進(jìn)一步地，該第一三極管為NPN三極管，該第二三極管為PNP三極管。

進(jìn)一步地，該開關(guān)陣列包括第三至第六MOS管，該第三MOS管的漏極、第六MOS管的源極和襯底連接至儲(chǔ)能裝置的正端，該第四MOS管的漏極、第五MOS管的源極和襯底連接至負(fù)載的正端，該第三MOS管的源極和襯底、第五MOS管的漏極連接至該放大電路，該第四MOS管的源極和襯底、該第六MOS管的漏極連接至該放大電路，該第三至第六MOS管的柵極連接至該第二三極管的集電極。

進(jìn)一步地，該第三MOS管以及第四MOS管為NMOS管，該第五MOS管與第六MOS管為PMOS管。

進(jìn)一步地，該放大電路包括運(yùn)算放大器、第七PMOS管以及濾波電路，該運(yùn)算放大器的兩輸入端連接該開關(guān)陣列，該運(yùn)算放大器的輸出端連接至該第七PMOS管的柵極，該第七PMOS管的源極和襯底連接至該運(yùn)算放大器的反相輸入端，該第七PMOS管的漏極連接該濾波電路，該運(yùn)算放大器的負(fù)電源端接地。

進(jìn)一步地，該第三MOS管的源極和襯底、該第五MOS管的漏極經(jīng)第六電阻連接至該運(yùn)算放大器的同相輸入端，該第四NMOS管的源極和襯底、該第六MOS管的漏極經(jīng)第七電阻連接至該運(yùn)算放大器的反相輸入端。

進(jìn)一步地，第九電阻跨接于該運(yùn)算放大器的輸出端和反相輸入端之間用于消除自激。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種利用單運(yùn)放實(shí)現(xiàn)雙向高端電流檢測(cè)電路通過利用一個(gè)運(yùn)算放大器以及一個(gè)電流檢測(cè)電路完成兩個(gè)不同方向的高端電流測(cè)量，保證了兩個(gè)方向的測(cè)量精度完全一致，不存在誤差和精度不對(duì)稱性問題，同時(shí)，通過本發(fā)明，可以降低電路成本，提高產(chǎn)品性價(jià)比。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)的高端電流檢測(cè)電路的電路結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明一種利用單運(yùn)放實(shí)現(xiàn)雙向高端電流檢測(cè)電路的電路結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

以下通過特定的具體實(shí)例并結(jié)合附圖說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明亦可通過其它不同的具體實(shí)例加以施行或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)亦可基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在不背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾與變更。

圖2為本發(fā)明一種利用單運(yùn)放實(shí)現(xiàn)雙向高端電流檢測(cè)電路的電路結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，本發(fā)明一種利用單運(yùn)放實(shí)現(xiàn)雙向高端電流檢測(cè)電路，包括：電流檢測(cè)電路10、控制電路20、開關(guān)陣列30以及放大電路40。

其中，電流檢測(cè)電路10采用精確阻值的小電阻(R8)作為電流傳感器以完成雙向(充電和放電)電流的采樣，并將充/放電電流轉(zhuǎn)換為電壓差；控制電路20由NPN三極管Q1、PNP三極管Q2以及四個(gè)電阻R1-R4組成，用于將來(lái)自微處理器的控制信號(hào)mcu轉(zhuǎn)換為開關(guān)陣列控制信號(hào)；開關(guān)陣列30由NMOS管Q3-Q4以及PMOS管Q5-Q6組成，用于在開關(guān)陣列控制信號(hào)的控制下將電流檢測(cè)電路10輸出的電壓差傳遞至放大電路40的輸入端；放大電路40由運(yùn)算放大器JP1、PMOS管Q7、濾波電容C1以及電阻R5、R6、R7、R9組成，用于將電流檢測(cè)電路10輸出的經(jīng)開關(guān)陣列30傳遞的電壓差進(jìn)行放大和濾波以進(jìn)行后續(xù)處理。

具體地說，來(lái)自微處理器的控制信號(hào)mcu經(jīng)電阻R1連接至NPN三極管Q1的基極，NPN三極管Q1的發(fā)射極經(jīng)電阻R3接地，NPN三極管Q1的集電極與PNP三極管Q2的基極相連并經(jīng)電阻R3連接至電源VCC，PNP三極管Q2的發(fā)射極接電源VCC，PNP三極管Q2的集電極連接NMOS管Q3、Q4和PMOS管Q5、Q6的柵極并經(jīng)電阻R4接地，NMOS管Q3的漏極、PMOS管Q6的源極和襯底連接至儲(chǔ)能裝置(未示出)的正端B+即電流傳感器R8的左端，NMOS管Q4的漏極、PMOS管Q5的源極和襯底連接至負(fù)載(未示出)的正端Load+即電流傳感器R8的右端，NMOS管Q3的源極和襯底、PMOS管Q5的漏極經(jīng)電阻R6連接至運(yùn)放JP1的同相輸入端，NMOS管Q4的源極和襯底、PMOS管Q6的漏極經(jīng)電阻R7連接至運(yùn)放JP1的反相輸入端，電阻R9跨接于運(yùn)放JP1的的輸出端和反相輸入端之間用于消除自激，運(yùn)放JP1的的輸出端連接至PMOS管Q7的柵極，PMOS管Q7的源極和襯底連接至運(yùn)放JP1的反相輸入端，PMOS管Q7的漏極連接電阻R5和濾波電容C1之一端，電阻R5和濾波電容C1之另一端接地，運(yùn)放JP1的負(fù)電源端接地，其正電源端接電源VCC。

在本發(fā)明具體實(shí)施例中，Q3、Q4為NMOS管，Q5、Q6為PMOS管，控制信號(hào)mcu經(jīng)NPN三極管Q1和PNP三極管Q2兩次反相后生成適合控制開關(guān)陣列的開關(guān)陣列控制信號(hào)，充電時(shí)，電流從Load+流向B+，此時(shí)來(lái)自微處理器的控制信號(hào)mcu為高電平，NMOS管Q3、Q4導(dǎo)通，電路測(cè)量充電電流，放電時(shí)，電流從B+流向Load+，此時(shí)來(lái)自微處理器的控制信號(hào)mcu為低電平，PMOS管Q5、Q6導(dǎo)通，電路測(cè)量放電電流。

Q1，Q2分別為pnp三極管和npn三極管，它們和電阻R1，R2，R3，R4組成N-mos和P-mos切換控制電路。Mcu輸入高電平時(shí)，N-MOS導(dǎo)通，切換到充電電流測(cè)量。Mcu輸出低電平時(shí)，P-MOS管導(dǎo)通切換到放電電流測(cè)量。

在本發(fā)明中，測(cè)量電壓Vt1＝R5/R7*Ic*R8，所以待測(cè)電流Ic＝Vt1*R7/(R5*R8)。

綜上所述，本發(fā)明一種利用單運(yùn)放實(shí)現(xiàn)雙向高端電流檢測(cè)電路通過利用一個(gè)運(yùn)算放大器以及一個(gè)電流檢測(cè)電路完成兩個(gè)不同方向的高端電流測(cè)量，保證了兩個(gè)方向的測(cè)量精度完全一致，不存在誤差和精度不對(duì)稱性問題，同時(shí)，通過本發(fā)明，可以降低電路成本，提高產(chǎn)品性價(jià)比。

上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾與改變。因此，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書所列。