电流检测电路以及负载驱动装置的制作方法

1.本技术属于电流检测技术领域，尤其涉及一种电流检测电路以及负载驱动装置。


背景技术：

2.目前，在大多数电子设备中，对电路中的电流进行监测是一项最基本的技术，若不对电路中的电流进行监测，很容易导致电子设备损坏。尤其如今越来越多的电子设备需要用到马达驱动，对于该类电子设备，其输出驱动能力有着很严格的要求，当输出的过电流能力不够时，容易烧毁功率管，严重的可能烧毁整个芯片甚至电子设备，所以就需要对输出的电流进行严格的监控。目前主要的方法是在负载的输出端直接添加采样电阻进行电流检测来保护芯片，这种方法设计简单，但若采样电阻的阻值过大则会增大电路的整体功耗，采样电阻的阻值过小则会导致采样数值太小、检测精度不高、结果不准确。


技术实现要素：

3.本技术的目的在于提供一种电流检测电路以及负载驱动装置，旨在解决传统的电流检测存在的电流检测精度不高的问题。
4.本技术实施例的第一方面提供了一种电流检测电路，与用于驱动负载的驱动电路连接，包括：转换电路，与所述驱动电路连接，被配置采集所述负载的低电势侧的电压，并将所述电压转换成电流；映射放大电路，与所述转换电路连接，被配置为根据所述电流，以一定放大系数生成对应的映射电流，所述映射电流与所述驱动电路的输出电流具有映射关系。
5.其中一实施例中，所述转换电路包括误差调节电路和转换输出电路；所述误差调节电路设置在所述转换输出电路和所述驱动电路之间，所述误差调节电路被配置为根据所述转换输出电路的电流输出端的反馈电压以及所述电压生成调节电压；所述转换输出电路被配置为将所述调节电压转换成所述电流。
6.其中一实施例中，所述误差调节电路包括误差放大器，所述误差放大器的同相输入端与所述负载的低电势侧连接，所述误差放大器的反相输入端与所述转换输出电路的电流输出端连接，所述误差放大器的输出端与所述转换输出电路连接，所述误差放大器用于根据所述反馈电压和所述电压的大小关系，调节向所述转换输出电路输出的调节电压，以使所述反馈电压与所述电压相等。
7.其中一实施例中，所述转换输出电路包括调整管，所述调整管的第一导通端与所述映射放大电路连接，所述调整管的受控端与所述误差放大器的输出端连接，所述调整管的第二导通端为所述转换输出电路的电流输出端，所述调整管用于根据所述调节电压生成对应的所述电流。
8.其中一实施例中，所述转换电路还包括转换控制电路，所述转换输出电路的电流输出端通过所述转换控制电路接地；所述转换控制电路被配置为在所述驱动电路的控制下，当所述负载的低电势侧有输出时导通。
9.其中一实施例中，所述映射放大电路包括电流镜和映射电阻，所述电流镜的输入端与电源连接，所述电流镜的第一输出端与所述转换电路的电流输入端连接，所述电流镜的第二输出端通过所述检测电路接地；所述电流镜被配置为根据所述电流镜的第一输出端向所述转换电路传输的所述电流的大小，以一定放大系数在所述电流镜的第二输出端生成对应的映射电流，以用于根据所述映射电流在所述映射电阻上生成对应的映射电压。
10.本技术实施例的第二方面提供了一种负载驱动装置，包括如上述的电流检测电路、与所述电流检测电路连接的所述驱动电路，所述驱动电路包括负载电路和控制电路，所述负载电路被配置为驱动所述负载，所述控制电路被配置为根据外部指令对所述负载电路进行控制以驱动所述负载。
11.其中一实施例中，所述负载电路包括第一电源开关、第二电源开关、第一控制开关和第二控制开关；所述第一电源开关的第一导通端与电源连接，所述第一电源开关的第二导通端与所述负载的第一负载端连接，所述第一电源开关的受控端与控制电路连接，所述第二电源开关的第一导通端与所述电源连接，所述第二电源开关的第二导通端与所述负载的第二负载端连接，所述第二电源开关的受控端与控制电路连接；所述第一控制开关的第一导通端与所述负载的第一负载端连接，所述第一控制开关的第二导通端接地，所述第一控制开关的受控端与所述控制电路连接，所述第二控制开关的第一导通端与所述负载的第二负载端连接，所述第二控制开关的第二导通端接地，所述第二控制开关的受控端与所述控制电路连接。
12.其中一实施例中，所述控制电路包括控制模块，所述控制模块分别与所述第一负载端、所述第二负载端、所述第一电源开关的受控端、所述第二电源开关的受控端、所述第一控制开关的受控端和所述第二控制开关的受控端连接；所述控制模块被配置为，当所述控制模块根据外部指令控制所述第二电源开关和所述第一控制开关导通并控制所述第一电源开关和所述第二控制开关关断时，将所述第一负载端的电压输出至所述控制模块的电压输出端；所述控制模块还被配置为，当所述控制模块根据外部指令控制所述第一电源开关和所述第二控制开关导通并控制所述第二电源开关和所述第一控制开关关断时，将所述第二负载端的电压输出至所述控制模块的电压输出端；所述控制模块还被配置为，当所述控制模块根据外部指令控制所述第一电源开关和所述第二电源开关关断并控制所述第一控制开关和所述第二控制开关导通时，将所述第一负载端和所述第二负载端的电压均输出至所述控制模块的电压输出端。
