電流檢測電路的制作方法
【專利摘要】本申請公開了一種電流檢測電路。電流檢測電路包括：第一輸入端子及第二輸入端子，其用于從耦接在所述第一和第二輸入端子之間的器件引入受測電流；第一放大器，其具有第一輸入節(jié)點、第二輸入節(jié)點以及第一輸出節(jié)點，其中所述第一輸入節(jié)點通過保護電阻耦接到所述第一輸入端子，所述第二輸入節(jié)點耦接到所述第二輸入端子，所述第一輸出節(jié)點通過電容耦接到所述第一輸入節(jié)點，并且所述第一放大器具有用于感測受測電流的電流感測路徑，以將所述受測電流轉換成隨所述受測電流變化的輸出電壓；保護電路，其耦接到所述第一放大器的所述第一輸入節(jié)點，其中所述保護電路用于從所述第一放大器的第一輸入節(jié)點抽取保護電流，以至少部分地抵消所述受測電流。
【專利說明】電流檢測電路
【技術領域】
[0001 ] 本申請涉及電子測量【技術領域】，更具體地，涉及一種電流檢測電路。
【背景技術】
[0002]各種用于測量電參數(shù)(例如電壓、電流及阻抗)的測量裝置被廣泛應用于工業(yè)生產和日常生活中。萬用表即是一種典型的電參數(shù)測量裝置，其主要可以測量交流或直流電壓、電流及阻抗。典型的萬用表通常包括一對測試表筆，每一表筆的一端被連接到受測設備或器件，而另一端則被插入萬用表面板的相應插孔，從而將該受測設備與萬用表內部的測量電路電連接。
[0003]一般而言，電流檢測電路兩個輸入端之間的電壓差(即負擔電壓，burdenvoltage)需要保持在一定范圍內，以避免其間的電壓差反過來影響受測器件。然而，在現(xiàn)有的電流檢測電路中，例如圖1所示的電流檢測電路中，分流電阻被耦接在兩個輸入端子之間，因而其難以采用較大的分流電阻來獲得更好的信噪比。
[0004]如圖1所示，該電流檢測電路10包括分流電阻11、放大器12以及保險絲13。其中，分流電阻11被設置為與受測器件(圖中未示出)串聯(lián)連接，從而將受測電流Is轉換為其上的電壓降。同時，放大器12被設置成電壓跟隨器的形式，其同相輸入端耦接分流電阻11以采集其上的電壓降，而其反相輸入端則耦接到輸出端，從而將該電壓降轉移到放大器12的輸出端。在該電流檢測電路10中，保險絲13被設置為與受測器件以及分流電阻11串聯(lián)連接，從而在受測電流Is超過預定電流值時作用，進而避免電流檢測電路10因過流而發(fā)生故障。
[0005]然而，對于圖1所示的電流檢測電路10，其負擔電壓(與受測器件耦接的兩個輸入端子之間的電壓)等于受測電流因電流檢測電路10輸入阻抗(包括分流電阻11、保險絲13以及導線分布電阻Rw)產生的電壓以及放大器12的輸入失調電壓之和。顯然地，受測電流越大，電流檢測電路10的負擔電壓越大。因此，該電流檢測電路10必須采用足夠小阻抗的保險絲13和分流電阻11。但是，對于這種電流檢測電路而言，采用小阻抗的分流電阻11又難以獲得高信噪比。
[0006]圖2示出了另一種現(xiàn)有技術公開的電流檢測電路20。如圖2所示，該電流檢測電路20包括分流電阻21、放大器22以及保險絲23。其中，分流電阻21被設置在放大器22的反饋回路中，即反相輸入端與輸出端之間。因此，分流電阻21并不影響電流檢測電路20兩個輸入端子之間的負擔電壓。負擔電壓主要由受測電流在保險絲23及導線分布電阻產生的電壓降決定。然而，保險絲23通常仍具有一定的電阻值，當受測電流較大時，保險絲23上的電壓降仍會顯著影響負擔電壓。因此，該電流檢測電路20仍需要使用小阻抗的保險絲，并且也不適合測量較大的電流。

【發(fā)明內容】

[0007]因此，本申請的一個目的在于提供一種能夠具有較大電流測量范圍的電流檢測電路，該電流檢測電路需要具有較小的負擔電壓。
