CN103091543B - 电流检测电路、恒流电路和电池充放电保护*** - Google Patents

Abstract

一种电流检测电路，包括第一电压基准源、第二电压基准源、第一三极管、电流检测电阻、第一电阻和第二电阻，第一电阻的一端及电流检测电阻的一端耦合到电压输入正端，第一电阻的另一端接第一电压基准源的参考端及第二电阻的一端，第二电阻的另一端接第一电压基准源的阳极及第二电压基准源的阳极，第二电压基准源的阳极耦合到地，第一电压基准源的阴极耦合到电压输入正端和第一三极管的基极，第二电压基准源的阴极接电流检测电阻的另一端及第一三极管的发射极。在此还公开了一种恒流电路和电池充放电保护***。该检测电路可消除检测电阻前后端的地电位不等带来的问题，提高电流及前后端电压检测准确性。

Description

电流检测电路、恒流电路和电池充放电保护***

技术领域

本发明涉及一种电流检测电路、恒流电路和电池充放电保护***。

背景技术

如图1所示，现有的电流检测电路结构是把电流检测电阻放在地线端，通过检测电阻RS上的压降来检测电流值。由于前后之间的参考地线被检测电阻RS隔离，前后端的地电位不相等，致使地线接在前端的电路在检测后端电路中的电压时(或者地线接在后端的电路在检测前端电路中的电压时)，会出现较大的电压误差。在带充电和放电保护功能的电池控制***中，在充电时前端的充电部分在充电中检测后端电池时因检测电阻的压降导致不能正确的检测电池电压。如果在检测时关掉充电电流，则在充电时不能正确的检测电池的过充电压。现有的解决方案是前端的充电***和后端的保护***独立，在后端增加单独的保护板，增加线路复杂度的同时，增加了成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电流检测电路,解决检测电阻前后端的地电位不等带来的问题，提高电流检测准确性。

另一目的是提供具有所述电流检测电路的电路结构。

又一目的是提供具有所述电流检测电路的恒流电路。

再一目的是提供具有恒流电路的电池充放电保护***。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电流检测电路，包括第一电压基准源、第二电压基准源、第一三极管、电流检测电阻、第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端及所述电流检测电阻的一端耦合到电压输入正端，所述第一电阻的另一端接所述第一电压基准源的参考端及所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端接所述第一电压基准源的阳极及所述第二电压基准源的阳极，所述第二电压基准源的阳极耦合到地，所述第一电压基准源的阴极耦合到所述电压输入正端和所述第一三极管的基极，所述第二电压基准源的阴极接所述电流检测电阻的另一端及所述第一三极管的发射极。

可进一步采用以下一些技术方案：

还包括第三电阻、第四电阻和第五电阻，所述第一电压基准源的阴极通过所述第三电阻接所述电压输入正端，并通过所述第四电阻接所述第一三极管的基极，所述第二电压基准源的阳极通过所述第五电阻接地。

所述第二电压基准源的参考端接所述第二电压基准源的阴极。

为所述电流检测电阻设定的参考电压为0.1V-0.2V。

在以下范围内选取所述第一电阻和所述第二电阻的阻值：

R1＝((V_BD+VS)/V_U1REF-1)/R2

R2≤V_U1REF/(I_REF*200)

其中R1为所述第一电阻的阻值，V_U1REF为所述第一电压基准源的参考电压，V_BD为所述第二电压基准源的阴极与阳极之间的电压，VS是为所述电流检测电阻设定的参考电压；R2为所述第二电阻的阻值，I_REF为所述第一电压基准源的参考端的输入电流。

在以下范围内选取所述第三电阻、所述第四电阻和所述第五电阻的阻值：

V_Q1BE/I_K(U1)＜R3＜V_Q1BE/I_U1OFF,

R4＜(V_AD-V_U1REF)(I_CE/β)

R5＜(V_IN-V_AD)/V_AD*(R1+R2)

其中R3为所述第三电阻的阻值，V_Q1BE为所述第一三极管的基极集电极压降，I_K(U1)为所述第一电压基准源的最大工作电流，I_U1OFF为所述第一电压基准源的最小工作电流；R4为所述第四电阻的阻值，V_U1REF为所述第一电压基准源的参考电压，V_AD为所述电源输入正端与所述第二电压基准源的阳极之间的电压，I_CE为所述第一三极管的集电极电流，β为所述第一三极管的电流放大倍数；R5为所述第五电阻的阻值，V_IN为所述电压输入正端的电压，R1为所述第一电阻的阻值，R2为所述第二电阻的阻值。

一种电路结构，所述电路结构包括所述电流检测电路。

一种恒流电路，包括所述的电流检测电路以及第二场效应管，所述电流检测电路中的所述第一三极管的发射极接所述第二场效应管的源极，所述第一三极管的集电极接所述第二场效应管的栅极并通过第六电阻接地，所述第二场效应管的漏极接电压输出正端。

