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高精度高邊電流檢測電路的制作方法
【專利摘要】一種高精度高邊電流檢測電路，包括一個由同為PNP型的第一三極管和第二三極管組成的對管和一個由同為NPN型的第三三極管和第四三極管組成的對管，第一三極管的集電極與一個Mosfet管的柵極連接，第三三極管的基極連接一個控制端，第一三極管的發(fā)射極連接一個負(fù)載電壓輸入端連接，第二三極管的發(fā)射極連接一個負(fù)載電壓輸出端，負(fù)載電壓輸入端與負(fù)載電壓輸出端之間連接一個檢流電阻，Mosfet管的源極連接一個電流檢測信號輸出端。本發(fā)明提供了低成本的高邊電流檢測電路，具有很高的檢測精度，并且在溫度和電壓變化劇烈的環(huán)境下都能保持穩(wěn)定的檢流精度，當(dāng)電路模塊處于睡眠模式時，通過控制端可以關(guān)斷電路，從而降低靜態(tài)電流。
【專利說明】高精度高邊電流檢測電路
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及電學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及車載電器，特別涉及車載電器中的電流檢測技術(shù)，具體的是一種聞精度聞邊電流檢測電路。
[0002]【背景技術(shù)】:
汽車中安裝使用的電子設(shè)備越來越多，為方便監(jiān)控負(fù)載的狀態(tài)并診斷開路、短路和過載情況，需要對各型負(fù)載電流進行高精度的檢測?，F(xiàn)有技術(shù)中，用于檢測負(fù)載電流的電路有以下幾種技術(shù)方案:
(一)用智能開關(guān)芯片提供電流檢測功能。該方案雖然電路簡單，但成本高，且檢測精度低，尤其是在小電流檢測時檢測精度會有5 O %以上的偏差，常會造成開路診斷的誤判。
[0003](二)專用高邊電流檢測芯片。該方案與前述方案(一)比較，雖然提高了檢測電流精度，但成本更高，這限制了其在汽車電子電路中的廣泛應(yīng)用。
[0004](三)用運算放大器結(jié)合精密電阻等做成電流檢測電路。該方案的檢測精度常介于前述方案(一)和方案(二)之間，但仍然具有較高的成本。
[0005](四)用兩個雙極型三極管連接成比例電流源的方式而做成的電流檢測電路。該方案具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低的優(yōu)勢，然而檢測精度卻極為粗糙，應(yīng)用范圍很低。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的在于提供一種聞精度聞邊電流檢測電路，所述的這種聞精度聞邊電流檢測電路要解決現(xiàn)有技術(shù)中檢測負(fù)載電流的電路成本高、檢測精度低的技術(shù)問題。
[0007]本發(fā)明的這種高精度高邊電流檢測電路，包括一個由同為PNP型的第一三極管和第二三極管組成的對管和一個由同為NPN型的第三三極管和第四三極管組成的對管，其中，所述的第一三極管的基極與所述的第二三極管的基極連接，第一三極管的集電極與一個金氧半場效晶體管(即Mosfet管，全稱為金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管，以下簡稱金氧半場效晶體管)的柵極連接，第二三極管的基極與集電極連接，第一三極管的集電極與所述的第三三極管的集電極連接，第二三極管的集電極與所述的第四三極管的集電極連接，第三三極管