[0008]在本申請的一個方面，公開了一種電流檢測電路。電流檢測電路包括:第一輸入端子及第二輸入端子，其用于從耦接在所述第一和第二輸入端子之間的器件引入受測電流；第一放大器，其具有第一輸入節(jié)點、第二輸入節(jié)點以及第一輸出節(jié)點，其中所述第一輸入節(jié)點通過保護電阻耦接到所述第一輸入端子，所述第二輸入節(jié)點耦接到所述第二輸入端子，所述第一輸出節(jié)點通過電容耦接到所述第一輸入節(jié)點，并且所述第一放大器具有用于感測受測電流的電流感測路徑，以將所述受測電流轉換成隨所述受測電流變化的輸出電壓；保護電路，其耦接到所述第一放大器的所述第一輸入節(jié)點，其中所述保護電路用于從所述第一放大器的第一輸入節(jié)點抽取保護電流，以至少部分地抵消所述受測電流。
[0009]在一個實施例中，當所述受測電流小于或等于預定幅度時，所述保護電流的幅度與所述受測電流的幅度成比例；并且當所述受測電流超過預定幅度時，所述保護電流達到最大幅度。
[0010]在一個實施例中，所述保護電路包括:第二放大器，其具有第一輸入節(jié)點、第二輸入節(jié)點以及第二輸出節(jié)點，其中所述第一輸入節(jié)點通過第一電阻耦接到參考電壓線，所述第二輸入節(jié)點耦接到所述第一放大器的第二輸入節(jié)點，而所述第二輸出節(jié)點通過第二電阻耦接到所述第一放大器的第一輸入節(jié)點；第一反饋路徑，其耦接在所述第二放大器的第一輸入節(jié)點與所述第二輸出節(jié)點之間；以及電壓鉗位器，其與所述第一反饋路徑并聯(lián)地耦接，其中所述電壓鉗位器用于鉗位所述第一反饋路徑兩端的電壓差。
[0011]在一個實施例中，所述第一反饋路徑包括分壓器，所述分壓器用于對所述第一反饋路徑兩端的電壓差進行分壓，并將分壓后的電壓差施加到所述第二電阻兩端以生成所述保護電流。
[0012]在一個實施例中，所述分壓器至少包括串聯(lián)連接的第三電阻與第四電阻。
[0013]在一個實施例中，所述電壓鉗位器包括:第一二極管，其具有第一方向；第二二極管，其具有與所述第一方向相反的第二方向，并且其與所述第一二極管并聯(lián)耦接。
[0014]在一個實施例中，所述第一放大器還包括:第二反饋路徑，其包括過流保護器件，所述第二反饋路徑耦接在所述第一輸入端子與所述第一放大器的第一輸出節(jié)點之間。
[0015]在一個實施例中，所述過流保護器件是保險絲。
[0016]在一個實施例中，所述保險絲是可恢復保險絲。
[0017]在一個實施例中，所述保險絲是正溫度系數(shù)熱敏電阻。
[0018]在一個實施例中，所述電流感測路徑包括:分流電阻，其耦接在所述第一放大器的第二輸入節(jié)點與參考電位線之間，用于響應于所述受測電流而生成所述輸出電壓；以及輸出端子，其耦接到所述第一放大器的第二輸入節(jié)點，并用于輸出所述輸出電壓。
[0019]以上為本申請的概述，可能有簡化、概括和省略細節(jié)的情況，因此本領域的技術人員應該認識到，該部分僅是示例說明性的，而不旨在以任何方式限定本申請范圍。本概述部分既非旨在確定所要求保護主題的關鍵特征或必要特征，也非旨在用作為確定所要求保護主題的范圍的輔助手段。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]通過下面說明書和所附的權利要求書并與附圖結合，將會更加充分地清楚理解本申請內容的上述和其他特征。可以理解，這些附圖僅描繪了本申請內容的若干實施方式，因此不應認為是對本申請內容范圍的限定。通過采用附圖，本申請內容將會得到更加明確和詳細地說明。
[0021]圖1示出了一種現(xiàn)有技術公開的電流檢測電路；
[0022]圖2示出了另一種現(xiàn)有技術公開的電流檢測電路；
[0023]圖3示出了根據本申請一個實施例的電流檢測電路；
[0024]圖4示出了根據本申請另一實施例的電流檢測電路；
[0025]圖5示出了根據本申請又一實施例的電流檢測電路；
[0026]圖6示出了根據本申請一個實施例的測量裝置。
【具體實施方式】
