一种光耦电流检测电路的制作方法

本实用新型涉及电流检测领域，特别是涉及一种光耦电流检测电路。

背景技术：

在激光打印机系统中通常需要检测高压电源的输出电流大小来调整其所需要的模拟信号。因是对高压电路中输出电流进行检测，如果使用差分电流检测电路的话，那么差分运算放大器的正相和反相输出端避免不了会使用到高阻值的电阻来限制其正相和反相输出端的输入电流同时获取较小的输出电压信号，电路接入到检测点的电压越高所需要的电阻阻值就越大。但高阻值的电阻在高温高湿的环境下，时间长了之后，阻值会发生变化。如果正反相电阻温度特性不一致，变化程度不一样时，将会导致其检测的模拟信号结果发生变化，这很有可能会使打印机误动作；而这种变化也是不可逆的，也就是说当高阻值电阻发生变化后，从高温高湿的环境中转移到常温常湿的环境中，变化后的阻值也不会恢复到原始阻值了。高阻值电阻因工艺原因特别容易受高温潮湿的环境影响而发生阻值变化。

如图1所示为传统的电流检测电路原理图，通过在采样电阻R1、R2、R3和R4上取样输入至运算放大器中，由于电流检测处的电压为负高压信号-1350V，同时在运算放大器的正相输入端接入了+0.39V的偏置电压，故采样电阻R1、R2、R3和R4的取值需要很大，否则电路无法正常工作，而且负高压信号的值越大，相应的采样电阻R1、R2、R3和R4也要对应增大。但因为高阻值的电阻，在电源长时间工作且在高温高湿环境下时，高阻值电阻的阻值因工艺的原因在恶劣环境下稳定性差，若采样电阻R1和R2的变化幅度与采样电阻R3和R4的幅度不一致时，在运算放大器输出的检测结果Vout的电压也容易在原来的基础上发生漂移。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种光耦电流检测电路。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种光耦电流检测电路，包括：电流检测单元、光耦负反馈单元和反相放大单元，其中，所述电流检测单元的输入端作为所述光耦电流检测电路的输入端，所述反相放大单元的输出端作为所述光耦电流检测电路的输出端；

所述电流检测单元、所述光耦负反馈单元和所述反相放大单元依次连接。

在其中一个实施例中，所述电流检测单元包括：第一光电耦合器ISO1、第一二极管D1、第一电阻R1、第一采样电阻R2和第二采样电阻R3，其中，所述第一光电耦合器ISO1的发光二极管的阳极作为所述电流检测单元的输入端，所述第一采样电阻R2的一端作为所述电流检测单元的第一输出端，所述第二采样电阻R3作为所述电流检测单元的第二输出端；

所述第一光电耦合器ISO1的发光二极管的阴极与所述第一电阻R1的一端连接；

所述第一二极管D1反向并联于所述第一光电耦合器ISO1的发光二极管；

所述第一光电耦合器ISO1的光电三极管的集电极连接电源Vcc，发射极连接于所述第一采样电阻R2的一端；

所述第一采样电阻R2的另一端连接于参考地GND；

所述第二采样电阻R3的一端连接于参考地GND。

在其中一个实施例中，所述电流检测单元还包括：第一电容C1，所述第一电容C1的一端连接于所述第一二极管D1的阴极，另一端连接于所述第一电阻R1的一端。

在其中一个实施例中，所述电流检测单元还包括：第二电容C2，所述第二电容C2并联于所述第一采样电阻R2。

在其中一个实施例中，所述光耦负反馈单元包括：第一运算放大器U1A和第二光电耦合器ISO2，其中，所述第一运算放大器U1A的正相输入端作为所述光耦负反馈单元的第一输入端，反相输入端作为所述光耦负反馈单元的第二输入端，所述第二光电耦合器ISO2的发光二极管的阴极作为所述光耦负反馈单元的输出端；

所述第一运算放大器U1A的正相输入端连接于所述所述第一采样电阻R2的一端，反相输入端连接于所述第二采样电阻R3的一端；

所述第一运算放大器U1A的输出端连接于所述第二光电耦合器ISO2的发光二极管的阳极；

所述第一运算放大器的电源端连接于电源Vcc，接地端连接于参考地GND；

所述第二光电耦合器ISO2的光电三极管的集电极连接于电源Vcc，发射极连接于所述第一运算放大器U1A的反相输入端。

在其中一个实施例中，所述光耦负反馈单元还包括：第三电容C3，所述第三电容C3的一端连接于所述第一运算放大器U1A的反相输入端，另一端连接于所述第一运算放大器的输出端。

在其中一个实施例中，所述光耦负反馈单元还包括：第四电容C4，所述第四电容C4的一端连接于所述第一运算放大器U1A的电源端，另一端连接于参考地GND。

在其中一个实施例中，所述反相放大单元包括：第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和第二运算放大器U1B，其中，所述第四电阻R4的一端作为所述反相放大单元的第一输入端，所述第五电阻R5的一端作为所述反相放大单元的第二输入端，所述第二运算放大器U1B的输出端作为所述反相放大单元的输出端；