进一步的，还包括稳压二极管，所述稳压二极管的阴极接所述第一三极管的发射极，所述稳压二极管的阳极接所述第一三极管的集电极。

一种电池充放电保护***，包括所述恒流电路。

本发明的有益技术效果：

本发明的电流检测电路经设计，将电流检测电阻放在电源正端，前后端完全共地，解决了现有检测电阻前后端不共地所造成的一系列问题,提高电流及前后端电压检测准确性。该电流检测电路尤其是可以对检测电阻上的电流值准确地进行检测，将具有该电流检测电路的恒流电路用于电池充放电保护***，能实现在充电时准确地检测电池电压，以较低的成本提供可靠的充放电保护功能。

附图说明

图1为现有的电流检测电路示意图；

图2为本发明电流检测电路一种实施例的电路结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

请参阅图2，在一些实施例里，电流检测电路包括第一电压基准源U1、第二电压基准源U2、第一三极管Q1、电流检测电阻RS、第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1的一端及电流检测电阻RS的一端耦合到电压输入正端，第一电阻R1的另一端接第一电压基准源U1的参考端及第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端接第一电压基准源U1的阳极及第二电压基准源U2的阳极，第二电压基准源U2的阳极耦合到地，第一电压基准源U1的阴极耦合到电压输入正端和第一三极管Q1的基极，第二电压基准源U2的阴极接电流检测电阻RS的另一端及第一三极管Q1的发射极。

第一电压基准源U1和第二电压基准源U2可采用精密电压基准源。优选地，第二电压基准源U2的基准电压大于第一电压基准源U1的基准电压1V以上。可选取第二电压基准源U2的基准电压为2.50V,而第一电压基准源U1的基准电压为1.25V。

电流检测电路通过检测电阻RS上的电压降来达到检测电流的目的。该电阻的阻值RS＝VS/I_O,其中I_O为设定的输出电流，VS为设定的电阻RS两端压降，VS太低会降低检测精度，VS太高会增加电阻损耗，在一些实施例里，VS优选为0.1V-0.2V，但不限于该电压范围。电流检测电阻RS功耗P_RS＝I_O^2*RS，可选择电阻功率在最大工作温度下大于上述计算功率。

第一电阻R1和第二电阻R2为分压电阻，调整R1/R2的比值可调整输出电流值。在优选的实施例里，为保证精度，第二电阻R2阻值的选取使流过第二电阻R2的电流大于第一电压基准源U1参考输入电流的200倍以上，即(0.5％)R2≤V_U1REF/(I_REF*200),其中V_U1REF为第一电压基准源U1的参考电压，I_REF为第一电压基准源U1的参考电压脚的输入电流。在优选的实施例里，第一电阻R1的阻值在以下范围选取：R1＝((V_BD+VS)/V_U1REF-1)/R2，其中V_BD为第二电压基准源U2的阴极与阳极之间的电压。

如图2所示，在一些实施例里，电流检测电路还包括第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5，第一电压基准源U1的阴极通过第三电阻R3接电压输入正端，并通过第四电阻R4接第一三极管Q1的基极，第二电压基准源U2的阳极通过第五电阻R5接地。

在优选的实施例里，为实现电路的优化，第三电阻R3和第四电阻R4的阻值在以下范围内选取：第三电阻R3上的压降在输出电流小于I_O的时候小于第一三极管Q1的V_BE，即R3＜V_Q1BE/I_U1OFF,同时R3＞V_Q1BE/I_K(U1)，第四电阻R4由第一三极管Q1的集电极E点输出的控制电流决定R4＜(V_AD-V_U1REF)(I_CE/β)，其中，V_Q1BE为第一三极管Q1的基极集电极压降，I_K(U1)为第一电压基准源U1的最大工作电流，I_U1OFF为第一电压基准源U1的最小工作电流，V_AD为电源输入正端与第二电压基准源U2的阳极之间的电压，I_CE为第一三极管Q1的集电极电流，β为第一三极管Q1的电流放大倍数。第五电阻R5为限流电阻，较优阻值选取范围为：R5＜(V_IN-V_AD)/V_AD*(R1+R2)，其中V_IN为电压输入正端的电压。

在另一些实施例里，还提供一种电路结构，该电路结构包括上述任一实施例的电流检测电路。该电路结构例如是恒流电路或其它拓扑的电路。

如图2所示，在一些实施例里，一种恒流电路包括电流检测电路、稳压二极管Z1以及第二场效应管Q2，电流检测电路中的第一三极管Q1的发射极接稳压二极管Z1的阴极和第二场效应管Q2的源极，第一三极管Q1的集电极E接稳压二极管Z1的阳极及第二场效应管Q2的栅极并通过第六电阻接地，第二场效应管Q2的漏极接电压输出正端VO+。优选设置稳压二极管Z1，可对第二场效应管Q2起到保护作用。场效应管Q2可以选用PMOS管。

