CN114545128A - 一种负载检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种负载检测电路，所述负载检测电路包括电流检测模块、信号放大模块、负载判定模块和保护模块，所述电流检测模块的输出端与所述信号放大模块的输入端连接，所述信号放大模块的第一输出端与所述负载判定模块的输入端连接，所述信号放大模块的第二输出端与所述保护模块的输入端连接，所述保护模块与所述电流检测模块连接。本发明通过负载判定模块结合电流检测模块和信号放大模块能快速检测负载情况，大大提高了检测精度，有效避免了使用低功率电子产品时因负载轻无法检测造成储能电源系统误判为无负载而进入休眠模式使得用户无法正常使用的情况，并且本发明结构简单，可以有效降低成本。

Description

一种负载检测电路

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种负载检测电路。

背景技术

随着当代电子技术的不断发展及普及，储能电源在现实生活中得到广泛应用渐渐得到消费者的青睐。

伴随市场产品更迭储能电源显示面板功能也越发强大，不同制造商生产的储能电源都增加了AC输出无负载系统自休眠功能。实现AC输出无负载系统自休眠功能不同制造商使用方案也都不相同，有的使用软件与硬件搭配来实现功能，有的使用半导体研发公司推出的集成功率计量芯片实现功能。

现在储能电源的无负载休眠功能缺乏灵活性，不仅货源容易受市场行情影响整体造价高，而且无负载检测精度低(低于3W负载无法检测来)，容易因负载轻无法检测造成储能电源系统误判为无负载而进入休眠模式使得用户无法正常使用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种负载检测电路，旨在解决上述检测精度较低的技术问题。

为实现上述目的，本申请实施例提供了一种负载检测电路，所述负载检测电路包括电流检测模块、信号放大模块、负载判定模块和保护模块，所述电流检测模块的输出端与所述信号放大模块的输入端连接，所述信号放大模块的第一输出端与所述负载判定模块的输入端连接，所述信号放大模块的第二输出端与所述保护模块的输入端连接，所述保护模块与所述电流检测模块连接。

在本申请一种实施方式中，所述信号放大模块包括正半周放大模块、负半周放大模块和电压跟随模块，所述电流检测模块的输出端通过所述正半周放大模块进而与所述电压跟随模块的第一输入端连接，所述电流检测模块的输出端通过所述负半周放大模块进而与所述电压跟随模块的第二输入端连接，所述电压跟随模块的第一输出端与所述负载判定模块的输入端连接，所述电压跟随模块的第二输出端与所述保护模块的输入端连接。

在本申请一种实施方式中，所述保护模块包括保护判断模块和保护控制模块，所述信号放大模块的第二输出端通过所述保护判断模块进而与所述保护控制模块的输入端连接。

在本申请一种实施方式中，所述电流检测模块包括电流检测电阻、第一电阻、第一稳压管和第二稳压管，所述电流检测电阻的第一端通过所述第一电阻与所述第二稳压管的阳极连接，所述电流检测电阻的第二端与所述第一稳压管的阳极连接，所述第一稳压管的阴极与所述第二稳压管的阴极连接，所述第二稳压管的阳极和所述第二稳压管的阳极均与所述信号放大模块连接。

在本申请一种实施方式中，所述正半周放大模块包括第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第一二极管和第一运算放大器，所述电流检测模块的第一输出端与所述第一运算放大器的同相输入端连接，所述电流检测模块的第二输出端通过所述第一电容进而与所述第一运算放大器的同相输入端，所述电流检测模块的第二输出端通过所述第二电阻进而与所述第一运算放大器的反相输入端，所述第一运算放大器的输出端与所述第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极通过所述第三电阻进而与所述第一运算放大器的反相输入端连接，所述第一二极管的阴极通过第二电容进而与所述第一运算放大器的反相输入端连接，所述第一二极管的阴极与所述电压跟随模块的第一输入端连接。

