專利名稱：電流檢測(cè)電路、恒流電路和電池充放電保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電流檢測(cè)電路、恒流電路和電池充放電保護(hù)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
如圖1所示，現(xiàn)有的電流檢測(cè)電路結(jié)構(gòu)是把電流檢測(cè)電阻放在地線端，通過檢測(cè)電阻RS上的壓降來檢測(cè)電流值。由于前后之間的參考地線被檢測(cè)電阻RS隔離，前后端的地電位不相等，致使地線接在前端的電路在檢測(cè)后端電路中的電壓時(shí)(或者地線接在后端的電路在檢測(cè)前端電路中的電壓時(shí))，會(huì)出現(xiàn)較大的電壓誤差。在帶充電和放電保護(hù)功能的電池控制系統(tǒng)中，在充電時(shí)前端的充電部分在充電中檢測(cè)后端電池時(shí)因檢測(cè)電阻的壓降導(dǎo)致不能正確的檢測(cè)電池電壓。如果在檢測(cè)時(shí)關(guān)掉充電電流,則在充電時(shí)不能正確的檢測(cè)電池的過充電壓?，F(xiàn)有的解決方案是前端的充電系統(tǒng)和后端的保護(hù)系統(tǒng)獨(dú)立，在后端增加單獨(dú)的保護(hù)板，增加線路復(fù)雜度的同時(shí)，增加了成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電流檢測(cè)電路，解決檢測(cè)電阻前后端的地電位不等帶來的問題，提高電流檢測(cè)準(zhǔn)確性。另一目的是提供具有所述電流檢測(cè)電路的電路結(jié)構(gòu)。又一目的是提供具有所述電流檢測(cè)電路的恒流電路。再一目的是提供具有恒流電路的電池充放電保護(hù)系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種電流檢測(cè)電路，包括第一電壓基準(zhǔn)源、第二電壓基準(zhǔn)源、第一三極管、電流檢測(cè)電阻、第一電阻和第二電阻，所述第一電阻的一端及所述電流檢測(cè)電阻的一端耦合到電壓輸入正端，所述第一電阻的另一端接所述第一電壓基準(zhǔn)源的參考端及所述第二電阻的一端，所述第二電阻的另一端接所述第一電壓基準(zhǔn)源的陽極及所述第二電壓基準(zhǔn)源的陽極，所述第二電壓基準(zhǔn)源的陽極耦合到地，所述第一電壓基準(zhǔn)源的陰極耦合到所述電壓輸入正端和所述第一三極管的基極，所述第二電壓基準(zhǔn)源的陰極接所述電流檢測(cè)電阻的另一端及所述第一三極管的發(fā)射極。可進(jìn)一步采用以下一些技術(shù)方案:
還包括第三電阻、第四電阻和第五電阻，所述第一電壓基準(zhǔn)源的陰極通過所述第三電阻接所述電壓輸入正端，并通過所述第四電阻接所述第一三極管的基極，所述第二電壓基準(zhǔn)源的陽極通過所述第五電阻接地。所述第二電壓基準(zhǔn)源的參考端接所述第二電壓基準(zhǔn)源的陰極。為所述電流檢測(cè)電阻設(shè)定的參考電壓為0.1V-0.2V。在以下范圍內(nèi)選取所述第一電阻和所述第二電阻的阻值:
Rl= ((Vbd+VS)/ Vuikef-1)/R2
R2 ( Vuieef/(Ieef*200)其中Rl為所述第一電阻的阻值，Vuikef為所述第一電壓基準(zhǔn)源的參考電壓，Vbd為所述第二電壓基準(zhǔn)源的陰極與陽極之間的電壓，VS是為所述電流檢測(cè)電阻設(shè)定的參考電壓；R2為所述第二電阻的阻值，Ieef為所述第一電壓基準(zhǔn)源的參考端的輸入電流。在以下范圍內(nèi)選取所述第三電阻、所述第四電阻和所述第五電阻的阻值:
Vqube/Ik(ui)〈 R3〈 Vquube/Iuioff,
R4< (Vad-Vuieef) (Ice/β)
