一种电感电流的检测电路及检测方法与流程

本发明涉及检测技术领域，尤其涉及一种电感电流的检测电路及检测方法。

背景技术：

目前，电流模式的buck电路，需要检测电流，为了效率高损耗小，通常采用无损检测。所谓无损检测，就是不额外增加检测电阻，常规做法是采样buck电感的电压，根据采样电压把电感电流还原回去，就起到了检测电流的目的。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术至少存在以下问题：

由于电感在工作过程中因内部参数会发生改变，这会导致采样电压不能如实的还原电感电流，导致检测的电感电流不准确。

技术实现要素：

本发明旨在解决传统的buck电路的电感电流检测不准确问题，提供一种电感电流的检测电路及检测方法，技术方案如下：

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种电感电流的检测电路，所述检测电路用于检测buck变换器中电感的电流，所述buck变换器包括发热区与非发热区，所述检测电路包括：

非发热区：

第一定值电阻模块，与控制器连接，用于限流与分压；

正温度补偿模块，与所述第一定值电阻模块连接，用于根据环境温度对所述电感检测电路的采样电压进行正补偿；

滤波模块，与所述第一定值电阻模块与控制器均连接，用于对采样电压进行滤波；

第二定值电阻模块，与所述滤波模块连接，用于限流与分压；

发热区：

第一负温度补偿模块，与所述正温度补偿模块与电感连接，用于根据所述电感温度和/或环境温度，对所述电感检测电路的采样电压进行负补偿；

第二负温度补偿模块，与所述正温度补偿模块连接，用于根据所述电感温度和/或环境温度，对所述电感检测电路的采样电压进行负补偿。

当所述电感温度增加和/或环境温度增加时，所述检测电路通过正温度补偿模块、第一负温度补偿模块以及第二负温度补偿模块对所述采样电压进行补偿，以使控制器根据补偿后的采样电压计算流经所述电感的电流。

进一步的，所述控制器包括第一端口与第二端口；所述第一定值电阻模块包括：

第一定值电阻，一端接入所述控制器的第一端口，另一端与所述正温度补偿模块连接。

进一步的，所述正温度补偿模块包括：

正温度系数电阻，一端与所述第一定值电阻的另一端连接，另一端与所述负温度补偿模块连接；

当所述非发热区的环境温度增加时，所述正温度系数电阻的阻值增加，以对所述电感检测电路进行正补偿。

进一步的，所述滤波电路包括：

电容，一端与所述第一定值电阻的一端连接，另一端与控制器的第二端口连接。

进一步的，所述第二定值电阻模块包括：

第二定值电阻，一端与所述电容的另一端连接，另一端与所述第二负温度补偿模块连接。

进一步地，所述第一负温度补偿模块包括：

第一负温度系数电阻，一端与所述正温度系数电阻的另一端连接，另一端与所述电感的一端连接；所述电感的另一端与所述控制器的第二端口连接；

当所述发热区的环境温度增加时，所述第一负温度系数电阻根据所述环境增加而减少，以对所述电感检测电路进行正补偿；

当流经所述电感的电流增加时，电感温度也增加，则所述第一负温度系数电阻根据所述电感温度的增加而减少，以对所述电感检测电路进行正补偿。

进一步地，所述第二负温度补偿模块包括：

第二负温度系数电阻，一端与所述正温度系数电阻的另一端连接，另一端与所述电感的一端连接；

当所述发热区的环境温度增加时，所述第一负温度系数电阻根据所述环境增加而减少，以对所述电感检测电路进行正补偿；

当流经所述电感的电流增加时，电感温度也增加，则所述第二负温度系数电阻根据所述电感温度的增加而减少，以对所述电感检测电路进行正补偿。

第二方面，本发明实施例提供一种电感电流的检测方法，应用于前述的电感电流的检测电路，所述检测方法包括：

根据所述环境温度和/或电感温度，实时调整所述电感检测电路的等效电阻；

通过调整电路参数后的电感检测电路输出的采样电压，计算流经所述电感的电流。

进一步的，所述根据所述环境温度和/或电感温度，实时调整所述电感检测电路的等效电阻，包括：

将所述等效电阻与电容的乘积调整为与所述电感的感量与内阻的比值相等。

进一步的，当所述电感温度增加且环境温度减少时，所述电感的感量与内阻的比值降低，所述第一负温度系数电阻与所述第二负温度系数电阻的阻值均减小，以使所述检测电路的等效电阻与电容的乘积等于所述电感的感量与内阻的比值；当所述电感温度不变且环境温度增加时，所述电感的感量与内阻的比值降低，所述第一负温度系数电阻与所述第二负温度系数电阻的阻值均减小，同时，所述正温度系数电阻增加，以使所述检测电路的等效电阻与电容的乘积等于所述电感的感量与内阻的比值。