13.其中一实施例中，所述负载电路还包括若干第一辅助开关和若干第二辅助开关，每个所述第一辅助开关均与所述第一控制开关并联，每个所述第二辅助开关均与所述第二控制开关并联。
14.本技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过转换电路和映射放大电路可以根据负载的低电势侧的电压得到以一定放大系数生成的对应的映射电流，映射电流与驱动电路的输出电流具有映射关系，通过检测该映射电流即可实现对输出电流进行高精度检测。
附图说明
15.图1为本技术第一实施例提供的负载驱动装置的电路示意图；
16.图2为本技术第二实施例提供的电流检测电路的原理框图；
17.图3为本技术第二实施例提供的电流检测电路的电路示意图。
18.上述附图说明：100、负载电路；200、控制电路；210、控制模块；300、转换电路；310、误差调节电路；320、转换输出电路；330、转换控制电路；400、映射放大电路；410、电流镜；500、驱动电路；600、电流检测电路。
具体实施方式
19.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
20.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
21.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
22.图1示出了本技术第一实施例提供的负载驱动装置的电路示意图，详述如下：
23.一种负载驱动装置，包括电流检测电路600和与电流检测电路600连接的驱动电路500，驱动电路500包括负载电路100和控制电路200。
24.如图1所示，负载电路100用于与负载m连接，以向负载m提供驱动电压，本实施例中，负载m为电机；控制电路200与负载电路100连接，被配置为根据外部指令对负载电路100进行控制以驱动负载m，并采集负载m的低电势侧的电压(输出电压)，该电压也是负载电路100的输出电压，控制电路200设有电压输出端，该电压输出端用于输出采集到的输出电压。电流检测电路600与控制电路200的电压输出端连接，并采集控制电路200的电压输出端的输出电压，电流检测电路600可以将输出电压转换为与驱动电路500的输出电流具有映射关系的映射电流，驱动电路500的输出电流也即是负载m的低电势侧的输出电流。
25.例如负载m是电机，那么在驱动的过程中，驱动电路500所提供的电流方向可以交替变化的，因此其低电势侧是指电流流出侧。
26.另一实施例中，与本实施例不同的是，负载m的低电势侧(负载电路100)与电流检测电路600连接，以向电流检测电路600直接输出负载m的输出电压。
27.最终可以通过对应的检测设备采集映射电流，即可实现对驱动电路500的输出电流的间接高精度检测。
28.如图1所示，本实施例中，负载电路100包括第一电源开关q1、第二电源开关q2、第一控制开关q3和第二控制开关q4；第一电源开关q1的第一导通端与电源连接，第一电源开关q1的第二导通端与负载m的第一负载端out1连接，第一电源开关q1的受控端与控制电路200连接，第二电源开关q2的第一导通端与电源连接，第二电源开关q2的第二导通端与负载m的第二负载端out2连接，第二导通端的受控端与控制电路200连接；第一控制开关q3的第一导通端与负载m的第一负载端out1连接，第一控制开关q3的第二导通端接地，第一控制开
关q3的受控端与控制电路200连接，第二控制开关q4的第一导通端与负载m的第一负载端out1连接，第二控制开关q4的第二导通端接地，第二控制开关q4的受控端与控制电路200连接。通过分别对第一电源开关q1、第二电源开关q2、第一控制开关q3和第二控制开关q4的通断进行控制，改变电流流经负载m的方向，可以实现以不同的工作模式驱动负载m。
29.具体地，第一电源开关q1、第二电源开关q2、第一控制开关q3和第二控制开关q4均为pmos管。第一电源开关q1的第一导通端为pmos管的漏极，第一电源开关q1的第二导通端为pmos管的源极，第一电源开关q1的受控端为pmos管的栅极。第二电源开关q2的第一导通端为pmos管的漏极，第二电源开关q2的第二导通端为pmos管的源极，第二电源开关q2的受控端为pmos管的栅极。第一控制开关q3的第一导通端为pmos管的漏极，第一控制开关q3的第二导通端为pmos管的源极，第一控制开关q3的受控端为pmos管的栅极。第二控制开关q4的第一导通端为pmos管的漏极，第二控制开关q4的第二导通端为pmos管的源极，第二控制开关q4的受控端为pmos管的栅极。