R5 < (Vin-Vad)/ Vad *(R1+R2)
其中R3為所述第三電阻的阻值，Vqibe為所述第一三極管的基極集電極壓降，IK(U1)為所述第一電壓基準(zhǔn)源的最大工作電流，Iuioff為所述第一電壓基準(zhǔn)源的最小工作電流；R4為所述第一電阻的阻值，Vuieef為所述第一電壓基準(zhǔn)源的參考電壓，Vad為所述電源輸入正端與所述第二電壓基準(zhǔn)源的陽極之間的電壓，Ice為所述第一三極管的集電極電流，β為所述第一三極管的電流放大倍數(shù)；R5為所述第一電阻的阻值，Vin為所述電壓輸入正端的電壓，Rl為所述第一電阻的阻值，R2為所述第二電阻的阻值。一種電路結(jié)構(gòu)，所述電路結(jié)構(gòu)包括所述電流檢測(cè)電路。一種恒流電路，包括所述的電流檢測(cè)電路以及第二場(chǎng)效應(yīng)管，所述電流檢測(cè)電路中的所述第一三極管的發(fā)射極接所述第二場(chǎng)效應(yīng)管的源極，所述第一三極管的集電極接所述第二場(chǎng)效應(yīng)管的柵極并通過第六電阻接地，所述第二場(chǎng)效應(yīng)管的漏極接電壓輸出正端。進(jìn)一步的，還包括穩(wěn)壓二極管，所述穩(wěn)壓二極管的陰極接所述第一三極管的發(fā)射極，所述穩(wěn)壓二極管的陽極接所述第一三極管的集電極。一種電池充放電保護(hù)系統(tǒng)，包括所述恒流電路。本發(fā)明的有益技術(shù)效果:
本發(fā)明的電流檢測(cè)電路經(jīng)設(shè)計(jì)，將電流檢測(cè)電阻放在電源正端，前后端完全共地，解決了現(xiàn)有檢測(cè)電阻前后端不共地所造成的一系列問題，提高電流及前后端電壓檢測(cè)準(zhǔn)確性。該電流檢測(cè)電路尤其是可以對(duì)檢測(cè)電阻上的電流值準(zhǔn)確地進(jìn)行檢測(cè)，將具有該電流檢測(cè)電路的恒流電路用于電池充放電保護(hù)系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)在充電時(shí)準(zhǔn)確地檢測(cè)電池電壓，以較低的成本提供可靠的充放電保護(hù)功能。


圖1為現(xiàn)有的電流檢測(cè)電路不意 圖2為本發(fā)明電流檢測(cè)電路一種實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。請(qǐng)參閱圖2，在一些實(shí)施例里，電流檢測(cè)電路包括第一電壓基準(zhǔn)源U1、第二電壓基準(zhǔn)源U2、第一三極管Q1、電流檢測(cè)電阻RS、第一電阻Rl和第二電阻R2，第一電阻Rl的一端及電流檢測(cè)電阻RS的一端耦合到電壓輸入正端，第一電阻Rl的另一端接第一電壓基準(zhǔn)源Ul的參考端及第二電阻R2的一端，第二電阻R2的另一端接第一電壓基準(zhǔn)源Ul的陽極及第二電壓基準(zhǔn)源U2的陽極，第二電壓基準(zhǔn)源U2的陽極耦合到地，第一電壓基準(zhǔn)源Ul的陰極耦合到電壓輸入正端和第一三極管Ql的基極，第二電壓基準(zhǔn)源U2的陰極接電流檢測(cè)電阻RS的另一端及第一三極管Ql的發(fā)射極。第一電壓基準(zhǔn)源Ul和第二電壓基準(zhǔn)源U2可采用精密電壓基準(zhǔn)源。優(yōu)選地，第二電壓基準(zhǔn)源U2的基準(zhǔn)電壓大于第一電壓基準(zhǔn)源Ul的基準(zhǔn)電壓IV以上。可選取第二電壓基準(zhǔn)源U2的基準(zhǔn)電壓為2.50V,而第一電壓基準(zhǔn)源Ul的基準(zhǔn)電壓為1.25V。電流檢測(cè)電路通過檢測(cè)電阻RS上的電壓降來達(dá)到檢測(cè)電流的目的。