[0027]在下面的詳細描述中，參考了構成其一部分的附圖。在附圖中，類似的符號通常表示類似的組成部分，除非上下文另有說明。詳細描述、附圖和權利要求書中描述的說明性實施方式并非旨在限定。在不偏離本申請的主題的精神或范圍的情況下，可以采用其他實施方式，并且可以做出其他變化?？梢岳斫?，可以對本文中一般性描述的、在附圖中圖解說明的本申請內容的各個方面進行多種不同構成的配置、替換、組合，設計，而所有這些都明確地構成本申請內容的一部分。
[0028]圖3示出了根據本申請一個實施例的電流檢測電路50。如圖3所示，該電流檢測電路50包括:
[0029]第一輸入端子51及第二輸入端子53，其用于引入在電流路徑中流動的受測電流Is ；
[0030]分流電阻55，其耦接在該電流路徑中，用于將受測電流轉換為分流電阻55兩端的輸出電壓差Vd ；
[0031]放大器57，其具有第一輸入節(jié)點59、第二輸入節(jié)點61、輸出節(jié)點63以及包括過流保護器件65的反饋路徑67，其中，第一輸入節(jié)點59耦接到第一輸入端子51，第二輸入節(jié)點61耦接到第二輸入端子53，而反饋路徑67耦接在輸出節(jié)點63與第一輸入端子51之間；以及
[0032]輸出端子69，其耦接到第二輸入端子53，并且耦接到分流電阻55以輸出該輸出電
壓差VD。
[0033]電流檢測電路50還包括保護電阻71與電容73。其中，保護電阻71耦接在第一輸入端子51與第一輸入節(jié)點59之間，而電容73則耦接在放大器57的第一輸入節(jié)點59與輸出節(jié)點63之間。
[0034]在圖3所示的電流檢測電路50中，放大器57是運算放大器，第一輸入節(jié)點59是運算放大器的反相輸入端，而第二輸入節(jié)點61是運算放大器的同相輸入端。由于第一輸入節(jié)點59與第一輸入端子51相互耦接，因此，反饋路徑67耦接在放大器57的輸出節(jié)點63與第一輸入節(jié)點59之間，從而使得放大器57被配置為負反饋工作模式下。根據運算放大器的“虛短”特性，處于負反饋工作下的理想運算放大器(輸入失調電壓為零)的兩個輸入端電壓相等。因此，第一輸入節(jié)點59與第二輸入節(jié)點61的電壓差接近于零，其差值僅等于運算放大器的輸入失調電壓I對于大多數(shù)運算放大器而言，輸入失調電壓是一個很小的值，其一般僅為幾十至上百微伏(與運算放大器本身的結構和特性相關)。進一步地，由于第一輸入端子51與第二輸入端子53各自與放大器57的輸入節(jié)點59和61直接相連，因此，第一輸入端子51與第二輸入端子53之間的電壓差，也即電流檢測電路50的負擔電壓Vb，等于運算放大器的輸入失效電壓在這種情況下，“虛短”的第一輸入節(jié)點59和第二輸入節(jié)點61極大地降低了整個電流檢測電路50的負擔電壓Vb。
[0035]由于運算放大器輸入端的輸入阻抗較大，因此基本不會有電流流入或流出第一輸入節(jié)點59與第二輸入節(jié)點61。因此，在受測器件(圖中未示出)連接到電流檢測電路50并形成流過受測器件的受測電流Is后，受測電流Is進一步地流經分流電阻55與過流保護器件65，也即將分流電阻55、過流保護器件65分別串入受測電流Is的電流路徑。假設受測電流Is以圖3所示的電流方向從左向右流動，則受測電流Is從參考電位線(例如地線)經由分流電阻55、受測器件(先后流過第二輸入端子53以及第一輸入端子51)、過流保護器件65，直至流過放大器57的輸出節(jié)點63，并繼而通過該輸出節(jié)點63及電源流回參考電位線。
[0036]此外，由于放大器57的輸入節(jié)點不會有電流流入或流出，因而耦接第一輸入節(jié)點59與第一輸入端子51的導線、以及耦接第二輸入節(jié)點61與第二輸入端子53的導線不會流過電流。因此，這兩個導線上的寄生電阻不會影響產生電壓降，也即不會影響負擔電壓VB。
[0037]可以看出，由于電流檢測電路50的負擔電壓Vb與受測電流Is在分流電阻55、過流保護器件65以及導線寄生電阻Rw產生的電壓降均無關，因此，相比于現(xiàn)有技術公開的電流檢測電路，該電流檢測電路50可以選用具有較大阻抗的分流電阻來獲得較高的電路增益(對應于分流電阻55的電阻值)，這還有助于提高電流檢測電路50在整個電流測量范圍內的信噪比。
