CN215116499U - 电流测试装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开一种电流测试装置和电子设备，涉及电子设备领域。电流测试装置包括：采样电阻、一级滤波电路、电阻选择电路、放大电路、二级滤波电路、ADC采集电路；其中，电阻选择电路包括继电器和多个电阻，继电器用于在多个电阻中控制一个电阻接入到放大电路；其中，采样电阻，与滤波电路相连，用于将采集到的小电流信号转换为电压信号；一级滤波电路，与放大电路相连，用于对采样电阻上的电压信号进行低通滤波处理；放大电路，与继电器和电阻选择电路相连，用于根据继电器接入的电路对一级滤波电路输入的电压信号进行放大处理；二级滤波电路，与ADC采集电路相连，用于对放大电路输出的电压信号进行低通滤波处理；ADC采集电路，用于对二级滤波电路输出的电压信号进行模数转换处理，本申请通过采样电阻实现单一电流导线上的电流采集以及通过继电器实现高精度的增益调节。

Description

电流测试装置和电子设备

技术领域

本实用新型涉及电流测试领域，尤其涉及一种电流测试装置和电子设备。

背景技术

在移动终端中，电流采集装置的应用越来越广泛，随着移动终端朝着小型化和便捷性发展，对电流采集装置的尺寸和采集精度的要求越来越高，因此如何设计出结构更为紧凑且采集精度更高的电流采集装置是目前亟待解决的问题。

实用新型内容

本申请实施例提供了的电流测试装置和电子设备，可以解决相关技术中电流采集装置尺寸较大和采集精度不高的问题。所述技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种电流测试装置，包括：

采样电阻、一级滤波电路、电阻选择电路、放大电路、二级滤波电路、ADC采集电路；其中，所述电阻选择电路包括继电器和多个电阻，所述继电器用于在多个电阻中控制一个电阻接入到所述放大电路；

其中，所述采样电阻，与所述滤波电路相连，用于将采集到的小电流信号转换为电压信号；

所述一级滤波电路，与所述放大电路相连，用于对采样电阻上的电压信号进行低通滤波处理；

所述放大电路，与所述继电器和所述电阻选择电路相连，用于根据所述继电器接入的电路对所述一级滤波电路输入的电压信号进行放大处理；

所述二级滤波电路，与所述ADC采集电路相连，用于对所述放大电路输出的电压信号进行低通滤波处理；

所述ADC采集电路，用于对所述二级滤波电路输出的电压信号进行模数转换处理。

第二方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：电流测试装置。其中，电子设备可以是便携式设备，也可以是固定式设备。

本申请一些实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

首先，本申请通过采样电阻采集小电流信号，解决了相关技术中使用磁通门电流传感器电路采集小电流信号带来的尺寸较大的问题，磁通门电流传感器需要电流以悬空的方式穿过形成激励磁场，从而实现采集小电流信号的目的，但是无法实现对电路板上单一电流走线的电流采集，本申请的采用电阻可以串联到电路中实现电路板上单一电流走线上的电流采集，同时提高电流采集装置更为紧凑，减小电流采集装置的尺寸。其次，本申请通过继电器切换电阻的方式来调整放大增益，解决相关技术中使用模拟开关芯片因温度变化带来的误差较大的问题，本申请的继电器的内阻非常小，具有很好的一致性，因此可以减少温度变化带来的放大增益的误差，提高电流采集的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的电流测试装置的结构框图；

图2是本实用新型实施例提供的电流测试装置的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型提供实施例的一种电流测试装置的结构框图，以下简称电流测试装置，电流测试装置包括：采样电阻11、一级滤波电路12、放大电路13、电阻选择电路14、二级滤波电路15和ADC采集电路16。电阻选择电路14包括继电器和多个电阻，继电器响应于控制信号在多个电阻中选择一个电阻接入到放大电路13，实现放大电阻13增益的调节。

其中，上述各个电路之间的连接关系包括：采样电阻11与一级滤波电路12相连，一级滤波电路12与放大电路13相连，放大电路13分别与电阻选择电路14和二级滤波电路15相连，二级滤波电路15与ADC采集电路相连。

