一种电流检测系统及其档位切换方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电流检测技术领域，更具体地，涉及一种电流检测系统及其档位切换方法。
【背景技术】
[0002]在供电设备中常采用电阻分流的方式来检测母线电流，随着负载的变化，输出电流也会发生变化；当电流变化范围较大时，电流检测电路需要切换分流电阻，以适应不同幅度的电流值；现有的档位切换方法一般为:当检测到的电流值超过某一档位的阈值时，使用开关器件将此档位的分流电阻断开，同时将另一档位的分流电阻导通，同时检测这个导通的分流电阻的端电压以获取电流值。
[0003]这种利用电流的检测值来判断是否切档，并给出切档命令的方法在电流变化的瞬间不能及时切档，因为在高精度电流检测中，往往要经过复杂的数字信号处理之后才更新电流输出值，从检测并读取符合精度要求的电流值到切档之间有一定的时延；档位在电流跳变的瞬间不能及时切换，输出至负载的电压值将发生较大跳变，影响检测的准确度；小电流至大电流变化时也会对分流电阻造成较大的冲击，甚至会烧坏电阻；另一方面，现有的切档装置中，切档开关与分流电阻串联，在切档的瞬间会造成电路断开，同样造成输出电压的跳变影响检测准确度。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种电流检测系统及其档位切换方法，其目的在于解决现有电流检测技术中在电流跳变瞬间档位不能即时切换的问题。
[0005]为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种电流检测系统，包括电流检测单元、切档触发单元、分流电阻单元、切档开关和控制单元；
[0006]其中，分流电阻单元串联在待测电流母线上，其第一输入端用于连接待测电源，第一输出端用于连接负载，第二输入端连接切档开关输出端；电流检测单元的输入端连接分流电阻单元的第二输出端，控制单元的检测电流输入端连接电流检测单元的输出端，根据电流检测单元输出的信号获取电流检测值，切档触发信号输入端连接切档触发单元的输出端；切档触发单元的输入端连接分流电阻单元的第三输出端；切档开关的输入端连接控制单元的输出端；
[0007]其中，分流电阻单元包括至少两个不同档位的分流电阻；切档触发单元具有检测电流和切换分流电阻的功能，其检测到的电流仅用于生成切档触发信号；切档开关根据该切档触发信号切换分流电阻。
[0008]优选的，分流电阻单元包括微安档分流电阻和安培档分流电阻，两档分流电阻串联;
[0009]且电流检测单元包括微安档电流检测电路和安培档电流检测电路；
[0010]切档开关并联在微安档分流电阻的两端；微安档电流检测电路的输入端连接微安档分流电阻；安培档电流检测电路的输入端连接安培档分流电阻；
[0011]当切档开关断开时，微安档电流检测单元与安培档电流检测单元均被接入母线，根据微安档电流检测单元的检测值获取系统的电流检测值；当切档开关导通时，微安档分流电阻以及微安档电流检测单元被短路，不再提供有效的检测值，取安培档电流检测单元的检测结果作为系统的电流检测值。
[0012]优选的，分流电阻单元包括微安档分流电阻、毫安档分流电阻和安培档分流电阻，二档分流电阻串联；
[0013]电流检测单元包括微安档电流检测电路、毫安档电流检测电路和安培档电流检测电路；
[0014]切档开关包括第一切档开关和第二切档开关；第一切档开关并联在微安档分流电阻的两端；第二切档开关并联在毫安档分流电阻的两端；
[0015]微安档电流检测电路的输入端连接微安档分流电阻，毫安档电流检测电路的输入端连接毫安档分流电阻，安培档电流检测电路的输入端连接安培档分流电阻。
[0016]优选的，切档触发单元包括第一电压比较电路和第二电压比较电路；
[0017]其中，第一电压比较电路的输入端连接微安档分流电阻，输出端连接控制单元的第一切档触发信号输入端；第二电压比较电路的输入端连接安培档分流电阻，输出端连接控制单元的第二切档触发信号输入端；控制单元的第一检测电流输入端连接微安档电流检测电路的输出端，第二检测电流输入端连接安培档电流检测电路的输出端；
