CN205958641U - 一种电流检测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于电能应用领域，尤其涉及一种电流检测电路。本实用新型提供了一种电流检测电路，包括：互感转换单元、整流单元、滤波单元和AD采样转换单元；待检测的交流电依次经过所述互感转换单元、整流单元、滤波单元和AD采样转换单元。待检测的交流电经过互感转换单元、整流单元、滤波单元和AD采样转换单元后，可实现对如市电般电压较高的交流电进行隔离的电流检测，根据MCU所采集计算得到的电流的不同，进行功耗的换算，并且对电路进行相应的控制，便可实现对电力系统的智能监控。解决了现有技术中，电流检测电路存在着对器件要求高以及测量精度差的技术缺陷。同时，本实用新型还具有安全性高、成本低廉以及应用范围广的优点。
Description
技术领域
本实用新型属于电能应用领域，尤其涉及一种电流检测电路。
背景技术
随着时代的发展，电能的使用已越来越广泛，每个家庭、每个人的生活都离不开电，为了计量我们使用的电能，电流检测必不可少。一个功能强大的应用方便的电流检测电路是一款优秀的执行器的核心之一，特别是在智能控制领域，如智能家居或智能建筑，一个好的电流检测电路能使整个系统锦上添花，能使我们随时监测系统的各区域及整个系统的用电情况，以便对系统进行智能控制及优化，达到省电的目的。电流检测分为直流电流检测和交流电流检测，其中交流电流检测应用较为广泛，一般是应用在用电器的强电输入端，对流经用电器的电流进行监测。
现有技术中，交流电电流的检测电路为：采取阻值很小的精密电阻对电流进行采样，流经回路的电流会在电阻两端产生一个小电压，再通过运算放大器对所采样电压进行放大，然后再由四个二极管所组成的整流桥对其进行整流，将交流信号转换成单向的直流脉动电压，最后经过RC滤波对其进行整形为能被处理芯片识别的直流电压。因此，现有技术中的交流电电流检测电路存在着以下技术缺陷：第一，现有检测电路对器件的要求高，由于采取的方法是用小电阻采样的方法测量，对该电阻的要求较高，微小的电阻阻值差异均会对测量结果产生较大影响，所以必须要选取精密电阻；根据电路设计需求，运算放大器也要选取低温漂的支持正负双电压输入的运算放大器；第二，现有检测电路的测量精度低，温度等环境因素对电路的影响比较大，采样电阻受热阻值影响容易改变，而微小的改变对电路的测量结果影响加大，同时，输出电压由运算放大器将测样电压放大后输出，而运算放大器存在着较大温漂，不同温度的改变会直接影响到信号放大倍数，导致最后测量到的数据偏差较大，可选取低温漂器件减少误差，但不可避免。现有技术中，电流检测电路主要存在着对器件要求高以及测量精度差的技术缺陷。
因此，研发出一种电流检测电路，用于解决现有技术中，电流检测电路主要存在着对器件要求高以及测量精度差的技术缺陷，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种电流检测电路，用于解决现有技术中，电流检测电路存在着对器件要求高以及测量精度差的技术缺陷。
本实用新型提供了一种电流检测电路，所述电流检测电路包括：互感转换单元、整流单元、滤波单元和AD采样转换单元；待检测的交流电依次经过所述互感转换单元、整流单元、滤波单元和AD采样转换单元。
优选地，所述互感转换单元包括：电流互感器和采样电阻R4；待检测的交流电首先经过所述电流互感器，然后再经过所述采样电阻R4。
优选地，所述整流单元包括：比较器U1、反向器D1、金属氧化物场效应管D2、金属氧化物场效应管D4、金属氧化物场效应管D3和金属氧化物场效应管D5；待检测的电流经过比较器U1后，金属氧化物场效应管D2和金属氧化物场效应管D4形成通路一，金属氧化物场效应管D3和金属氧化物场效应管D5形成通路二，所述通路一和通路二与均与所述反向器D1连接。
优选地，所述整流单元还包括：电阻R10和电阻R12；待检测的交流电在流经所述通路一或通路二后，流经所述电阻R10和电阻R12。
优选地，所述滤波单元包括：电容C7、电容C8和电阻R9；所述电容C7、电容C8和电阻R9组合形成一个π型滤波电路。
优选地，所述AD采样转换单元包括：MCU(微型控制器)和AD转换单元；待检测的交流电在依次经过所述互感转换单元、整流单元和滤波单元后，得到一个模拟信号，所述模拟信号依次经过MCU采样器和AD转换器。
