專利名稱：多路高壓小電流檢測電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測電路領(lǐng)域，尤其涉及一種多路高壓小電流檢測電路。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，在進(jìn)行多路高壓電流檢測時，由于多路高壓輸出共地，所以很難直接在低端進(jìn)行電流檢測，現(xiàn)有的產(chǎn)品通常從高壓輸出端直接串聯(lián)電阻進(jìn)行電流取樣，再經(jīng)過運(yùn)放將電阻的取樣電壓放大，得到實際的檢測輸出電壓。如圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)多路高壓小電流檢測電路。由于各路檢測電路都一祥，圖示中選擇一路高壓小電流檢測電路進(jìn)行說明，該電路元件及連接關(guān)系如圖所示，文字部分不再描述。圖1中電路存在以下問題，導(dǎo)致對微小電流的檢測不夠精確第一，共模電壓太高，如可達(dá)數(shù)千伏以上，差模電壓太低，如IOuA的電流流過100K 的電阻Ra，電壓只有IV，Ra太大則會導(dǎo)致高壓損失大，由于運(yùn)放的共模抑制比是有限的，如 LM358只有70dB左右，使得運(yùn)放的輸出與實際檢測到的電流存在較大差別；第二，電路要求分壓電阻的対稱性極高，如要求Rl = R3，R4 = (R2+VR1)，如果稍有偏差，則導(dǎo)致相同的檢測電流，有不同的輸出電壓。表現(xiàn)在實際生產(chǎn)吋，如不同臺次的電源， 由于電阻不對稱的原因，相同的檢測電流，輸出電壓Vo差別很大，超過規(guī)格范圍的要求；第三，特別嚴(yán)重的是，如果輸出高壓Vtx發(fā)生變化，相同檢測電流，檢測的輸出電壓Vo也會發(fā)生變化，所以對于要求高壓輸出可調(diào)的應(yīng)用，此檢測電路根本無法滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了ー種新的電路設(shè)計方案，使得檢測輸出電壓隨被檢測電流的變化而線性變化，并且檢測電流可達(dá)UA級甚至更低，受輸出高壓的大小影響極小，實用度高。為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種多路高壓小電流檢測電路，所述電路包括至少兩路高壓小電流檢測電路，所述高壓小電流檢測電路包括高壓發(fā)生器、高壓輸出端、主負(fù)載、其它負(fù)載、偏置電壓源、用于檢測總電流的第一取樣電阻、用于檢測其它負(fù)載電流的第二取樣電阻、檢測所述第一取樣電阻兩端電壓的第一檢測電路、檢測所述第二取樣電阻兩端電壓的第二檢測電路以及運(yùn)算放大器，其中所述高壓發(fā)生器的高壓端連接兩個支路，第一支路接高壓輸出端，高壓輸出端通過主負(fù)載接地，第二支路接所述其它負(fù)載，其它負(fù)載的另一端串聯(lián)第二取樣電阻后接地，高壓發(fā)生器的低壓端依次串聯(lián)第一取樣電阻和偏置電壓源后接地，所述運(yùn)算放大器的第一輸入端接第一檢測電路的輸出端，所述運(yùn)算放大器的第二輸入端接第二檢測電路輸出端，運(yùn)算放大器的輸出端為檢測結(jié)果輸出。具體地，所述第一檢測電路、第二檢測電路分別為運(yùn)算放大電路。具體地，所述至少兩路高壓小電流檢測電路共用一個高壓發(fā)生器和ー個偏置電壓源。具體地，所述偏置電壓源可為正電壓，零電壓或負(fù)電壓。
