一种直流高压信号采集电路的制作方法

本发明属于车辆母线信号采集技术领域，具体涉及一种直流高压信号采集电路。

背景技术：

随着对环保和节能要求的提高，新能源车辆得到了迅速推广和普及，其所配电机所需的直流母线电压，范围300v～700v不等。而车上的高压用电设备多而复杂，为了对控制系统进行保护或者检测或者进行功率控制等，则需要对直流母线电压进行采集。对于直流高压电的检测方法主要有两种：一是采用霍尔传感器进行检测，其不仅能进行电气隔离，而且精确度高、线性度好，但成本比较高、体积相对较大。二是通过电阻多级分压、滤波，其最大的缺点是强电和弱电共地，未进行电气隔离，因绝缘等级不足引发车辆安全报警，影响正常工作。

为了解决以上技术问题，本领域技术人员设计了多种高压检测电路，如专利号cn201810268432.9的发明公开了一种直流高压检测电路。电阻分压后，进入高输入阻抗运算放大器ca3140，再经过线性光耦隔离器hcrn201，最后经过差分滤波与电压跟随电路构成信号调理模块实现，其硬件电路较为复杂；专利号为cn207923996u的发明公开了一种具有柔性连接结构的电池管理系统的高压采集模块，主要介绍了主从电路板之间用导线进行柔性连接的结构，解决了因分流计很大固定在高压采集模块带来的应力问题；专利号cn304805472s和cn304849945s的发明分别公开了一种高压采集电路板和高压采集控制器的外观专利；专利号cn206975095u的发明公开了一种高压采集电路，其采用6个电阻进行分压，中间串联继电器作为开关，但此电路无法进行强电和弱电的隔离，不能直接应用于车辆上。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种直流高压信号采集电路，本发明不仅能够实现高低压电气隔离，且能够检测2000v以内的直流高压电，工作可靠、成本低廉。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种直流高压信号采集电路，该信号采集电路设置在直流高压信号与单片机之间，用于采集直流高压信号并将采集到的直流高压信号传输至单片机，该信号采集电路包括分压电路和信号放大电路，直流高压信号依次经分压电路和信号放大电路后与单片机相连，所述信号放大电路包括隔离运算放大器n1、单路运算放大器u1、电阻r1～r5和滤波电容c1～c4，分压电路的输出端正极与隔离运算放大器n1的vin+端口相连，分压电路的输出端负极与隔离运算放大器n1的gnd1端口相连，隔离运算放大器n1的vin+端口与vin-端口通过滤波电容c2相连，隔离运算放大器n1的vin-端口与gnd1端口相连后共同接地，隔离运算放大器n1的vdd1端口分别与电源a和滤波电容c1的一端相连，滤波电容c1的另一端接地，隔离运算放大器n1的vdd2端口分别与电源b和滤波电容c3的一端相连，滤波电容c3的另一端与隔离运算放大器n1的gnd2端口相连，隔离运算放大器n1的vout+端口与电阻r1的一端相连，电阻r1的另一端分别与单路运算放大器u1的同相输入端和电阻r2的一端相连，电阻r2的另一端与隔离运算放大器n1的gnd2端口相连后接地，隔离运算放大器n1的vout-端口经电阻r3与单路运算放大器u1的反相输入端相连，单路运算放大器u1的反相输入端经电阻r4与单路运算放大器u1的输出端相连，单路运算放大器u1的输出端与电阻r5的一端相连，电阻r5的另一端分别与单片机4和滤波电容c4的一端相连，滤波电容c4的另一端接地，单路运算放大器u1的正极电源端与供电电压vcc+相连，单路运算放大器u1的负极电源端分别与供电电压vcc-和隔离运算放大器n1的gnd2端口相连。

进一步的，所述的电源a和电源b均为+5v电源，所述隔离运算放大器n1的gnd1端口与gnd2端口两者间为非共地式连接。

进一步的，所述分压电路的输出电压为0～300mv。

进一步的，所述隔离运算放大器n1的型号为tlp7920。

进一步的，所述单路运算放大器u1的型号为lm324或op07。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明电路简单实用，不仅能够实现高低压电气隔离，且能够检测2000v以内的直流高压电，工作可靠、成本低廉。

附图说明

图1是本发明的原理框图；

图中标记：1、直流高压信号，2、分压电路，3、信号放大电路，4、单片机。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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。

如图1所示，一种直流高压信号采集电路，该信号采集电路设置在直流高压信号1与单片机4之间，用于采集直流高压信号1并将采集到的直流高压信号1传输至单片机4，单片机4对收到的信号进行处理，该信号采集电路包括分压电路2和信号放大电路3，分压电路2为电阻分压电路，其输入电压在2000v以内，可经过多级分压后最终得到0～300mv的输出信号，对于本领域技术人员来说，电阻分压电路的形式较多，在此处不做过多的描述，直流高压信号1依次经分压电路2和信号放大电路3后与单片机4相连，所述信号放大电路3包括隔离运算放大器n1、单路运算放大器u1、电阻r1～r5和滤波电容c1～c4，隔离运算放大器n1的型号为tlp7920，分压电路2的输出端正极与隔离运算放大器n1的vin+端口相连，分压电路2的输出端负极与隔离运算放大器n1的gnd1端口相连，隔离运算放大器n1的vin+端口与vin-端口通过滤波电容c2相连，隔离运算放大器n1的vin-端口与gnd1端口相连后共同接地，隔离运算放大器n1的vdd1端口分别与电源a和滤波电容c1的一端相连，滤波电容c1的另一端接地，隔离运算放大器n1的vdd2端口分别与电源b和滤波电容c3的一端相连，滤波电容c3的另一端与隔离运算放大器n1的gnd2端口相连，隔离运算放大器n1的vout+端口与电阻r1的一端相连，电阻r1的另一端分别与单路运算放大器u1的同相输入端和电阻r2的一端相连，电阻r2的另一端与隔离运算放大器n1的gnd2端口相连后接地，隔离运算放大器n1的vout-端口经电阻r3与单路运算放大器u1的反相输入端相连，隔离运算放大器n1的vout+端口和vout-端口处均可增加电压跟随器，单路运算放大器u1的反相输入端经电阻r4与单路运算放大器u1的输出端相连，单路运算放大器u1可以是单电源供电，如lm324；也可以是双电源供电，如op07；单路运算放大器u1的输出端与电阻r5的一端相连，电阻r5的另一端分别与单片机4和滤波电容c4的一端相连，滤波电容c4的另一端接地，单路运算放大器u1的正极电源端与供电电压vcc+相连，单路运算放大器u1的负极电源端分别与供电电压vcc-和隔离运算放大器n1的gnd2端口相连。

进一步优化本方案，所述的电源a和电源b均为+5v电源，所述隔离运算放大器n1的gnd1端口与gnd2端口两者间为非共地式连接，电源a和电源b相互隔离，实现高低压电气隔离，提升了本发明的稳定性。

进一步优化本方案，滤波电容c1～c4可以采用多个极性电容和无极性电容并联，对电容并联的数量并不局限于图1中所示。

本发明电路简单实用，不仅能够实现高低压电气隔离，且能够检测2000v以内的直流高压电，工作可靠、成本低廉。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。