控制导引信号采集电路的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种控制导引信号采集电路，包括信号滤波电路、信号隔离放大电路和模/数转换电路；所述信号隔离放大电路包括电压/电流变换器，电流/电压变换器，光电耦合器U3；其中所述电压/电流变换器的输入端与所述信号滤波电路连接，所述电压/电流变换器的输出端与所述光电耦合器U3连接，所述电流/电压变换器的输入端与所述光电耦合器U3连接，所述电流/电压变换器的输出端与所述模/数转换电路连接。与现有技术相比，本发明的有益效果如下：电路更简洁，线性度也更好，实现电平的线性转换和不把现场电噪声干扰引入单片机控制系统。
【专利说明】
控制导引信号采集电路
技术领域
[0001] 本发明设及控制电路领域，具体设及一种控制导引信号采集电路。
【背景技术】
[0002] 设计用于电动汽车与充电粧设备之间信号传输和通信的电路，由于该信号用于： 电动汽车与充电粧的连接确认、充电连接装置载流能力和供电设备供电功率的识别、充电 过程的监测、充电系统的停止，非常重要；同时由于汽车充电粧的使用现场大都在户外，工 况复杂，冲击大电流、雷电会引发电磁噪声干扰，运种传导输入系统的噪声，如果不加 W有 效抑制，将严重影响控制导引信号采集电路，引起系统误判，从而引发误动作。另外根据安 全规范要求，还需要有电击防护的功能，也要求该信号隔离，W免发生人身伤害;如果导引 电路的绝缘性能设计不合理，将影响用户的正常使用，甚至损坏充电粧等供电设备。为了实 现电平的线性转换和不把现场电噪声干扰引入单片机控制系统，一般采用光电隔离法和隔 离放大器法二种常用的方法。光电隔离电路更简洁，线性度也更好。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于电动汽车交(直)流充电 粧的控制导引信号采集电路。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供一种控制导引信号采集电路，包括信号滤波电 路、信号隔离放大电路和模/数转换电路;所述信号隔离放大电路包括电压/电流变换器，电 流/电压变换器，光电禪合器U3;其中所述电压/电流变换器的输入端与所述信号滤波电路 连接，所述电压/电流变换器的输出端与所述光电禪合器U3连接，所述电流/电压变换器的 输入端与所述光电禪合器U3连接，所述电流/电压变换器的输出端与所述模/数转换电路连 接。
[0005] 优选地，所述电压/电流变换器包括电阻R3、电阻R4、光电二极管PD1、L邸和前级运 算放大器U1A;其中所述电阻R3的一端与所述信号滤波电路;所述前级运算放大器U1A的反 相输入端与所述电阻R3的另一端连接，所述前级运算放大器U1A的正相输入端接地;所述 L邸与所述光电禪合器U3连接，所述L邸的负极与所述前级运算放大器U1A的输出端连接，所 述Lm)的正极与电源连接;在所述前级运算放大器U1A的输出端与所述L邸之间串联电阻R4; 所述光电二极管PD1与所述光电禪合器U3连接，所述光电二极管PD1的负极与所述电阻R3的 另一端连接，所述光电二极管PD1的正极接地。
[0006] 优选地，所述电流/电压变换器包括电阻R5、电阻R6、光电二极管PD2和后级运算放 大器U2A;其中所述光电二极管PD2与所述光电禪合器U3连接，所述光电二极管PD2的负极与 所述后级运算放大器U2A的反相输入端连接，所述光电二极管PD2的正极通过所述电阻R6接 地;所述后级运算放大器U2A的正极与所述光电二极管PD2的正极连接;所述电阻R5连接在 所述后级运算放大器U2A的反相输入端与所述后级运算放大器U2A的输出端之间。
[0007] 优选地，所述光电禪合器U3为双光电二极管的线性光电禪合器。
[0008] 优选地，所述信号滤波电路包括电感L和电容C;其中所述电感L的一端与输入二极 管D的负极连接，所述电感L的另一端通过所述电容C接地。
[0009] 优选地，还包括电阻R1，所述电阻R1的一端连接在所述电感L与所述电容C的连接 点，所述电阻R1的另一端与所述电阻R3的一端连接。
[0010] 优选地，还包括分压电阻R2，所述分压电阻R2的一端连接在所述电阻R1与所述电 阻R3的连接点，所述电阻R2的另一端接地。
[0011] 优选地，在所述后级运算放大器U2A的输出端还连接有限流电阻R7。