在本申请一种实施方式中，所述负半周放大模块包括第四电阻、第五电阻、第三电容、第二二极管和第二运算放大器，所述电流检测模块的第二输出端与所述第二运算放大器的同相输入端连接，所述电流检测模块的第一输出端通过所述第四电阻进而与所述第二运算放大器的反相输入端，所述第二运算放大器的输出端与所述第二二极管的阳极连接，所述第二二极管的阴极通过所述第五电阻进而与所述第二运算放大器的反相输入端连接，所述第二二极管的阴极通过第三电容进而与所述第二运算放大器的反相输入端连接，所述第二二极管的阴极与所述电压跟随模块的第二输入端连接。

在本申请一种实施方式中，所述电压跟随模块包括第六电阻、第四电容和第三运算放大器，所述正半周放大模块的输出端和所述负半周放大模块的输出端均与所述第三运算放大器的同相输入端连接，所述第三运算放大器的同相输入端与所述第四电容的正极端连接，所述第三运算放大器的同相输入端通过所述第六电阻进而与所述第四电容的负极端连接，所述第四电容的负极端与所述电流检测模块的第二输入端连接，所述第三运算放大器的输出端分别与所述第三运算放大器的反相输入端、所述负载判定模块的输入端和所述保护模块的输入端相连接。

在本申请一种实施方式中，所述负载判定模块包括第七电阻、第八电阻、第五电容和第一比较器，所述信号放大模块的第一输出端与所述第一比较器的同相输入端连接，所述第一比较器的反相输入端通过所述第七电阻与电源正极端连接，所述第一比较器的反相输入端通过所述第八电阻与电源负极端连接，所述第一比较器的输出端通过所述第五电容进而与所述第一比较器的反相输入端连接。

在本申请一种实施方式中，所述保护判断模块包括第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第六电容和第二比较器，所述信号放大模块的第二输出端通过所述第九电阻进而与所述第二比较器的同相输入端连接，所述第二比较器的反相输入端通过所述第十电阻与电源正极端连接，所述第二比较器的反相输入端通过所述第十一电阻与电源负极端连接，所述第十二电阻与所述第十三电阻串联后接在电源正极端和电源负极端之间，所述第二比较器的反相输入端通过所述第六电容与电源负极端连接，所述第二比较器的输出端通过所述第十四电阻进而与所述第二比较器的同相输入端连接，所述第二比较器的输出端与所述保护控制模块的输入端连接。

在本申请一种实施方式中，所述保护控制模块包括第一NMOS管、第二NMOS管和第十五电阻，所述保护判断模块的输出端分别与所述第一NMOS管的栅极和所述第二NMOS管的栅极连接，所述第一NMOS管的源极与所述第二NMOS管的源极相连接，所述第一NMOS管的漏极通过所述第十五电阻与所述电流检测模块连接，所述第二NMOS管与所述电流检测模块连接。

本发明的上述方案至少包括以下有益效果是：

本发明通过负载判定模块结合电流检测模块和信号放大模块能快速检测负载情况，大大提高了检测精度，有效避免了使用低功率电子产品时因负载轻无法检测造成储能电源系统误判为无负载而进入休眠模式使得用户无法正常使用的情况，并且本发明结构简单，可以有效降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。

图1是本发明一种负载检测电路的原理示意图；

图2是本发明一种负载检测电路的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

参考图1，本发明实施例提供了本申请实施例提供了一种负载检测电路，所述负载检测电路包括电流检测模块、信号放大模块、负载判定模块和保护模块，所述电流检测模块的输出端与所述信号放大模块的输入端连接，所述信号放大模块的第一输出端与所述负载判定模块的输入端连接，所述信号放大模块的第二输出端与所述保护模块的输入端连接，所述保护模块与所述电流检测模块连接。

在一实施方式中，所述信号放大模块包括正半周放大模块、负半周放大模块和电压跟随模块，所述电流检测模块的输出端通过所述正半周放大模块进而与所述电压跟随模块的第一输入端连接，所述电流检测模块的输出端通过所述负半周放大模块进而与所述电压跟随模块的第二输入端连接，所述电压跟随模块的第一输出端与所述负载判定模块的输入端连接，所述电压跟随模块的第二输出端与所述保护模块的输入端连接。

