CN112994169B - 一种负载电流检测***及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种负载电流检测***及检测方法，所述负载电流检测***包括：第一电流检测电路，所述第一电流检测电路包括开关一，所述开关一的其中一端与所述充电电路的供电端连接，所述开关一的另外一端与所述负载连接；第二电流检测电路，所述第二电流检测电路包括开关二，所述开关二与所述开关一并联；所述第一电流和第二电流均用于表征负载充电情况；当第一电流小于预设最大电流时，所述开关一关断，开关二导通；当第二电流小于预设最小电流时，所述开关二和开关一均关断，负载停止充电。其能够检测出电子开关上的微小电流且能够兼容大电流负载充电，检测精度高，量产一致性好。
Description
技术领域
本发明涉及电流检测技术领域，尤其是指一种负载电流检测***及检测方法。
背景技术
对于电池充电***,电源转换器给负载充电，当负载充满时，需要开关控制断开电源转换器和负载之间的连接，一方面可以降低电源转换***的损耗；另一方面对于多路负载并联的应用，当检测到某一路负载电量充满或者移除时，可以断开这一路负载跟电源转换器的连接，从而可以释放转换器的充电能力给其它负载充电。
目前常见的检测负载移除或者充满的方式是检测流过负载的电流大小。为了提高效率和降低成本，通常将检测电流等效为检测开关两端的压降。一般使用带阈值的比较器直接检测开关两端的压差，但是这种方式对于开关导通电阻小，且需要检测的阈值电流也小的应用场合，无法实现高精度和批量一致性。
因此，需要设计一种新的负载电流检测***及检测方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种负载电流检测***及检测方法，其能够检测出电子开关上的微小电流且能够兼容大电流负载充电，检测精度高，量产一致性好。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种负载电流检测***，其用于控制充电电路的充电的通断，其特征在于，所述负载电流检测***包括：第一电流检测电路，所述第一电流检测电路包括开关一，所述开关一的其中一端与所述充电电路的供电端连接，所述开关一的另外一端与所述负载连接；所述第一电流检测电路用于检测开关一上的第一电流；第二电流检测电路，所述第二电流检测电路包括开关二，所述开关二与所述开关一并联；所述第二电流检测电路用于检测开关二上的第二电流；所述第一电流检测电路与所述第二电流检测电路并联设置；所述第一电流和第二电流均用于表征负载充电情况；当第一电流小于预设最大电流时，所述开关一关断，开关二导通；当第二电流小于预设最小电流时，所述开关二和开关一均关断，负载停止充电。
作为优选的，开关二的阻值大于所述开关一的阻值。
作为优选的，所述开关一为第一场效应管；所述开关二为第二场效应管。
作为优选的，所述充电电路包括电源转换器和负载；所述电源转换器的输入端与外部电源连接，所述电源转换器的输出端与所述负载的输入端连接以向所述负载充电。
作为优选的，所述第一电流检测电路包括第一比较器；所述第一比较器的正脚与所述开关一的漏极连接，所述第一比较器的负脚与所述开关一的源极连接，所述第一比较器的输出端与所述开关一的栅极连接。
作为优选的，所述第二电流检测电路包括第二比较器；所述第二比较器的正脚与所述开关二的漏极连接，所述第二比较器的负极与所述开关二的源极连接，所述第二比较器的输出端与所述开关二的栅极连接。
作为优选的，所述外部电源与电源转换器之间并联有输入电容，所述电源转换器与负载之间并联有输出电容。
一种负载电流检测方法，优选的，其由所述的负载电流检测***执行。
作为优选的，所述负载电流检测方法包括以下步骤：
S1、第一电流检测电路工作，当第一检测电路检测到的第一电流小于预设的最大电流I时，开关一关断，开关二导通；
S2、第二电流检测电路工作，当第二电流检测电路检测到的第一电流小于预设的最小电流i时，开关二和开关一均关断，负载充满，充电停止。