[0012] 与现有技术相比，本发明的有益效果如下：电路更简洁，线性度也更好，实现电平 的线性转换和不把现场电噪声干扰引入单片机控制系统。
【附图说明】
[0013] 通过阅读参照W下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征目 的和优点将会变得更明显。
[0014] 图1为本发明控制导引信号采集电路原理图。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。W下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本发明，但不W任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可W做出若干变化和改进。运些都属于本发明 的保护范围。
[0016] 如图1所示，本发明提供一种控制导引信号采集电路，包括信号滤波电路、信号隔 离放大电路和模/数转换电路;信号隔离放大电路包括电压/电流变换器，电流/电压变换 器，光电禪合器U3;其中电压/电流变换器的输入端与信号滤波电路连接，电压/电流变换器 的输出端与光电禪合器U3连接，电流/电压变换器的输入端与光电禪合器U3连接，电流/电 压变换器的输出端与模/数转换电路连接。
[0017] 电压/电流变换器包括电阻R3、电阻R4、光电二极管PD1、L抓和前级运算放大器 U1A;其中电阻R3的一端与信号滤波电路;前级运算放大器U1A的反相输入端与电阻R3的另 一端连接，前级运算放大器U1A的正相输入端接地;L抓与光电禪合器U3连接，L抓的负极与 前级运算放大器U1A的输出端连接，L邸的正极与电源连接;在前级运算放大器U1A的输出端 与LED之间串联电阻R4;光电二极管PD1与光电禪合器U3连接，光电二极管PD1的负极与电阻 R3的另一端连接，光电二极管PD1的正极接地。
[0018] 电流/电压变换器包括电阻R5、电阻R6、光电二极管PD2和后级运算放大器U2A;其 中光电二极管PD2与光电禪合器U3连接，光电二极管PD2的负极与后级运算放大器U2A的反 相输入端连接，光电二极管PD2的正极通过电阻R6接地;后级运算放大器U2A的正极与光电 二极管PD2的正极连接；电阻R5连接在后级运算放大器U2A的反相输入端与后级运算放大器 U2A的输出端之间。
[0019] 光电禪合器U3为双光电二极管的线性光电禪合器。信号滤波电路包括电感L和电 容C;其中电感L的一端与输入二极管D的负极连接，电感L的另一端通过电容C接地。还包括 电阻R1，电阻R1的一端连接在电感L与电容C的连接点，电阻R1的另一端与电阻R3的一端连 接。还包括分压电阻R2,分压电阻R2的一端连接在电阻R1与电阻R3的连接点，电阻R2的另一 端接地。在后级运算放大器U2A的输出端还连接有限流电阻R7。
[0020] 信号滤波电路，是作为充电粧控制导引信号采集电路前级。信号滤波电路用作抑 制和滤除外界电磁高频噪声对信号的干扰。
[0021] 滤波电路采用LC二阶低通滤波器。一般来讲，滤波器的品质由过渡带的带宽和通 带纹波等参数评价。电感L和电容C组成了 LC低通无源滤波器。过渡带睹度与滤波器类型有 关，但是，最主要的决定因数还是滤波器的阶数。对于只有一个L、C或只有一个电阻R、C元件 的滤波器而言，LC滤波器是二阶滤波器，电阻RC滤波器是一阶滤波器，二阶滤波器的过渡带 带宽要窄很多，W低通滤波器为例，其阻带衰减要快很多，因此，一般来说，LC的效果较电阻 R切子。所需采样的信号在一些状态下，会有1曲Z频率左右的方波信号，而在另些状态下，只 是电平信号。根据运一特定条件，设计采用LC低通滤波器。
[0022] 信号隔离放大电路，是作为充电粧控制导引信号采集电路后级，起电信号放大、电 气隔离作用。
[0023] W流经光禪内含的光电二极管的电流作为输入前级运算放大器的反馈变量。而另 一光电二极管作为模拟信号的输出，经放大供后级电路测量，满足了即隔离，又能精确测量 的要求。
[0024] 电阻R3,电阻R4,光电二极管PD1，L抓和前级运算放大器U1A组成闭环的U/I变换 器，电阻R5,电阻R6,光电二极管PD2和后级运算放大器U2A组成闭环的I/U变换器。