該電阻的阻值RS=VS/%，其中Itj為設(shè)定的輸出電流，VS為設(shè)定的電阻RS兩端壓降，VS太低會(huì)降低檢測(cè)精度，VS太高會(huì)增加電阻損耗，在一些實(shí)施例里，VS優(yōu)選為0.1V-0.2V，但不限于該電壓范圍。電流檢測(cè)電阻RS功耗Pks=I;2 * RS，可選擇電阻功率在最大工作溫度下大于上述計(jì)算功率。第一電阻Rl和第二電阻R2為分壓電阻，調(diào)整R1/R2的比值可調(diào)整輸出電流值。在優(yōu)選的實(shí)施例里，為保證精度，第二電阻R2阻值的選取使流過第二電阻R2的電流大于第一電壓基準(zhǔn)源Ul參考輸入電流的200倍以上，即(0.5%) R2 ( Vuieef/(Ieef*200),其中Vuieef為第一電壓基準(zhǔn)源Ul的參考電壓，Ikef為第一電壓基準(zhǔn)源Ul的參考電壓腳的輸入電流。在優(yōu)選的實(shí)施例里，第一電阻Rl的阻值在以下范圍選取:R1=((VBD+VS)/Vuikef-1)/R2，其中Vbd為第二電壓基準(zhǔn)源U2的陰極與陽極之間的電壓。如圖2所示，在一些實(shí)施例里，電流檢測(cè)電路還包括第三電阻R3、第四電阻R4和第五電阻R5，第一電壓基準(zhǔn)源Ul的陰極通過第三電阻R3接電壓輸入正端，并通過第四電阻R4接第一三極管Ql的基極，第二電壓基準(zhǔn)源U2的陽極通過第五電阻R5接地。在優(yōu)選的實(shí)施例里，為實(shí)現(xiàn)電路的優(yōu)化，第三電阻R3和第四電阻R4的阻值在以下范圍內(nèi)選取:第三電阻R3上的壓降在輸出電流小于I。的時(shí)候小于第一三極管Ql的VBE,即R3 < VQ1BE/I U10FF,同時(shí)R3 > V Q1BE/IK(U1)，第四電阻R4由第一三極管Ql的集電極E點(diǎn)輸出的控制電流決定R4 < (Vad-Vuieef) (Ice/ β )，其中，V _為第一三極管Ql的基極集電極壓降，IK(U1)為第一電壓基準(zhǔn)源Ul的最大工作電流，Iuioff為第一電壓基準(zhǔn)源Ul的最小工作電流，Vad為電源輸入正端與第二電壓基準(zhǔn)源U2的陽極之間的電壓，Ice為第一三極管Ql的集電極電流，β為第一三極管Ql的電流放大倍數(shù)。第五電阻R5為限流電阻，較優(yōu)阻值選取范圍為:R5 < (Vin-Vad)/VAD*(R1+R2)，其中Vin為電壓輸入正端的電壓。在另一些實(shí)施例里，還提供一種電路結(jié)構(gòu)，該電路結(jié)構(gòu)包括上述任一實(shí)施例的電流檢測(cè)電路。該電路結(jié)構(gòu)例如是恒流電路或其它拓?fù)涞碾娐贰Ｈ鐖D2所示，在一些實(shí)施例里，一種恒流電路包括電流檢測(cè)電路、穩(wěn)壓二極管Zl以及第二場(chǎng)效應(yīng)管Q2，電流檢測(cè)電路中的第一三極管Ql的發(fā)射極接穩(wěn)壓二極管Zl的陰極和第二場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極，第一三極管Ql的集電極E接穩(wěn)壓二極管Zl的陽極及第二場(chǎng)效應(yīng)管Q2的柵極并通過第六電阻接地，第二場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極接電壓輸出正端V0+。優(yōu)選設(shè)置穩(wěn)壓二極管Z1，可對(duì)第二場(chǎng)效應(yīng)管Q2起到保護(hù)作用。場(chǎng)效應(yīng)管Q2可以選用PMOS管。以下以圖2所示的恒流電路為例說明本發(fā)明實(shí)施例的工作原理。精密電壓基準(zhǔn)源U2為檢測(cè)電路提供基準(zhǔn)電壓Vu2，通過調(diào)整電阻R1/R2的比值，使電流等于Itj時(shí)，Vm等于第一電壓基準(zhǔn)源Ul的動(dòng)作參考電壓。。