所述第四电阻R4的一端连接于所述第二光电耦合器ISO2的发光二极管的阴极，另一端连接于所述第二运算放大器U1B的反相输入端；

所述第五电阻R5的一端连接于偏置电源，另一端连接于所述第二运算放大器U1B的正端输入端；

所述第六电阻R6的一端连接于所述第二运算放大器U1B的反相输入端，另一端连接于所述第二运算放大器U1B的输出端。

本次申请的技术方案相比于现有技术有以下有益效果：

1.避免了高阻值电阻的使用，精度容易把控，检测结果准确，在高温潮湿环境温度下稳定性更强，电路更加可靠。

2.运用光电耦合器件构成负反馈电路，能够很好的保持检测电压的稳定，同时对潮湿环境对光电耦合器件的影响也很小。

附图说明

图1为传统电流检测电路原理图；

图2为本实施例中的光耦电流检测电路框架图；

图3为本实施例中的光耦电流检测电路原理图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图2所示为一种光耦电流检测电路，请一并结合参照图3，包括：电流检测单元100、光耦负反馈单元200和反相放大单元300，其中，所述电流检测单元100的输入端作为所述光耦电流检测电路的输入端，所述反相放大单元300的输出端作为所述光耦电流检测电路的输出端；

所述电流检测单元100、所述光耦负反馈单元200和所述反相放大单元300依次连接。

需要说明的是，所述负高压输入为基准负高压输入，被检测电流从电流检测单元的输入端输入，提供检测信号。

还需要说明的是，电流检测单元100还连接于高压输出端，即图2中的A端点。

具体地，所述电流检测单元100包括：第一光电耦合器ISO1、第一二极管D1、第一电阻R1、第一采样电阻R2和第二采样电阻R3，其中，所述第一光电耦合器ISO1的发光二极管的阳极作为所述电流检测单元100的输入端，所述第一采样电阻R2的一端作为所述电流检测单元100的第一输出端，所述第二采样电阻R3作为所述电流检测单元100的第二输出端；

所述第一光电耦合器ISO1的发光二极管的阴极与所述第一电阻R1的一端连接；

所述第一二极管D1反向并联于所述第一光电耦合器ISO1的发光二极管；

所述第一光电耦合器ISO1的光电三极管的集电极连接电源Vcc，发射极连接于所述第一采样电阻R2的一端；

所述第一采样电阻R2的另一端连接于参考地GND；

所述第二采样电阻R3的一端连接于参考地GND。

需要说明的是，第一二极管D1的存在是保护第一光电耦合器ISO1。

还需要说明的是，第一电阻R1为分压电阻，防止第一光电耦合器ISO1的发光二极管因电压过大损坏，保护发光二极管。

进一步地，所述电流检测单元100还包括：第一电容C1，所述第一电容C1 的一端连接于所述第一二极管D1的阴极，另一端连接于所述第一电阻R1的一端。

进一步地，所述电流检测单元100还包括：第二电容C2，所述第二电容C2并联于所述第一采样电阻R2。

需要说明的是，第一电容C1和第二电容C2为滤波电容，消除杂波干扰。

具体地，所述光耦负反馈单元200包括：第一运算放大器U1A和第二光电耦合器ISO2，其中，所述第一运算放大器U1A的正相输入端作为所述光耦负反馈单元200的第一输入端，反相输入端作为所述光耦负反馈单元200的第二输入端，所述第二光电耦合器ISO2的发光二极管的阴极作为所述光耦负反馈单元200的输出端；

所述第一运算放大器U1A的正相输入端连接于所述所述第一采样电阻R2的一端，反相输入端连接于所述第二采样电阻R3的一端；

所述第一运算放大器U1A的输出端连接于所述第二光电耦合器ISO2的发光二极管的阳极；

所述第一运算放大器的电源端连接于电源Vcc，接地端连接于参考地GND；

所述第二光电耦合器ISO2的光电三极管的集电极连接于电源Vcc，发射极连接于所述第一运算放大器U1A的反相输入端。

需要说明的是，第二光电耦合器ISO2的光电三极管的发射极连接于第一运算放大器U1A的反相输入端，起到电流负反馈的作用，在第二采样电阻R3会产生一个压降，通过负反馈的作用，使得第一运算放大器U1A输出端的电压会跟随正相输入端的电压，起到自动调整的作用，从而牵制了输出端的电压变化，使得输出端电压稳定。

进一步地，所述光耦负反馈单元200还包括：第三电容C3，所述第三电容C3的一端连接于所述第一运算放大器U1A的反相输入端，另一端连接于所述第一运算放大器的输出端。

进一步地，所述光耦负反馈单元200还包括：第四电容C4，所述第四电容C4的一端连接于所述第一运算放大器U1A的电源端，另一端连接于参考地GND。

需要说明的是，第三电容C3为深度负反馈并能稳定电路输出特性的作用，第四电容C4为滤波作用。

还需要说明的是，电源Vcc为25V电源。

具体地，所述反相放大单元300包括：第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和第二运算放大器U1B，其中，所述第四电阻R4的一端作为所述反相放大单元300的第一输入端，所述第五电阻R5的一端作为所述反相放大单元300的第二输入端，所述第二运算放大器U1B的输出端作为所述反相放大单元300的输出端；

所述第四电阻R4的一端连接于所述第二光电耦合器ISO2的发光二极管的阴极，另一端连接于所述第二运算放大器U1B的反相输入端；

所述第五电阻R5的一端连接于偏置电源，另一端连接于所述第二运算放大器U1B的正端输入端；

所述第六电阻R6的一端连接于所述第二运算放大器U1B的反相输入端，另一端连接于所述第二运算放大器U1B的输出端。

需要说明的是，偏置电源为0.39V电源，为第二运算放大器U1B提供偏置电压。

还需要说明的是，光耦电流检测电路中第一光电耦合器ISO1和第二光电耦合器ISO2在布局上应尽可能的相互靠近，使得第一光电耦合器ISO1和第二光电耦合器ISO2在高温高湿的环境下能够保持一致的环境温度，确保第一光电耦合器ISO1和第二光电耦合器ISO2在特性上不出现明显的差异，再加上由于负反馈的作用，输出的检测结果可以保持稳定平衡，提高电路的稳定性和可靠性。

以上所述实施方式仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。