专利名称：电流检测装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及可精确地检测从小电流到大电流的范围内的电流的电流检测装置并且涉及用于这种装置的控制方法。
但是，在
图19的实例中，有这样一个问题，当检测小电流和大电流时，它们互相发生影响。
发明目的和概述因而，本发明的一个目的是提供电流检测装置和提供这种装置的控制方法，在所述装置中因为能扩大电流检测范围并且能独立检测电流，所以可以使电流的影响最小化，可以减小误差，并且可以降低损耗。
按照本发明的第一方面，提供电流检测装置，它包括设置在输入端和输出端之间的第一电阻；与第一电阻并联设置的第一开关装置；用于控制开关装置的控制装置；用于检测流入第一电阻的电流或者在第一电阻上产生的电位差的第一检测装置；设置成与至少第一开关装置串联的第二电阻；以及用于检测流入第二电阻的电流或在第二电阻上产生的电位差的第二检测装置，其中控制装置在第一检测装置检测到等于或大于第一预定值的电流或电位差时断开所述开关装置，并且在第二检测装置检测到等于或小于第二预定值的电流或电位差时接通所述开关装置，而且第一和第二检测装置输出检测到的电流或电位差。
按照本发明的第二方面，提供一种用于电流检测装置的控制方法，所述电流检测装置包括设置在输入端和输出端之间的第一电阻；与第一电阻并联设置的开关装置；用于控制开关装置的控制装置；用于检测流入第一电阻的电流或者在第一电阻上产生的电位差的第一检测装置；设置成与至少所述开关装置串联的第二电阻；以及用于检测流入第二电阻的电流或在第二电阻上产生的电位差的第二检测单元，其中，当第一检测装置检测到等于或大于第一预定值的电流或电位差时，断开所述开关装置，当第二检测装置检测到等于或小于第二预定值的电流或电位差时，接通所述开关装置，而且第一和第二检测装置输出检测到的电流或电位差。
由于与安排在输入端和输出端之间的第一电阻并联设置的开关装置，可以这样检测第一电阻获得的电流或电位差和第二电阻获得的电流或电位差、使得第一和第二电阻不相互影响。
参照附图从下列详细描述以及所附权利要求书将明白本发明的上述及其他目的和特征。
图5是应用本发明的第三实施例的方框图；图6表示用于说明本发明的特性曲线的实例；图7是应用本发明的第一实例的方框图；图8A和8B表示用于说明本发明的特性曲线的实例；图9是应用本发明的第二实例的方框图；图10是应用本发明的第三实例的方框图；图11是应用本发明的第四实施例的方框图；图12是应用本发明的第四实施例的另一个实例的方框图；图13是应用本发明的第五实施例的方框图；图14是应用本发明的第六实施例的第一实例的方框图；图15是应用本发明的第六实施例的第二实例的方框图；图16是应用本发明的第六实施例的第三实例的方框图；图17是用于说明应用本发明的第六实施例的操作的流程图；图18是应用本发明方框图；以及图19是传统电流检测的实例的方框图。
图中具有基本上相同功能的组成部分和具有基本上相同作用的信号以同样的标号标明并且删去其重叠的描述。图1表示应用本发明的第一实施例。从输入端Ti提供整流后的电压和电流。电阻1和2串联在输入端Ti与输出端To之间。负载连接到输出端To。在实例中，当电阻1的电阻值R1与电阻2的电阻值R2相比时，有R1＞R2的关系。
在PNP型晶体管3的发射极与集电极之间设置电阻1，并且还在其间设置了恒流检测电路5。晶体管3的基极连接到控制电路4并且被控制电路4控制。恒流检测电路5从电阻1两端的电压检测电流。电流检测电路6连接到电阻2的两端并且从电阻2两端的电压来检测电流。恒流检测电路5检测小电流而电流检测电路6检测大电流。
