一种高精度、高泛用性的电流检测电路专利检索-测量测试专利检索查询-专利查询网

一种高精度、高泛用性的电流检测电路
申请号	CN202410275419.1	申请日	2024-03-12	公开(公告)号	CN117907665B	公开(公告)日	2024-05-14
申请人	湃晟芯(苏州)科技有限公司;			发明人	汤觅; 李春; 姚立奎; 赵先波;
摘要	本发明属于电流检测技术领域，具体涉及一种高精度、高泛用性的电流检测电路，该一种高精度、高泛用性的电流检测电路，包括MOS管Q1、MOS管Q2、电阻 R1、运算放大器 U1和电位器RP。该发明，通过反馈增益单元的接地，使反馈增益变大，使B点电压和A点电压相同，不会随MOS管Q1电流变化而变化,通过MOS管Q4镜像MOS管Q3的电流，由于MOS管Q5是二极管连接，MOS管Q2工作在线性区，所以B点电压和C点电压随MOS管Q1电流变化影响不大，所以MOS管Q3和MOS管Q4的镜像电流能很好的保持比例关系，并通过反馈单元，让C点和D点电压相同，在扩宽VISEN电压范围的同时，VISEN始终和MOS管Q1电流保持线性关系，能够实现了稳定的电流检测，避免了输出非线性和波动问题。
权利要求	1.一种高精度、高泛用性的电流检测电路，其特征在于，包括MOS管Q1、MOS管Q2、电阻R1、运算放大器U1和电位器RP，所述MOS管Q1的栅极与MOS管Q2的栅极连接，所述MOS管Q1的漏极与MOS管Q2的漏极连接，所述MOS管Q1的源极与电阻R1的一端和运算放大器U1的反相输入端连接，所述电阻R1的另一端接地，所述MOS管Q2的源极与电位器RP的第一固定端连接，所述电位器RP的滑动端与运算放大器U1的同相输入端连接，还包括：反馈增益单元，所述反馈增益单元与运算放大器U1的输出端和电位器RP的第二固定端连接，且所述反馈增益单元接地，所述反馈增益单元用于使反馈增益变大；镜像单元，所述镜像单元与反馈增益单元连接，且所述镜像单元接地，所述镜像单元用于镜像反馈增益单元的电流；均衡单元，所述均衡单元与镜像单元连接，所述均衡单元用于均衡输入的电流；反馈单元，所述反馈单元与均衡单元连接，所述反馈单元用于使VISEN始终和MOS管Q1的电流保持线性关系；分流单元，所述分流单元与反馈单元连接，所述分流单元接地，所述分流单元用于分流反馈单元的输出电流；所述反馈增益单元包括MOS管Q3，所述MOS管Q3的栅极与运算放大器U1的输出端和镜像单元连接，所述MOS管Q3的漏极与电位器RP的第二固定端连接，所述MOS管Q3的源极接地；所述镜像单元包括MOS管Q4，所述MOS管Q4的栅极与MOS管Q3的栅极连接，所述MOS管Q4的漏极与均衡单元连接，所述MOS管Q4的源极接地；所述均衡单元包括MOS管Q5和MOS管Q6，所述MOS管Q5的漏极与MOS管Q6的漏极连接，所述MOS管Q5的栅极与MOS管Q6的栅极、MOS管Q5的源极、MOS管Q4的漏极和反馈单元连接，所述MOS管Q6的源极与反馈单元连接；所述反馈单元包括运算放大器U2和MOS管Q7，所述运算放大器U2的反相输入端与MOS管Q5的栅极连接，所述运算放大器U2的同相输入端与MOS管Q7的漏极和MOS管Q6的源极连接，所述运算放大器U2的输出端与MOS管Q7的栅极连接，所述MOS管Q7的源极与分流单元连接；所述分流单元包括电阻R2和电阻R3，所述电阻R2的一端与电阻R3的一端和MOS管Q7的源极连接，所述电阻R2的另一端与电阻R3的另一端连接，所述电阻R2的另一端接地。
说明书全文	一种高精度、高泛用性的电流检测电路技术领域 [0001] 本发明属于电流检测技术领域，具体涉及一种高精度、高泛用性的电流检测电路。背景技术 [0002] 传统电流检测电路通常采用反馈网络来限制输出电压，以控制电流的大小。然而，这种设计方式在处理大范围的输入电流时显得力不从心。输出受到电流波动的影响，导致非线性输出，严重影响了检测精度和稳定性。更具体地说，这种方法在调节大范围电流时存在着两个主要问题： [0003] 首先，反馈网络用于钳位电压，但随着输入电流的变化，这种钳位电压的方法变得不够灵活。输入电流的扩大或收缩引起了输出电压的不稳定性，导致了非线性响应。这限制了电流检测电路在不同电流范围内的有效性，尤其是在高电流和低电流下的应用。 [0004] 其次，直接将检测电路与输出连接，这种直接连接的方式虽然简单，但限制了输出电压的范围和精度。因此，电流调节范围受到了严重的限制，并且输出精度在不同电流情况下变得难以维持。 [0005] 这些限制降低了传统电流检测电路的适用性和精确性，尤其是在需要高精度、高泛用性的应用场景下。