在一实施方式中，所述保护模块包括保护判断模块和保护控制模块，所述信号放大模块的第二输出端通过所述保护判断模块进而与所述保护控制模块的输入端连接。

参考图2，在一实施方式中，所述电流检测模块包括电流检测电阻RS、第一电阻R1、第一稳压管ZD1和第二稳压管ZD2，所述电流检测电阻RS的第一端通过所述第一电阻R1与所述第二稳压管ZD2的阳极连接，所述电流检测电阻RS的第二端与所述第一稳压管ZD1的阳极连接，所述第一稳压管ZD1的阴极与所述第二稳压管ZD2的阴极连接，所述第二稳压管ZD2的阳极和所述第二稳压管ZD2的阳极均与所述信号放大模块连接。

参考图2，在一实施方式中，所述正半周放大模块包括第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、第二电容C2、第一二极管D1和第一运算放大器A1，所述电流检测模块的第一输出端与所述第一运算放大器A1的同相输入端连接，所述电流检测模块的第二输出端通过所述第一电容C1进而与所述第一运算放大器A1的同相输入端，所述电流检测模块的第二输出端通过所述第二电阻R2进而与所述第一运算放大器A1的反相输入端，所述第一运算放大器A1的输出端与所述第一二极管D1的阳极连接，所述第一二极管D1的阴极通过所述第三电阻R3进而与所述第一运算放大器A1的反相输入端连接，所述第一二极管D1的阴极通过第二电容C2进而与所述第一运算放大器A1的反相输入端连接，所述第一二极管D1的阴极与所述电压跟随模块的第一输入端连接。

本实施例中，储能电源连接负载时有电流流过电流检测模块中的电流检测电阻RS，因输出是交流电压流过电流检测电阻RS的电流有正负半周之分，当正半周电流流过电流检测电阻RS是产生的正电压信号送到第一运算放大器A1的同相放大输入端进行信号放大，放大倍数由第二电阻R2和电阻决定，放大后信号输出经过第一二极管D1峰值保持后送到电压跟随模块。

参考图2，在一实施方式中，所述负半周放大模块包括第四电阻R4、第五电阻R5、第三电容C3、第二二极管D2和第二运算放大器A2，所述电流检测模块的第二输出端与所述第二运算放大器A2的同相输入端连接，所述电流检测模块的第一输出端通过所述第四电阻R4进而与所述第二运算放大器A2的反相输入端，所述第二运算放大器A2的输出端与所述第二二极管D2的阳极连接，所述第二二极管D2的阴极通过所述第五电阻R5进而与所述第二运算放大器A2的反相输入端连接，所述第二二极管D2的阴极通过第三电容C3进而与所述第二运算放大器A2的反相输入端连接，所述第二二极管D2的阴极与所述电压跟随模块的第二输入端连接。

本实施例中，当负半周电流流过电流检测电阻RS时产生的负电压信号送到第二运算放大器A2的反相输入端进行信号放大，放大倍数由第四电阻R4和第五电阻R5决定，放大后信号输出经过第二二极管D2峰值保持后送到电压跟随模块。

参考图2，在一实施方式中，所述电压跟随模块包括第六电阻、第四电容和第三运算放大器，所述正半周放大模块的输出端和所述负半周放大模块的输出端均与所述第三运算放大器的同相输入端连接，所述第三运算放大器的同相输入端与所述第四电容的正极端连接，所述第三运算放大器的同相输入端通过所述第六电阻进而与所述第四电容的负极端连接，所述第四电容的负极端与所述电流检测模块的第二输入端连接，所述第三运算放大器的输出端分别与所述第三运算放大器的反相输入端、所述负载判定模块的输入端和所述保护模块的输入端相连接。

本实施例中，放大后的信号通过第三运算放大器跟随后的信号分成两路一路负载判定模块进行负载判断，另一路信号送到保护模块中进行执行电路保护判断。

参考图2，在一实施方式中，所述负载判定模块包括第七电阻R7、第八电阻R8、第五电容C5和第一比较器U1，所述信号放大模块的第一输出端与所述第一比较器U1的同相输入端连接，所述第一比较器U1的反相输入端通过所述第七电阻R7与电源正极端连接，所述第一比较器U1的反相输入端通过所述第八电阻R8与电源负极端连接，所述第一比较器U1的输出端通过所述第五电容C5进而与所述第一比较器U1的反相输入端连接。