当恒流检测电路5检测小电流时，信号被加至控制电路4。控制电路4把用于提高晶体管3的阻抗的信号加至晶体管3的基极。因此，没有电流流入晶体管3。此时，控制晶体管3的阻抗使得它不会等于或大于(流入电阻1的电流I1×电阻1的电阻值R1)。
也就是说，当恒流检测电路5检测到预定值的电流且晶体管3截止时，恒流检测电路5不能检测随后的电流变化。因此，作为导通晶体管3的信号，输出按照由电流检测电路6检测的电流的信号。
图2表示第一实施例的另一个实例。在图2中所示的另一实例中，用ΔV检测电路5’代替恒流检测电路5。ΔV检测电路5’检测电阻1两端电压的电位差，即ΔV。当检测到ΔV时，在控制电路4上加信号。控制电路4把所述用于提高晶体管3的阻抗的信号加在晶体管3的基极上。如上面提到的，甚至在检测ΔV时，也可以获得与通过恒流检测获得的类似的效果。
图3表示本发明的第二实施例。电阻11、12和13串联地插在输入端Ti与输出端To之间。电阻11设置在PNP型晶体管14的发射极与集电极之间，并且ΔV11检测/控制电路15’也设置在其间。晶体管14的基极连接到ΔV11检测/控制电路15’并且受ΔV11检测/控制电路15’控制。ΔV11检测/控制电路15’从电阻11两端的电压检测电流。当ΔV11检测/控制电路15’检测到预定的电位差(ΔV11)时，把用于提高晶体管14的阻抗的信号加至晶体管14的基极。
在PNP型晶体管16的发射极与集电极之间串联地设置电阻11和12并且还在其间设置了ΔV12检测/控制电路17’。晶体管16的基极连接到ΔV12检测/控制电路17’。ΔV12检测/控制电路17’控制晶体管16。ΔV12检测/控制电路17’从串联设置的电阻11和12两端的电压检测电流。当ΔV12检测/控制电路17’检测到预定的电位差(ΔV12)时，把用于提高晶体管16的阻抗的信号加在晶体管16的基极上。另外，从ΔV12检测/控制电路17’把用于减小晶体管14的阻抗的信号加在ΔV11检测/控制电路15’上。
电流检测电路18连接到电阻13的两端并且从电阻13两端的电压检测电流。电流检测电路18根据检测到的电流经过端子Ta发送信号到例如微计算机。
当如上所提到的ΔV11检测/控制电路15’检测到作为电阻11两端电压的电位差ΔV11时，不会出现等于或大于流入电阻11的最大电流I11的电流。当ΔV12检测/控制电路17’检测到作为电阻11和12两端电压的电位差ΔV12时，不会出现等于或大于流入电阻12的最大电流I12的电流。实际上，因为晶体管14的阻抗降低了，ΔV12是由电阻12两端电压的电位差产生的。
尽管在第二实施例中已经用到ΔV11检测/控制电路15’，但是可以使用恒流检测/控制电路，也可以使用ΔV11检测电路和控制电路，或者也可以使用恒流检测电路和控制电路。尽管已经用到ΔV12检测/控制电路17’，但是可以使用恒流检测电路和控制电路，也可以使用ΔV12检测电路和控制电路，或者也可以使用恒流检测电路和控制电路。
把电阻11的电压降设置成低于ΔV11。把电阻12的电压降设置成低于ΔV12。图4中所示虚线表示电阻11产生的电压降Va和电阻12产生的电压降Vb。就电压降Va而言，选择电阻11以便获得高于ΔV11的电压值直至电流Ib。当电流为电流Ib之后的电流时，例如，电流Ic，晶体管14导通。即选择晶体管14导通时的电流以便获得大于电流Ib的电流值。至于电压降Vb，选择电阻12以便获得高于ΔV12的电压值直至电流Ie。当电流为电流Ie之后的电流时，例如，电流If，晶体管16导通。即这样选择晶体管16导通时的电流、以便获得大于电流Ie的电流值。
