电压适配电路及电流检测设备的制作方法

1.本实用新型涉及电压适配技术领域，尤其涉及一种电压适配电路及电流检测设备。


背景技术：

2.随着现阶段新能源汽车快速发展，在对新能源汽车主控及电池检测检修的过程中需要对直流电流进行检测，涉及的电流大小随新能源汽车电机功率大小各不相同，故需要对新能源汽车检测的电流大小从毫安级到数百安级甚至数千安级。但是现有的电流检测设备中的电路不能适配各种不同灵敏度霍尔传感器。不能满足电流检测设备测量不同量程大小电流的需要。


技术实现要素：

3.本实用新型提供了一种电压适配电路，旨在解决现有电流检测设备中的电路不能适配各种不同灵敏度霍尔传感器的问题。
4.为了解决上述问题，本实用新型实施例提出一种电压适配电路，该电路可连接于电流检测设备的霍尔传感器与电流检测设备的主体电路之间，用于适配不同灵敏度的霍尔传感器，所述电压适配电路包括：输入端口、输出端口、可调衰减单元以及可调增益单元；所述可调衰减单元包括电阻衰减网络以及第一切换开关，所述第一切换开关包括多个衰减输入接口，多个衰减控制接口以及一衰减输出接口，所述电阻衰减网络的输入端均与所述输入端口连接，所述电阻衰减网络的多个输出端分别与多个所述衰减输入接口连接；所述可调增益单元包括第一增益电阻、电阻增益网络、反向放大单元以及第二切换开关，所述第二切换开关包括一增益输入接口，多个增益控制接口以及多个增益输出接口；所述第一增益电阻连接于所述衰减输出接口与所述增益输入接口之间，所述第一增益电阻连接于所述增益输入接口的一端通过所述反向放大单元与所述输出端口连接，所述电阻增益网络的多个输入端与多个所述增益输出接口连接，所述电阻增益网络的多个输出端均与所述输出端口连接；其中，所述电阻衰减网络与所述电阻增益网络均包括多个电阻，多个所述衰减控制接口接收外部控制信号控制所述电阻衰减网络中的多个电阻与所述衰减输出接口的通断状态以提供可调的衰减系数，多个所述增益控制接口接收外部控制信号控制所述电阻增益网络中的多个电阻与所述增益输入接口的通断状态并与所述第一增益电阻共同提供可调的增益系数，通过控制衰减系数以及增益系数以输出与电流检测设备的主体电路适配的输出电压。
5.其进一步的技术方案为，所述第一切换开关为8-to-1的多路复用模拟切换开关，所述多个衰减输入接口包括第一衰减输入接口、第二衰减输入接口、第三衰减输入接口、第四衰减输入接口、第五衰减输入接口、第六衰减输入接口、第七衰减输入接口以及第八衰减输入接口，所述电阻衰减网络包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻以及第六电阻，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻以及第六电阻依次串
联，其中所述第一电阻未连接的一端与所述输入端口连接，所述第六电阻未连接的一端接地，所述第一衰减输入接口连接至所述输入端口与所述第一电阻之间，所述第二衰减输入接口连接至所述第一电阻与第二电阻之间，所述第三衰减输入接口连接至所述第二电阻与第三电阻之间，所述第四衰减输入接口连接至所述第三电阻与第四电阻之间，所述第五衰减输入接口连接至所述第四电阻与第五电阻之间，所述第六衰减输入接口连接至所述第五电阻与第六电阻之间，所述第七衰减输入接口与第八衰减输入接口悬空。
6.其进一步的技术方案为，所述第二切换开关为1-to-8的多路复用模拟切换开关，多个所述增益输出接口包括第一增益输出接口、第二增益输出接口、第三增益输出接口、第四增益输出接口、第五增益输出接口、第六增益输出接口、第七增益输出接口以及第八增益输出接口，所述电阻增益网络包括第八电阻、第九电阻以及第十电阻，所述第八电阻、所述第九电阻以及所述第十电阻的一端连接一起且与所述输出端口连接，所述第八电阻的另一端与所述第一增益输出接口连接，所述第九电阻的另一端与所述第二增益输出接口连接，所述第十电阻的另一端与所述第三增益输出接口连接，所述第三增益输出接口至所述第八增益输出接口悬空。
7.其进一步的技术方案为，所述反向放大单元包括第一反向运放以及第十一电阻，所述第一反向运放的负输入端与所述第一增益电阻连接，所述第一反向运放的正输入端通过所述第十一电阻接地，所述第一反向运放的输出端连接于所述输出端口。
8.其进一步的技术方案为，还包括第一正向运放，所述第一正向运放的正输入端与所述输入端口连接，所述第一正向运放的负输入端与其输出端连接并连接于所述第一衰减输入接口。
