CN113740589A - 一种模块电源高端电流检测放大电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种模块电源高端电流检测放大电路，包括采样电阻R1，三极管Q1、Q2、Q3，电阻R2、R3、R4、R5、R6、R7和电容C1；采样电阻R1一端连接R2一端和输入正端，另一端连接R3一端，R2另一端连接Q1的E极和Q3的E极，R3另一端连接Q2的E极；Q1的C极接R4一端，Q2的C极连接R5一端，Q3的C极连接R6一端和R7一端，R4、R5和R6的另一端连接输入负端，Q1的B极、C极和Q2的B极连接，Q3的B极连接Q2的C极，R7另一端连接电容C1一端，电容C1另一端连接输入负端；R2的电阻值等于R3的电阻值，R4的电阻值等于R5的电阻值；R7一端的为采样点，用于采样进行电流检测。该电路可以实现高端检测，还能同步放大电流信号，并且器件少，减小电路体积及成本。
Description
技术领域
本发明涉及电源技术领域，特别涉及一种模块电源高端电流检测放大电路。
背景技术
目前的开关电源中基本上都会用到电流检测电路，大部分用作环路控制，以提高开关电源稳定性及动态响应，也有一部分用作检测过流或者输出短路，保护开关电源用。目前常用检测方法有互感器检测、电阻采样、专用检测芯片等主要检测方法，其中互感器检测要保证磁复位，所以不能用在占空比比较大的场合，专用检测芯片成本较高，并且隔离芯片还需要隔离供电，增加电路复杂程度，多用于大功率开关电源场合，而电阻检测电路简洁，成本低，体积小是模块电源电流检测最常用的一种方案。
电阻检测电流又分为高端电流检测(采样电阻放在正端)和低端电流检测(采样电阻放在负端)，低端电流采样优点是共模电压低，可以使用低成本的普通运算放大器，缺点是检流电阻引入地电平干扰，电流越大地电位干扰越明显，有时甚至会影响负载。高端电流检测优点是可以检测区分负载是否短路，无地电平干扰，缺点是共模电压高，如果使用运算放大器实现该功能，则要求选择的运算放大，器具有较高的共模输入电压耐受能力，此种运放的价格一般极其昂贵，在整个电源的成本占比较高。电阻检测的最大缺陷在于小的电阻检测的信号比较小，不利于参与控制或者实现可靠保护逻辑，大的检测信号值就需要大阻值电阻，大阻值电阻同样功耗和体积都要随着提高，不利于减小模块体积。
针对上述问题，有必要提供一种用于电源的高端电流检测放大电路，减小电路体积及成本。
发明内容
本发明提供了一种模块电源高端电流检测放大电路，该电路即可以实现高端检测，还能同步放大电流信号，并且器件少，即保证高端电流检测优点的同时极大减小了电路体积及成本，适合模块电源应用。
为实现上述目的和其他相关目的，本发明提供了一种模块电源高端电流检测放大电路，包括采样电阻R1，三极管Q1、Q2、Q3，电阻R2、R3、R4、R5、R6、R7和电容C1；
所述采样电阻R1一端连接所述R2一端和输入正端，另一端连接所述R3一端，所述R2另一端连接所述Q1的E极和所述Q3的E极，所述R3另一端连接所述Q2的E极；所述Q1的C极接所述R4一端，所述Q2的C极连接所述R5一端，所述Q3的C极连接所述R6一端和所述R7一端，所述R4、所述R5和所述R6的另一端连接输入负端，所述Q1的B极、C极和所述Q2的B极连接，所述Q3的B极连接所述Q2的C极，所述R7另一端连接所述电容C1一端，所述电容C1另一端连接所述输入负端；
所述R2的电阻值等于所述R3的电阻值，所述R4的电阻值等于所述R5的电阻值；
所述R7的一端为采样点，用于采样进行电流检测。
优选地，所述模块电源高端电流检测放大电路用于FLYBACK电路，以及正激、半桥、全桥和有源钳位正激电路。
优选地，所述Q1、所述Q2和所述Q3为PNP三极管。
优选地，所述Q1和所述Q2的参数相同。
优选地，所述Q1和所述Q2采用集成双PNP三极管封装的芯片。
优选地，所述采样电阻R1为毫欧级合金电阻。
优选地，所述R2和所述R3的阻值为510Ω，所述R4和所述R5的阻值为为200k，R6优选阻值为20kΩ，所述R7的阻值为1kΩ，所述电容C1的容值为330pF。
综上所述，本发明提供了一种模块电源高端电流检测放大电路，该电路既可以实现高端检测，还能同步放大电流信号，并且器件少，即保证高端电流检测优点的同时极大减小了电路体积及成本，适合模块电源应用；进一步地，采样电阻放在高端，能有效检测负载短路，采用三个三极管，7个电阻和一个电容，极大程度较小了成本和体积；采用镜像电流源电路，保证采样放大倍数不受外部环境影响；再进一步地，该电路不需要高共模芯片放大信号；采用三极管放大电路采样信号响应快，满足模块电源控制对响应速度的要求。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的模块电源高端电流检测放大电路的示意图；
图2为本发明一实施例提供的模块电源高端电流检测放大电路的原理图。
具体实施方式
以下结合附图1-2和具体实施方式对本发明提出的模块电源高端电流检测放大电路作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