还有可能从电阻11检测ΔV11来导通晶体管14和通过从电阻12检测ΔV12来导通晶体管16。在这种情况下，通过小于电流Ib的电流导通晶体管14并且通过小于电流Ie的电流导通晶体管16。
而且，也在该装置具有恒流检测电路的情况下，类似地，为了减小晶体管的损耗，当检测到预定电流时，使晶体管导通或截止。当晶体管14导通时，无法从电阻11两端的电压检测电流。但是，因为可以从电阻12检测到的最大电流I12满足I12＞I11的关系，所以在本实施例中电流I11是从电流I12中分出的。因而，晶体管14通过分出的电流I11导通或截止。类似地，从经电阻13检测到的最大电流I13中分出电流I11，并且晶体管16的导通/截止操作是由分出的电流I12来控制的。
将参照图5描述本发明的第三实施例。在第三实施例中，在输入端Ti与输出端To之间并联地设置电阻11、12和13，在电阻12与输入端Ti之间设置晶体管14，而在电阻13与输入端Ti之间设置晶体管16。尽管未示出，从晶体管14的基极引出的端子Tb连接到控制电路，并且从晶体管16的基极引出的端子Tc连接到控制电路。此时，假定在电阻11的电阻值R11、电阻12的电阻值R12和电阻13的电阻值R13之间有这样的关系R11＞R12＞R13。
在图6中所示从时间点ta至时间点tb的一段时间里从电阻11两端的电压检测到恒定电流。如上所述，因为晶体管14由ΔV驱动，所以它在时间点tb之后导通。类似地，因为如上所述晶体管16也由ΔV驱动，所以它在时间点tc之后导通。此时，晶体管14截止。即使晶体管14截止，也能通过电阻13检测大电流。因为R11＞＞R13，所以可以从电阻13两端电压检测到精确的电流。
图7表示应用本发明的第一个实例的方框图。如图7中所示，晶体管3也可以由流入电阻2的电流值来控制。在图7中所示实例中，通过电流检测电路6从电阻2两端的电压来检测流入电阻2的电流。当检测值等于预定值时，从电流检测电路6施加信号至阻抗变化电路21。阻抗变化电路21通过恒流检测电路5从控制电路4把用于减小晶体管3的阻抗的信号加在晶体管3的基极，以便减小晶体管3的阻抗。
如图8A中所示，流入电阻1的电流I1在时间点td开始减小而流入电阻2的电流I2开始增大。在时间点te，电流I1几乎达到零，至于电流I2，可以检测到所供给的电流。在时间点td，如图8B中所示，晶体管3的阻抗开始减小。在时间点te，晶体管3的阻抗几乎达到零。通过这种方法，可以降低检测损耗。
图9表示应用本发明的第二个实例的方框图。如图9中所示，也是在使用三个电阻11，12和13的情况下，类似地，电流检测电路31检测流入电阻12的电流并且当检测到的电流等于预定值时，把信号加在阻抗变化电路32上。阻抗变化电路32通过恒流控制电路15提供信号至晶体管14的基极以减小晶体管14的阻抗。
电流检测电路18检测流入电阻13的电流。当检测电流等于预定值时，把信号加在阻抗变化电路33上。阻抗变化电路33通过恒流控制电路17给晶体管16的基极提供信号以便减小晶体管16的阻抗。
还在图9中所示的方框图中，以类似于上述图7中所示方框图的电路的方式，当流入电阻12的电流等于预定值时，晶体管14的阻抗开始减小。而且，当流入电阻13的电流等于预定值时，执行这样的控制以便开始减小晶体管16的阻抗。
图10表示应用本发明的第三个实例的方框图。电流检测电路41检测流入电阻12的电流。当检测电流达到预定值时，通过恒流变化电路42把信号加在恒流控制电路15上，以便减小检测到的恒定电流以减小流入电阻11的电流。电流检测电路18检测流入电阻13的电流。当检测到的电流达到预定值时，通过恒流变化电路43把信号加在恒流控制电路17上，以便减小检测到的恒定电流以减小流入电阻12的电流。