[0038]本申請的發(fā)明人進一步發(fā)現(xiàn)，上述電流檢測電路50在檢測極低輸出阻抗的小電壓源時，會產生極大的電流，例如在電流檢測電路50的第一輸入端子51與第二輸入端子53相互短路的情況下。在這種情況下，由于運算放大器57的第一輸入節(jié)點59與第二輸入節(jié)點61之間存在輸入失調電壓Vre,因此該輸入失調電壓Vffi會基本全部加載在保護電阻71的兩端，從而使得保護電阻71上有電流持續(xù)流過。流過保護電阻71的電流會通過第一輸入節(jié)點59流入電容73并向其充電，從而使得運算放大器57的輸出節(jié)點63上的電壓持續(xù)向某一方向變化，從而導致第一輸入端子51與第一放大器57的輸出節(jié)點63之間的電流越來越大。如果受測的小電壓源的輸出阻抗足夠低，該電流會一直增加到使得第一放大器57的輸出電壓飽和，或者使得過流保護器件65因過流而啟動。因此，電流檢測電路50在某些情況下不能穩(wěn)定工作。
[0039]圖4示出了根據本申請一個實施例的電流檢測電路100。該電流檢測電路100可以作為電流測量裝置(例如，萬用表)的信號采集電路，以將雙端輸入的受測電流信號轉換成單端輸出的電壓信號，并進一步地通過后級電路(例如模擬數(shù)字轉換電路)而轉換成例如反映受測電流強度的數(shù)字信號。
[0040]如圖4所示，該電流檢測電路100包括:
[0041]第一輸入端子101及第二輸入端子103，其用于從耦接在第一輸入端子101和第二輸入端子103之間的器件引入受測電流Is ；
[0042]第一放大器105，其具有第一輸入節(jié)點107、第二輸入節(jié)點109以及第一輸出節(jié)點111，其中第一輸入節(jié)點107通過保護電阻113耦接到第一輸入端子101，第二輸入節(jié)點109耦接到第二輸入端子103，第一輸出節(jié)點111通過電容115耦接到第一輸入節(jié)點107，并且第一放大器105具有用于感測受測電流Is的電流感測路徑(圖中未示出)，以將受測電流Is轉換成隨受測電流Is變化的輸出電壓Votit ；
[0043]保護電路117，其耦接到第一放大器105的第一輸入節(jié)點107，其中該保護電路117用于從第一放大器105的第一輸入節(jié)點107抽取保護電流IP，以至少部分地抵消受測電流
IsO
[0044]在圖4所示的實施例中，第一放大器105還通過導線121與123分別與輸入端子101與103相耦接，以使得電流感測路徑能夠與受測器件串聯(lián)連接，從而將受測電流Is引入到電流感測路徑中。
[0045]在一些實施例中，第一放大器105是運算放大器,第一輸入節(jié)點107是反相輸入端，而第二輸入節(jié)點109是同相輸入端。
[0046]對于第一放大器105以及保護電路117，其分別耦接到第一輸入端子101與第二輸入端子103，以采集這兩個輸入端子之間的電壓差。其中，第一放大器105能夠根據所采集的電壓差生成受測電流Is ;而保護電路117則根據所采集的電壓差生成保護電流Ip。在一些實施例中，均關聯(lián)于輸入端子101、103間電壓差的保護電流Ip與受測電流Is相互成比例，例如保護電流Ip的幅度正比于受測電流Is的幅度。
[0047]一般而言，第一放大器105的兩個輸入節(jié)點107與109之間通常會存在輸入失調電壓當電路100的兩個輸入端子101與103之間耦接具有極低輸出阻抗的受測器件(圖中未示出)或相互短接時，輸入失調電壓Vffi會產生流過保護電阻113的電流。具體地，第一放大器105的電流感測路徑通常與受測器件串聯(lián)連接，因而第一放大器105能夠將受測電流Is引入該電流感測路徑并通過其來進行電流-電壓轉換。同時，保護電路117被耦接到第一輸入節(jié)點107，并且同時被耦接到電源。因此，保護電路117能夠提供從第一輸入節(jié)點107到電源的電流路徑以對電流感測路徑上的電流進行分流。正如前述，保護電路117所分流的電流可以是電流感測路徑上的電流(受測電流Is)的全部或一部分；而受測電流Is的剩余部分則仍然通過第一放大器105的原有電流路徑分流。在一些情況下，例如受測電流Is超過預定幅度后，保護路徑可以僅分流受測電流Is的一部分。在另一些情況下，例如受測電流Is小于預定幅度時，保護路徑可以將受測電流Is完全或部分地分流。
