CN108957100A - 一种电流检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电流检测装置，其不仅可对电流进行有效检测，且成本低，同时又可避免地电平干扰的问题，适用范围广；其包括电源、采样电阻，其还包括检测电阻、恒定电流源电路结构、镜像电流源电路结构，所述检测电阻、镜像电流源电路结构、采样电阻、恒定电流源电路结构顺序电连接构成闭合回路，并由所述电源供电。

Description

一种电流检测装置

技术领域

本发明涉及电路控制技术领域，具体为一种电流检测装置。

背景技术

在电力电子技术中，常常需要检测电路中负载的电流，便于转换成控制***中所需要的信号，以实现更好控制或做出相应的保护，目前在电路中多是采用运放来进行电流检测，运放电流检测方式又分为高边电流检测和低边电流检测，其中，使用高边电流检测时存在共模电压比较高的情况，因此通常需要使用专用且精密的器件，成本比较高；而采用低边电流检测时，虽然成本较低，但用于检测电流的电阻会引入地线干扰，电流越大，所受的干扰就越明显，使得适用范围有限。

发明内容

针对现有的电流检测技术，存在成本高，以及易引入地线干扰，适用范围有限的问题，本发明提供了一种电流检测装置，其不仅可对电流进行有效检测，且成本低，同时又可避免地电平干扰的问题，适用范围广。

其技术方案是这样的：其包括电源、采样电阻，其特征在于：其还包括检测电阻、恒定电流源电路结构、镜像电流源电路结构，所述检测电阻、镜像电流源电路结构、采样电阻、恒定电流源电路结构顺序电连接构成闭合回路，并由所述电源供电；

所述恒定电流源电路结构包括电阻R1、R2、R3、NPN型三极管Q1、Q3，所述三极管Q1的集电极与所述三极管Q3的基极、电阻R3的一端均电连接，所述三极管Q3的发射极与所述电阻R1连接后接地，且所述三极管Q1的基极电连接于所述三极管Q3、电阻R1之间，所述三极管Q3的集电极电连接所述电阻R2后与所述镜像电流源电路结构电连接，所述电阻R3的另一端与所述采样电阻电连接，所述三极管Q1的发射极接地；

所述镜像电流源电路结构包括电阻R4、R6、PNP型三极管Q2、Q4，所述采样电阻电连接于所述电阻R4、R6之间，所述三极管Q2的集电极、发射极分别对应电连接所述电阻R6、检测电阻，所述三极管Q2的基极与所述三极管Q4的基极、发射极以及所述电阻R2均电连接，所述三极管Q4的集电极电连接所述电阻R4，所述电源正极与所述电阻R6电连接，所述电源负极与所述检测电阻电连接。

其进一步特征在于：

其还包括负载电阻R_load，所述负载电阻R_load的一端与所述电阻R3电连接、另一端与所述三极管Q1的发射极电连接；所述电阻R4和电阻R6的参数相同，所述三极管Q2和三极管Q4的参数相同。

本发明的有益效果是，通过连接有镜像电流源电路结构、恒定电流源电路结构，当整个电路中负载电流发生变化，即流过采样电阻的电流发生变化，则采样电阻两端的电压发生变化，而采样电阻电压的变化，可直接体现在检测电阻的电压变化上，从而可根据检测电阻两端的电压的变化来检测流过整个电路中负载的电流，不仅成本低，且可避免地电平干扰的问题，适用范围广。

附图说明

图1是本发明的电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括电源Vcc、采样电阻Rsense、检测电阻R7、恒定电流源电路结构、镜像电流源电路结构，检测电阻R7、镜像电流源电路结构、采样电阻Rsense、恒定电流源电路结构顺序电连接构成闭合回路，并由电源Vcc供电；负载电阻R_load的一端与电阻R3电连接、另一端与三极管Q1的发射极电连接；

恒定电流源电路结构包括电阻R1、R2、R3、NPN型三极管Q1、Q3，三极管Q1的集电极与三极管Q3的基极、电阻R3的一端均电连接，三极管Q3的发射极与电阻R1连接后接地，且三极管Q1的基极电连接于三极管Q3、电阻R1之间，三极管Q3的集电极电连接电阻R2后与镜像电流源电路结构电连接，电阻R3的另一端与采样电阻Rsense电连接，三极管Q1的发射极接地；

镜像电流源电路结构包括电阻R4、R6、PNP型三极管Q2、Q4，采样电阻Rsense电连接于电阻R4、R6之间，三极管Q2的集电极、发射极分别对应电连接电阻R6、检测电阻R7，三极管Q2的基极与三极管Q4的基极、发射极以及电阻R2均电连接，三极管Q4的集电极电连接电阻R4，电源Vcc正极与电阻R6电连接，电源Vcc负极与检测电阻R7电连接；电阻R4和电阻R6的参数相同，三极管Q2和三极管Q4的参数相同。

