本發(fā)明涉及一種高端電流檢測電路，特別是涉及一種利用單運放實現(xiàn)雙向高端電流檢測電路。

背景技術：

高端(指電源正極端)電流檢測可以解決低端(指電源負極端)檢測方案因負極地線干擾導致測量波動，測量誤差大問題。所以高端電流檢測被應用在很多需要精密檢測電流的場合，尤其電流波動劇烈，干擾較大環(huán)境，比如新能源車輛上。在科學技術充分發(fā)展的情況下，移動通信設備和新能源交通工具成為日常生活必不可少的部分，可充電儲能設備獲得廣泛使用，應用設計必須充分考慮充電和放電電流的幅值以保證安全、快速充電和安全和可持續(xù)放電，否則易造成可充電儲能設備損壞甚至爆炸，因此高端電流檢測變得尤為重要。

常規(guī)的高端電流檢測需要兩組運放及檢測測量電路分別來完成兩個不同方向的電流檢測(充電方向和放電方向)，如圖1所示為傳統(tǒng)的高端電流檢測電路的電路結構圖。傳統(tǒng)的電流檢測電路由兩個運放分別完成充電和放電兩個方向的電流檢測，運放U_C、電阻R_INC+、R_INC-、MOS管Q_C、濾波電容C_C以及輸出電阻R_OUTC組成充電電流檢測電路，運放U_D、電阻R_IND+、R_IND-、MOS管Q_D、濾波電容C_D以及輸出電阻R_OUTD組成放電電流檢測電路，R_SENSE為電流檢測傳感器，LOAD為用電負載，V_BAT為可充電儲能設備，CHARGER為充電器，電流檢測傳感器R_SENSE的兩端分別連接充電電流檢測電路的輸入電阻R_INC+、R_INC-的一端和放電電流檢測電路的輸入電阻R_IND+、R_IND-的一端，電阻R_INC-的另一端連接至運放U_C的反相輸入端、MOS管Q_C的源極和襯底，電阻R_INC+的另一端連接至運放U_C的同相輸入端，運放U_C的輸出端連接至MOS管Q_C的柵極，MOS管Q_C的漏極連接至輸出電阻R_OUTC的一端，濾波電容C_C一端連接電流檢測傳感器R_SENSE正端(左端，充電時電流由左向右流動)和運放的電源正端，其另一端連接至運放的整流端V_REG，輸出電阻R_OUTC的另一端和運放電源負端接地，電阻R_IND-的另一端連接至運放U_D的反相輸入端、MOS管Q_D的源極和襯底，電阻R_IND+的另一端連接至運放U_D的同相輸入端，運放U_D的輸出端連接至MOS管Q_D的柵極，MOS管Q_D的漏極連接至輸出電阻R_OUTD的一端，濾波電容C_D一端連接電流檢測傳感器R_SENSE正端(右端，充電時電流由右向左流動)和運放的電源正端，其另一端連接至運放U_D的整流端V_REG，輸出電阻R_OUTD的另一端和運放電源負端接地。

然而，傳統(tǒng)的電流檢測電路中，由于2組電路必定可能存在有不完全對稱問題，導致兩個不同方向電路的測量誤差不會完全一致，這在需要精密測量上會引來嚴重的累積誤差，當然，也可以采取其它方法校準這個誤差，但校準方案本身誤差會比較大。

技術實現(xiàn)要素：

為克服上述現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明之目的在于提供一種利用單運放實現(xiàn)雙向高端電流檢測電路，其通過利用一個運算放大器以及一個電流檢測電路可以完成兩個不同方向的高端電流測量，保證了兩個方向的測量精度完全一致，不存在誤差和精度不對稱性問題，本發(fā)明可以降低電路成本，提高產(chǎn)品性價比。

為達上述及其它目的，本發(fā)明提出一種利用單運放實現(xiàn)雙向高端電流檢測電路，包括：

電流檢測電路，連接于儲能裝置與負載之間，以完成雙向電流的采樣，并將充/放電電流轉換為電壓差；

控制電路，用于將來自微處理器的控制信號mcu轉換為開關陣列控制信號；

開關陣列，用于在該開關陣列控制信號的控制下將該電流檢測電路輸出的電壓差傳遞至放大電路的輸入端；

放大電路，用于將該電流檢測電路輸出的經(jīng)該開關陣列傳遞的電壓差進行放大和濾波以進行后續(xù)處理。

進一步地，該電流檢測電路作為電流傳感器完成雙向電流的采樣，并將充/放電電流轉換為電壓差。

進一步地，該電流檢測電路包括一精確阻值的小電阻，其連接于儲能裝置與負載之間，并連接該開關陣列。

進一步地，該控制電路包括第一三極管、第二三極管以及第一至第四電阻，該控制信號mcu經(jīng)該第一電阻連接至該第一三極管的基極，該第一三極管的發(fā)射極經(jīng)第三電阻接地，該第一三極管的集電極與該第二三極管的基極相連并經(jīng)該第三電阻連接至電源，該第二三極管的發(fā)射極接電源，該第二三極管的集電極連接該開關陣列并經(jīng)該第四電阻接地。

進一步地，該第一三極管為NPN三極管，該第二三極管為PNP三極管。

進一步地，該開關陣列包括第三至第六MOS管，該第三MOS管的漏極、第六MOS管的源極和襯底連接至儲能裝置的正端，該第四MOS管的漏極、第五MOS管的源極和襯底連接至負載的正端，該第三MOS管的源極和襯底、第五MOS管的漏極連接至該放大電路，該第四MOS管的源極和襯底、該第六MOS管的漏極連接至該放大電路，該第三至第六MOS管的柵極連接至該第二三極管的集電極。