图11表示本发明的第四实施例。第四实施例也可用于从两个方向供给电压和电流的情况。从端子Tio1或Tio2供给电压和电流。当从端子Tio1供给电压和电流时，通过晶体管3a、控制电路4a和检测电路5a检测流入电阻1的电流。当从端子Tio2供给电压和电流时，通过晶体管3b、控制电路4b和检测电路5b检测流入电阻1的电流。通过电流检测电路6检测流入电阻2的电流。按照检测到的电流来控制晶体管3a或3b的导通/截止操作。
尽管在第四实施例中使用晶体管3a和3b，但是也可用FET(场效应管)来代替每个晶体管。在这种情况下，由于有FET中的寄生二极管产生的大约0.6伏的电压降，要考虑到这大约0.6伏的电压降来设置ΔV。
尽管如上所述在第四实施例中使用了检测电路5a和5b，但是也可以使用恒流检测电路来代替它们中的每一个，或者也可以使用ΔV检测电路。
图12表示第四实施例的另一实例。在微计算机51中，当恒流检测电路5和6中的每一个检测到预定值的电流时，由恒流检测电路5提供信号。微计算机51按照提供的信号通过控制电路4a和4b控制晶体管3a和3b。
如上所述，通过使用微计算机，在从电阻1两端电压获得的电流和/或从电阻2两端电压获得的电流的基础上，可以把晶体管3a和3b的控制设置成各种控制方式。
图13表示本发明的第五实施例。在电流检测电路6中，当检测到的电流等于预定值时，把信号提供给控制电路61。控制电路61响应提供的信号，通过控制电路4控制晶体管3的导通/截止操作。类似地，控制电路61改变流入电阻1并且由电流检测电路62检测到的电流的预定值，或者控制电路61根据提供的信号终止电流检测电路62的检测操作。由电流检测电路62检测流入电阻1的电流。当检测到的电流等于预定值时，从Te端输出信号。
图14表示本发明的第六实施例的第一个实例。由电流检测电路71检测电流。当检测到的电流等于预定值时，从Tf端输出信号。由电流检测电路72检测电流。当检测电流等于预定值时，从Tg端输出信号。电流检测电路6检测流入电阻2的电流。当检测到的电流等于或小于第一电流值时，从电流检测电路6把信号(b)供给复位电路73。当检测到的电流等于或小于比第一电流值大的第二电流值时，从电流检测电路6把信号(a)提供给检测终止电路74和开关操作电路75。
复位电路73把复位信号加到检测终止电路74和开关操作电路75上。当提供信号(a)时，检测终止电路74使电流检测电路71的检测操作停止。当从复位电路73提供信号时，检测终止电路74使电流检测电路71能执行检测操作。当提供信号(a)时，开关操作电路75向控制电路4提供一个信号以便导通晶体管3。当从复位电路73提供信号时，开关操作电路75向控制电路4提供一个信号以便截止晶体管3。
图15表示本发明的第六实施例的第二个实例。如图15中所示，也可以并联地设置电阻1和2。
尽管图15中所示的ΔV检测电路5′从电阻1两端检测ΔV，因为在电阻1和2之间有R1＞R2的关系，也可从晶体管3的发射极和集电极这两端检测ΔV。
图16表示本发明的第六实施例的第三个实例。在第三个实例中，还提供了开关电路用于控制ΔV。电流检测电路6检测流入电阻2的电流。当检测到的电流等于或小于第一电流值时，从电流检测电路6提供信号(b)至检测操作电路81和开关断开电路84。当检测到的电流等于或大于比第一电流值大的第二电流值时，从电流检测电路6把信号(a)加至检测终止电路82上和开关接通电路83上。