9.其进一步的技术方案为，还包括第二正向运放，所述第二正向运放的正输入端与所述衰减输出接口连接，所述第二正向运放的负输入端与其输出端连接并通过所述第一增益电阻连接于所述增益输入接口。
10.其进一步的技术方案为，所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻、所述第四电阻、所述第五电阻以及所述第六电阻的阻值均相等。
11.其进一步的技术方案为，所述第八电阻、所述第九电阻以及所述第十电阻的阻值均大于所述第一增益电阻的阻值。
12.其进一步的技术方案为，所述电阻衰减网络以及所述电阻增益网络中的电阻均为金属薄膜电阻。
13.本实用新型还提出了一种电流检测设备，所述电流检测设备包括霍尔传感器、电流检测设备的主体电路以及如上述任一项所述的电压适配电路，所述电压适配电路连接于所述霍尔传感器与所述电流检测设备的主体电路之间。
14.本实用新型提出一种电压适配电路，该电路连接于电流检测设备的霍尔传感器与电流检测设备的主体电路之间，用于适配不同灵敏度的霍尔传感器，通过衰减控制接口接收外部控制信号控制所述电阻衰减网络中的多个电阻与所述衰减输出接口的通断状态以提供可调的衰减系数，所述增益控制接口接收外部控制信号控制所述电阻增益网络中的多个电阻与所述增益输入接口的通断状态并与所述第一增益电阻共同提供可调的增益系数，通过控制衰减系数以及增益系数以输出与电流检测设备的主体电路适配的输出电压，使得电流检测设备能适配各种不同灵敏度的霍尔传感器，以满足电流检测设备测量不同量程大
小电流的需要。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本实用新型实施例提出的一种电压适配电路的电路示意图。
17.附图标记
18.可调衰减单元1，电阻衰减网络11，可调增益单元2，电阻增益网络21，反向放大单元22。
具体实施方式
19.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，附图中类似的组件标号代表类似的组件。显然，以下将描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
20.应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
21.还应当理解，在此本实用新型实施例说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型实施例。如在本实用新型实施例说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
22.请参见图1，其展示了本实用新型实施例提出的一种电压适配电路的电路示意图。该电路连接于电流检测设备的霍尔传感器与电流检测设备的主体电路之间，用于适配不同灵敏度的霍尔传感器，所述电压适配电路包括：输入端口v_in、输出端口v_out、可调衰减单元1以及可调增益单元2；所述可调衰减单元1 包括电阻衰减网络11以及第一切换开关u1，所述第一切换开关u1包括多个衰减输入接口，多个衰减控制接口以及一衰减输出接口com_o，所述电阻衰减网络11的输入端均与所述输入端口v_in连接，所述电阻衰减网络11的多个输出端分别与多个所述衰减输入接口连接；具体地，在一实施例中，电阻衰减网络 11包括多个电阻，接入输入端口v_in的电压经过电阻衰减网络11中多个电阻的衰减，通过第一切换开关u1切换多个电阻与衰减输出接口com_o的连接形成可调节的衰减系数，以输出经过不同衰减系数的衰减电压。
23.所述可调增益单元2包括第一增益电阻r7、电阻增益网络21、反向放大单元22以及第二切换开关u2，所述第二切换开关u2包括一增益输入接口com_i，多个增益控制接口以及多个增益输出接口；所述第一增益电阻r7连接于所述衰减输出接口com_o与所述增益输入接口com_i之间，所述第一增益电阻r7 连接于所述增益输入接口com_i的一端通过所述反