本发明实施例的有益效果在于：本实施例提供的电感电流的检测电路及检测方法，所述检测电路包括发热区：第一定值电阻模块，与控制器连接，用于限流与分压；正温度补偿模块，与所述第一定值电阻模块连接，用于根据环境温度对所述电感检测电路的采样电压进行正补偿；滤波模块，与所述第一定值电阻模块与控制器均连接，用于对采样电压进行滤波；第二定值电阻模块，与所述滤波模块连接，用于限流与分压；发热区：第一负温度补偿模块，与所述正温度补偿模块与电感连接，用于根据所述电感温度和/或环境温度，对所述电感检测电路的采样电压进行负补偿；第二负温度补偿模块，与所述正温度补偿模块连接，用于根据所述电感温度和/或环境温度，对所述电感检测电路的采样电压进行负补偿。当所述电感温度增加和/或环境温度增加时，所述检测电路通过正温度补偿模块、第一负温度补偿模块以及第二负温度补偿模块对所述采样电压进行补偿，以使控制器根据补偿后的采样电压计算流经所述电感的电流。通过设置正补偿模块与负补偿模块进行补偿，再根据补偿后的采样电压计算流经所述电感的电流，以提高电感电流的检测准确度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的电感电流的检测电路的应用场景示意图；

图2是本发明实施例提供一种电感电流的检测电路的结构原理示意图；

图3是本发明实施例提供的一种负载检测电路的电路图；

图4是本发明实施例提供的一种电感电流的检测方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。再者，本发明所采用的“第一”、“第二”、“第三”等字样并不对数据和执行次序进行限定，仅是对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。

一般的，检测buck变换器中的电感电流，常规做法是采样buck电感的电压，根据这个电压把电感电流还原回去，就起到了检测电流的目的。

但是，所述电感30会随着流经所述电感30的电流，或者环境温度，产生内部参数的改变，使得检测电路10获取的采样电压不准确，进而导致电感电流的计算不准确。

基于此，本发明实施例提供一种电感电流的检测电路以及检测方法。

其中，本发明实施例提供的应用于buck变换器的电感电流的检测电路是一种能够提高电感电流检测准确率的检测电路，具体为：检测电路包括发热区：第一定值电阻模块，与控制器连接，用于限流与分压；正温度补偿模块，与所述第一定值电阻模块连接，用于根据环境温度对所述电感检测电路的采样电压进行正补偿；滤波模块，与所述第一定值电阻模块与控制器均连接，用于对采样电压进行滤波；第二定值电阻模块，与所述滤波模块连接，用于限流与分压；发热区：第一负温度补偿模块，与所述正温度补偿模块与电感连接，用于根据所述电感温度和/或环境温度，对所述电感检测电路的采样电压进行负补偿；第二负温度补偿模块，与所述正温度补偿模块连接，用于根据所述电感温度和/或环境温度，对所述电感检测电路的采样电压进行负补偿。当所述电感温度增加和/或环境温度增加时，所述检测电路通过正温度补偿模块、第一负温度补偿模块以及第二负温度补偿模块对所述采样电压进行补偿，以使控制器根据补偿后的采样电压计算流经所述电感的电流。通过设置正补偿模块与负补偿模块进行补偿，再根据补偿后的采样电压计算流经所述电感的电流，以提高电感电流的检测准确度。

其中，本发明实施例提供的应用于上述检测电路的检测方法是一种能够提高电感电流检测准确率的检测检测方法，具体为：根据所述环境温度和/或电感温度，实时调整所述电感检测电路的等效电阻；通过调整电路参数后的电感检测电路输出的采样电压，计算流经所述电感的电流。通过在检测电路中设置正补偿模块与负补偿模块进行补偿，再根据补偿后的采样电压计算流经所述电感的电流，以提高电感电流的检测准确度。

具体地，下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。

附图1是传统技术提供的电感电流的检测电路的应用场景示意图。其中，该应用环境中包括：检测电路10、控制器20以及电感30。

其中，参阅附图1，包括检测电路10、控制器20以及电感30。所述控制器20与所述检测电路10和电感30均连接，所述检测电路10与所述电感连接。所述检测电路10用于获取所述电感30的采样电压，所述控制器20根据所述检测电路10获取的采样点压，计算所述电感30的电流。