综上所述，本实用新型提供了一种电流检测电路，所述电流检测电路包括：互感转换单元、整流单元、滤波单元和AD采样转换单元；待检测的交流电依次经过所述互感转换单元、整流单元、滤波单元和AD采样转换单元。待检测的交流电经过互感转换单元、整流单元、滤波单元和AD采样转换单元后，可实现对如市电般电压较高的交流电进行隔离的电流检测，根据MCU所采集计算得到的电流的不同，进行功耗的换算，并且对电路进行相应的控制，便可实现对电力系统的智能监控。解决了现有技术中，电流检测电路存在着对器件要求高以及测量精度差的技术缺陷。同时，本实用新型提供的一种电流检测电路，还具有安全性高、成本低廉以及应用范围广的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本实用新型提供的一种电流检测电路的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型实施例提供了一种电流检测电路，用于解决现有技术中，电流检测电路存在着对器件要求高以及测量精度差的技术缺陷。
为使得本实用新型的目的、特征以及优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1，本实用新型提供了一种电流检测电路，电流检测电路包括：互感转换单元、整流单元、滤波单元和AD采样转换单元；待检测的交流电依次经过互感转换单元、整流单元、滤波单元和AD采样转换单元。待检测的交流电经过互感转换单元、整流单元、滤波单元和AD采样转换单元后，可实现对如市电般电压较高的交流电进行隔离的电流检测，根据MCU所采集计算得到的电流的不同，进行功耗的换算，并且对电路进行相应的控制，便可实现对电力系统的智能监控。解决了现有技术中，电流检测电路存在着对器件要求高以及测量精度差的技术缺陷。
本实用新型实施例中，互感转换单元包括：电流互感器和采样电阻R4；待检测的交流电首先经过电流互感器，然后再经过采样电阻R4。强电交流输入，经过电流互感器后转换为较小的信号，电流流经采样电阻R4，在R4之间产生一个电压差，该电压差即为交流信号。
本实用新型实施例中，整流单元包括：比较器U1、反向器D1、金属氧化物场效应管D2、金属氧化物场效应管D4、金属氧化物场效应管D3和金属氧化物场效应管D5；待检测的电流经过比较器U1后，金属氧化物场效应管D2和金属氧化物场效应管D4形成通路一，金属氧化物场效应管D3和金属氧化物场效应管D5形成通路二，通路一和通路二与均与反向器D1连接。整流单元还包括：电阻R10和电阻R12；待检测的交流电在流经通路一或通路二后，流经电阻R10和电阻R12。比较器U1起到了电压比较输出的作用，当AC_IN1大于AC_IN2，正输入端比负输入端电压高时，输出为高电平，此时，金属氧化物场效应管D2、D4的G脚为高电平，处于导通状态，因为反相器D1的缘故，金属氧化物场效应管D3、D5位截止状态；D2的导通使AC_IN2的电平等于U0，U0为一定值，电压值由R10、R12决定，电压值较小，目的是产生一个参考电平，D4的导通使Uout0等于AC_IN1，相反，当AC_IN2大于AC_IN1时，U1输出低电平D2、D4截止，D3、D5导通，AC_IN1等于U0，AC_IN2等于Uout0，以参考地为基准，输出的整个波形都在正电压方向，此部分电路起到了全波整流的作用。
本实用新型实施例中，滤波单元包括：电容C7、电容C8和电阻R9；电容C7、电容C8和电阻R9组合形成一个π型滤波电路。经过前面的全波整流，后面的C7、C8、R9组合成一个π型滤波电路，去除整流后的杂波。
本实用新型实施例中，AD采样转换单元包括：MCU采样器和AD转换器；待检测的交流电在依次经过互感转换单元、整流单元和滤波单元后，得到一个模拟信号，模拟信号依次经过MCU采样器和AD转换器。整流滤波电路输出一个比较理想的直流信号，此信号为模拟信号，经过MCU的特定管脚对其进行采样及AD转换即可得到我们希望得到的电流的数据。
附图中其他器件作用说明：C2、C5、C3、C4、C6为滤波电容，起到滤波作用；R1、C1起到相位补偿作用；R3、R5、R7、R8作用是连接及保护作用；R2、R6为上拉电阻，起到上拉作用；R10、R12为上托电压U0的分压电阻，产生一个较小的上托电压，使输出电压更稳定；RL为交流电压所接负载。
综合上述技术方案，本实用新型提供的一种电流检测电路，具有以下优点：
第一，所选器件通用性更强。由于本实用新型提供的技术方案不需采用低阻值的精密电阻便可实现对电流的采样，虽然也要求电阻误差控制在较小的范围，但因为流经电流小，阻值可选取较大值，几十欧姆或以上便可，具体值视具体情况而定，这样对电阻的选型要求与现有技术相比，精密度较低也可以对电流进行采样，相应的成本也较低。