发明内容 [0006] 本发明的目的是提供一种高精度、高泛用性的电流检测电路，能够实现了稳定的电流检测，避免了输出非线性和波动问题，提高了精度，还扩展了电流调节范围，在全工作范围内保持了稳定的线性关系，提高了电路的泛用性，适用于各种电流检测应用。 [0007] 本发明采取的技术方案具体如下： [0008] 一种高精度、高泛用性的电流检测电路，包括MOS管Q1、MOS管Q2、电阻R1、运算放大器U1和电位器RP，所述MOS管Q1的栅极与MOS管Q2的栅极连接，所述MOS管Q1的漏极与MOS管Q2的漏极连接，所述MOS管Q1的源极与电阻R1的一端和运算放大器U1的反相输入端连接，所述电阻R1的另一端接地，所述MOS管Q2的源极与电位器RP的第一固定端连接，所述电位器RP的滑动端与运算放大器U1的同相输入端连接，还包括： [0009] 反馈增益单元，所述反馈增益单元与运算放大器U1的输出端和电位器RP的第二固定端连接，且所述反馈增益单元接地，所述反馈增益单元用于使反馈增益变大； [0010] 镜像单元，所述镜像单元与反馈增益单元连接，且所述镜像单元接地，所述镜像单元用于镜像反馈增益单元的电流； [0011] 均衡单元，所述均衡单元与镜像单元连接，所述均衡单元用于均衡输入的电流； [0012] 反馈单元，所述反馈单元与均衡单元连接，所述反馈单元用于使VISEN始终和MOS管Q1的电流保持线性关系； [0013] 分流单元，所述分流单元与反馈单元连接，所述分流单元接地，所述分流单元用于分流反馈单元的输出电流。 [0014] 在一种优选方案中，所述反馈增益单元包括MOS管Q3，所述MOS管Q3的栅极与运算放大器U1的输出端和镜像单元连接，所述MOS管Q3的漏极与电位器RP的第二固定端连接，所述MOS管Q3的源极接地。 [0015] 在一种优选方案中，所述镜像单元包括MOS管Q4，所述MOS管Q4的栅极与MOS管Q3的栅极连接，所述MOS管Q4的漏极与均衡单元连接，所述MOS管Q4的源极接地。 [0016] 在一种优选方案中，所述均衡单元包括MOS管Q5和MOS管Q6，所述MOS管Q5的漏极与MOS管Q6的漏极连接，所述MOS管Q5的栅极与MOS管Q6的栅极、MOS管Q5的源极、MOS管Q4的漏极和反馈单元连接，所述MOS管Q6的源极与反馈单元连接。 [0017] 在一种优选方案中，所述反馈单元包括运算放大器U2和MOS管Q7，所述运算放大器U2的反相输入端与MOS管Q5的栅极连接，所述运算放大器U2的同相输入端与MOS管Q7的漏极和MOS管Q6的源极连接，所述运算放大器U2的输出端与MOS管Q7的栅极连接，所述MOS管Q7的源极与分流单元连接。 [0018] 在一种优选方案中，所述分流单元包括电阻R2和电阻R3，所述电阻R2的一端与电阻R3的一端和MOS管Q7的源极连接，所述电阻R2的另一端与电阻R3的另一端连接，所述电阻R2的另一端接地。 [0019] 本发明取得的技术效果为： [0020] 本发明，通过反馈增益单元的接地，使反馈增益变大，使B点电压和A点电压相同，不会随MOS管Q1电流变化而变化,通过MOS管Q4镜像MOS管Q3的电流，由于MOS管Q5是二极管连接，MOS管Q2工作在线性区，所以B点电压和C点电压随MOS管Q1电流变化影响不大，所以MOS管Q3和MOS管Q4的镜像电流能很好的保持比例关系，并通过反馈单元，让C点和D点电压相同，在扩宽VISEN电压范围的同时，保证在全工作范围内，VISEN始终和MOS管Q1电流保持线性关系，能够实现了稳定的电流检测，避免了输出非线性和波动问题，提高了精度，还扩展了电流调节范围，在全工作范围内保持了稳定的线性关系，提高了电路的泛用性，适用于各种电流检测应用。附图说明 [0021] 图1是本发明的电路示意图； [0022] 图2是现有技术中的电路图。具体实施方式 [0023] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。 [0024] 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它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。 [0025] 其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个较佳的实施方式中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。 [0026] 再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。 [0027] 请参阅附图1所示，提供了一种高精度、高泛用性的电流检测电路，包括MOS管Q1、MOS管Q2、电阻R1、运算放大器U1和电位器RP，MOS管Q1的栅极与MOS管Q2的栅极连接，MOS管Q1的漏极与MOS管Q2的漏极连接，MOS管Q1的源极与电阻R1的一端和运算放大器U1的反相输入端连接，电阻R1的另一端接地，MOS管Q2的源极与电位器RP的第一固定端连接，电位器RP的滑动端与运算放大器U1的同相输入端连接，还包括： [0028] 反馈增益单元，反馈增益单元与运算放大器U1的输出端和电位器RP的第二固定端连接，且反馈增益单元接地，反馈增益单元用于使反馈增益变大； [0029] 镜像单元，镜像单元与反馈增益单元连接，且镜像单元接地，镜像单元用于镜像反馈增益单元的电流； [0030] 均衡单元，均衡单元与镜像单元连接，均衡单元用于均衡输入的电流； [0031] 反馈单元，反馈单元与均衡单元连接； [0032] 分流单元，分流单元与反馈单元连接，分流单元接地，分流单元用于分流反馈单元的输出电流。 [0033] 具体的，在电流经过运算放大器U1和电位器RP进入反馈增益单元，通过反馈增益单元的接地，使反馈增益变大，使B点电压和A点电压相同，不会随MOS管Q1电流变化而变化，使镜像单元镜像反馈增益单元的电流，由于MOS管Q5是二极管连接，MOS管Q2工作在线性区，所以B点电压和C点电压随MOS管Q1电流变化影响不大，所以反馈增益单元和镜像单元的镜像电流能很好的保持比例关系，经过均衡单元，均衡输入的电流，并通过反馈单元，让C点和D点电压相同，在扩宽VISEN电压范围的同时，保证在全工作范围内，VISEN始终和MOS管Q1电流保持线性关系。 [0034] 反馈增益单元包括MOS管Q3，MOS管Q3的栅极与运算放大器U1的输出端和镜像单元连接，MOS管Q3的漏极与电位器RP的第二固定端连接，MOS管Q3的源极接地。 [0035] 具体的，在电流经过运算放大器U1和电位器RP进入MOS管Q3时，因MOS管Q3的源极接地，使反馈增益变大，使B点电压和A点电压相同，不会随MOS管Q1电流变化而变化。 [0036] 镜像单元包括MOS管Q4，MOS管Q4的栅极与MOS管Q3的栅极连接，MOS管Q4的漏极与均衡单元连接，MOS管Q4的源极接地。 [0037] 均衡单元包括MOS管Q5和MOS管Q6，MOS管Q5的漏极与MOS管Q6的漏极连接，MOS管Q5的栅极与MOS管Q6的栅极、MOS管Q5的源极、MOS管Q4的漏极和反馈单元连接，MOS管Q6的源极与反馈单元连接。 [0038] 具体的，通过MOS管Q4镜像MOS管Q3的电流，由于MOS管Q5是二极管连接，MOS管Q2工作在线性区，所以B点电压和C点电压随MOS管Q1电流变化影响不大，所以MOS管Q3和MOS管Q4的镜像电流能很好的保持比例关系。 [0039] 反馈单元包括运算放大器U2和MOS管Q7，运算放大器U2的反相输入端与MOS管Q5的栅极连接，运算放大器U2的同相输入端与MOS管Q7的漏极和MOS管Q6的源极连接，运算放大器U2的输出端与MOS管Q7的栅极连接，MOS管Q7的源极与分流单元连接。 [0040] 具体的，通过运算放大器U2和MOS管Q7组成的反馈环路，让电流镜C点和D点电压相同，在扩宽VISEN电压范围的同时，保证在全工作范围内，VISEN始终和MOS管Q1电流保持线性关系。 [0041] 分流单元包括电阻R2和电阻R3，电阻R2的一端与电阻R3的一端和MOS管Q7的源极连接，电阻R2的另一端与电阻R3的另一端连接，电阻R2的另一端接地。 [0042] 具体的，通过并联的电阻R2和电阻R3，用于稳定反馈环路中的操作，提供了额外的补偿和稳定性，确保了反馈环路的动态响应，这对于在不同工作条件下（例如温度变化、电流变化等）维持电流检测电路的稳定性至关重要，通过调整电阻值，可以微调反馈环路的增益，从而影响电流镜的输出，以实现更精确的电流检测和控制，确保输出电流的稳定性和精度。 [0043] 本发明的工作原理为：在电流经过运算放大器U1和电位器RP进入反馈增益单元，通过反馈增益单元的接地，使反馈增益变大，并使B点的电流不会随MOS管Q1电流变化而变化，使镜像单元镜像反馈增益单元的电流，由于B点和C点电压随MOS管Q1电流变化影响不大，所以反馈增益单元和镜像单元的镜像电流能很好的保持比例关系，经过均衡单元，均衡输入的电流，并通过反馈单元，让C点和D点电压相同，在扩宽VISEN电压范围的同时，保证在全工作范围内，VISEN始终和MOS管Q1电流保持线性关系，能够实现了稳定的电流检测，避免了输出非线性和波动问题，提高了精度，还扩展了电流调节范围，在全工作范围内保持了稳定的线性关系，提高了电路的泛用性，适用于各种电流检测应用。 [0044] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。

意见反馈