30.如图1所示，本实施例中，控制电路200包括控制模块210，控制模块210分别与第一负载端out1、第二负载端out2、第一电源开关q1的受控端、第二电源开关q2的受控端、第一控制开关q3的受控端和第二控制开关q4的受控端连接。
31.需要说明的是，控制模块210被配置为，当控制模块210根据外部指令控制第二电源开关q2和第一控制开关q3导通并控制第一电源开关q1和第二控制开关q4关断时，将第一负载端out1的输出电压输出至控制模块210的电压输出端。此时驱动负载m的输入电流从第二负载端out2输入，输出电流从第一负载端out1输出，此时第一负载端out1为负载m的低电势侧。
32.当控制模块210根据外部指令控制第一电源开关q1和第二控制开关q4导通并控制第二电源开关q2和第一控制开关q3关断时，将第二负载端out2的输出电压输出至控制模块210的电压输出端。此时驱动负载m的输入电流从第一负载端out1输入，输出电流从第二负载端out2输出，此时第二负载端out2为负载m的低电势侧。
33.当控制模块210根据外部指令控制第一电源开关q1和第二电源开关q2关断并控制第一控制开关q3和第二控制开关q4导通时，将第一负载端out1和第二负载端out2的输出电压均输出至控制模块210的电压输出端。此时负载m处于刹车状态，通过对第一负载端out1和第二负载端out2的输出电压同时进行采集，可以不用考虑负载m在工作时原本的电流的方向，此时第一负载端out1和第二负载端out2均可以为负载m的低电势侧。
34.本实施例中，负载电路100还包括n个第一辅助开关和m个第二辅助开关，每个第一辅助开关均与第一控制开关q3并联，每个第二辅助开关均与第二控制开关并联，用于分担输出电流，避免单个功率管的电流过大而被烧坏。其中，n和m均为非负整数。每个第一辅助开关的受控端和每个第二辅助开关的受控端均与控制模块210连接。
35.需要说明的是，本实施例中，第一电源开关q1、第二电源开关q2、第一控制开关q3、第二控制开关q4、第一辅助开关和第二辅助开关的导通电阻相等且均为r1。
36.图2示出了本技术第二实施例提供的电流检测电路的原理框图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：
37.基于上述实施例，一种电流检测电路600，包括转换电路300和映射放大电路400。转换电路300与驱动电路500的输出端(控制电路200的电压输出端)连接，被配置采集负载m
的低电势侧的电压(输出电压)，并将输出电压转换成电流(转换电流)。映射放大电路400与转换电路300连接，被配置为根据转换电流，以一定放大系数生成对应的映射电流，映射电流与驱动电路500的输出电流具有映射关系。
38.与传统的直接在负载m的低电势侧通过采样电阻对输出电流进行检测的方式相比，即使最终使用相同的检测设备，而本实施例的与输出电流具有映射关系的映射电流能够将输出电流中原本检测设备检测不到的部分数值进行放大，实现对输出电流的高精度检测。
39.如图2、图3所示，本实施例中，转换电路300包括误差调节电路310和转换输出电路320；误差调节电路310设置在转换输出电路320和驱动电路500的输出端(控制电路200的输出端)之间，误差调节电路310被配置为根据转换输出电路320的反馈电压以及输出电压生成调节电压；转换输出电路320被配置为根据调节电压生成转换电流。
40.具体地，误差调节电路310包括误差放大器u1，误差放大器u1的同相输入端与驱动电路500的输出端(控制电路200的输出端)连接，误差放大器u1的反相输入端与转换输出电路320的电流输出端连接。
41.需要说明的是，误差放大器u1被配置为，基于反相输入端的反馈电压与同相输入端的输出电压之间的电压差，输出对应的调节电压。具体地，若反馈电压小于输出电压，误差放大器u1则增大输出的调节电压；若反馈电压大于输出电压，误差放大器u1将减小输出的调节电压，最终使得反馈电压与输出电压相等。反馈电压即是转换输出电路320的电流输出端的电压。