第二，测试精度更高。由于本实用新型提供的技术方案没有采用运算放大器对信号进行放大，所以就可以排除运算放大器因为环境温度所引起的温漂现象，电路对电流的测量就会更加的准确。
第三，安全性更高。由于本实用新型提供的技术方案采样及控制电路均与交流高电压通过电流互感器隔离，故不会发生因没有隔离而导致的触电危险，对人身安全更有保障。
第四，测试范围更广。由于本实用新型提供的技术方案没有采取传统的二极管所搭建的全桥整流电路对信号进行整流，而是采用比较器实时切换低等效阻抗的金属氧化物场效应管对信号进行全波整理，器件对所采集信号的压降影响更低，这样就使电路得到更广的测试范围。
综上所述，本实用新型提供了一种电流检测电路，所述电流检测电路包括：互感转换单元、整流单元、滤波单元和AD采样转换单元；待检测的交流电依次经过互感转换单元、整流单元、滤波单元和AD采样转换单元。待检测的交流电经过互感转换单元、整流单元、滤波单元和AD采样转换单元后，可实现对如市电般电压较高的交流电进行隔离的电流检测，根据MCU所采集计算得到的电流的不同，进行功耗的换算，并且对电路进行相应的控制，便可实现对电力系统的智能监控。解决了现有技术中，电流检测电路存在着对器件要求高以及测量精度差的技术缺陷。同时，本实用新型提供的一种电流检测电路，还具有安全性高、成本低廉以及应用范围广的优点。
以上对本实用新型所提供的一种电流检测电路进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (6)
1.一种电流检测电路，其特征在于，所述电流检测电路包括：互感转换单元、整流单元、滤波单元和AD采样转换单元；
待检测的交流电依次经过所述互感转换单元、整流单元、滤波单元和AD采样转换单元。
2.根据权利要求1所述的电流检测电路，其特征在于，所述互感转换单元包括：电流互感器和采样电阻R4；
待检测的交流电首先经过所述电流互感器，然后再经过所述采样电阻R4。
3.根据权利要求1所述的电流检测电路，其特征在于，所述整流单元包括：比较器U1、反向器D1、金属氧化物场效应管D2、金属氧化物场效应管D4、金属氧化物场效应管D3和金属氧化物场效应管D5；
待检测的电流经过比较器U1后，金属氧化物场效应管D2和金属氧化物场效应管D4形成通路一，金属氧化物场效应管D3和金属氧化物场效应管D5形成通路二，所述通路一和通路二与均与所述反向器D1连接。
4.根据权利要求3所述的电流检测电路，其特征在于，所述整流单元还包括：电阻R10和电阻R12；
待检测的交流电在流经所述通路一或通路二后，流经所述电阻R10和电阻R12。
5.根据权利要求1所述的电流检测电路，其特征在于，所述滤波单元包括：电容C7、电容C8和电阻R9；
所述电容C7、电容C8和电阻R9组合形成一个π型滤波电路。
6.根据权利要求1所述的电流检测电路，其特征在于，所述AD采样转换单元包括：MCU和AD转换单元，所述AD转换单元设置在MCU内；
待检测的交流电在依次经过所述互感转换单元、整流单元和滤波单元后，得到一个模拟信号，所述模拟信号经过MCU中的AD转换单元进行采样及转换。
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Cited By (2)
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| CN106771533A (zh) * | 2017-03-15 | 2017-05-31 | 南京航空航天大学 | 一种基于磁隔离可反映直流偏置状态的交流电流检测电路 |
| WO2019056299A1 (zh) * | 2017-09-22 | 2019-03-28 | 深圳传音通讯有限公司 | 一种零压降电流测量的电路 |
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| CN106771533B (zh) * | 2017-03-15 | 2019-05-10 | 南京航空航天大学 | 一种基于磁隔离可反映直流偏置状态的交流电流检测电路 |
| WO2019056299A1 (zh) * | 2017-09-22 | 2019-03-28 | 深圳传音通讯有限公司 | 一种零压降电流测量的电路 |
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