當(dāng)電流小于Itj時(shí)，檢測(cè)電阻RS上的壓降小于VS，Vm小于第一電壓基準(zhǔn)源Ul的動(dòng)作參考電壓，第一電壓基準(zhǔn)源Ul關(guān)閉，第一三極管Ql截止，E點(diǎn)電壓為低電位，場(chǎng)效應(yīng)管Q2開通，電流直接通過場(chǎng)效應(yīng)管Q2輸出。當(dāng)電流有超過設(shè)定值Itj的趨勢(shì)時(shí)，電阻RS上的壓降大于VS，第一電壓基準(zhǔn)源Ul的參考端和陽極間電壓Vm大于第一電壓基準(zhǔn)源Ul的動(dòng)作參考電壓，第一電壓基準(zhǔn)源Ul導(dǎo)通，三極管Ql的導(dǎo)通電流增加，使場(chǎng)效應(yīng)管Q2的導(dǎo)通程度趨向于截止，從而使輸出電流下降。當(dāng)輸出電流下降到低于設(shè)定值Itj時(shí)，電阻RS上的壓降減小，Vm減小，第一電壓基準(zhǔn)源Ul的導(dǎo)通程度降低，三極管Ql的導(dǎo)通電流減小，使場(chǎng)效應(yīng)管Q2導(dǎo)通程度增加，使輸出電流上升。通過上述的反饋過程的不斷重復(fù)，使電流值恒定在設(shè)定的水平。在另一些實(shí)施例里，還提供一種電池充放電保護(hù)系統(tǒng)，該電池充放電保護(hù)系統(tǒng)包括上述任一實(shí)施例的恒流電路。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種電流檢測(cè)電路，其特征在于，包括第一電壓基準(zhǔn)源(U1)、第二電壓基準(zhǔn)源(U2)、第一三極管(Q1)、電流檢測(cè)電阻(RS)、第一電阻(Rl)和第二電阻(R2)，所述第一電阻(Rl)的一端及所述電流檢測(cè)電阻(RS)的一端耦合到電壓輸入正端，所述第一電阻(Rl)的另一端接所述第一電壓基準(zhǔn)源(Ul)的參考端及所述第二電阻(R2)的一端，所述第二電阻(R2)的另一端接所述第一電壓基準(zhǔn)源(Ul)的陽極及所述第二電壓基準(zhǔn)源(U2)的陽極，所述第二電壓基準(zhǔn)源(U2)的陽極耦合到地，所述第一電壓基準(zhǔn)源(Ul)的陰極耦合到所述電壓輸入正端和所述第一三極管(Ql)的基極，所述第二電壓基準(zhǔn)源(U2)的陰極接所述電流檢測(cè)電阻(RS)的另一端及所述第一三極管(Ql)的發(fā)射極。
2.按權(quán)利要求1所述的電流檢測(cè)電路，其特征在于，還包括第三電阻(R3)、第四電阻(R4)和第五電阻(R5)，所述第一電壓基準(zhǔn)源(Ul)的陰極通過所述第三電阻(R3)接所述電壓輸入正端，并通過所述第四電阻(R4)接所述第一三極管(Ql)的基極，所述第二電壓基準(zhǔn)源(U2)的陽極通過所述第五電阻(R5)接地。
3.按權(quán)利要求1或2所述的電流檢測(cè)電路，其特征在于，所述第二電壓基準(zhǔn)源(U2)的參考端接所述第二電壓基準(zhǔn)源(U2)的陰極。
4.按權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的電流檢測(cè)電路，其特征在于，為所述電流檢測(cè)電阻(RS)設(shè)定的參考電壓(VS)為0.1V-0.2V。
5.按權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的電流檢測(cè)電路，其特征在于，在以下范圍內(nèi)選取所述第一電阻(Rl)和所述第二電阻(R2)的阻值:Rl= ((Vbd+VS)/Vuieef-1)/R2 R2 ( Vuieef/(Ieef*200) 其中Rl為所述第一電阻(Rl)的阻值，Vuikef為所述第一電壓基準(zhǔn)源(Ul)的參考電壓，Vbd為所述第二電壓基 準(zhǔn)源(U2)的陰極與陽極之間的電壓，VS是為所述電流檢測(cè)電阻(RS)設(shè)定的參考電壓；R2為所述第二電阻(R2)的阻值，Ikef為所述第一電壓基準(zhǔn)源(Ul)的參考端的輸入電流。
