一种电流检测电路及其检测方法和电路保护方法与流程

1.本发明涉及电路设计的技术领域，具体而言，涉及一种电流检测电路及其检测方法和电路保护方法。

背景技术：

2.现有电流采样电路中常用的方案为锰铜采样电阻和合金采样电阻，这两种电阻工作功率较小其常规参数为2w或3w，所以检测电流的阈值范围较小。且通过该方式进行电流采样后，还需通过放大芯片或者放大电路进行采样电压放大，放大倍数一般为50或100倍，这会对采样精度造成一定影响，最后将处理完数据再进行电流数值分析。且该方案对pcb布局要求较高，否则走线过程中的干扰也会被放大进而影响测试精度。使用该方案时，经常会出现电流较大而过载的情况，导致采样电阻发热，需考虑因此导致的一些安全因素。
3.需要设计一种能够扩大由于采样电阻功率问题而造成较低的电流检测阈值范围的检测电路。

技术实现要素：

4.本发明的目的在于：提供一种基于使用场效应管从而扩大采样电流阈值范围的检测电路及其检测方法和电路保护方法。
5.本发明的技术方案是：提供了一种电流检测电路，该电路包括：主电源、断路控制模块、工作模块和检测模块；
6.检测模块包括：第一检测支路和第二检测支路，主电源通过断路控制模块为第一检测支路和第二检测支路供电，工作模块向第一检测支路和第二检测支路输入电压，第一检测支路包括场效应管q1，第二检测支路包括热敏电阻r6；
7.检测模块采集第一检测支路中的场效应管q1的分压状态以及第二检测支路中的热敏电阻r6的温度状态，并基于分压状态和温度状态控制断路控制模块。
8.上述任一项技术方案中，进一步地，检测模块还包括：第一比较器a1、第二比较器a2和或门；
9.检测模块采集工作模块输入电压在场效应管q1的分压，第一比较器a1接收场效应管q1的分压与第一设定值比较，检测模块通过热敏电阻r6采集工作模块温度信息，第二比较器a2接收热敏电阻r6采集的温度信息与第二设定值比较，第一比较器a1与第二比较器a2依次连接或门的两个输入端，或门输出端反馈触发信号至断路控制模块。
10.上述任一项技术方案中，进一步地，检测模块还包括：开关s1、第一匹配电阻r2和第二匹配电阻r3；
11.开关s1和第一匹配电阻r2与第二匹配电阻r3并联接入工作模块的输出端，另一端同时连接第一比较器a1输入端和场效应管q1的漏极，用于改变场效应管q1在电路中的分压以改善第一比较器a1的测试精度。
12.上述任一项技术方案中，进一步地，检测模块还包括：分压电阻r5，分压电阻r5与
热敏电阻r6串联，热敏电阻r6经分压后的电压发送至分压电阻r5和热敏电阻r6之间连接的第二比较器a2输入端。
13.上述任一项技术方案中，进一步地，检测模块还包括：第一保护电阻r1和第二保护电阻r4；第一保护电阻r1电连接场效应管q1的栅极，第二保护电阻r4并联在场效应管q1的栅极与源极之间。
14.上述任一项技术方案中，进一步地，或门是或门逻辑芯片，或门逻辑芯片同时连接第一比较器a1和第二比较器a2的输出端。
15.上述任一项技术方案中，进一步地，或门是二极管组，二极管组包括两个二极管，分别连接第一比较器a1的输出端和第二比较器a2的输出端。
16.本发明还提供了一种电流检测电路的检测方法，应用于上述任一项的电流检测电路，检测方法包括：在检测模块中预设第一设定值和第二设定值，利用第一检测支路采集场效应管q1的分压状态作为第一采样值，利用第二检测支路采集热敏电阻r6的温度状态作为第二采样值，分别将第一采样值和第二采样值与第一设定值和第二设定值进行比较，当第一采样值大于第一设定值或第二采样值大于第二设定值时，检测模块向断路控制模块发送高电平的触发信号。
17.进一步地，第一设定值为场效应管q1在设定最大保护电流时的分压，场效应管q1的内阻随温度变化，在温度低于预定的阈值时，控制接入检测模块的电阻阻值以增大场效应管q1的分压。
18.本发明还提供了一种电流检测电路的保护方法，应用于上述任一项的电流检测电路及其检测方法，电路保护方法包括：断路控制模块接收到由检测模块发送的高电平信号后，停止向工作模块供电。
19.本发明的有益效果是：
20.本发明中的技术方案使用功率相对常规采样电阻高很多的场效应管进行电流采样，无需额外通过常规的放大芯片或放大电路处理，并且依据场效应管内阻性质调整判定的标准值，防止采样精度下降。
附图说明
21.本发明的上述和附加方面的优点在结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
22.图1是根据本发明的一个实施例的电流检测电路的示意图；
23.图2是根据本发明的一个实施例的或门逻辑芯片的示意图；
24.图3是根据本发明的一个实施例的二极管组的示意图；
25.图4是根据本发明的一个实施例的等温情况下的场效应管阻值特性曲线；
26.图5是根据本发明的一个实施例的等流情况下的场效应管阻值特性曲线；
27.图6是根据本发明的一个实施例的第一比较器校准曲线；