其中，采集电阻11通过串联到导线中，用于将导线中的小电流信号转换为电压信号。

一级滤波电路12用于对采样电阻转换的电压信号进行低通滤波，消除高频噪声。

放大电路13用于根据电阻选择电路14选择的电阻确定放大增益，以及根据放大增益对一级滤波电路12输出的电压信号进行放大处理。

二级滤波电路15用于对放大电路13输出的电压信号再次进行低通滤波，滤除高频噪声，以提高采用数据的精确度。

ADC采集电路16用于对二级滤波电路15输出的电压信号进行模数转换得到数字信号，以便后续对数字信号进行数据处理。

在一个或多个可能的实施例中，采样电阻的第一端与电流输出端相连，采样电阻的第二端与电流输入端相连；一级滤波电路包括第一电容、第二电容C2、第二电阻、第三电阻；

一级滤波电路12内部各个器件的连接关系包括：第一电容的第一端与采样电阻的第一端相连，第一电容的第二端与采样电阻的第二端相连；第一电容的第一端通过第二电阻与第二电容的第一端相连，第一电容的第二端通过第三电阻相连。

进一步的，放大电路13包括运算放大器；运算放大器的负输入引脚与第二电容的第一端相连，运算放大器的正输入引脚与第二电容的第二端相连。

所述二级滤波电路包括：第四电阻R4和第三电容C3；

其中，所述第四电阻R4的第一端与所述运算放大器U1的输出引脚相连，所述第四电阻R4的第二端与所述第三电容C3的第一端相连，所述第三电容C3的第二端接地。

在一个或多个可能的实施例中，电阻选择电路14包括的多个电阻的数量为两个。

进一步的，电阻选择电路14包括：继电器、第五电阻和第六电阻；

电阻选择电路14内各器件的连接关系为：继电器的第一引脚外接直流电源，继电器的第二引脚通过第五电阻与放大电路相连，继电器的第三引脚与放大电路相连，继电器的第四引脚通过第六电阻与放大电路相连。可选的，运算放大器的型号为AD620。

进一步的，ADC采集电路16包括：ADC芯片、第四电容、第五电容和第六电容；

其中，ADC芯片的输入引脚与第三电容的第一端相连，ADC芯片的参考电容引脚通过第五电容接地，ADC芯片U3的参考引脚通过第六电容接地，ADC芯片的接地引脚接地，ADC芯片U3的电压驱动引脚通过第四电容接地。可选的，所述ADC芯片U3的型号为AD7091R-8。

参见图2，为本申请实施例提的一种电流测试装置的电路图，该电流测试装置包括：采样电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、运算放大器U1、继电器U2、ADC芯片U3。

其中，上述器件的连接关系包括：采样电阻R1的第一端与电流输出端I_out相连，采样电阻R1的第二端与电流输入端I_in相连，第一电容C1的第一端与采样电阻R1的第一端相连，第一电容C1的第二端与采样电阻R1的第二端相连。第一电容C1的第一端通过第二电阻R2与第二电容C2的第一端相连，第一电容C1的第二端通过第三电阻R3与第二电容C2的第二端相连。第二电容C2的第一端与运算放大器U1的正输入引脚IN+相连，第二电容C2的第二端与运算放大器U1的正输入引脚相连。

运算放大器U1的一个外接电阻引脚RG(引脚序号1)与继电器U2的第三引脚3相连，运算放大器U1的另一个外接电阻引脚RG通过第五电阻R5与继电器U2的第二引脚2相连以及通过第六电阻R6与继电器的第四引脚4相连。

运算放大器U2的接地引脚GND和参考引脚REF接地，电源引脚VDD外接直流电源，输出引脚OUT通过第四电阻R4与第三电容C3的第一端相连以及与ADC芯片的输入引脚VIN0相连，第三电容C3的第二端接地。

ADC芯片U3的参考电容引脚REGCAP通过第五电容C5接地、参考引脚REF通过第六电容接地、接地引脚GND接地、电压驱动引脚VDRIVE通过第四电容C4接地以及与驱动电压源VDRIVE相连。

本申请的电流测试装置的工作过程包括：在采样环节，采样电阻R1将导线上的小电流信号转换为电压信号；小电流信号的幅度比较小，容易受到高频噪声的影响，R2、R3、C1和C2组成一级滤波电路对采样电阻R1输出的电压信号进行低通滤波。运算放大器U1通过外接第五电阻R5或第六电阻R6调节增益，继电器U2通过输入的控制信号RELAY CONTROL来选择第五电阻R5或第六电阻R6接入到运算放大器U1，由于继电器是机械开关，其内阻几乎可以忽略不计，具有良好的一致性，不受温度影响，使得运算放大器U1的增益调整不会引入额外误差，可以提高***精度，如果想增加增益档位，可以增加继电器即外接电阻即可，具有良好的扩展性。运算放大器U1对一级滤波电路输出的电压信号进行放大处理。二级滤波电路由R4和C3组成，对运算放大器U1输出的电压信号进行低通滤波处理。ADC芯片将二级滤波电路输入的模拟电压信号进行模数转换，以及通过SPI接口(pin1，pin20，pin21，pin22)传输给其他设备进行处理。