[0048]在一些實施例中，第一放大器105還包括與電流感測路徑串聯(lián)的電流路徑，該電流路徑中可以采用過流保護器件，例如保險絲，來避免受測電流Is超過特定幅度而使得電路100發(fā)生故障(特別是沒有保護電路117的情況下)。因此，保護電路117相當于與該過流保護器件的電流路徑并聯(lián)，并與電流感測路徑串聯(lián)。因此，流過電流感測路徑的受測電流Is會被分配在這兩個相互并聯(lián)的路徑中。
[0049]輸入端子101與103之間的電壓差取決于保護電流在保護電阻113上所產生的電壓降以及第一放大器105的輸入失調電壓Vffi，其等于這兩個電壓差的矢量和。第一輸入端子101與第二輸入端子103之間的電壓差即為該電流檢測電路100的負擔電壓VB。在一些實施例中，當受測電流Is超過預定幅度時，保護電流Ip達到最大幅度。在這種情況下，保護電阻113上因流過保護電流而產生的電壓降具有一最大值。因此，具有最大幅度的保護電流Ip可以使得電流檢測電路100的負擔電壓Vb始終保持在特定范圍內，以避免過大的保護電流Ip增加負擔電壓從而影響受測器件的運行。
[0050]可以看出，對于圖4所示的電流檢測電路100，當其輸入端子101與103短接或接近短接時，該電路100能夠利用保護電路117來分流短時較大幅度的受測電流Is，從而防止過量電流流入電容115中，進而避免電流檢測電路100產生過大的受測電流Is而不能穩(wěn)定工作。因此，上述電流檢測電路100的穩(wěn)定性和可靠性較好。
[0051]圖5示出了根據本申請另一實施例的電流檢測電路200。
[0052]如圖5所示，該電流檢測電路200包括:
[0053]第一輸入端子201及第二輸入端子203，其用于從耦接在第一輸入端子201和第二輸入端子203之間的器件引入受測電流Is ；
[0054]第一放大器205，其具有第一輸入節(jié)點207、第二輸入節(jié)點209以及第一輸出節(jié)點211，其中第一輸入節(jié)點207通過保護電阻213耦接到第一輸入端子201，第二輸入節(jié)點209耦接到第二輸入端子203，第一輸出節(jié)點211通過電容215耦接到第一輸入節(jié)點207，并且第一放大器205具有用于感測受測電流Is的電流感測路徑241，以將受測電流Is轉換成隨受測電流Is變化的輸出電壓Votit ；
[0055]保護電路217，其耦接到第一放大器205的第一輸入節(jié)點207，其中該保護電路217用于從第一放大器205的第一輸入節(jié)點207抽取保護電流IP，以至少部分地抵消受測電流
Iso
[0056]其中，保護電路217進一步包括:第二放大器221，其具有第一輸入節(jié)點223、第二輸入節(jié)點225以及第二輸出節(jié)點227，其中第一輸入節(jié)點223通過第一電阻229耦接到參考電壓線，第二輸入節(jié)點225耦接到第一放大器205的第二輸入節(jié)點209，而第二輸出節(jié)點227通過第二電阻231耦接到第一放大器205的第一輸入節(jié)點207 ;第一反饋路徑233，其耦接在第二放大器221的第一輸入節(jié)點223與第二輸出節(jié)點227之間；以及電壓鉗位器235，其與第一反饋路徑233并聯(lián)地耦接，其中電壓鉗位器235用于鉗位第一反饋路徑233兩端的電壓差。