本实施例中，跟随后的信号送到第一比较器U1的同相输入端与反向输入端的参考电平进行比较，比较后的输出信号可以送到MCU进行识别判定带负载情况，本实施例中的储能电源系统逻辑定义输出信号为高电平为有负载，反之则无负载。

参考图2，在一实施方式中，所述保护判断模块包括第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第六电容C6和第二比较器U2，所述信号放大模块的第二输出端通过所述第九电阻R9进而与所述第二比较器U2的同相输入端连接，所述第二比较器U2的反相输入端通过所述第十电阻R10与电源正极端连接，所述第二比较器U2的反相输入端通过所述第十一电阻R11与电源负极端连接，所述第十二电阻R12与所述第十三电阻R13串联后接在电源正极端和电源负极端之间，所述第二比较器U2的反相输入端通过所述第六电容C6与电源负极端连接，所述第二比较器U2的输出端通过所述第十四电阻进而与所述第二比较器U2的同相输入端连接，所述第二比较器U2的输出端与所述保护控制模块的输入端连接。

参考图2，在一种实施方式中，所述保护控制模块包括第一NMOS管NM1、第二NMOS管NM2和第十五电阻R15，所述保护判断模块的输出端分别与所述第一NMOS管NM1的栅极和所述第二NMOS管NM2的栅极连接，所述第一NMOS管NM1的源极与所述第二NMOS管NM2的源极相连接，所述第一NMOS管NM1的漏极通过所述第十五电阻R15与所述电流检测模块连接，所述第二NMOS管NM2与所述电流检测模块连接。

本实施例中，跟随信号送到第二比较器U2的同相输入端与第二比较器U2反相输入端的参考电压进行比较，比较后的信号控制第一NMOS管NM1和第二NMOS管NM2开与关。当储能电源连接的负载大于设定负载，且送到第二比较器U2跟随信号大于参考电压，则第二比较器U2输出高电平，第一NMOS管NM1和第二NMOS管NM2同时导通，电流从第十五电阻R15流过，因第十五电阻R15远小于电流检测电阻RS的阻值，从而起到保护电流检测电阻RS因过功率损坏的作用。

从上述内容可知，本发明通过负载判定模块结合电流检测模块和信号放大模块能快速检测负载情况，大大提高了检测精度，有效避免了使用低功率电子产品时因负载轻无法检测造成储能电源系统误判为无负载而进入休眠模式使得用户无法正常使用的情况，并且本发明结构简单，可以有效降低成本。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体/操作/对象与另一个实体/操作/对象区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体/操作/对象之间存在任何这种实际的关系或者顺序；术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的。可以根据实际的需要选择中的部分或者全部模块来实现本发明方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种负载检测电路，其特征在于，所述负载检测电路包括电流检测模块、信号放大模块、负载判定模块和保护模块，所述电流检测模块的输出端与所述信号放大模块的输入端连接，所述信号放大模块的第一输出端与所述负载判定模块的输入端连接，所述信号放大模块的第二输出端与所述保护模块的输入端连接，所述保护模块与所述电流检测模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种负载检测电路，其特征在于，所述信号放大模块包括正半周放大模块、负半周放大模块和电压跟随模块，所述电流检测模块的输出端通过所述正半周放大模块进而与所述电压跟随模块的第一输入端连接，所述电流检测模块的输出端通过所述负半周放大模块进而与所述电压跟随模块的第二输入端连接，所述电压跟随模块的第一输出端与所述负载判定模块的输入端连接，所述电压跟随模块的第二输出端与所述保护模块的输入端连接。

3.根据权利要求1所述的一种负载检测电路，其特征在于，所述保护模块包括保护判断模块和保护控制模块，所述信号放大模块的第二输出端通过所述保护判断模块进而与所述保护控制模块的输入端连接。