[0025] 光电禪合器U3是具有双光电二极管的线性光电禪合器，当发光二极管流过电流If 时，其所发出的光会使得在二只相似的光电二极管中，正比与发光强度的电流Idl，Id2。
[0026] Idl=KXId2，K为常数，约等于l。
[0027] 利用运放"虚短"、"虚断"的基本原理，可W得到下式：
[0031] 显然，被测电压Vin和输出电压Vout存在比例关系，只要适当的选取电阻R1，电阻 R2,电阻R3,和电阻R5,电阻R6的电阻值，就能得到与输入成正比且电气隔离的输出电压值。
[0032] 模/数转换电路，包含在LPC1778单片机内。经滤波、放大、隔离的信号送入模/数转 换电路，将模拟信号转换成数字量化的数字信号，供单片机用作判定系统的工作状态。工作 状态稳定后，信号可分为：12￥0(：、9￥0(：、9￥?￥1、6￥?￥1。上述信号分别对应的工作状态为:待 机/结束停机、确认连接/准备就绪、信息通信、能量传递。
[0033] W上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述 特定实施方式，本领域技术人员可W在权利要求的范围内做出各种变化或修改，运并不影 响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可W任意相 互组合。
【主权项】
1. 一种控制导引信号采集电路，包括信号滤波电路、信号隔离放大电路和模/数转换电 路； 其特征在于，所述信号隔离放大电路包括电压/电流变换器，电流/电压变换器，光电耦 合器U3;其中 所述电压/电流变换器的输入端与所述信号滤波电路连接，所述电压/电流变换器的输 出端与所述光电耦合器U3连接，所述电流/电压变换器的输入端与所述光电耦合器U3连接， 所述电流/电压变换器的输出端与所述模/数转换电路连接。2. 根据权利要求1所述的控制导引信号采集电路，其特征在于，所述电压/电流变换器 包括电阻R3、电阻R4、光电二极管H)1、LED和前级运算放大器U1A;其中 所述电阻R3的一端与所述信号滤波电路； 所述前级运算放大器U1A的反相输入端与所述电阻R3的另一端连接，所述前级运算放 大器U1A的正相输入端接地； 所述LED与所述光电耦合器U3连接，所述LED的负极与所述前级运算放大器U1A的输出 端连接，所述LED的正极与电源连接； 在所述前级运算放大器U1A的输出端与所述LED之间串联电阻R4; 所述光电二极管roi与所述光电耦合器U3连接，所述光电二极管roi的负极与所述电阻 R3的另一端连接，所述光电二极管ro 1的正极接地。3. 根据权利要求2所述的控制导引信号采集电路，其特征在于，所述电流/电压变换器 包括电阻R5、电阻R6、光电二极管TO2和后级运算放大器U2A;其中 所述光电二极管TO2与所述光电耦合器U3连接，所述光电二极管TO2的负极与所述后级 运算放大器U2A的反相输入端连接，所述光电二极管TO2的正极通过所述电阻R6接地； 所述后级运算放大器U2A的正极与所述光电二极管PD2的正极连接； 所述电阻R5连接在所述后级运算放大器U2A的反相输入端与所述后级运算放大器U2A 的输出端之间。4. 根据权利要求1、2或3所述的控制导引信号采集电路，其特征在于，所述光电耦合器 U3为双光电二极管的线性光电耦合器。5. 根据权利要求2所述的控制导引信号采集电路，其特征在于，所述信号滤波电路包括 电感L和电容C;其中 所述电感L的一端与输入二极管D的负极连接，所述电感L的另一端通过所述电容C接 地。6. 根据权利要求5所述的控制导引信号采集电路，其特征在于，还包括电阻R1，所述电 阻R1的一端连接在所述电感L与所述电容C的连接点，所述电阻R1的另一端与所述电阻R3的 一端连接。7. 根据权利要求6所述的控制导引信号采集电路，其特征在于，还包括分压电阻R2,所 述分压电阻R2的一端连接在所述电阻R1与所述电阻R3的连接点，所述电阻R2的另一端接 地。8. 根据权利要求3所述的控制导引信号采集电路，其特征在于，在所述后级运算放大器 U2A的输出端还连接有限流电阻R7。
【文档编号】H03K19/0175GK106059563SQ201610549780
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月13日
【发明人】施建华, 刘景龙, 李正清
【申请人】上海富电科技有限公司