28.图7是根据本发明的一个实施例的热敏电阻阻值特性曲线。
29.其中，1-主电源、2-断路控制模块、3-工作模块、4检测模块、41-或门。
具体实施方式
30.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
31.在下面的描述中，阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
32.如图1所示，本实施例提供了一种电流检测电路，该电路包括：主电源1、断路控制模块2、工作模块3和检测模块4。
33.检测模块4分为第一检测支路和第二检测支路，第一检测支路包括场效应管q1，第二检测支路包括热敏电阻r6，检测模块4还包括：第一比较器a1、第二比较器a2、或门41、开关s1、第一匹配电阻r2、第二匹配电阻r3、第一保护电阻r1、第二保护电阻r4和分压电阻r5。
34.主电源1通过断路控制模块2为工作模块3供电，工作模块3向检测模块4发送电信号并供电。
35.检测模块4采集工作模块3的输入电压在场效应管q1的分压发送至第一比较器a1，具体地，开关s1和第一匹配电阻r2与第二匹配电阻r3并联接入工作模块3的输出端，另一端同时连接第一比较器a1输入端和场效应管q1的漏极，用于改变场效应管q1在电路中的分压以改善第一比较器a1的测试精度，另外，第一保护电阻r1电连接场效应管q1的栅极，第二保护电阻r4并联在场效应管q1的栅极与源极之间，用于保护电路。
36.检测模块4通过位于工作模块3附近的热敏电阻r6采集工作模块3温度信息发送至第二比较器a2，具体地，分压电阻r5与热敏电阻r6串联，热敏电阻r6经分压后的电压发送至分压电阻r5和热敏电阻r6之间连接的第二比较器a2输入端。
37.如图2所示，第一比较器a1与第二比较器a2依次连接或门41的两个输入端，或门41输出端反馈触发信号至断路控制模块2，具体地，或门41是或门逻辑芯片，或门逻辑芯片同时连接第一比较器a1和第二比较器a2的输出端。
38.如图3所示，在另一个实施例中，或门41是二极管组，二极管组包括两个二极管，分别连接第一比较器a1的输出端和第二比较器a2的输出端。
39.本发明还提供了一种电流检测电路的检测方法，应用于上述的电流检测电路，该检测方法包括：在检测模块4中预设第一设定值和第二设定值，第一比较器a1比较场效应管q1输入的第一采样值和第一设定值，第二比较器a2比较热敏电阻r6输入的第二采样值和第二设定值，采样值大于设定值时向或门41输入高电平，或门41接收到第一比较器a1与第二比较器a2任一的高电平时，向断路控制模块2发送高电平的触发信号。
40.其中，如图4和图5所示，可以得知场效应管q1的内阻与温度、电流和电压的变化关系，第一比较器a1的第一设定值为了匹配随温度变化的场效应管q1内阻，设为场效应管q1在设定最大保护电流时的分压，将按照如图6所示的曲线随温度变化进行校准，在温度低于25摄氏度时，场效应管q1内阻较小且需要进行倍数计算，此时控制开关s1闭合，使第一匹配电阻r2并联接入电路，使得场效应管q1上的分压增大，从而改善第一比较器a1的测试精度。
41.第二比较器a2的第二设定值依据分压电阻r5和热敏电阻r6在保护最大温度时的阻值比例计算确定；如图7所示，可知热敏电阻r6阻值随温度变化的情况，热敏电阻r6阻值
改变后，在电路中的分压就发生变化，第二采样值随温度改变。
42.本发明还提供了一种电流检测电路的保护方法，应用于上述的电流检测电路及其检测方法，该保护方法包括：断路控制模块2接收到由检测模块4发送的高电平信号后，停止向工作模块3供电。
43.综上所述，本发明提供了一种电流检测电路及其检测方法和电路保护方法，电路包括：主电源1、断路控制模块2、工作模块3和检测模块4。
44.其中检测模块4包括：场效应管q1、热敏电阻r6、第一比较器a1、第二比较器a2和或门41。
45.主电源1通过断路控制模块2为电路供电，检测模块4采集工作模块3的输入电压在场效应管q1的分压发送至第一比较器a1，检测模块4通过热敏电阻r6采集工作模块3温度信息发送至第二比较器a2，第一比较器a1与第二比较器a2依次连接或门41的两个输入端，第一比较器a1比较场效应管q1输入的第一采样值和第一设定值，第二比较器a2比较热敏电阻r6输入的第二采样值和第二设定值，采样值大于设定值时向或门41输入高电平，或门41接收到第一比较器a1与第二比较器a2任一的高电平时，或门41的输出端向断路控制模块2反馈高电平的触发信号，断路控制模块2停止向工作模块3供电。
46.本发明装置中的单元可根据实际需求进行合并、划分和删减。
47.尽管参考附图详地公开了本发明，但应理解的是，这些描述仅仅是示例性的，并非用来限制本发明的应用。本发明的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本发明保护范围和精神的情况下针对发明所作的各种变型、改型及等效方案。