42.如图2、图3所示，本实施例中，转换输出电路320包括调整管q5，调整管q5的第一导通端与映射放大电路400连接，调整管q5的受控端与误差放大器u1的输出端连接，调整管q5的第二导通端与误差放大器u1的反相输入端连接。调整管q5可以是pmos管，调整管q5的第一导通端为pmos管的漏极，调整管q5的第二导通端为pmos管的源极且为转换输出电路320的电流输出端，调整管q5的受控端为pmos管的栅极。调整管q5可以根据其受控端的电压调节其可通过的电流的大小，即调节转换输出电路320的电流输出端输出的转换电流的大小。
43.本实施例中，转换电流还包括转换控制电路330，用于控制转换电路300的通断。转换输出电路320的电流输出端通过转换控制电路330接地，同时转换电流在转换控制电路330上生成反馈电压。
44.例如基于第一实施例，如图2、图3所示，转换控制电路330包括或运算逻辑电路u2和转换开关q6；或运算逻辑电路u2的第一输入端与第一控制开关q3的受控端连接，或运算逻辑电路u2的第二输入端与第二控制开关q4的受控端连接；转换开关q6的第一导通端与转换输出电路320的电流输出端连接，转换开关q6的第二导通端接地，转换开关q6的受控端与或运算逻辑电路u2的输出端连接。
45.需要说明的是，转换开关q6可以是pmos管，转换开关q6的第一导通端为pmos管的漏极，转换开关q6的第二导通端为pmos管的源极，转换开关q6的受控端为pmos管的栅极。当或运算逻辑电路u2的第一输入端以及或运算逻辑电路u2的第二输入端中的任意一端或两端的电压为高电平时，或运算逻辑电路u2的输出端均会输出高电平，使得转换开关q6导通，即当第一控制开关q3和/或第二控制开关q4导通时，使得转换开关q6也导通。
46.如图2、图3所示，本实施例中，映射放大电路400包括电流镜410和映射电阻rout，
电流镜410的输入端与电源连接，电流镜410的第一输出端与转换电路300的电流输入端(调整管q5的第一导通端)连接，电流镜410的第二输出端通过检测电路接地；电流镜410被配置为根据电流镜410的第一输出端向转换电路300传输的转换电流的大小，以一定放大系数在电流镜410的第二输出端生成与转换电流对应的映射电流，以用于根据映射电流在映射电阻rout上生成对应的映射电压vout。
47.映射电阻rout与电流镜410的第二输出端连接点设有映射电压输出端out3，映射电压输出端out3用于连接对应的检测设备，通过对应的检测设备对映射电压vout进行采集即可根据映射电阻rout的阻值得到映射电流的具体数值，从而可以推导出输出电流大小。
48.具体地，本实施例中转换开关q6的导通电阻也为r1，若第一电源开关q1关断、第二电源开关q2导通、第一控制开关q3导通、第二控制开关q4关断，此时作为负载m的电机正转，正转时的输出电流为i1，则有第一公式：v1＝r1*i1/n，其中v1为第一负载端out1的输出电压，n为第一控制开关q3和第一辅助开关的第一开关数量和，即n＝n+1。在转换电路300中，由于反馈电压等于输出电压，则有第二公式：v1＝r1*i6，其中i6为电流镜410输出至转换电路300的电流。
49.本实施例中，电流镜410的放大系数为q，即电流镜410的第一输出端和其第二输出端的电流比为1：q，则有第三公式：iout＝i6*q，其中iout为电流镜410输出至检测电路的电流。结合第一公式、第二公式和第三公式可得第四公式：iout＝i1/n*q。而通过采集映射电压vout，并根据映射电压公式：vout＝rout*iout，其中，vout为对应的检测设备采集到的映射电压vout，在映射电阻rout、放大系数q、第一开关数量和n均固定且已知的情况下，即可根据映射电压vout通过第四公式和映射电压公式计算得到电机正转时的输出电流i1的具体大小。
50.同理，若第一电源开关q1导通、第二电源开关q2关断、第一控制开关q3关断、第二控制开关q4导通，此时作为负载m的电机反转，反转时的输出电流为i2，则有第五公式：iout＝i2/m*q，其中m为第二控制开关q4和第二辅助开关的第二开关数量和，即m＝m+1。也可结合第五公式和映射电压公式计算得到电机反转时的输出电流的具体大小。
51.同理，若第一电源开关q1导通、第二电源开关q2关断、第一控制开关q3关断、第二控制开关q4导通，此时作为负载m的电机制动，结合第四公式和第五公式则有第六公式：iout＝(i1/n+i2/m)*q，可结合第六公式和映射电压公式对输出电流进行监控。
52.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
53.以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改
或者替换，并不使对应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。