向放大单元22与所述输出端口v_out连接，所述电阻增益网络21的多个输入端与多个所述增益输出接口连接，所述电阻增益网络21的多个输出端均与所述输出端口v_out连接；其中，所述电阻衰减网络11与所述电阻增益网络21均包括多个电阻，多个所述衰减控制接口接收外部控制信号控制所述电阻衰减网络11中的多个电阻与所述衰减输出接口com_o的通断状态以提供可调的衰减系数，多个所述增益控制接口接收外部控制信号控制所述电阻增益网络21中的多个电阻与所述增益输入接口com_i的通断状态并与所述第一增益电阻r7共同提供可调的增益系数，通过控制衰减系数以及增益系数以输出与电流检测设备的主体电路适配的输出电压。具体地，在一实施例中，借助反向放大单元22的连接，电阻增益网络21 中的电阻与第一增益电阻r7的比值为可调增益单元2的增益系数，通过控制电阻增益网络21中的电阻与增益输入接口com_i的通断状态以形成可调节的增益系数。输入电压经过可调节衰减以及可调节的增益后可输出与电流检测设备的主体电路适配的输出电压，使得电流检测设备能适配各种不同灵敏度的霍尔传感器，以满足电流检测设备测量不同量程大小电流的需要。
24.进一步地，所述第一切换开关u1为8-to-1的多路复用模拟切换开关，多个所述衰减输入接口包括第一衰减输入接口ci1、第二衰减输入接口ci2、第三衰减输入接口ci3、第四衰减输入接口ci4、第五衰减输入接口ci5、第六衰减输入接口ci6、第七衰减输入接口ci7以及第八衰减输入接口ci8，所述电阻衰减网络11包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5以及第六电阻r6，所述第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5以及第六电阻r6依次串联，其中所述第一电阻r1未连接的一端与所述输入端口v_in连接，所述第六电阻r6未连接的一端接地，所述第一衰减输入接口ci1连接至所述输入端口v_in与所述第一电阻r1之间，所述第二衰减输入接口ci2连接至所述第一电阻r1与第二电阻r2之间，所述第三衰减输入接口ci3连接至所述第二电阻r2与第三电阻r3之间，所述第四衰减输入接口ci4连接至所述第三电阻r3与第四电阻r4之间，所述第五衰减输入接口ci5连接至所述第四电阻r4与第五电阻r5之间，所述第六衰减输入接口ci6连接至所述第五电阻r5与第六电阻r6之间，所述第七衰减输入接口 ci7与第八衰减输入接口ci8悬空。具体地，在一实施例中，v0至v5为输入电压v_in经过衰减后的衰减电压，即为通过电阻衰减网络11衰减后的电压，衰减电压v0至v5计算方式如下：
25.v0＝v_in*((r1+r2+r3+r4+r5+r6)/(r1+r2+r3+r4+r5+r6))；
26.v1＝v_in*((r2+r3+r4+r5+r6)/(r1+r2+r3+r4+r5+r6))；
27.v2＝v_in*((r3+r4+r5+r6)/(r1+r2+r3+r4+r5+r6))；
28.v3＝v_in*((r4+r5+r6)/(r1+r2+r3+r4+r5+r6))；
29.v4＝v_in*((r5+r6)/(r1+r2+r3+r4+r5+r6))；
30.v5＝v_in*((r6)/(r1+r2+r3+r4+r5+r6))；
31.其中，输入电压v_in后面的系数为衰减系数，衰减电压v0至v5的衰减系数依次减小。用户可控制多路复用模拟切换开关的控制端以控制衰减输出接口com_o输出需要的衰减电压，其中8-to-1多路复用模拟切换开关的控制逻辑如表1所示。本实施例中，当8个衰减输入接口全部接入电阻时，用户可在8 个衰减系数内选择其一调节衰减电压。
[0032][0033]
表1
[0034]
需要说明的是，用户可根据实际需要来选择多路复用模拟切换开关的路数以及设置衰减电阻接入衰减输入接口的个数。
[0035]
进一步地，所述第二切换开关u2为1-to-8的多路复用模拟切换开关，多个所述增益输出接口包括第一增益输出接口co1、第二增益输出接口co2、第三增益输出接口co3、第四增益输出接口co4、第五增益输出接口co5、第六增益输出接口co6、第七增益输出接口co7以及第八增益输出接口co8，所述电阻增益网络21包括第八电阻r8、第九电阻r9以及第十电阻r10，所述第八电阻r8、所述第九电阻r9以及所述第十电阻r10的一端连接一起且与所述输出端口v_out连接，所述第八电阻r8的另一端与所述第一增益输出接口co1 连接，所述第九电阻r9的另一端与所述第二增益输出接口co2连接，所述第十电阻r10的另一端与所述第三增益输出接口co3连接，所述第三增益输出接口co3至所述第八增益输出接口co8悬空。具体地，在一实施例中，电阻增益网络21中的电阻通过反向放大单元22与第一增益电阻r7形成可调增益系数，可调增益系数对应与各增益输出接口输出的输出电压通过以下公式计算：