進一步地，該第三MOS管以及第四MOS管為NMOS管，該第五MOS管與第六MOS管為PMOS管。

進一步地，該放大電路包括運算放大器、第七PMOS管以及濾波電路，該運算放大器的兩輸入端連接該開關陣列，該運算放大器的輸出端連接至該第七PMOS管的柵極，該第七PMOS管的源極和襯底連接至該運算放大器的反相輸入端，該第七PMOS管的漏極連接該濾波電路，該運算放大器的負電源端接地。

進一步地，該第三MOS管的源極和襯底、該第五MOS管的漏極經(jīng)第六電阻連接至該運算放大器的同相輸入端，該第四NMOS管的源極和襯底、該第六MOS管的漏極經(jīng)第七電阻連接至該運算放大器的反相輸入端。

進一步地，第九電阻跨接于該運算放大器的輸出端和反相輸入端之間用于消除自激。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明一種利用單運放實現(xiàn)雙向高端電流檢測電路通過利用一個運算放大器以及一個電流檢測電路完成兩個不同方向的高端電流測量，保證了兩個方向的測量精度完全一致，不存在誤差和精度不對稱性問題，同時，通過本發(fā)明，可以降低電路成本，提高產(chǎn)品性價比。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)的高端電流檢測電路的電路結構圖；

圖2為本發(fā)明一種利用單運放實現(xiàn)雙向高端電流檢測電路的電路結構圖。

具體實施方式

以下通過特定的具體實例并結合附圖說明本發(fā)明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點與功效。本發(fā)明亦可通過其它不同的具體實例加以施行或應用，本說明書中的各項細節(jié)亦可基于不同觀點與應用，在不背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾與變更。

圖2為本發(fā)明一種利用單運放實現(xiàn)雙向高端電流檢測電路的電路結構圖。如圖2所示，本發(fā)明一種利用單運放實現(xiàn)雙向高端電流檢測電路，包括：電流檢測電路10、控制電路20、開關陣列30以及放大電路40。

其中，電流檢測電路10采用精確阻值的小電阻(R8)作為電流傳感器以完成雙向(充電和放電)電流的采樣，并將充/放電電流轉換為電壓差；控制電路20由NPN三極管Q1、PNP三極管Q2以及四個電阻R1-R4組成，用于將來自微處理器的控制信號mcu轉換為開關陣列控制信號；開關陣列30由NMOS管Q3-Q4以及PMOS管Q5-Q6組成，用于在開關陣列控制信號的控制下將電流檢測電路10輸出的電壓差傳遞至放大電路40的輸入端；放大電路40由運算放大器JP1、PMOS管Q7、濾波電容C1以及電阻R5、R6、R7、R9組成，用于將電流檢測電路10輸出的經(jīng)開關陣列30傳遞的電壓差進行放大和濾波以進行后續(xù)處理。

具體地說，來自微處理器的控制信號mcu經(jīng)電阻R1連接至NPN三極管Q1的基極，NPN三極管Q1的發(fā)射極經(jīng)電阻R3接地，NPN三極管Q1的集電極與PNP三極管Q2的基極相連并經(jīng)電阻R3連接至電源VCC，PNP三極管Q2的發(fā)射極接電源VCC，PNP三極管Q2的集電極連接NMOS管Q3、Q4和PMOS管Q5、Q6的柵極并經(jīng)電阻R4接地，NMOS管Q3的漏極、PMOS管Q6的源極和襯底連接至儲能裝置(未示出)的正端B+即電流傳感器R8的左端，NMOS管Q4的漏極、PMOS管Q5的源極和襯底連接至負載(未示出)的正端Load+即電流傳感器R8的右端，NMOS管Q3的源極和襯底、PMOS管Q5的漏極經(jīng)電阻R6連接至運放JP1的同相輸入端，NMOS管Q4的源極和襯底、PMOS管Q6的漏極經(jīng)電阻R7連接至運放JP1的反相輸入端，電阻R9跨接于運放JP1的的輸出端和反相輸入端之間用于消除自激，運放JP1的的輸出端連接至PMOS管Q7的柵極，PMOS管Q7的源極和襯底連接至運放JP1的反相輸入端，PMOS管Q7的漏極連接電阻R5和濾波電容C1之一端，電阻R5和濾波電容C1之另一端接地，運放JP1的負電源端接地，其正電源端接電源VCC。

在本發(fā)明具體實施例中，Q3、Q4為NMOS管，Q5、Q6為PMOS管，控制信號mcu經(jīng)NPN三極管Q1和PNP三極管Q2兩次反相后生成適合控制開關陣列的開關陣列控制信號，充電時，電流從Load+流向B+，此時來自微處理器的控制信號mcu為高電平，NMOS管Q3、Q4導通，電路測量充電電流，放電時，電流從B+流向Load+，此時來自微處理器的控制信號mcu為低電平，PMOS管Q5、Q6導通，電路測量放電電流。

Q1，Q2分別為pnp三極管和npn三極管，它們和電阻R1，R2，R3，R4組成N-mos和P-mos切換控制電路。Mcu輸入高電平時，N-MOS導通，切換到充電電流測量。Mcu輸出低電平時，P-MOS管導通切換到放電電流測量。

在本發(fā)明中，測量電壓Vt1＝R5/R7*Ic*R8，所以待測電流Ic＝Vt1*R7/(R5*R8)。

綜上所述，本發(fā)明一種利用單運放實現(xiàn)雙向高端電流檢測電路通過利用一個運算放大器以及一個電流檢測電路完成兩個不同方向的高端電流測量，保證了兩個方向的測量精度完全一致，不存在誤差和精度不對稱性問題，同時，通過本發(fā)明，可以降低電路成本，提高產(chǎn)品性價比。

上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何本領域技術人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，本發(fā)明的權利保護范圍，應如權利要求書所列。