作为优选的，预设的所述最大电流I是预设的所述最小电流i的n倍；所述开关二与所述开关一的阻值满足以下关系：R2＝n*R1，其中，R2为开关二的阻值，R1为开关一的阻值，n＝I/i。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明通过设置第一电流检测电路和第二电流检测电路，第一电流检测电路包括开关一，第二电流检测电路包括开关二；第一电流检测电路用于检测开关一上的第一电流，第二电流检测电路用于检测开关二上的第二电流。检测到的第一电流和第二电流能够表征负载的充电情况。将检测到的第一电流和第二电流与预设电流进行比较，以精确判断负载是否充满，实现更高的检测精度。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1为本发明的电路原理图。
说明书附图标记说明：第一比较器U1，第二比较器U2，开关一SW1，开关二SW2，输出电容C1，输入电容C2，电源转换器U3，负载U4。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
参照图1所示，本发明公开了一种负载电流检测***，包括：
充电电路、第一电流检测电路和第二电流检测电路。
具体的，上述充电电路包括电源转换器U3和负载U4。其中，上述电源转换器U3的输入端与外部电源连接，电源转换器U3的输出端与负载U4的输入端连接。外部电源通过电源转换器U3向负载U4充电。
优选的，上述外部电源与电源转换器U3之间并联一输入电容C2，上述电源转换器U3与负载U4之间并联有一输出电容C1。通过上述输入电容C2和输出电容C1的滤波作用，能够使得输出的电压更加稳定。
上述第一电流检测电路包括开关一SW1，上述第二电流检测电路包括开关二SW2。上述开关一SW1和开关二SW2并联设置在充电电路中，其能够用于控制导通或者关断电源转换器U3与负载U4之间的连接。优选的，上述开关一SW1选用第一场效应管，上述开关二SW2选用第二场效应管；场效应管的噪声小、功耗低、动态范围大且易于集成。选用场效应管作为充电电路中的电子开关能够使得充电电路的性能更加优异。
其中，上述开关一SW1的其中一端与上述充电电路的供电端连接，上述开关一SW1的另外一端与上述负载连接。优选的，上述第一电流检测电路能够检测到开关一SW1上的第一电流，所述第二电流检测电路能够检测开关二上的第二电流。第一电流和第二电流均表征负载的充电情况。
具体的，上述第一电流检测电路还包括第一比较器U1。上述第一比较器U1输入端的正脚与开关一SW1的漏极连接，上述第一比较器U1输入端的负脚与开关一SW1的源极连接，上述第一比较器U1的输出端与开关一SW1的栅极连接。通过提高第一比较器U1的电流检测阈值，使得上述第一比较器U1的阈值检测电压提高，从而能够提高第一比较器U1的检测精度以及量产的一致性。优选的，通过设置上述第一电流检测电路，能够在第一状况下检测流经开关一SW1的电流信号以最终获得表征负载U4充电情况的第一电流检测信号。
具体的，上述第二电流检测电路还包括第二比较器U2。上述第二比较器U2输入端的正脚与上述开关二SW2的漏极连接，上述第二比较器U2输入端的负脚与开关二SW2的源极连接，上述第二比较器U2的输出端与开关二SW2的栅极连接。通过增大开关二SW2的导通电阻，第二比较器U2能够检测到开关二SW2上的微小电流，检测精度较高，检测效果较好，不会影响充电转换效率。优选的，通过设置上述第二电流检测电路，能够在第二状况下检测流经开关二SW2的电流信号以最终获得表征负载U4充电情况的第二电流检测信号。
本发明公开了一种负载电流检测方法，其由上述的负载电流检测***执行。上述负载电流检测方法包括以下步骤：
S1、第一电流检测电路工作，当第一检测电路检测到的第一电流小于预设的最大电流时，开关一关断，开关二导通；预设的最大电流设定为I。
S2、第二电流检测电路工作，当第二电流检测电路检测到的第一电流小于预设的最小电流时，开关二和开关一均关断，负载充满，充电停止；预设的最小电流设定为i。
其中，预设的最大电流I是预设的最小电流i的n倍；开关二SW2的阻值大于开关一SW1的阻值，开关二SW2的阻值为开关一SW1电阻阻值的n倍。