[0057]在一些實施例中，電流感測路徑241包括:分流電阻245，其耦接在第一放大器205的第二輸入節(jié)點209與參考電位線之間，用于響應于受測電流Is而生成輸出電壓Vtm ;以及輸出端子247，其耦接到第一放大器205的第二輸入節(jié)點209，并用于輸出輸出電壓VQUT。
[0058]在一些實施例中，第一放大器205是運算放大器，其第一輸入節(jié)點207是反相輸入端，而其第二輸入節(jié)點209是同相輸入端。因此，在受測器件(圖中未示出)連接到電流檢測電路200并穩(wěn)定地形成流過受測器件的受測電流Is后，受測電流Is進一步地流經分流電阻245，也即分流電阻245被作為第一放大器205的電流感測路徑串入受測電流Is的電流路徑?？梢钥闯觯軠y電流Is流過分流電阻245并在其上產生輸出電壓VOTT，該輸出電壓Vqut的幅值基本正比于受測電流Is的幅度。在一些實施例中，分流電阻245耦接在輸出端子247與參考電位線(例如，地線)之間。這樣，輸出電壓差Vott即被轉換為單端輸出的電壓信號。
[0059]在圖5所示的實施例中，電流檢測電路200還包括:第二反饋路徑243，其包括過流保護器件244，第二反饋路徑243耦接在第一輸入端子201與第一放大器205的第一輸出節(jié)點211之間。因此，受測電流Is選擇地流過第二反饋路徑243，或者經保護電阻213流入保護電路217。[0060]其中，過流保護器件244能夠根據流過其的電流大小而斷開或導通。具體地，當流過其的電流較小時，過流保護器件244等效為一個小電阻，其基本上不會影響受測電流Is的檢測；而當流過的電流超過過流保護器件244的額定最大電流后，過流保護器件244啟動，從而斷開第二反饋路徑243，使得受測電流Is無法流經該第二反饋路徑243、以及第一放大器205的第一輸出節(jié)點211而流入參考電位線。在這種情況下，電流檢測電路200不能有效地進行電流檢測。在一些實施例中，過流保護器件244是保險絲，例如可恢復保險絲。在一些實施例中，保險絲是正溫度系數(shù)熱敏電阻。在另一些實施例中，保險絲可以是由鉛銻合金制成的保險絲。
[0061]第二反饋路徑243實質上與保護電路217并聯(lián)地串入受測電流Is的電流路徑。因此，受測電流Is可以被在這兩個并聯(lián)路徑中進行分配。在一些實施例中，當受測電流Is小于預定幅度時，保護電路217能夠抽取與受測電流Is成比例的保護電流Ip，從而使得第一輸入端子201與第二輸入端子203之間的電壓差穩(wěn)定在預定范圍內，其中該電壓差與受測電流Is有關。在這種情況下，受測電流Is的一部分由保護電路217抽走，而剩余部分則仍然由第二反饋路徑243分流。但是，當受測電流Is超過預定幅度后，保護電路217能夠抽取的保護電流Ip達到最大幅度，從而使得流過保護電阻213的電流不再增加，第一輸入端子201與第二輸入端子203之間的電壓差不再隨受測電流Is變化，而是被固定于預定范圍內的最大幅度，也即等于第一放大器205的輸入失調電壓Vffi與保護電阻213上的電壓降(由最大幅度的保護電流Ip產生)的矢量和。
[0062]在一些實施例中，第二放大器221是運算放大器,其第一輸入節(jié)點223是反相輸入端，而其第二輸入節(jié)點225是同相輸入端。因而第二放大器221被連接成同相放大器的形式。具體地，第一電阻229與第一反饋路徑233串聯(lián)地連接在參考電位線與第二放大器221的第二輸出節(jié)點227之間。在第一反饋路徑233上的電壓降小于電壓鉗位器235的開啟電壓(也即鉗位電壓)時，流過第一電阻229的電流會全部流過第一反饋路徑233，從而在第一反饋路徑233的兩端(即，第二放大器221的第一輸入節(jié)點223與第二輸出節(jié)點227之間)形成電壓差。此外，第一放大器205的第二輸入節(jié)點209與第二放大器221的第二輸入節(jié)點225相互連接。根據運算放大器的“虛短”特性，第一放大器205的第一輸入節(jié)點207與第二輸入節(jié)點209的電位基本相等，并且第二放大器221的第一輸入節(jié)點223與第二輸入節(jié)點225的電位基本相等。因此，第一放大器205與第二放大器221的各個輸入節(jié)點的電位均基本相等。