本实用新型提供的电流测试装置，具体以下技术效果：首先，本申请通过采样电阻采集小电流信号，解决了相关技术中使用磁通门电流传感器电路采集小电流信号带来的尺寸较大的问题，磁通门电流传感器需要电流以悬空的方式穿过形成激励磁场，从而实现采集小电流信号的目的，但是无法实现对电路板上单一电流走线的电流采集，本申请的采用电阻可以串联到电路中实现电路板上单一电流走线上的电流采集，同时提高电流采集装置更为紧凑，减小电流采集装置的尺寸。其次，本申请通过继电器切换电阻的方式来调整放大增益，解决相关技术中使用模拟开关芯片因温度变化带来的误差较大的问题，本申请的继电器的内阻非常小，具有很好的一致性，因此可以减少温度变化带来的放大增益的误差，提高电流采集的精度。

本申请实施例还提供一种电子设备，除包括上述的电流测试装置之外，还可以包括：用于容纳该电流测试装置的壳体、显示屏和输入装置(例如：键盘、鼠标或触摸屏)等。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电流测试装置，其特征在于：包括：

采样电阻、一级滤波电路、电阻选择电路、放大电路、二级滤波电路、ADC采集电路；其中，所述电阻选择电路包括继电器和多个电阻，所述继电器用于在多个电阻中控制一个电阻接入到所述放大电路；

其中，所述采样电阻，与所述滤波电路相连，用于将采集到的小电流信号转换为电压信号；

所述一级滤波电路，与所述放大电路相连，用于对采样电阻上的电压信号进行低通滤波处理；

所述放大电路，与所述继电器和所述电阻选择电路相连，用于根据所述继电器接入的电路对所述一级滤波电路输入的电压信号进行放大处理；

所述二级滤波电路，与所述ADC采集电路相连，用于对所述放大电路输出的电压信号进行低通滤波处理；

所述ADC采集电路，用于对所述二级滤波电路输出的电压信号进行模数转换处理。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述采样电阻R1的第一端与电流输出端相连，所述采样电阻R1的第二端与电流输入端相连；

所述一级滤波电路包括第一电容C1、第二电容C2、第二电阻R2、第三电阻R3；

其中，所述第一电容C1的第一端与所述采样电阻R1的第一端相连，所述第一电容C1的第二端与所述采样电阻R1的第二端相连；

所述第一电容C1的第一端通过所述第二电阻R2与所述第二电容C2的第一端相连，所述第一电容C1的第二端通过所述第三电阻R3相连。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述放大电路包括运算放大器U1；

其中，所述运算放大器U1的负输入引脚与所述第二电容C2的第一端相连，所述运算放大器U1的正输入引脚与所述第二电容C2的第二端相连。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述二级滤波电路包括：第四电阻R4和第三电容C3；

其中，所述第四电阻R4的第一端与所述运算放大器U1的输出引脚相连，所述第四电阻R4的第二端与所述第三电容C3的第一端相连，所述第三电容C3的第二端接地。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的装置，其特征在于，所述电阻选择电路包括的多个电阻的数量为两个。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述电阻选择电路包括：继电器U2、第五电阻R5和第六电阻R6；

其中，所述继电器U2的第一引脚外接直流电源，所述继电器U2的第二引脚通过所述第五电阻R5与所述放大电路相连，所述继电器U2的第三引脚与所述放大电路相连，所述继电器U2的第四引脚通过所述第六电阻R6与所述放大电路相连。

7.根据权利要求3或4或6所述的装置，其特征在于，所述运算放大器的型号为AD620。

8.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述ADC采集电路包括：ADC芯片U3、第四电容C4、第五电容C5和第六电容C6；

其中，所述ADC芯片U3的输入引脚与所述第三电容C3的第一端相连，所述ADC芯片U3的参考电容引脚通过所述第五电容C5接地，所述ADC芯片U3的参考引脚通过所述第六电容C6接地，所述ADC芯片U3的接地引脚接地，所述ADC芯片U3的电压驱动引脚通过所述第四电容C4接地。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述ADC芯片U3的型号为AD7091R-8。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1～9任意一项所述的电流测试装置。

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