的基極與第四三極管的基極連接，第三三極管的發(fā)射極連接一個第四電阻器后接地，第四三極管的發(fā)射極連接一個第五電阻器后接地，第三三極管的基極連接一個第七電阻器后接地，第三三極管的基極連接一個第八電阻器后與一個控制端連接，第一三極管的發(fā)射極連接一個第二電阻器后與一個負(fù)載電壓輸入端連接，第二三極管的發(fā)射極連接一個第三電阻器后與一個負(fù)載電壓輸出端連接，所述的負(fù)載電壓輸入端與負(fù)載電壓輸出端之間連接有一個第一電阻器，所述的第一電阻器位于所述的第二電阻器和負(fù)載電壓輸入端的連接點與所述的第二電阻器和負(fù)載電壓輸出端的連接點之間，第一三極管的發(fā)射極與所述的金氧半場效晶體管的漏極連接，金氧半場效晶體管的源極連接一個第六電阻器后接地，金氧半場效晶體管的源極連接有一個電流檢測信號輸出端。
[0008]進一步的，所述的控制端與一個微控制器的一個輸出端口連接。
[0009]進一步的，所述的電流檢測信號輸出端與一個微控制器的一個模數(shù)轉(zhuǎn)換端口連接，或者與一個電流值測量電路連接。[0010]進一步的，第二電阻器的阻值等于第一電阻器和第三電阻器的阻值之和。
[0011]本發(fā)明的工作原理是:負(fù)載電壓輸入端與電源連接，負(fù)載電壓輸出端與負(fù)載連接。連接在負(fù)載電壓輸入端與負(fù)載電壓輸出端之間的第一電阻器用作檢流電阻。第二電阻器的阻值等于第一電阻器和第三電阻器的阻值之和。利用微控制器的輸出端口向控制端輸出高電平，啟動本發(fā)明的高精度高邊電流檢測電路。電壓通過第七電阻器和第八電阻器的分壓加到第三三極管、第四電阻器、第四三極管和第五電阻器組成的恒流源上。因第三三極管和第四三極管為同型對管，當(dāng)?shù)谒碾娮杵鞯淖柚档扔诘谖咫娮杵鞯淖柚禃r，第三三極管集電極上的電流值等于第四三極管集電極上的電流值。第一三極管和第二三極管的集電極分別與第三三極管和第四三極管的集電極相連，所以第一三極管和第二三極管的集電極電流值與第三三極管和第四三極管的集電極相等。第一三極管和金氧半場效晶體管組成負(fù)反饋電路，當(dāng)?shù)谝蝗龢O管發(fā)射極電壓升高時，第一三極管會流過更大的電流，從而造成第一三極管集電極電壓升高，而使金氧半場效晶體管的柵極和源極電壓升高，則第六電阻器上的電流變大，而造成金氧半場效晶體管的漏極電流變大，而使第二電阻器上的電流變大，使第一三極管發(fā)射極電壓變低，反之亦然。因為第一三極管和第二三極管為同型三極管且基極相連、電流值相等，則第一三極管發(fā)射極的電壓等于第二三極管發(fā)射極的電壓。電流檢測信號輸出端輸出精確的負(fù)載電流值。通過調(diào)整第一電阻器、第二電阻器和第六電阻器的阻值，可方便地調(diào)整檢測電壓的增益。
[0012]本發(fā)明和已有技術(shù)相比較，其效果是積極和明顯的。本發(fā)明提供了低成本的高邊電流檢測電路，具有很高的檢測精度，并且在溫度和電壓變化劇烈的環(huán)境下都能保持穩(wěn)定的檢流精度，當(dāng)電路模塊處于睡眠模式時，通過控制端可以關(guān)斷電路，從而降低靜態(tài)電流。
[0013]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1是本發(fā)明的高精度高邊電流檢測電路的原理示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明的高精度高邊電流檢測電路的一個實施例的原理示意圖。
[0015]【具體實施方式】:
實施例1:
如圖1和圖2所示，本發(fā)明的高精度高邊電流檢測電路，包括一個由同為PNP型的第一三極管Ql和第二三極管Q2組成的對管和一個由同為NPN型的第三三極管Q3和第四三極管Q4組成的對管，其中，第一三極管Ql的基極與第二三極管Q2的基極連接，第一三極管Ql的集電極與一個金氧半場效晶體管Q5的柵極連接，第二三極管Q2的基極與集電極連接，第一三極管Ql的集電極與第三三極管Q3的集電極連接，第二三極管Q2的集電極與第四三極管Q4的集電極連接，第三三極管Q3的基極與第四三極管Q4的基極連接，第三三極管Q3的發(fā)射極連接一個第四電阻器R4后接地，第四三極管Q4的發(fā)射極連接一個第五電阻器R5后接地，第三三極管Q3的基極連接一個第七電阻器R7后接地，第三三極管Q3的基極連接一個第八電阻器R8后與一個控制端ENABLE連接，第一三極管Ql的發(fā)射極連接一個第二電阻器R2后與一個負(fù)載電壓輸入端Vin連接，第二三極管Q2的發(fā)射極連接一個第三電阻器R3后與一個負(fù)載電壓輸出端Vo連接,負(fù)載電壓輸入端Vin與負(fù)載電壓輸出端Vo之間連接有一個第一電阻器R1，第一電阻器Rl位于第二電阻器R2和負(fù)載電壓輸入端Vin的連接點與第二電阻器R2和負(fù)載電壓輸出端Vo的連接點之間，第一三極管Ql的發(fā)射極與金氧半場效晶體管Q5的漏極d連接，金氧半場效晶體管Q5的源極s連接一個第六電阻器R6后接地，金氧半場效晶體管Q5的源極連接有一個電流檢測信號輸出端ISENSE。
[0016]進一步的，控制端ENABLE與一個微控制器MCU的一個輸出端口連接。
[0017]進一步的，電流檢測信號輸出端ISENSE與一個微控制器MCU的一個模數(shù)轉(zhuǎn)換端口連接。
[0018]進一步的，第二電阻器R2的阻值等于第一電阻器Rl和第三電阻器R3的阻值之和。
[0019]本實施例的工作原理是:負(fù)載電壓輸入端Vin與電源(圖中未示)連接，負(fù)載電壓輸出端Vo與負(fù)載Load連接。負(fù)載電流1從負(fù)載電壓輸入端Vin經(jīng)過第一電阻器Rl后流向負(fù)載電壓輸出端Vo。第一電阻器Rl用作檢流電阻。第二電阻器R2的阻值等于第一電阻器Rl和第三電阻器R3的阻值之和，即R2=R1+R3。利用微控制器的輸出端口向控制端輸出高電平，啟動本發(fā)明的高精度高邊電流檢測電路。電壓通過第七電阻器R7和第八電阻器R8的分壓加到第三三極管Q3、第四電阻器R4、第四三極管Q4和第五電阻器R5組成的恒流源上，則Q3和Q4的集電極電流分別為Ic3= (VenabIe*R7/ (R7+R8) -Vbe) /R4和Ic4=(Venable*R7/ (R7+R8) -Vbe) /R5，其中 Venable 為控制端 ENABLE 的電壓值，Vbe 分別為第三三極管Q3和第四三極管Q4的基極與發(fā)射極之間的電壓值。因第三三極管Q3和第四三極管Q4為同型對管，當(dāng)?shù)谒碾娮杵鱎4的阻值等于第五電阻器R5的阻值時，第三三極管Q3集電極上的電流值Ic3等于第四三極管Q4集電極上的電流值Ic4。第一三極管Ql和第二三極管Q2的集電極分別與第三三極管Q3和第四三極管Q4的集電極相連，所以第一三極管Ql和第二三極管Q2的集電極電流值與第三三極管Q3和第四三極管Q4的集電極相等。