其中，所述检测电路10、控制器20以及电感30形成导通回路，以通过检测电路10获取电感的采样电压，再通过所述控制器20根据所述电压计算流经所述电感30的电流。

需要说明的是，本发明实施例提供的定位方法还可以进一步的拓展到其他合适的应用环境中，而不限于图1中所示的应用环境。在实际应用过程中，该应用环境还可以包括更多的目标物。

图2是本发明实施例提供的一种电感电流的检测电路的结构示意图，具体地，请参阅图2，一种电感电流的检测电路，所述检测电路用于检测buck变换器中电感的电流，所述buck变换器包括发热区与非发热区，所述检测电路包括：

非发热区：

第一定值电阻模块，与控制器连接，用于限流与分压；

正温度补偿模块，与所述第一定值电阻模块连接，用于根据环境温度对所述电感检测电路的采样电压进行正补偿；

滤波模块，与所述第一定值电阻模块与控制器均连接，用于对采样电压进行滤波；

第二定值电阻模块，与所述滤波模块连接，用于限流与分压；

发热区：

第一负温度补偿模块，与所述正温度补偿模块与电感连接，用于根据所述电感温度和/或环境温度，对所述电感检测电路的采样电压进行负补偿；

第二负温度补偿模块，与所述正温度补偿模块连接，用于根据所述电感温度和/或环境温度，对所述电感检测电路的采样电压进行负补偿。

当所述电感温度增加和/或环境温度增加时，所述检测电路通过正温度补偿模块、第一负温度补偿模块以及第二负温度补偿模块对所述采样电压进行补偿，以使控制器根据补偿后的采样电压计算流经所述电感的电流。

其中，所述发热区是指所述buck变换器中因发热元器件而导致该片区域温度上升的区域，例如，电感30所在区域为发热区。所述非发热区是指buck变换器中元器件发热不明显，进而不会导致环境温度改变或者改变较小可忽略不计的区域，例如，发热可忽略不计的电容所在区域。通常，所述发热区为功率区，所述非发热区为控制区。需要说明的是，所述电感30会受到自身温度或者环境温度影响，从而改变自身的感量或者自身内阻，因所述电感感量与内阻均会对所述电感电流的检测造成影响，进而影响检测电感电流的准确性。

其中，所述第一定值电阻模块101与所述控制器20的一引脚连接，所述第一定值电阻模块101是指所述自身阻值不会受到温度影响或者因温度造成的影响可忽略不计。

其中，所述正温度补偿模块102连接至所述第一定值电阻模块101，所述正温度补偿模块是指可根据环境温度的上升而增加自身阻值，以实现对所述检测电路的采样电压进行正补偿。例如，当所述温度增加预设温度，正温度补偿模块增加预设阻值。

其中，所述滤波模块103与所述第一定值电阻模块101与控制器20均连接，用于对所述采样电压进行滤波，以滤除采样电压中的杂波。

其中，第二定值电阻模块104与所述滤波模块103连接，所述第一定值电阻模块101是指所述自身阻值不会受到温度影响或者因温度造成的影响可忽略不计。可选地，所述第二定值电阻模块104与所述第一定值电阻模块103的类型相同。

其中，所述第一负温度补偿模块105，与所述正温度补偿模块102与电感30连接，用于根据所述电感温度和/或环境温度，对所述电感检测电路的采样电压进行负补偿，是指当所述电感温度和/或环境温度的增加，所述第一负温度补偿模块105降低自身温度以实现对所述检测电路的负补偿。需要说明的是，所述第一负温度补偿模块105与所述电感30相近，以感测所述电感30的自身温度，进而实现对所述检测电路的负补偿。

其中，所述第二负温度补偿模块106，与所述正温度补偿模块102连接，用于根据所述电感温度和/或环境温度，对所述检测电路的采样电压进行负补偿，是指当所述电感温度和/或环境温度的增加，所述第二负温度补偿模块106降低自身温度以实现对所述检测电路的负补偿。需要说明的是，所述第二负温度补偿模块106与所述电感30相近，以感测所述电感30的自身温度，进而实现对所述检测电路的负补偿。