[0063]在一些實施例中，第一反饋路徑233包括分壓器251，該分壓器251用于對第一反饋路徑233兩端的電壓差進行分壓，以得到中間電壓差\，并將分壓后的中間電壓差Vm施加到第二電阻231兩端以生成保護電流Ip。例如，分壓器251可以至少包括串聯(lián)連接的第三電阻253和第四電阻255。在這種情況下，第一反饋路徑233 —端與第二電阻231的一端等電位，而第一反饋路徑233的另一端上的電壓被通過分壓器251加載到第二電阻231的另一端。在這種情況下，第二電阻231可以通過電容252與第二輸出節(jié)點227連接。該電容252用于頻率補償。
[0064]可以理解，在一些實施例中，第一反饋路徑233也可以不包括分壓器，而是僅包括至少一個電阻。因而第二電阻231的一端直接連接到第二放大器221的第二輸出節(jié)點227。在這種情況下，第一反饋路徑233兩端的電壓差被直接加載到第二電阻231上，以形成流過第二電阻231的保護電流Ip。
[0065]在一些實施例中，保護電路217的電壓鉗位器235包括相互并聯(lián)耦接的第一二極管257和第二二極管259。其中，第一二極管257具有第一方向，而第二二極管259具有與第一方向相反的第二方向。這樣，電壓鉗位器235能夠對第一反饋路徑233兩端的電壓差進行鉗位，進而對中間電壓差Vm進行鉗位。具體地，當?shù)谝环答伮窂?33兩端的電壓差小于二極管的正向導通電壓時，兩個二極管257與259均關斷，流過第一電阻229的電流完全流過第一反饋路徑233。然而，當?shù)谝环答伮窂?33兩端的電壓差超過二極管的正向導通電壓(通常為0.7V)時，第一二極管257與第二二極管259中的一個導通，從而將第一反饋路徑233兩端的中間電壓差Vm限制在二極管正向導通電壓的幅度。 [0066]具體地，當受測電流Is較小(也即流過第一電阻229的電流較小)而未使得電壓鉗位器235進行鉗位時，中間電壓差Vm的大小取決于第一電阻229上的電流大小，因而中間電壓差Vm滿足下述等式(I):
[0067]Vm =(l-grJ-)R,(I)
[0068]其中，Vqut表示受測電流Is流過分流電阻245所產生的輸出電壓，而R1表示第一電阻229的電阻值，R3表示第一反饋路徑233中第三電阻253的電阻值。
[0069]在圖5所示的實施例中，第一放大器205的第一輸入節(jié)點207與第二放大器221的第一輸入節(jié)點223具有相等的電位。因此，第二電阻231兩端的電壓差Vk2等于中間電壓差VM，其滿足下述等式(2):
[0070]Vr2(2)
[0071]其中，Vtot表示受測電流Is流過分流電阻245所產生的輸出電壓，R1表示第一電阻229的電阻值，R3表示第一反饋路徑233中第三電阻253的電阻值。
[0072]所以保護電流Ip滿足下述等式(3):
[0073]Ip =(3)

K\K7
[0074]其中，Vtot表示受測電流Is流過分流電阻245所產生的輸出電壓，R1表示第一電阻229的電阻值，R3表示第一反饋路徑233中第三電阻253的電阻值，而R2表示第二電阻231的電阻值。
[0075]當?shù)谝惠斎攵俗?01與第二輸入端子203之間有一個輸出阻抗極低的電壓源(如短路)，第一輸入端子201與第一輸入節(jié)點207之間會有一個固定電壓差Δ V,該固定電壓差Λ V會在保護電阻213上產生電流，當保護電流Ip與保護電阻213上的電流幅度相等但方向相反(相對于第一輸入節(jié)點207)時，電流檢測電路200達到穩(wěn)定狀態(tài)。這時，輸出電SVott與固定電壓差AV之間的關系滿足下述等式(4):
[0076]Vovt =AV^-(4)