[0018]第一电压比较电路用于比较微安档分流电阻两端的电压与第一阈值电压；第二电压比较电路用于比较安培档分流电阻两端的电压与第二阈值电压；
[0019]控制单元一方面根据上述两个比较电路的输出的切档条件信号提供模拟的切档触发信号，以触发切档开关断开或导通；另一方面根据微安档电流检测电路与安培档电流检测电路的输出信号获取电流检测值。
[0020]优选的，切档触发单元还包括第三电压比较电路，第三电压比较电路的输入端连接毫安档分流电阻，输出端连接控制单元的第三切档触发信号输入端；控制单元的第三检测电流输入端连接毫安档电流检测电路的输出端；第三电压比较电路用于比较毫安档分流电阻两端的电压与第三阈值电压。
[0021]优选的，上述第一电压比较电路、第二电压比较电路和第三电压比较电路均包括检测放大电路、阈值电压生成电路和比较器；
[0022]各检测放大电路并联在各比较电路连接的分流电阻的两端，用于检测所述分流电阻两端的端电压；阈值电压生成电路在控制单元的控制下生成本档位的阈值电压；比较器用于比较同一档位的分流电阻两端的端电压与阈值电压，获取切档触发信号。
[0023]优选的，上述微安档电流检测电路、毫安档电流检测电路和安培档电流检测电路均包括串联的检测放大电路和模数转换电路；检测放大电路用于检测各档位对应的分流电阻两端的电压并放大，模数转换电路用于将所述放大后的电压转换为数字信号。
[0024]优选的，第一阈值电压为ImA*微安档分流电阻阻值；第二阈值电压为1A*安培档分流电阻阻值；第三阈值电压为ImA*毫安档分流电阻阻值；其中，*符号表示相乘。
[0025]为实现本发明目的，按照本发明的另一个方面，提供了一种电流检测系统的档位切换方法，将电流检测与档位切换分开控制，以减小电流检测并经模数转换和数字处理以获取符合精度要求的检测值到档位切换之间的时延，提高档位切换的实时性，进一步提高电流检测的灵敏度，并将档位切换瞬间因分流电阻带来的输出电压瞬变降到最小，同时减小因档位切换、尤其是从一个电流档位切换至另一个电流档位时大电流对分流电阻的冲击;
[0026]对于具有微安档和安培档两个档位的电流检测系统的档位切换方法，具体包括如下步骤:
[0027](I)当待测电流为微安档电流时，根据两个档位的电压检测值与阈值电压的比较结果控制切档开关Switch断开，微安档电流检测电路和安培档电流检测电路同时接入母线；根据微安档电流检测电路的检测值获取系统的电流检测值；
[0028](2)当待测电流跳变至安培档时，根据两个档位的电压检测值与阈值电压的比较结果控制切档开关Switch导通，将微安档电流检测电路短路，根据安培档电流检测电路的检测值获取系统的电流检测值；
[0029](3)当待测电流由安培档降为微安档时，根据两个档位的电压检测值与阈值电压的比较结果控制切档开关Switch断开，微安档电流检测电路再次被接入母线，根据微安档电流检测电路的检测值获取系统的电流检测值；
[0030](4)当待测电流超出安培档电流检测电路的上限值时，视为当前母线电路过流，关闭电源输出。
[0031]优选的，对于具有微安档、毫安档和安培档三个档位的电流检测系统的档位切换方法，具体包括如下步骤:
[0032](I)当待测电流为微安档时，根据三个档位的电压检测值与对应的阈值电压的比较结果控制第一切档开关Switchl和第二切当开关Switch2断开，微安档电流检测电路、毫安档电流检测电路和安培档电流检测电路同时接入母线；根据微安档电流检测电路的检测值获取系统的电流检测值；
[0033](2)当待测电流由微安档跳变至毫安档时，根据所述三个档位的电压检测值与对应的阈值电压的比较结果控制第一切档开关Switchl导通，将微安档电流检测电路短路，毫安档电流检测电路和安培档电流检测电路同时接入母线；根据毫安档电流检测电路的检测值获取系统的电流检测值；
[0034](3)当待测电流持续为毫安档时，根据毫安档和安培档两个档位的电压检测值与对应的阈值电压的比较结果控制第一切档开关Switchl持续导通，微安档电流检测电路持续被短路，根据毫安档电流检测电路的检测值获取系统的电流检测值；
[0035](