具體地，所述第一取樣電阻、第二取樣電阻均包括一個或多個電阻。具體地，所述運(yùn)算放大器為加法器或減法器，具體取決于兩取樣電阻所在電路的參考方向是否一致，若一致時采用減法器，不一致時采用加法器。具體地，所述其它負(fù)載包括輸出高壓閉環(huán)控制的采樣電路等。本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明方案將改變傳統(tǒng)從高壓端電流取樣的方法，每路的高壓電流從低壓端進(jìn)行電流取樣，由于從低壓端取樣，共模電壓大大減少，從而提高了差模電流檢測精度，實現(xiàn)uA 級甚至更低的電流檢測。除此之外，本發(fā)明采用運(yùn)算放大器通過運(yùn)算方法從混疊的電流中檢測出所需電流分量，因而可以在混疊有其它負(fù)載電流的低壓端準(zhǔn)確檢測高壓電源的高壓輸出端的輸出電流，解決了采用常規(guī)差分電流檢測方法時，對電路元件極端的難以達(dá)到的精度要求問題。


圖I是本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)多路高壓小電流檢測電路圖；圖2是本發(fā)明實施例多路聞壓小電流檢測電路原理圖；圖3是本發(fā)明實施例多路高壓小電流檢測電路圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明方案將改變傳統(tǒng)從高壓端電流取樣的方法，每路的高壓電流從低壓端進(jìn)行電流取樣，由于從低壓端取樣，共模電壓大大減少，從而提高了差模電流檢測精度，實現(xiàn)uA 級甚至更低的電流檢測。除此之外，本發(fā)明采用運(yùn)算放大器通過運(yùn)算方法從混疊的電流中檢測出所需電流分量，因而可以在混疊有其它負(fù)載電流的低壓端準(zhǔn)確檢測高壓電源的高壓輸出端的輸出電流，解決了采用常規(guī)差分電流檢測方法時，對電路元件極端的難以達(dá)到的精度要求問題。實施例I參見圖2，是本發(fā)明實施例多路高壓小電流檢測電路原理圖，所述檢測電路包括至少兩路高壓小電流檢測電路，由于每路高壓小電流檢測電路原理圖基本相同，圖中只畫出其中一路的高壓小電流檢測電路原理圖。如圖所示，所述高壓小電流檢測電路包括高壓發(fā)生器、高壓輸出端、主負(fù)載(RL)、 其它負(fù)載、偏置電壓源、用于檢測總電流(IL+IA)的第一取樣電阻(Rsl)、用于檢測其它負(fù)載電流(IA)的第二取樣電阻(Rs2)、檢測所述第一取樣電阻(Rsl)、兩端電壓的第一檢測電路、檢測所述第二取樣電阻(Rs2)兩端電壓的第二檢測電路以及運(yùn)算放大器，其中所述高壓發(fā)生器的高壓端連接兩個支路，第一支路接高壓輸出端，高壓輸出端通過主負(fù)載(RU接地，第二支路接所述其它負(fù)載，其它負(fù)載的另一端串聯(lián)第二取樣電阻(Rs2)后接地，高壓發(fā)生器的低壓端依次串聯(lián)第一取樣電阻(Rsl)和偏置電壓源后接地，所述運(yùn)算放大器的第一
4輸入端接第一檢測電路的輸出端，所述運(yùn)算放大器的第二輸入端接第二檢測電路輸出端， 運(yùn)算放大器的輸出端為檢測結(jié)果輸出。具體地，所述第一檢測電路、第二檢測電路分別為運(yùn)算放大電路。具體地，所述至少兩路高壓小電流檢測電路共用一個高壓發(fā)生器和ー個偏置電壓源，共用偏置電壓源不會影響電流檢測輸出電壓值。具體地，所述偏置電壓源可為正電壓，零電壓或負(fù)電壓。具體地， 所述第一取樣電阻、第二取樣電阻均包括ー個或多個電阻。圖2中高壓小電流檢測電路的工作原理如下本電路采用從偏置電壓源與高壓發(fā)生器低壓端的支路中，用電阻Rsl檢測主負(fù)載電流IL的方法，不同于高壓端直接電流檢測，即只有IL通過檢測電路，由于在實際電路中， 并非只有IL流過電阻Rsl，還有ー些其它負(fù)載的電流，例如流過用于穩(wěn)定輸出高壓的反饋電阻的電流等，這部分多余的電流會使檢測輸出電壓有較大誤差，特別是對UA級或更低的電流檢測時，表現(xiàn)尤為突出，為克服這部分多余電流的影響，本發(fā)明的設(shè)計思想是采用雙電流或多電流檢測電路，以下以雙電流檢測電路為例進(jìn)行說明一路檢測通過Rsl的所有電流，也即總電流，其中含主負(fù)載電流IL及其它負(fù)載電流IA，需要說明的是，其它負(fù)載電流IA可能包含ー個或多個分量，即IA = IA1+IA2+···，得到的檢測電壓為Vl ；另一路単獨(dú)檢測除IL這部分電流之外的多余電流IA，取得的檢測電壓值為V2 ；然后再用一級減法電路或加法電路，取得兩者的差值A(chǔ)V = V1-V2，完全去掉多余電流的影響，此Δ V就是完全反映真實檢測電流IL的電壓值，再將ΔΥ放大，得到完全正比于真實檢測主負(fù)載電流IL的輸出電壓值Vo。本發(fā)明改變傳統(tǒng)從高壓端電流取樣的方法，將每路的高壓電流IL從低壓端用電阻Rsl取樣。由于從低壓端取樣，共模電壓大大減少，從而提高了差模電流檢測精度，實現(xiàn) uA級甚至更低的電流檢測；此處偏置電壓源，可以是電壓較低的正電壓，或者是零電壓即接地，也可以是負(fù)電壓；本發(fā)明采用運(yùn)算放大器通過運(yùn)算方法從混疊的電流中檢測出所需電流分量，因而可以在混疊有其它負(fù)載電流的低端準(zhǔn)確檢測高壓電源的高端輸出端的輸出電流，解決了采用常規(guī)差分電流檢測方法吋，對電路元件極端的難以達(dá)到的精度要求問題。實施例2參見圖3，是本發(fā)明實施例多路高壓小電流檢測電路圖。由于每路高壓小電流檢測電路圖基本相同，圖中只畫出其中一路的高壓小電流檢測電路圖。圖中各元件及連接關(guān)系如圖所示，此處不再詳述。圖中高壓小電流檢測電路，采用低壓端電流檢測的方法，此處的偏置電壓源是ー 個-1200V的電壓偏置電路，可供兩路或多路檢測電路使用，電路可實現(xiàn)電流檢測輸出電壓 Vo與被檢測的主負(fù)載電流IL的線性關(guān)系式Vo = 0. 1 X IL+2.5(単位Vo-伏，IL-uA)，并且檢測輸出電壓幾乎不受輸出高壓值的影響，在-750V +3000V的范圍內(nèi)保持Vo = O. 1 X IL+2. 5 不變。以下對電路圖“K-TRANSFER”的原理進(jìn)行說明電流ILl是實際要檢測的主負(fù)載電流即有用電流，電流IAl是其它負(fù)載電流即無用電流，(IL1+IA1)這兩個電流通過電阻R118(5. IMF 1/2W)進(jìn)行電壓采樣，再送入運(yùn)放 UlOOC(LM358)后，得到與電流(IL1+IA1)相關(guān)的輸出電壓Vll ；同時，電流IAl通過電阻 R122(11KF 0805)進(jìn)行電壓采樣，得到與電流相關(guān)的輸出電壓V12 ；
￥11與￥12被送入由仍0( (11058)與周邊元件組成的反相加法器，也就是減法器， 以及放大電路中，兩數(shù)值相減后被放大，得到僅與主負(fù)載電流ILl相關(guān)的輸出電壓Vo，并且 Vo = 0. I X IL+2. 5。圖中R119取值與R118相等(5. IMF 1/2W)，加入R119是為了消除-1200V偏置電壓所產(chǎn)生電流的影響。因為運(yùn)放的兩個輸入端電平約為2. 5V，所以-1200V偏置電壓必然會在運(yùn)放的輸入串聯(lián)電阻R108和R109中產(chǎn)生電流；而由-1200V偏壓所導(dǎo)致的流經(jīng)R108的電流必然流經(jīng)取樣電阻R118，并在R118上產(chǎn)生電壓降，從而影響電流檢測結(jié)果；加入R119 后，會在差分放大器的另一輸入回路中產(chǎn)生相同的電壓降，抵消上述R118上的壓降，從而消除-1200V偏置電壓導(dǎo)致的另一個“其它電流”對檢測結(jié)果的影響。綜述本方案輸出高壓可調(diào)的小電流檢測電路，在共用-1200V低壓端電源的情況下，實現(xiàn)了各路負(fù)載電流的獨(dú)立檢測，而且不受輸出高壓值的影響，在-750V +3000V的范圍內(nèi)取得一致的電流檢測輸出電壓。