当从检测操作电路81供给信号时，电流检测电路71检测流入电阻1的电流。当从检测终止电路82供给信号时，电流检测电路71停止检测电流的操作。当从开关接通电路83供给信号时，开关电路85接通。当从开关断开电路84供给信号时，开关电路85断开。
现将参照图17中所示流程图描述在第六实施例中的操作。在步骤S1，电流检测电路6检测电流。在步骤S2，判断检测到的电流是否等于或大于第二电流值。当确定它等于或大于第二电流值时，处理程序前进到步骤S3。当确定它小于第二电流值时，处理程序转回到步骤S1。在步骤S3中，执行时间常量Δt的延迟。在步骤S4，停止电流检测电路71的检测操作。在步骤S5，执行时间常量Δt的延迟。在步骤S6，把导通晶体管3的信号加在控制电路4上。
在步骤S7，电流检测电路6检测电流。在步骤S8，判断检测到的电流是否等于或小于第一电流值。当确定它等于或小于第一电流值时，处理程序前进到步骤S9。当确定它大于第一电流值时，处理程序转回到步骤S7。在步骤S9中，执行时间常量Δt的延迟。在步骤S10，把截止晶体管3的信号加在控制电路4上。在步骤S11，执行时间常量Δt的延迟。在步骤S12，执行电流检测电路71的检测操作。处理程序返回步骤S1。
在图17所示的流程图中，在步骤S3、S5、S9和S11中的时间常量Δt不是总有必要的延迟。可根据其设置方法删除这种控制。
图18表示应用本发明的AC(交流)适配器的电路图的实施例。由市场上现有的电源101提供的合适的电源经过包括电容器102、干扰抑制器103、滤波器104、二极管电桥105和电容器106的整流电路。电阻107、电容器108、电阻109、二极管110、PNP型晶体管112和电阻111设置在整流电路与变压器129的初级绕组1291之间。晶体管112、晶体管113和晶体管114设置在初级绕组1291和次级绕组1292之间。
为次级绕组1292设置用于接收发自变压器129的次级侧的信号的接收单元。第一接收单元包括由光耦合器的光电二极管PC1b和NPN型晶体管124构成的接收单元；以及由电阻116、电阻119、二极管120、二极管125、电容器126、电阻127和电容器128构成的电源单元。第一接收单元接收表示负载已被连接到次级侧的信号。第二接收单元包括由光耦合器的光电二极管PC2b和NPN型晶体管121构成的接收单元；以及由电容器115、电阻117、二极管130、和电容器118构成的电源单元。第二接收单元接收表示在次级侧已经检测到恒定电压和恒定电流的信号。电容器122和电阻123设置在第一和第二接收单元的接收单元和电源单元之间。
为用作变压器的次级侧的第三绕组1293设置包括二极管131和电容132的整流电路。与整流电路并联地设置稳压二极管133。由电阻134、光耦合器的发光二极管PC1a和NPN型晶体管148构成的第一发送单元设置成与整流电路并联。由电阻135、光耦合器的发光二极管PC2a和NPN型晶体管149构成的第二发送单元也设置成与整流电路并联。
在整流电路与输出端146之间串联地设置电感136和电阻137。在整流电路与输出端147之间设置电阻144。电阻137用于检测小电流。ΔV检测电路140从电阻137两端电压检测ΔV。当ΔV检测电路140检测到预定值时，PNP型晶体管138通过控制电路139被导通。类似地，当ΔV检测电路140检测到预定值时，提供一个信号给电压电流检测电路141。