[0036]
第一增益输出接口co1的输出电压：v_out＝-(r8/r7)*v7；
[0037]
第二增益输出接口co2的输出电压：v_out＝-(r9/r7)*v7；
[0038]
第三增益输出接口co3的输出电压：v_out＝-(r10/r7)*v7；
[0039]
其中，电压v7前面的系数为增益系数，用户可控制多路复用模拟切换开关的控制端以控制增益输出接口输出需要的输出电压，1-to-8多路复用模拟切换开关的控制逻辑如表2所示。本实施例中，当8个增益输出接口全部接入电阻时，用户可在8个增益系数内选择其一调节输出电压。
[0040][0041]
表2
[0042]
进一步地，所述反向放大单元22包括第一反向运放u3以及第十一电阻 r11，所述第一反向运放u3的负输入端与所述第一增益电阻r7连接，所述第一反向运放u3的正输入端通过所述第十一电阻r11接地，所述第一反向运放u3的输出端连接于所述输出端口v_out。具体地，在一实施例中，第一反向运放u3的正输入端通过所述第十一电阻r11接地以平衡第一反向运放u3正负输入端的电压。
[0043]
进一步地，所述电压适配电路还包括第一正向运放u4，所述第一正向运放 u4的正输入端与所述输入端口v_in连接，所述第一正向运放u4的负输入端与其输出端连接并连接于所述第一衰减输入接口ci1。具体地，在一实施例中，第一正向运放u4在电路中起到电压跟随以及隔离的作用，其放大倍数为1，且由于第一正向运放u4的正输入端的输入阻抗高，不会因形成负载效应，而衰减前级电压等级。
[0044]
进一步地，所述电压适配电路还包括第二正向运放u5，所述第二正向运放 u5的正输入端与所述衰减输出接口com_o连接，所述第二正向运放u5的负输入端与其输出端连接并通过所述第一增益电阻r7连接于所述增益输入接口 com_i。具体地，在一实施例中，第二正向运放u5在电路中起到电压跟随以及隔离的作用，其放大倍数为1，且由于第二正向运放u5的正输入端的输入阻抗高，不会形成负载效应，而衰减前级电压等级。
[0045]
进一步地，所述第一电阻r1、所述第二电阻r2、所述第三电阻r3、所述第四电阻r4、所述第五电阻r5以及所述第六电阻r6的阻值均相等。具体地，在一实施例中，当r1＝r2＝r3＝r4＝r5＝r6时，通过计算得到：
[0046]
v0＝v_in，衰减系数为1，无衰减；v1＝v_in*5/6，衰减系数为5/6； v2＝v_in*2/3，衰减系数为2/3；v3＝v_in*1/2，衰减系数为1/2；v4＝v_in*1/3，衰减系数为1/3；v5＝v_in*1/6，衰减系数为1/6。
[0047]
进一步地，所述第八电阻r8、所述第九电阻r9以及所述第十电阻r10的阻值均大于
所述第一增益电阻r7的阻值。具体地，在一实施例中，当r8》r7， r9》r7，r10》r7时，可调增益系数大于1。
[0048]
需要说明的是，用户也可根据实际的需要来选择电阻衰减网络11中与电阻增益网络21中各个电阻的阻值，以提供电流检测设备需要的衰减系数或增益系数。
[0049]
进一步地，所述电阻衰减网络11以及所述电阻增益网络21中的电阻均为金属薄膜电阻。具体地，在一实施例中，金属膜电阻的精度高，性能稳定，结构简单轻巧。
[0050]
本实用新型还提出了一种电流检测设备，所述电流检测设备包括霍尔传感器、电流检测设备的主体电路以及如上述任一项所述的电压适配电路，所述电压适配电路连接于所述霍尔传感器与所述电流检测设备的主体电路之间。具体地，在一实施例中，该电流检测设备，可通过单一的电路来适配不同灵敏度的霍尔传感器，并适配不同测量量程的需求，以满足电流检测设备测量不同量程大小电流的需要；通过电压适配电路的调节可实现多量程间的自动切换。
[0051]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0052]
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，尚且本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
[0053]
以上所述，为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。