本發(fā)明方案將每路的高壓電流從低壓端進(jìn)行電流取樣，改變傳統(tǒng)從高壓端電流取樣的方法。由于從低壓端取樣，共模電壓大大減少，從而提高了差模電流檢測精度，實現(xiàn)uA 級甚至更低的電流檢測。除此之外，本發(fā)明采用運(yùn)算放大器通過運(yùn)算方法從混疊的電流中檢測出所需電流分量，因而可以在混疊有其它負(fù)載電流的低壓端準(zhǔn)確檢測高壓電源的高壓輸出端的輸出電流，解決了采用常規(guī)差分電流檢測方法時，對電路元件極端的難以達(dá)到的精度要求問題。以上所揭露的僅為本發(fā)明較佳實施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。
權(quán)利要求
1.一種多路高壓小電流檢測電路，其特征在于，所述電路包括至少兩路高壓小電流檢測電路，所述高壓小電流檢測電路包括高壓發(fā)生器、高壓輸出端、主負(fù)載、其它負(fù)載、偏置電壓源、用于檢測總電流的第一取樣電阻、用于檢測其它負(fù)載電流的第二取樣電阻、檢測所述第一取樣電阻兩端電壓的第一檢測電路、檢測所述第二取樣電阻兩端電壓的第二檢測電路以及運(yùn)算放大器，其中所述高壓發(fā)生器的高壓端連接兩個支路，第一支路接高壓輸出端，高壓輸出端通過主負(fù)載接地，第二支路接所述其它負(fù)載，其它負(fù)載的另一端串聯(lián)第二取樣電阻后接地，高壓發(fā)生器的低壓端依次串聯(lián)第一取樣電阻和偏置電壓源后接地，所述運(yùn)算放大器的第一輸入端接第一檢測電路的輸出端，所述運(yùn)算放大器的第二輸入端接第二檢測電路輸出端，運(yùn)算放大器的輸出端為檢測結(jié)果輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多路高壓小電流檢測電路，其特征在于，所述第一檢測電路、 第二檢測電路分別為運(yùn)算放大電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多路高壓小電流檢測電路，其特征在于，所述至少兩路高壓小電流檢測電路共用一個高壓發(fā)生器和一個偏置電壓源。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3任意一項所述的多路高壓小電流檢測電路，其特征在于，所述偏置電壓源為正電壓，零電壓或負(fù)電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多路高壓小電流檢測電路，其特征在于，所述第一取樣電阻、 第二取樣電阻均包括一個或多個電阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電路，其特征在于，所述運(yùn)算放大器為加法器或減法器。
全文摘要
本發(fā)明提供的多路高壓小電流檢測電路，改變傳統(tǒng)從高壓端電流取樣的方法，將每路的高壓電流從低壓端進(jìn)行電流取樣，由于從低壓端取樣，共模電壓大大減少，從而提高了差模電流檢測精度，實現(xiàn)uA級甚至更低的電流檢測。除此之外，本發(fā)明采用運(yùn)算放大器通過運(yùn)算方法從混疊的電流中檢測出所需電流分量，因而可以在混疊有它負(fù)載電流的低壓端準(zhǔn)確檢測高壓電源的高壓輸出端的輸出電流，解決了在采用常規(guī)差分電流檢測方法時，對電路元件極端的難以達(dá)到的精度要求問題。
文檔編號G01R19/00GK102539889SQ201210016149
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者張世桐, 李建明, 林兒, 沈橋榮 申請人:惠州三華工業(yè)有限公司