电阻142和电容器145设置成并联在输出端146与147之间。电压电流检测电路141从电阻142和输出端147的结点检测电压和/或电流。在电压电流检测电路141中，根据检测到的电压和/或电流以及从ΔV检测电路140获得的信号控制NPN型晶体管148。当晶体管148导通时，发光二极管PC1a点亮，并且表示已经连接了负载的信号被发送到初级侧。电流检测电路143从电阻144两端电压检测电流。当检测到的电压等于预定值时，晶体管149导通。当晶体管149导通时，发光二极管PC2a点亮，并且表示已经检测到恒定电流和恒定电压的信号被发送到初级侧。
按照本发明，可以扩大电流检测范围。因为有可能构造这样的装置使得它不受不同检测电路的影响，所以可以减小损耗，而且可以减小检测误差。
本发明不限于上述实施例，在本发明的所附权利要求书的精神和范围之内的许多修改和变化是可能的。
权利要求
1.一种电流检测装置，它包括设置在输入端和输出端之间的第一电阻；与所述第一电阻并联设置的第一开关装置；用于控制所述开关装置的控制装置；用于检测流入所述第一电阻的电流或在所述第一电阻上产生的电位差的第一检测装置；设置成与至少所述第一开关装置串联的第二电阻；以及用于检测流入所述第二电阻的电流或在所述第二电阻上产生的电位差的第二检测装置；其中所述控制装置当所述第一检测装置检测到等于或大于第一预定值的电流或电位差时断开所述开关装置而且当所述第二检测装置检测到等于或小于第二预定值的电流或电位差时接通所述开关装置，而且所述第一和第二检测装置输出所述检测到的电流或电位差。
2.权利要求1的装置，其特征在于还包括可改变所述第一开关装置的阻抗的阻抗变化装置。
3.权利要求1的装置，其特征在于还包括可改变所述第一检测装置的所述第一预定值的变化装置。
4.权利要求1的装置，其特征在于还包括与所述第二电阻并联设置的第二开关装置；设置成与至少所述第二开关装置串联并且具有小于所述第二电阻的值的第三电阻；以及用于从所述第三电阻检测电流或小电压的第三检测装置。
5.权利要求4的装置，其特征在于还包括可改变所述第二开关装置的阻抗的阻抗变化装置。
6.权利要求4的装置，其特征在于还包括可改变所述第三检测装置的第三预定值的变化装置。
7.一种用于电流检测装置的控制方法，所述电流检测装置包括设置在输入端和输出端之间的第一电阻；与所述第一电阻并联设置的开关装置；用于控制所述开关装置的控制装置；用于检测流入所述第一电阻的电流或在所述第一电阻上产生的电位差的第一检测装置；设置成与至少所述开关装置串联的第二电阻；以及用于检测流入所述第二电阻的电流或在所述第二电阻上产生的电位差的第二检测装置；其中当所述第一检测装置检测到等于或大于第一预定值的电流或电位差时断开所述开关装置，当所述第二检测装置检测到等于或小于第二预定值的电流或电位差时接通所述开关装置，以及所述第一和第二检测装置输出所述检测到的电流或电位差。
全文摘要
扩大电流的检测范围并且可独立地检测电流,使得可减小误差并且可减少损耗。从输入端Ti供给整流电压和整流电流。电阻1和2串联地设置在输入端Ti和输出端To之间。负载连接到输出端To。电阻1设置在晶体管3的发射极与集电极之间且恒流检测电路5也设于其间。晶体管3的基极连接至控制电路4并且由控制电路4来控制晶体管3的导通/截止操作。恒流检测电路5从电阻1两端电压检测电流。电流检测电路6连接到电阻2的两端并且从电阻2两端电压检测电流。恒流检测电路5检测小电流。电流检测电路6检测大电流。当恒流检测电路5检测到小电流时,信号被提供给控制电路4。控制电路4向晶体管3的基极提供提高晶体管3的阻抗的信号。
文档编号H02M3/335GK1359008SQ0112306
公开日2002年7月17日 申请日期2001年7月24日 优先权日2000年7月24日
发明者永井民次, 池田多闻, 山崎和夫 申请人:索尼公司