参阅图1，本发明一实施例提供了一种模块电源高端电流检测放大电路，包括采样电阻R1，三极管Q1、Q2、Q3，电阻R2、R3、R4、R5、R6、R7和电容C1；所述采样电阻R1一端连接所述R2一端和输入正端，另一端连接所述R3一端，所述R2另一端连接所述Q1的E极和所述Q3的E极，所述R3另一端连接所述Q2的E极；所述Q1的C极接所述R4一端，所述Q2的C极连接所述R5一端，所述Q3的C极连接所述R6一端和所述R7一端，所述R4、所述R5和所述R6的另一端连接输入负端，所述Q1的B极、C极和所述Q2的B极连接，所述Q3的B极连接所述Q2的C极，所述R7另一端连接所述电容C1一端，所述电容C1另一端连接所述输入负端；所述R2的电阻值等于所述R3的电阻值，所述R4的电阻值等于所述R5的电阻值；所述R7的一端为采样点，用于采样进行电流检测。
具体实施的时候，参阅图2，所述Q1和所述Q2组成镜像电流源电路，Veb1等于Veb2，Ic3就等于Ic2，由于所述R4等于所述R5，所以电压V3约等于V4，V3-V5≈Veb1。采样电阻上压降VR1＝V1-V2，根据电路定律有V1＝Ic1*R2+Ic4*R2+V3，
同理：V2＝Ic2*R3+V4；
VR1＝V1-V2＝Ic1*R2+Ic4*R2+V3-Ic2*R3+V4；
又由于Ic1＝Ic2、R2＝R3、V3＝V4；
带入上式化简得VR1＝Ic4*R2，变换左右得Ic4＝VR1/R2；
又Vsense＝Ic4*R6，带入Ic4＝VR1/R2得到Vsense＝VR1*R6/R2；
由最终结果可见，最终得到的采样Vsense，只与采样电阻压降VR1和R6与R2的比值有关，与三极管放大倍数，Veb值及Vec值无关，VR1一般取几十毫伏，R6与R2的比值一般取20-50倍，最终得到采样电压Vsense大概在1～2V左右，在经过R7和C1的滤波，最终送至控制芯片做控制和保护用。
在本实施例中，参阅图1，变压器T1、控制芯片U1、MOS管Q4、二极管D7、输出滤波电容组成典型的FLYBACK电路，本案例是采样变压器原边电流给控制芯片U1做控制用，本采样电路也可以其它拓扑电路应用，包括正激，有源钳位正激、半桥、全桥电路，应用电路与本案例类似。
在本实施例中，所述Q1和所述Q2组成镜像电流源电路，因而要求Q1和Q2各项参数基本一致，最优方案是用一个集成双PNP三极管封装的芯片。所述R1为采样电阻，为保证小体积、大电流，最优方案是采用毫欧级合金电阻。
在本实施例中，取阻值时所述R2等于所述R3，优选阻值为510Ω，取所述R4阻值等于所述R5阻值，为减小电阻功耗，优选阻值为200kΩ，所述R6优选阻值为20kΩ，所述R7和C1组成RC滤波电路，优选阻值为1kΩ，所述电容C1优选容值为330pF。
本发明的优点在于该电路既可以实现高端检测，还能同步放大电流信号，并且器件少，即保证高端电流检测优点的同时极大减小了电路体积及成本，适合模块电源应用；进一步地，采样电阻放在高端，能有效检测负载短路，采用三个三极管，7个电阻和一个电容，极大程度较小了成本和体积；采用镜像电流源电路，保证采样放大倍数不受外部环境影响；再进一步地，该电路不需要高共模芯片放大信号；采用三极管放大电路采样信号响应快，满足模块电源控制对响应速度的要求。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (7)
1.一种模块电源高端电流检测放大电路，其特征在于，包括采样电阻R1，三极管Q1、Q2、Q3，电阻R2、R3、R4、R5、R6、R7和电容C1；
所述采样电阻R1一端连接所述R2一端和输入正端，另一端连接所述R3一端，所述R2另一端连接所述Q1的E极和所述Q3的E极，所述R3另一端连接所述Q2的E极；所述Q1的C极接所述R4一端，所述Q2的C极连接所述R5一端，所述Q3的C极连接所述R6一端和所述R7一端，所述R4、所述R5和所述R6的另一端连接输入负端，所述Q1的B极、C极和所述Q2的B极连接，所述Q3的B极连接所述Q2的C极，所述R7另一端连接所述电容C1一端，所述电容C1另一端连接所述输入负端；
所述R2的电阻值等于所述R3的电阻值，所述R4的电阻值等于所述R5的电阻值；
所述R7的一端为采样点，用于采样进行电流检测。
2.如权利要求1所述的模块电源高端电流检测放大电路，其特征在于，所述模块电源高端电流检测放大电路用于FLYBACK电路，以及正激、半桥、全桥和有源钳位正激电路。
3.如权利要求1所述的模块电源高端电流检测放大电路，其特征在于，所述Q1、所述Q2和所述Q3为PNP三极管。
4.如权利要求3所述的模块电源高端电流检测放大电路，其特征在于，所述Q1和所述Q2的参数相同。
5.如权利要求4所述的模块电源高端电流检测放大电路，其特征在于，所述Q1和所述Q2采用集成双PNP三极管封装的芯片。
6.如权利要求1所述的模块电源高端电流检测放大电路，其特征在于，所述采样电阻R1为毫欧级合金电阻。
7.如权利要求1所述的模块电源高端电流检测放大电路，其特征在于，所述R2和所述R3的阻值为510Ω，所述R4和所述R5的阻值为为200k，R6优选阻值为20kΩ，所述R7的阻值为1kΩ，所述电容C1的容值为330pF。
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