本发明的工作原理是：电阻R1、R2、R3、NPN型三极管Q1、Q3电连接构成恒定电流源电路结构，电阻R3作为上拉电阻，三极管Q1、Q3均工作在放大区，当三极管Q1工作后，三极管Q1的发射结电压恒定，即V_{BE_Q1}恒定，此时即可得到电阻R1两端电压，即图中1点电压V1＝V_{BE_Q1},则流过电阻R1的电流为三极管Q1,Q3的放大倍数为β，那么流过三极管Q3的电流Ic_Q3等于流过电阻R1的电流，又因电阻R2和三极管Q3串联电连接，所以流过电阻R2的电流等于I_R1，则当电阻R1参数选定后，流过其的电流只和三极管Q1的发射结电压有关，不受***供电电压及电流的影响。

电阻R4、R6、三极管Q2、Q4电连接构成镜像电流源电路结构，则电阻R4和电阻R6的参数相同，三极管Q2和三极管Q4的参数相同，三极管Q2、Q4工作在放大区，可忽略两个三极管的基极电流的影响，可知流过三极管Q4的电流恒定，且等于流过R2、三极管Q3以及电阻R1的电流，因为电阻R4和三极管Q4串联，所以流过电阻R4的电流等于三极管Q4的电流；

则在初始状态，整个电路中无电流流过时，由镜像电流源电路结构可知，此时流过检测电阻R7的电流等于流过三极管Q2的电流，也等于流过三极管Q4的电流，即此时I_R7:＝I_R1,那么检测电阻R7两端电压为U_R7:＝I_R1·R₇，其中，U_R7就是图中标记出的V_{_out}，即V_{_out}＝U_R7；

当整个电路中有电流I流过时，对由电阻R4、Rsense、R6、三极管Q2、Q4组成的环路采用基尔霍夫电压定律计算可得

V_R6+V_{BE_Q2}:＝I·R_sense+V_R4+^V _{BE_Q4}， (1)

由于三极管Q2和三极管Q4的参数相同，则V_{BE_Q2}:＝V_{BE_Q4}， (2)

联立(1)、(2)式可得到V_R6:＝I·R_sense+_VR4， (3)

而流过电阻R6两端电流为：

电阻R6、三极管Q2、检测电阻R7串联，即流过的电流相等，为I_R7:＝I_R6， (5)

此时检测电阻R7两端电压为：U_R7:＝I_R7 ^·R7， (6)

联立(3)～(6)式可得到

则在整个电路无电流和有电流时，检测电阻R7两端的电压差值为

由此可见，当整个电路电流发生变化，即流过采样电阻Rsense的电流发生变化，则采样电阻R_sense两端电压发生变化，而采样电阻R_sense电压的变化，可直接体现在检测电阻R7的电压变化上，从而整个电路可通过检测电阻R7两端的电压来检测电路电流，本发明电路结构相当于采用了现有的高边电流检测方式，即避免受到地电平干扰的问题，又不受现有运放共模电压的影响，成本低廉，尤其适用于在电机控制或开关电源控制领域中的电流检测电路，同时可以根据实际需要来调节电阻R6、R7的阻值来调节可检测的电流的范围，应用范围更广。

参考附图以及所提供的描述，以助于对权利要求所限定的本发明的各种实施例的全面理解；其包含各种特定的细节以助于该理解，但这些细节应当被视为仅是示范性的；如本专利中提到的负载为电阻负载，但本发明中的负载类型不限，可以为电阻负载，也可以为电容负载，电感负载或电机负载等等；相应地，本领域普通技术人员将认识到，在不背离由随附的权利要求所限定的本发明的范围的情况下，可以对本文所描述的各种实施例做出变化和改进；此外，为了清楚和简洁起见，可能省略对熟知电路的描述。

Claims (2)

1.一种电流检测装置，其包括电源、采样电阻，其特征在于：其还包括检测电阻、恒定电流源电路结构、镜像电流源电路结构，所述检测电阻、镜像电流源电路结构、采样电阻、恒定电流源电路结构顺序电连接构成闭合回路，并由所述电源供电；

所述恒定电流源电路结构包括电阻R1、R2、R3、NPN型三极管Q1、Q3，所述三极管Q1的集电极与所述三极管Q3的基极、电阻R3的一端均电连接，所述三极管Q3的发射极与所述电阻R1连接后接地，且所述三极管Q1的基极电连接于所述三极管Q3、电阻R1之间，所述三极管Q3的集电极电连接所述电阻R2后与所述镜像电流源电路结构电连接，所述电阻R3的另一端与所述采样电阻电连接，所述三极管Q1的发射极接地；

所述镜像电流源电路结构包括电阻R4、R6、PNP型三极管Q2、Q4，所述采样电阻电连接于所述电阻R4、R6之间，所述三极管Q2的集电极、发射极分别对应电连接所述电阻R6、检测电阻，所述三极管Q2的基极与所述三极管Q4的基极、发射极以及所述电阻R2均电连接，所述三极管Q4的集电极电连接所述电阻R4，所述电源正极与所述电阻R6电连接，所述电源负极与所述检测电阻电连接。

2.根据权利要求1所述的一种电流检测装置，其特征在于：其还包括负载电阻R_load，所述负载电阻R_load的一端与所述电阻R3电连接、另一端与所述三极管Q1的发射极电连接；所述电阻R4和电阻R6的参数相同，所述三极管Q2和三极管Q4的参数相同。