第一三極管Ql和金氧半場效晶體管Q5組成負(fù)反饋電路，當(dāng)?shù)谝蝗龢O管Ql發(fā)射極電壓升高時，第一三極管Ql會流過更大的電流，從而造成第一三極管Ql集電極電壓升高，而使金氧半場效晶體管Q5的柵極電壓升高，從而使得金氧半場效晶體管Q5的源極電壓升高，則第六電阻器R6上的電流變大，因金氧半場效晶體管的源極電流等于漏極電流，而造成金氧半場效晶體管Q5的漏極電流變大，而使第二電阻器R2上的電流變大，使第一三極管Ql發(fā)射極el電壓變低，反之亦然。因為第一三極管Ql和第二三極管Q2為同型三極管且基極相連、電流值相等，則第一三極管Ql發(fā)射極el的電壓等于第二三極管Q2發(fā)射極e2的電壓。輸入電壓Vin到第二三極管Q2發(fā)射極e2的電壓差為1*Rl+Ic2*(Rl+R3)，而輸入電壓Vin到第一三極管Ql 發(fā)射極 el 的電壓差為 Ir2*R2= (Iq5+Icl)*R2。因 el=e2，R2=R1+R3，Icl=Ic2=Ic3=Ic4，所以 1*Rl+Ic2* (R1+R3)= (Iq5+Icl)*R2，則 Iq5=1*Rl/R2，則 ISENSE=Iq5*R6=1*Rl*R6/R2。其中，Ic2為第二三極管Q2集電極上的電流值，Ir2為流經(jīng)第二電阻器R2的電流值，Iq5為金氧半場效晶體管Q5漏極及源極的電流值，Icl為第一三極管Ql集電極上的電流值。電流檢測信號輸出端ISENSE輸出與負(fù)載電流值精確對應(yīng)的信號數(shù)值。通過調(diào)整第一電阻器R1、第二電阻器R2和第六電阻器R6的阻值，可方便地調(diào)整檢測電壓的增益。
【權(quán)利要求】
1.一種高精度高邊電流檢測電路，包括一個由同為PNP型的第一三極管和第二三極管組成的對管和一個由同為NPN型的第三三極管和第四三極管組成的對管，其特征在于:所述的第一三極管的基極與所述的第二三極管的基極連接，第一三極管的集電極與一個金氧半場效晶體管的柵極連接，第二三極管的基極與集電極連接，第一三極管的集電極與所述的第三三極管的集電極連接，第二三極管的集電極與所述的第四三極管的集電極連接，第三三極管的基極與第四三極管的基極連接，第三三極管的發(fā)射極連接一個第四電阻器后接地，第四三極管的發(fā)射極連接一個第五電阻器后接地，第三三極管的基極連接一個第七電阻器后接地，第三三極管的基極連接一個第八電阻器后與一個控制端連接，第一三極管的發(fā)射極連接一個第二電阻器后與一個負(fù)載電壓輸入端連接，第二三極管的發(fā)射極連接一個第三電阻器后與一個負(fù)載電壓輸出端連接，所述的負(fù)載電壓輸入端與負(fù)載電壓輸出端之間連接有一個第一電阻器，所述的第一電阻器位于所述的第二電阻器和負(fù)載電壓輸入端的連接點與所述的第二電阻器和負(fù)載電壓輸出端的連接點之間，第一三極管的發(fā)射極與所述的金氧半場效晶體管的漏極連接，金氧半場效晶體管的源極連接一個第六電阻器后接地，金氧半場效晶體管的源極連接有一個電流檢測信號輸出端。
2.如權(quán)利要求1所述的高精度高邊電流檢測電路，其特征在于:所述的控制端與一個微控制器的一個輸出端口連接。
3.如權(quán)利要求1所述的高精度高邊電流檢測電路，其特征在于:所述的電流檢測信號輸出端與一個微控制器的一個模數(shù)轉(zhuǎn)換端口連接，或者與一個電流值測量電路連接。
4.如權(quán)利要求1所述的高精度高邊電流檢測電路，其特征在于:第二電阻器的阻值等于第一電阻器和第三電阻器的阻值之和。
【文檔編號】G01R19/00GK103743934SQ201310717806
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】王輝, 張慶薇, 李林杰, 李天強, 錢玉昌, 薛焱 申請人:延鋒偉世通電子科技（上海）有限公司