[0077]其中，R5表示保護電阻213的電阻值?？梢姡斴斎攵俗?01與203間耦接電壓源時電路200中所產生的受測電流Is可以得到控制。[0078]正如前述，當受測電流Is超過預定幅度時，與第一反饋回路233并聯(lián)的電壓鉗位器235會限制中間電壓差\。在這種情況下，由該第一反饋回路233提供并加載到第二電阻231兩端的電壓具有最大值，因而由保護電路217產生的、流經第二電阻231的保護電流Ip具有最大值。對于圖5所示的實施例，保護電流Ip的最大值IP，max由下述等式(5)表示:
[0079]
【權利要求】
1.一種電流檢測電路，其特征在于，包括: 第一輸入端子及第二輸入端子，其用于從耦接在所述第一和第二輸入端子之間的器件引入受測電流； 第一放大器，其具有第一輸入節(jié)點、第二輸入節(jié)點以及第一輸出節(jié)點，其中所述第一輸入節(jié)點通過保護電阻耦接到所述第一輸入端子，所述第二輸入節(jié)點耦接到所述第二輸入端子，所述第一輸出節(jié)點通過電容耦接到所述第一輸入節(jié)點，并且所述第一放大器具有用于感測受測電流的電流感測路徑，以將所述受測電流轉換成隨所述受測電流變化的輸出電壓； 保護電路，其耦接到所述第一放大器的所述第一輸入節(jié)點，其中所述保護電路用于從所述第一放大器的第一輸入節(jié)點抽取保護電流，以至少部分地抵消所述受測電流。
2.根據權利要求1所述的電流檢測電路，其特征在于，當所述受測電流小于或等于預定幅度時，所述保護電流的幅度與所述受測電流的幅度成比例；并且當所述受測電流超過所述預定幅度時，所述保護電流達到最大幅度。
3.根據權利要求1或2所述的電流檢測電路，其特征在于，所述保護電路包括: 第二放大器，其具有第一輸入節(jié)點、第二輸入節(jié)點以及第二輸出節(jié)點，其中所述第一輸入節(jié)點通過第一電阻耦接到參考電壓線，所述第二輸入節(jié)點耦接到所述第一放大器的第二輸入節(jié)點，而所述第二輸出節(jié)點通過第二電阻耦接到所述第一放大器的第一輸入節(jié)點；第一反饋路徑，其耦接在所述第二放大器的第一輸入節(jié)點與所述第二輸出節(jié)點之間；以及 電壓鉗位器，其與所述 第一反饋路徑并聯(lián)地耦接，其中所述電壓鉗位器用于鉗位所述第一反饋路徑兩端的電壓差。
4.根據權利要求3所述的電流檢測電路，其特征在于，所述第一反饋路徑包括分壓器，所述分壓器用于對所述第一反饋路徑兩端的電壓差進行分壓，并將分壓后的電壓差施加到所述第二電阻兩端以生成所述保護電流。
5.根據權利要求4所述的電流檢測電路，其特征在于，所述分壓器至少包括串聯(lián)連接的第三電阻與第四電阻。
6.根據權利要求3所述的電流檢測電路，其特征在于，所述電壓鉗位器包括: 第一二極管，其具有第一方向； 第二二極管，其具有與所述第一方向相反的第二方向，并且其與所述第一二極管并聯(lián)耦接。
7.根據權利要求1所述的電流檢測電路，其特征在于，所述第一放大器還包括: 第二反饋路徑，其包括過流保護器件，所述第二反饋路徑耦接在所述第一輸入端子與所述第一放大器的第一輸出節(jié)點之間。
8.根據權利要求7所述的電流檢測電路，其特征在于，所述過流保護器件是保險絲。
9.根據權利要求8所述的電流檢測電路，其特征在于，所述保險絲是可恢復保險絲。
10.根據權利要求9所述的電流檢測電路，其特征在于，所述保險絲是正溫度系數(shù)熱敏電阻。
11.根據權利要求1所述的電流檢測電路，其特征在于，所述電流感測路徑包括: 分流電阻，其耦接在所述第一放大器的第二輸入節(jié)點與參考電位線之間，用于響應于所述受測電流而生成所述輸出電壓；以及 輸出端子，其耦接到所述第一放大器的第二輸入節(jié)點，并用于輸出所述輸出電壓。
【文檔編號】G01R19/00GK103592498SQ201310572316
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月13日 優(yōu)先權日:2013年11月13日
【發(fā)明者】姚宏, 張超, 楊勇 申請人:丹納赫（上海）工業(yè)儀器技術研發(fā)有限公司