需要说明的是，当所述电感温度增加和/或环境温度增加时，所述检测电路通过正温度补偿模块、第一负温度补偿模块以及第二负温度补偿模块对所述采样电压进行补偿，以使控制器根据补偿后的采样电压计算流经所述电感的电流，是指所述检测电路通过设置正温度补偿模块、第一负温度补偿模块以及第二负温度补偿模块，在检测到环境温度或者电感温度的改变，通过更改自身的阻值，实现对所述采样电压的补偿，以提高检测所述电感电流的准确性。

具体地，参阅附图3，所述控制器包括第一端口与第二端口；所述第一定值电阻模块包括：第一定值电阻，一端接入所述控制器的第一端口，另一端与所述正温度补偿模块连接。

其中，所述控制器20的第一端口与第二端口用于获取所述检测电路10采集所述电感的采样电压。优选地，所述第一端口为sense+，所述第二端口分别为sense-。所述第一定值电阻rf1的阻值根据用户需求自行定义。

具体地，所述正温度补偿模块包括：

正温度系数电阻，一端与所述第一定值电阻的另一端连接，另一端与所述负温度补偿模块连接；

当所述非发热区的环境温度增加时，所述正温度系数电阻的阻值增加，以对所述电感检测电路进行正补偿。

其中，因所述正温度系数电阻rptc处于所述非发热区，则根据所述环境温度进行电阻的改变，以实现对所述检测电路的补偿。同时，所述正温度系数电阻rptc的选型根据实际需求进行定义。

具体地，所述滤波模块包括：

电容，一端与所述第一定值电阻的一端连接，另一端与控制器的第二端口连接。

其中，所述电容c的型号根据需求进行选择。

具体地，所述第二定值电阻模块包括：

第二定值电阻，一端与所述电容的另一端连接，另一端与所述第二负温度补偿模块连接。

其中，所述第二定值电阻rf2的一端与所述电容c的另一端连接，所述第二定值电阻rf2的阻值根据用户需求自行定义。

具体地，所述第一负温度补偿模块包括：

第一负温度系数电阻，一端与所述正温度系数电阻的另一端连接，另一端与所述电感的一端连接；所述电感的另一端与所述控制器的第二端口连接；

当所述发热区的环境温度增加时，所述第一负温度系数电阻根据所述环境增加而减少，以对所述电感检测电路进行正补偿；

当流经所述电感的电流增加时，电感温度也增加，则所述第一负温度系数电阻根据所述电感温度的增加而减少，以对所述电感检测电路进行正补偿。

其中，所述第一负温度系数电阻rntc1的阻值受到电感温度和环境温度的影响，并根据所述电感温度和环境温度的改变调整自身阻值，以实现对所述检测电路的补偿。

具体地，所述第二负温度补偿模块包括：

第二负温度系数电阻，一端与所述正温度系数电阻的另一端连接，另一端与所述电感的一端连接；

当所述发热区的环境温度增加时，所述第一负温度系数电阻根据所述环境增加而减少，以对所述电感检测电路进行正补偿；

当流经所述电感的电流增加时，电感温度也增加，则所述第二负温度系数电阻根据所述电感温度的增加而减少，以对所述电感检测电路进行正补偿。

其中，所述第二负温度系数电阻的阻值rntc2受到电感温度和环境温度的影响，并根据所述电感温度和环境温度的改变调整自身阻值，以实现对所述检测电路的补偿。

具体工作原理为：

首先，所述控制器20精准还原所述电感电流的公式可为：vc＝dcr*i*[(1+sl/dcr)/(1+src)]，其中，vc为采样电压，dcr为电感内阻，i为电感电流，s为复变量，l为电感的感量，r为检测电路的等效电阻，c是电容。要是实现i的准确测量，(1+sl/dcr)/(1+src)应该等于1，换句话说，所述r*c＝l/dcr时i的检测为准确的，同时补偿电感内阻dcr的变化。而电感感量l的影响因素为电感电流i，电感电流i增大，电感感量l降低，内阻dcr的影响因素为电感电流i与环境温度ta，电感电流i越大，电感发热温升上升，内阻dcr增大，而环境温度ta上升，即使电感电流i很小，内阻dcr也增大。

则有以下几种情况：

当所述电感电流i增加，环境温度ta不变时，电感感量l降低，电感温升上升，则内阻dcr增大，rntc1和rntc2变小，rptc不变，则l/dcr降低，等效电阻r降低，则r*c＝l/dcr，内阻dcr的上升也刚好被第二负温度系数电阻rntc2补偿掉，从而实现对所述检测电路的采样电压的补偿。