4.根据权利要求1所述的一种负载检测电路，其特征在于，所述电流检测模块包括电流检测电阻、第一电阻、第一稳压管和第二稳压管，所述电流检测电阻的第一端通过所述第一电阻与所述第二稳压管的阳极连接，所述电流检测电阻的第二端与所述第一稳压管的阳极连接，所述第一稳压管的阴极与所述第二稳压管的阴极连接，所述第二稳压管的阳极和所述第二稳压管的阳极均与所述信号放大模块连接。

5.根据权利要求2所述的一种负载检测电路，其特征在于，所述正半周放大模块包括第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第一二极管和第一运算放大器，所述电流检测模块的第一输出端与所述第一运算放大器的同相输入端连接，所述电流检测模块的第二输出端通过所述第一电容进而与所述第一运算放大器的同相输入端，所述电流检测模块的第二输出端通过所述第二电阻进而与所述第一运算放大器的反相输入端，所述第一运算放大器的输出端与所述第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极通过所述第三电阻进而与所述第一运算放大器的反相输入端连接，所述第一二极管的阴极通过第二电容进而与所述第一运算放大器的反相输入端连接，所述第一二极管的阴极与所述电压跟随模块的第一输入端连接。

6.根据权利要求2所述的一种负载检测电路，其特征在于，所述负半周放大模块包括第四电阻、第五电阻、第三电容、第二二极管和第二运算放大器，所述电流检测模块的第二输出端与所述第二运算放大器的同相输入端连接，所述电流检测模块的第一输出端通过所述第四电阻进而与所述第二运算放大器的反相输入端，所述第二运算放大器的输出端与所述第二二极管的阳极连接，所述第二二极管的阴极通过所述第五电阻进而与所述第二运算放大器的反相输入端连接，所述第二二极管的阴极通过第三电容进而与所述第二运算放大器的反相输入端连接，所述第二二极管的阴极与所述电压跟随模块的第二输入端连接。

7.根据权利要求2所述的一种负载检测电路，其特征在于，所述电压跟随模块包括第六电阻、第四电容和第三运算放大器，所述正半周放大模块的输出端和所述负半周放大模块的输出端均与所述第三运算放大器的同相输入端连接，所述第三运算放大器的同相输入端与所述第四电容的正极端连接，所述第三运算放大器的同相输入端通过所述第六电阻进而与所述第四电容的负极端连接，所述第四电容的负极端与所述电流检测模块的第二输入端连接，所述第三运算放大器的输出端分别与所述第三运算放大器的反相输入端、所述负载判定模块的输入端和所述保护模块的输入端相连接。

8.根据权利要求1所述的一种负载检测电路，其特征在于，所述负载判定模块包括第七电阻、第八电阻、第五电容和第一比较器，所述信号放大模块的第一输出端与所述第一比较器的同相输入端连接，所述第一比较器的反相输入端通过所述第七电阻与电源正极端连接，所述第一比较器的反相输入端通过所述第八电阻与电源负极端连接，所述第一比较器的输出端通过所述第五电容进而与所述第一比较器的反相输入端连接。

9.根据权利要求3所述的一种负载检测电路，其特征在于，所述保护判断模块包括第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第六电容和第二比较器，所述信号放大模块的第二输出端通过所述第九电阻进而与所述第二比较器的同相输入端连接，所述第二比较器的反相输入端通过所述第十电阻与电源正极端连接，所述第二比较器的反相输入端通过所述第十一电阻与电源负极端连接，所述第十二电阻与所述第十三电阻串联后接在电源正极端和电源负极端之间，所述第二比较器的反相输入端通过所述第六电容与电源负极端连接，所述第二比较器的输出端通过所述第十四电阻进而与所述第二比较器的同相输入端连接，所述第二比较器的输出端与所述保护控制模块的输入端连接。

10.根据权利要求3所述的一种负载检测电路，其特征在于，所述保护控制模块包括第一NMOS管、第二NMOS管和第十五电阻，所述保护判断模块的输出端分别与所述第一NMOS管的栅极和所述第二NMOS管的栅极连接，所述第一NMOS管的源极与所述第二NMOS管的源极相连接，所述第一NMOS管的漏极通过所述第十五电阻与所述电流检测模块连接，所述第二NMOS管与所述电流检测模块连接。

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