技术特征：

1.一种电流检测电路，其特征在于，所述电路包括：主电源(1)、断路控制模块(2)、工作模块(3)和检测模块(4)；所述检测模块(4)包括：第一检测支路和第二检测支路，所述主电源(1)通过所述断路控制模块(2)为所述第一检测支路和所述第二检测支路供电，所述工作模块(3)向所述第一检测支路和所述第二检测支路输入电压，所述第一检测支路包括场效应管q1，所述第二检测支路包括热敏电阻r6；所述检测模块(4)采集所述第一检测支路中的所述场效应管q1的分压状态以及所述第二检测支路中的所述热敏电阻r6的温度状态，并基于所述分压状态和温度状态控制所述断路控制模块(2)。2.如权利要求1所述的电流检测电路，其特征在于，所述检测模块(4)还包括：第一比较器a1、第二比较器a2和或门(41)；所述检测模块(4)采集所述工作模块(3)输入电压在所述场效应管q1的分压，所述第一比较器a1接收所述场效应管q1的分压与第一设定值比较，所述检测模块(4)通过所述热敏电阻r6采集所述工作模块(3)温度信息，所述第二比较器a2接收所述热敏电阻r6采集的温度信息与第二设定值比较，所述第一比较器a1与所述第二比较器a2依次连接所述或门(41)的两个输入端，所述或门(41)输出端反馈触发信号至所述断路控制模块(2)。3.如权利要求2所述的电流检测电路，其特征在于，所述检测模块(4)还包括：开关s1、第一匹配电阻r2和第二匹配电阻r3；所述开关s1和所述第一匹配电阻r2与所述第二匹配电阻r3并联接入所述工作模块(3)的输出端，另一端同时连接所述第一比较器a1输入端和所述场效应管q1的漏极，用于改变所述场效应管q1在电路中的分压以改善所述第一比较器a1的测试精度。4.如权利要求2所述的电流检测电路，其特征在于，所述检测模块(4)还包括：分压电阻r5，所述分压电阻r5与所述热敏电阻r6串联，所述热敏电阻r6经分压后的电压发送至所述分压电阻r5和所述热敏电阻r6之间连接的所述第二比较器a2输入端。5.如权利要求1所述的电流检测电路，其特征在于，所述检测模块(4)还包括：第一保护电阻r1和第二保护电阻r4；所述第一保护电阻r1电连接所述场效应管q1的栅极，所述第二保护电阻r4并联在所述场效应管q1的栅极与源极之间。6.如权利要求2所述的电流检测电路，其特征在于，所述或门(41)是或门逻辑芯片，所述或门逻辑芯片同时连接所述第一比较器a1和第二比较器a2的输出端。7.如权利要求2所述的电流检测电路，其特征在于，所述或门(41)是二极管组，所述二极管组包括两个二极管，分别连接所述第一比较器a1的输出端和所述第二比较器a2的输出端。8.一种利用权利要求1至7中任一项所述的电流检测电路进行电流检测的方法，其特征在于，所述检测方法包括：在所述检测模块(4)中预设第一设定值和第二设定值，利用所述第一检测支路采集所述场效应管q1的分压状态作为第一采样值，利用所述第二检测支路采集所述热敏电阻r6的温度状态作为第二采样值，分别将所述第一采样值和所述第二采样值与所述第一设定值和所述第二设定值进行比较，当所述第一采样值大于第一设定值或所述第二采样值大于第二设定值时，所述检测模块(4)向所述断路控制模块(2)发送高电平的触发信号。
9.如权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述第一设定值为所述场效应管q1在设定最大保护电流时的分压，所述场效应管q1的内阻随温度变化，在温度低于预定的阈值时，控制接入所述检测模块(4)的电阻阻值以增大所述场效应管q1的分压。10.一种利用权利要求1至9中任一项所述的电流检测电路及其检测方法的电路保护方法，其特征在于，所述电路保护方法包括：所述断路控制模块(2)接收到由所述检测模块(4)发送的高电平信号后，停止向所述工作模块(3)供电。

技术总结

本发明公开了一种电流检测电路及其检测方法和电路保护方法，涉及电路设计的技术领域，常规的电流检测电路需要使采样电压放大造成精度影响，本发明使用场效应管进行电流采样，无需额外放大处理，并且依据场效应管内阻性质调整判定的标准值，防止采样精度下降，该电流检测电路包括：主电源、断路控制模块、工作模块和检测模块；其中检测模块包括：场效应管和热敏电阻；主电源通过断路控制模块为电路供电，检测模块采集工作模块的输入电压在场效应管的分压以及热敏电阻得到的温度信息，当出现异常时检测模块向断路控制模块反馈高电平的触发信号，断路控制模块停止向工作模块供电。断路控制模块停止向工作模块供电。断路控制模块停止向工作模块供电。

技术研发人员：

刘芳萍

受保护的技术使用者：

青岛建邦汽车科技股份有限公司

技术研发日：

2022.09.15

技术公布日：

2022/11/22