以下以图2所示的恒流电路为例说明本发明实施例的工作原理。

精密电压基准源U2为检测电路提供基准电压V_U2，通过调整电阻R1/R2的比值，使电流等于I_O时，V_CD等于第一电压基准源U1的动作参考电压。。当电流小于I_O时，检测电阻RS上的压降小于VS，V_CD小于第一电压基准源U1的动作参考电压，第一电压基准源U1关闭，第一三极管Q1截止，E点电压为低电位，场效应管Q2开通，电流直接通过场效应管Q2输出。当电流有超过设定值I_O的趋势时，电阻RS上的压降大于VS,第一电压基准源U1的参考端和阳极间电压V_CD大于第一电压基准源U1的动作参考电压，第一电压基准源U1导通，三极管Q1的导通电流增加，使场效应管Q2的导通程度趋向于截止，从而使输出电流下降。当输出电流下降到低于设定值I_O时，电阻RS上的压降减小，V_CD减小，第一电压基准源U1的导通程度降低，三极管Q1的导通电流减小，使场效应管Q2导通程度增加，使输出电流上升。通过上述的反馈过程的不断重复，使电流值恒定在设定的水平。

在另一些实施例里，还提供一种电池充放电保护***，该电池充放电保护***包括上述任一实施例的恒流电路。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种电流检测电路，其特征在于,包括第一电压基准源(U1)、第二电压基准源(U2)、第一三极管(Q1)、电流检测电阻(RS)、第一电阻(R1)和第二电阻(R2)，所述第一电阻(R1)的一端及所述电流检测电阻(RS)的一端耦合到电压输入正端，所述第一电阻(R1)的另一端接所述第一电压基准源(U1)的参考端及所述第二电阻(R2)的一端，所述第二电阻(R2)的另一端接所述第一电压基准源(U1)的阳极及所述第二电压基准源(U2)的阳极，所述第二电压基准源(U2)的阳极耦合到地，所述第一电压基准源(U1)的阴极耦合到所述电压输入正端和所述第一三极管(Q1)的基极，所述第二电压基准源(U2)的阴极接所述电流检测电阻(RS)的另一端及所述第一三极管(Q1)的发射极，所述第二电压基准源(U2)的参考端接所述第二电压基准源(U2)的阴极；

在以下范围内选取所述第一电阻(R1)和所述第二电阻(R2)的阻值：

R1＝((V_BD+VS)/V_U1REF-1)/R2

R2≤V_U1REF/(I_REF*200)

其中R1为所述第一电阻(R1)的阻值，V_U1REF为所述第一电压基准源(U1)的参考电压，V_BD为所述第二电压基准源(U2)的阴极与阳极之间的电压，VS是为所述电流检测电阻(RS)设定的参考电压；R2为所述第二电阻(R2)的阻值，I_REF为所述第一电压基准源(U1)的参考端的输入电流。

2.如权利要求1所述的电流检测电路，其特征在于,还包括第三电阻(R3)、第四电阻(R4)和第五电阻(R5)，所述第一电压基准源(U1)的阴极通过所述第三电阻(R3)接所述电压输入正端，并通过所述第四电阻(R4)接所述第一三极管(Q1)的基极，所述第二电压基准源(U2)的阳极通过所述第五电阻(R5)接地。

3.如权利要求1或2所述的电流检测电路，其特征在于,为所述电流检测电阻(RS)设定的参考电压(VS)为0.1V-0.2V。

4.如权利要求2所述的电流检测电路，其特征在于,在以下范围内选取所述第三电阻(R3)、所述第四电阻(R4)和所述第五电阻(R5)的阻值：

V_Q1BE/I_K(_U1)＜R3＜V_Q1BE/I_U1OFF,

R4＜(V_AD-V_U1REF)(I_CE/β)

R5＜(V_IN-V_AD)/V_AD*(R1+R2)

其中R3为所述第三电阻(R3)的阻值，V_Q1BE为所述第一三极管(Q1)的基极集电极压降，I_K(_U1)为所述第一电压基准源(U1)的最大工作电流，I_U1OFF为所述第一电压基准源(U1)的最小工作电流；R4为所述第四电阻(R4)的阻值，V_U1REF为所述第一电压基准源(U1)的参考电压，V_AD为电源输入正端与所述第二电压基准源(U2)的阳极之间的电压，I_CE为所述第一三极管(Q1)的集电极电流，β为所述第一三极管(Q1)的电流放大倍数；R5为所述第五电阻(R5)的阻值，V_IN为所述电压输入正端的电压，R1为所述第一电阻(R1)的阻值，R2为所述第二电阻(R2)的阻值。

5.一种电路结构，其特征在于，包括如权利要求1至4任一项所述的电流检测电路。

6.一种恒流电路，其特征在于，包括如权利要求1至4任一项所述的电流检测电路以及第二场效应管(Q2)，所述电流检测电路中的所述第一三极管(Q1)的发射极接所述第二场效应管(Q2)的源极，所述第一三极管(Q1)的集电极接所述第二场效应管(Q2)的栅极并通过第六电阻(R6)接地，所述第二场效应管(Q2)的漏极接电压输出正端。

7.如权利要求6所述的恒流电路，其特征在于，还包括稳压二极管，所述稳压二极管的阴极接所述第一三极管(Q1)的发射极，所述稳压二极管的阳极接所述第一三极管(Q1)的集电极。

8.一种电池充放电保护***，其特征在于，包括如权利要求6或7所述的恒流电路。