6.按權(quán)利要求2所述的電流檢測(cè)電路，其特征在于，在以下范圍內(nèi)選取所述第三電阻(R3)、所述第四電阻(R4)和所述第五電阻(R5)的阻值: Vqibe/Ik(ui)〈 R3〈 Vqibe/Iuioff,R4< (Vad-Vuieef) (Ice/β)R5 < (Vin-VadWad *(R1+R2) 其中R3為所述第三電阻(R3)的阻值，VQ1BE為所述第一三極管(Ql)的基極集電極壓降，Ik(UI)為所述第一電壓基準(zhǔn)源(Ul)的最大工作電流，Iuioff為所述第一電壓基準(zhǔn)源(Ul)的最小工作電流；R4為所述第一電阻(R4)的阻值，Vuieef為所述第一電壓基準(zhǔn)源(Ul)的參考電壓，Vad為所述電源輸入正端與所述第二電壓基準(zhǔn)源(U2)的陽極之間的電壓，IceS所述第一三極管(Ql)的集電極電流，β為所述第一三極管(Ql)的電流放大倍數(shù)；R5為所述第一電阻(R5)的阻值，Vin為所述電壓輸入正端的電壓，Rl為所述第一電阻(Rl)的阻值，R2為所述第二電阻(R2)的阻值。
7.一種電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的電流檢測(cè)電路。
8.一種恒流電路，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的電流檢測(cè)電路以及第二場(chǎng)效應(yīng)管(Q2)，所述電流檢測(cè)電路中的所述第一三極管(Ql)的發(fā)射極接所述第二場(chǎng)效應(yīng)管(Q2)的源極，所述第一三極管(Ql)的集電極接所述第二場(chǎng)效應(yīng)管(Q2)的柵極并通過第六電阻(R6)接地，所述第二場(chǎng)效應(yīng)管(Q2)的漏極接電壓輸出正端。
9.按權(quán)利要求8所述的恒流電路，其特征在于，還包括穩(wěn)壓二極管，所述穩(wěn)壓二極管的陰極接所述第一三極管(Ql)的發(fā)射極，所述穩(wěn)壓二極管的陽極接所述第一三極管(Ql)的集電極。
10.一種電池充放電保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求8或9所述的恒流電路。
全文摘要
一種電流檢測(cè)電路，包括第一電壓基準(zhǔn)源、第二電壓基準(zhǔn)源、第一三極管、電流檢測(cè)電阻、第一電阻和第二電阻，第一電阻的一端及電流檢測(cè)電阻的一端耦合到電壓輸入正端，第一電阻的另一端接第一電壓基準(zhǔn)源的參考端及第二電阻的一端，第二電阻的另一端接第一電壓基準(zhǔn)源的陽極及第二電壓基準(zhǔn)源的陽極，第二電壓基準(zhǔn)源的陽極耦合到地，第一電壓基準(zhǔn)源的陰極耦合到電壓輸入正端和第一三極管的基極，第二電壓基準(zhǔn)源的陰極接電流檢測(cè)電阻的另一端及第一三極管的發(fā)射極。在此還公開了一種恒流電路和電池充放電保護(hù)系統(tǒng)。該檢測(cè)電路可消除檢測(cè)電阻前后端的地電位不等帶來的問題，提高電流及前后端電壓檢測(cè)準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)H02M3/156GK103091543SQ20131001721
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月17日
發(fā)明者肖鏗, 吳達(dá)吉, 孫進(jìn)川 申請(qǐng)人:深圳可立克科技股份有限公司, 信豐可立克科技有限公司, 惠州市可立克科技有限公司