当所述电感电流i不变，环境温度ta增加时，电感感量l降低，电感温度上升，则内阻dcr上升，第一负温度系数电阻rntc1与第二rntc2降低，且正温度系数电阻rptc的增加刚好平抑掉过补偿，以实现r*c＝l/dcr。

本实施例提供的电感电流的检测电路，所述检测电路包括发热区：第一定值电阻模块，与控制器连接，用于限流与分压；正温度补偿模块，与所述第一定值电阻模块连接，用于根据环境温度对所述电感检测电路的采样电压进行正补偿；滤波模块，与所述第一定值电阻模块与控制器均连接，用于对采样电压进行滤波；第二定值电阻模块，与所述滤波模块连接，用于限流与分压；发热区：第一负温度补偿模块，与所述正温度补偿模块与电感连接，用于根据所述电感温度和/或环境温度，对所述电感检测电路的采样电压进行负补偿；第二负温度补偿模块，与所述正温度补偿模块连接，用于根据所述电感温度和/或环境温度，对所述电感检测电路的采样电压进行负补偿。当所述电感温度增加和/或环境温度增加时，所述检测电路通过正温度补偿模块、第一负温度补偿模块以及第二负温度补偿模块对所述采样电压进行补偿，以使控制器根据补偿后的采样电压计算流经所述电感的电流。通过设置正补偿模块与负补偿模块进行补偿，再根据补偿后的采样电压计算流经所述电感的电流，以提高电感电流的检测准确度。

图4是本发明实施例提供的一种电感电流的检测方法的流程图；具体地，请参阅图2及图3，应用于前述的电感电流的检测电路，所述检测方法包括：

s410：根据所述环境温度和/或电感温度，实时调整所述电感检测电路的等效电阻；

其中，当所述环境温度和/或电感温度产生变化时，所述电感的内部参数会发生变化，通过检测电路中的正温度补偿模块与负温度补偿模块进行补偿。详细补偿见上述实施例，在此不再赘述。

s420：通过调整电路参数后的电感检测电路输出的采样电压，计算流经所述电感的电流。

其中，所述检测电路在调整过后获取的采样电压是经过补偿的，以补偿后的采样电压计算流经所述电感的电流，能够提高电感电流的检测准确度。

具体地，所述根据所述环境温度和/或电感温度，实时调整所述电感检测电路的等效电阻，包括：将所述等效电阻与电容的乘积调整为与所述电感的感量与内阻的比值相等。

具体地，当所述电感温度增加且环境温度减少时，所述电感的感量与内阻的比值降低，所述第一负温度系数电阻与所述第二负温度系数电阻的阻值均减小，以使所述检测电路的等效电阻与电容的乘积等于所述电感的感量与内阻的比值；

当所述电感温度不变且环境温度增加时，所述电感的感量与内阻的比值降低，所述第一负温度系数电阻与所述第二负温度系数电阻的阻值均减小，同时，所述正温度系数电阻增加，以使所述检测电路的等效电阻与电容的乘积等于所述电感的感量与内阻的比值。

本实施例提供的电感电流的检测方法，应用于上述电感电流的检测电路，所述检测电路包括发热区：第一定值电阻模块，与控制器连接，用于限流与分压；正温度补偿模块，与所述第一定值电阻模块连接，用于根据环境温度对所述电感检测电路的采样电压进行正补偿；滤波模块，与所述第一定值电阻模块与控制器均连接，用于对采样电压进行滤波；第二定值电阻模块，与所述滤波模块连接，用于限流与分压；发热区：第一负温度补偿模块，与所述正温度补偿模块与电感连接，用于根据所述电感温度和/或环境温度，对所述电感检测电路的采样电压进行负补偿；第二负温度补偿模块，与所述正温度补偿模块连接，用于根据所述电感温度和/或环境温度，对所述电感检测电路的采样电压进行负补偿。当所述电感温度增加和/或环境温度增加时，所述检测电路通过正温度补偿模块、第一负温度补偿模块以及第二负温度补偿模块对所述采样电压进行补偿，以使控制器根据补偿后的采样电压计算流经所述电感的电流。通过设置正补偿模块与负补偿模块进行补偿，再根据补偿后的采样电压计算流经所述电感的电流，以提高电感电流的检测准确度。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述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，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施例的描述，本领域普通技术人员可以清楚地了解到各实施例可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。本领域普通技术人员可以理解实现所述实施例方法中的全部或部分流程是可以通过计算机程序指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如所述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)或随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)等。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。