本发明专利技术属于电流测量技术领域，公开了一种高精度大量程低压差的电流检测电路，包括微处理器、模数转换器和多个采样电阻，每个采样电阻有对应的输出放大器、自动分流调节模块和分流门；采样电阻依次串联连接后一端与电流输入端连接，另一端接地；各个输出放大器的输入端与对应的采样电阻的近电流输入端连接，输出端与模数转换器连接，自动分流调节模的正端连接比较阈值电压vth，负端连接对应的采样电阻的近电流输入端，输出端连接分流门的控制端，分流门的一端与电流输入端连接，另一端与采样电阻的近电流输出端连接；模数转换器与微处理器连接，微处理器用于计算出待测电流值。本发明专利技术通过电流自动分流，可以实现大电流测量范围。可以实现大电流测量范围。可以实现大电流测量范围。
【技术实现步骤摘要】
一种高精度大量程低压差电流测量电路
[0001]本专利技术属于电流测量
，具体涉及一种高精度大量程低压差的电流检测电路。
技术介绍
[0002]随着技术的进步，电子设备的功耗越来越低，低功耗时的功耗可能在纳安级，但高功耗工作时，电流又可能在安培级别。要测量这样的电流就需要宽量程的模数转换器，比如需要30位的ADC才能实现nA～A跨度的电流测量，目前市面上还没有如此高位数的ADC，而且随着ADC转换结果位数的上升，ADC的转换时间越长，这样，采用一个采样电阻要实现大量程电流的高速采样是不可能的。另外，在实现某些传感器物理量检测时，电流变化大，也有需要对大量程电流进行高精度测量的需求。
[0003]目前已有的电阻切换方案都是处理器通过判断测量结果超量程，通过引脚切换采样电阻来实现，这种方式需要处理器的程序执行配合，切换时间不可能做的很快，若电流变化剧烈，则采集到的数据很多是无效的，不能反应电流的真实变化。另外，多个开关和电阻是并联的，采样电阻级数越多，对应开关级数越多，采样压降也越大，也不能适应对采样压降有严格要求的领域。
技术实现思路
[0004]为适应电流测量
的实际需求，本专利技术克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种高精度大量程低压差的电流检测电路，以实现大量程高精度的电流测量。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种高精度大量程低压差电流测量电路，包括：微处理器、模数转换器和多个采样电阻R1～RN，每个采样电阻有对应的输出放大器、自动分流调节模块和分流门；
[0006]所述采样电阻R1～RN依次串联连接后一端与电流输入端连接，另一端接地，采样电阻R1设置在电流输入端，采样电阻Rn设置在接地端；N大于等于2，表示采样电阻的个数；R1＞R2
……
＞RN；
[0007]各个所述采样电阻对应的输出放大器的正向输入端与采样电阻的近电流输入端连接，输出端与所述模数转换器连接，所述自动分流调节模块包括运算放大器，所述运算放大器的正端连接比较阈值电压vth，负端连接对应的采样电阻的近电流输入端，输出端连接分流门的控制端，分流门的一端与电流输入端连接，另一端与对应的采样电阻的近电流输出端连接；
[0008]所述模数转换器的输出端与所述微处理器连接，所述微处理器用于根据所述模数转换器的输出电压，判断各个分流门的状态，进而计算出待测电流值。
[0009]所述采样电阻满足以下条件：
[0010]Rn
‑
1/Rn＝Y，n＝1
……
N；
[0011]其中，Y表示大于1的比例常数。
[0012]所述Y的取值为10。
[0013]所述分流门包括一个NMOS管或者一个PMOS管，其栅极与对应的运算放大器的输出端连接。
[0014]所述分流门包括多个NMOS管或者多个PMOS管，其栅极与对应的运算放大器的输出端连接。
[0015]当所述分流门包括多个NMOS管或者PMOS管时，各个NMOS管或者PMOS管的漏极连接在一起，源极连接在一起，栅极连接在一起。
[0016]当所述分流门为NMOS管时，其漏极与电流输入端连接，源极与对应采样电阻的近电流输出端连接；
[0017]当所述分流门为PMOS管时，其源极与电流输入端相连接，漏极与对应电流采样电阻的近电流输出端相连接。
[0018]所述微处理根据所述模数转换器的输出电压，判断各个分流门的状态，进而计算出电流值的具体步骤为：
[0019]S1、判断采样电阻R1对应输出放大器的输出电压V1是否小于vth*T*X，若是，则待测电流i＝V1/X/(R1+R2+
……
+RN)，若否，则进入步骤S2；
[0020]S2、判断采样电阻R2对应的输出放大器的输出电压V2是否小于vth*T*X，若是，则待测电路i＝V2/X/(R2+
……
+RN)，若否，则进入步骤S3；
[0021]S3、判断采样电阻R3对应输出放大器的输出电压V3是否小于vth*T*X，若是，则待测电流i＝V3/X/(R3+
……
+RN)；若否，则进入步骤S4；
[0022]……
