[发明专利]高电压端电流检测电路

说明书

技术领域

本发明涉及高电压端电流检测电路，主要应用于高电压供电时的电流调制。

背景技术

在高电压供电的系统中，经常遇到需要对高电压端的电流量进行检测和控制的情况。如果完全使用高电压器件对高电压端的电流量进行检测和控制，成本将会很高，在电压很高的情况下，有时还是不可能实现的。

为了对高电压端的电流量进行检测和控制，目前主要采用的方法包括：

(1)采用折中方案，在电流回路的低电压端进行电流检测和控制。

(2)用高压集成电路对电流量进行检测，处理和控制。

上述第一个方法易于实现，成本低廉。缺点是有时低电压端检测的电流同高电压端的电流并不一样，甚至有很大的误差，所以在某些情况下这种方法检测精度和控制精度比较低。

上述第二个方法在电压不是很高的情况下，检测精度可以满足要求，但是在电压比较高的情况下，由于器件工作电压的限制，可能成本很高或者没有办法实现高电压端的电流检测，所以这种方法具有成本比较高，应用范围受限制的缺点。

本发明对高电压端电流进行采样，采用分立器件双极型PNP晶体管构成电流镜，把高电压端电流映射到低电压端，然后利用低压器件对电流信号进行矫正以抵消基区宽度调制效应等因素对电路镜映射精度的影响，从而达到了既能实现对高电压端电流的精确控制，又能有效降低系统成本的目的。

由于采用双极型PNP晶体管构成的电流镜对高电压端电流进行映射，所以对最高输入电压的限制只由分立器件PNP晶体管决定，而与信号处理与控制的器件无关，所以本发明的电路应用范围更加广泛，并且可以有效控制成本。

发明内容

本发明解决了在电压比较高时，无法实现高电压端电流精确检测的问题，并且可以有效降低系统成本。

本发明提供了高电压端电流检测电路，采用双极型PNP晶体管构成电流镜，把高电压端电流映射到低电压端，然后对电流信号进行处理以消除基区宽度调制效应对电流镜映射精度的影响，从而实现对高电压端电流的精确控制。

高电压端电流检测电路，包括映射单元，矫正反馈单元，调制单元，执行单元及负载，其中，矫正反馈单元由电阻分压网络、基准电压单元、减法运算单元、第一对数运算单元、第二对数运算单元、电流叠加单元、电压/电流转换单元及加法器组成；

其中，矫正反馈单元的第一输入端连接的是高电压端VCC，矫正反馈单元的第二输入端连接的是映射单元输出的初级电流Ii，矫正反馈单元的输出端是反馈电流Ifb；

电阻分压网络位于高电压端VCC和地之间；加法器的第一输入端连接电阻分压网络的输出端，加法器的第二输入端连接基准电压单元的输出端，加法器的输出端连接第一对数运算单元的输入端；第一对数运算单元的输出端连接减法单元的第一输入端；第二对数运算单元的输出端连接减法单元的第二输入端；减法单元的输出端连接电压/电流转换单元的输入端；电压/电流转换单元的输出端连接电流叠加单元的输入端。

电阻分压网络由第四电阻R4和第五电阻R5组成；减法运算单元包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9和运算放大器。

其中，第四电阻R4和第五电阻R5采用串联方式连接；第六电阻R6和第七电阻R7采用串联方式连接，且第六电阻R6和第七电阻R7的连接点与运算放大器的第一输入端相连；第八电阻R8和第九电阻R9采用串联方式连接，且第八电阻R8和第九电阻R9的连接点与运算放大器的第二输入端相连。

映射单元采用电流镜结构，包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一PNP双极晶体管Q1及第二PNP双极晶体管Q2；其中第一PNP双极晶体管Q1和第二PNP双极晶体管Q2的厄利电压VA相等。

第一PNP双极晶体管Q1的基极与第二PNP双极晶体管Q2的基极相连；第一电阻R1与第三电阻R3采用串联方式连接，并位于第一PNP双极晶体管Q1的发射极与第二PNP双极晶体管Q2的发射极之间；用导线短接第二PNP双极晶体管Q2的基极与集电极；第二电阻R2位于第二PNP双极晶体管Q2的集电极与地之间。

可选的，调制单元为线性调制单元。

可选的，调制单元为开关调制单元。

可选的，执行单元包括NPN型晶体管、电感和整流二极管。

可选的，执行单元包括N型场效应晶体管、电感和整流二极管。

第六电阻R6和第八电阻R8的电阻值相等，第七电阻R7和第九电阻R9的电阻值相等。