优选的，设定负载电流为i时，负载U4充满，断开电源转换器U3与负载U4之间的连接。为了兼容检测大电流负载U4充电，开关一SW1选用阻值较小的电子开关，并且设定开关一SW1导通的阻值为R1。同时，提高第一比较器U1的电流检测阈值，将上述第一比较器U1中的电流检测阈值设定为I，其中，I＝n*i,n的值大于1。通过提高第一比较器U1的电流检测阈值，从而能够提高第一比较器U1的阈值检测电压，最终提高第一比较器U1的检测精度以及量产的一致性。
设定i0为大电流负载应用场合，其中，I<<i0。当负载电流小于I，第一比较器U1翻转，从而将开关一SW1关闭，同时，控制开关二SW2打开。当负载电流小于I时，不是大电流负载应用场合，所以当负载电流是小于等于I的场合时，不需要选用非常小的电子开关，也不会影响充电转换效率。选取开关二SW2的导通阻值R2为开关一阻值的n倍，其中，n大于1，n＝I/i，通过提高开关二SW2的电阻阻值，第二比较器U2能够检测较小的电流。
当上述负载电流进一步减小到i时，上述第二比较器U2翻转，从而关闭开关二SW2，此时，将开关一SW1和开关二SW2都处于断开模式，从而断开电源转换器U3和负载U4之间的连接。
优选的，上述负载电流检测***，分别提高了第一比较器U1的检测阈值电流和开关二SW2的导通电阻。电压检测阈值提高n倍，使得使用阈值更高的电压检测比较器,实现检测设定的负载电流i,能够实现更高的检测精度和量产一致性。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (7)
1.一种负载电流检测***，其用于控制充电电路的充电的通断，其特征在于，所述负载电流检测***包括：
第一电流检测电路，所述第一电流检测电路包括开关一，所述开关一的其中一端与所述充电电路的供电端连接，所述开关一的另外一端与所述负载连接；所述第一电流检测电路用于检测开关一上的第一电流；
第二电流检测电路，所述第二电流检测电路包括开关二，所述开关二与所述开关一并联；所述第二电流检测电路用于检测开关二上的第二电流；
所述第一电流和第二电流均用于表征负载充电情况；当第一电流小于预设最大电流时，所述开关一关断，开关二导通；当第二电流小于预设最小电流时，所述开关二和开关一均关断，负载停止充电；
所述第一电流检测电路包括第一比较器；所述第一比较器的正脚与所述开关一的漏极连接，所述第一比较器的负脚与所述开关一的源极连接，所述第一比较器的输出端与所述开关一的栅极连接；
所述第二电流检测电路包括第二比较器；所述第二比较器的正脚与所述开关二的漏极连接，所述第二比较器的负极与所述开关二的源极连接，所述第二比较器的输出端与所述开关二的栅极连接。
2.根据权利要求1所述的负载电流检测***，其特征在于，所述开关二的阻值大于所述开关一的阻值。
3.根据权利要求1所述的负载电流检测***，其特征在于，所述开关一为第一场效应管；所述开关二为第二场效应管。
4.根据权利要求1所述的负载电流检测***，其特征在于，所述充电电路包括电源转换器和负载；所述电源转换器的输入端与外部电源连接，所述电源转换器的输出端与所述负载的输入端连接以向所述负载充电。
5.根据权利要求4所述的负载电流检测***，其特征在于，所述外部电源与电源转换器之间并联有输入电容，所述电源转换器与负载之间并联有输出电容。
6.一种负载电流检测方法，其特征在于，其由权利要求1-5中任意一项所述的负载电流检测***执行，所述负载电流检测方法包括以下步骤：
S1、第一电流检测电路工作，当第一检测电路检测到的第一电流小于预设的最大电流I时，开关一关断，开关二导通；
S2、第二电流检测电路工作，当第二电流检测电路检测到的第一电流小于预设的最小电流i时，开关二和开关一均关断，负载充满，充电停止。
7.根据权利要求6所述的负载电流检测方法，其特征在于，预设的所述最大电流I是预设的所述最小电流i的n倍；所述开关二与所述开关一的阻值满足以下关系：R2＝n*R1，其中，R2为开关二的阻值，R1为开关一的阻值，n＝I/i。
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