[0023]SN、判断采样电阻RN对应输出放大器的输出电压VN是否小于vth*T*X，若是，则待测电流i＝V3/X/(RN)；其中，X表示输出放大器的放大倍数,T表示安全系数。
[0024]所述输出放大器的正端与对应采样电阻的近电流输入端连接，负端经电阻接地，输出端与负端之间连接有反馈电阻。
[0025]所述采样电阻的个数N为2～10个。
[0026]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
[0027]1、本专利技术提供了一种高精度大量程低压差的电流检测电路，自动分流调节电路将对应采样电阻上的电压和预设门限电压比较，从而自动控制分流门的开闭程度，实现电流的自动分流，实现不同阻值的电流采样电阻的高速切换。测量大电流时，小的采样电阻的采样电压作为有效输出。这样就可以实现任意大的电流测量范围，理论上量程只受放大器输出的输入噪声和输入端电流限制。
[0028]2、自动分流调节模块可以对整个电路的采样压降进行设定，保证在整个电流量程范围内，电路的总体电流采样压降不会超过预先设定的阈值。
[0029]3、本专利技术采用简单的自动化电路进行采样电阻的高速切换，并且可控制本电路的总体采样压降，可满足高速大量程电流的测量需求，并且采样后端不需要做变化，具有低成本，高可靠性和广泛的实施性，可以实现电流的大量程高精度测量，可以广泛应用于很多领域。
附图说明
[0030]图1为本专利技术实施例一提供的一种高精度大量程低压差的电流检测电路的电路原理图；
[0031]图2为本专利技术实施例二提供的一种高精度大量程低压差的电流检测电路的电路原理图；
[0032]图3为本专利技术实施例三提供的一种高精度大量程低压差的电流检测电路的电路原理图。
[0033]具体实施例方式
[0034]为使本专利技术的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例和附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0035]实施例一
[0036]如图1所示，本专利技术实施例一提供了一种高精度大量程低压差电流测量电路，其包括采样电阻R1、采样电阻R2、运算放大器U2、运算放大器U4、输出放大器U1、输出放大器U3，MOS管Q1、MOS管Q2和MOS管Q3、模数转化器U5和微处理器。其中采样电阻R1与运算放大器U2、MOS管Q1和输出放大器U1对应，采样电阻R2与运算放大器U4、输出放大器U3和MOS管Q2和MOS管Q3对应。
[0037]其中，采样电阻R1和R2依次串联连本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高精度大量程低压差电流测量电路，其特征在于，包括：微处理器、模数转换器和多个采样电阻R1～RN，每个采样电阻有对应的输出放大器、自动分流调节模块和分流门；所述采样电阻R1～RN依次串联连接后一端与电流输入端连接，另一端接地，采样电阻R1设置在电流输入端，采样电阻Rn设置在接地端；N大于等于2，表示采样电阻的个数；R1＞R2
……
＞RN；各个所述采样电阻对应的输出放大器的正向输入端与采样电阻的近电流输入端连接，输出端与所述模数转换器连接，所述自动分流调节模块包括运算放大器，所述运算放大器的正端连接比较阈值电压vth，负端连接对应的采样电阻的近电流输入端，输出端连接分流门的控制端，分流门的一端与电流输入端连接，另一端与对应的采样电阻的近电流输出端连接；所述模数转换器的输出端与所述微处理器连接，所述微处理器用于根据所述模数转换器的输出电压，判断各个分流门的状态，进而计算出待测电流值。2.根据权利要求1所述的一种高精度大量程低压差电流测量电路，其特征在于，所述采样电阻满足以下条件：Rn
‑
1/Rn＝Y，n＝1
……
N；其中，Y表示大于1的比例常数。3.根据权利要求1所述的一种高精度大量程低压差电流测量电路，其特征在于，所述Y的取值为10。4.根据权利要求1所述的一种高精度大量程低压差电流测量电路，其特征在于，所述分流门包括一个NMOS管或者一个PMOS管，其栅极与对应的运算放大器的输出端连接。5.根据权利要求1所述的一种高精度大量程低压差电流测量电路，其特征在于，所述分流门包括多个NMOS管或者多个PMOS管，其栅极与对应的运算放大器的输出端连接。6.根据权利要求5所述的一种高精度大量程低压差电流测量电路，其特征在于，当所述分流门包括多个NMOS管或者...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔健，王锐，胡亚军，闫建国，夏纯全，
申请(专利权)人：青岛东软载波智能电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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