一种高精度电压检测电路和检测方法与流程

1.本发明属于汽车电子控制器技术领域，具体涉及一种高精度电压检测电路和检测方法。


背景技术：

2.随着汽车电动化和智能化地不断发展，为了准确地获取车辆的状态信息并对车辆进行精确地控制，车辆需要测量更多的信号，并且需要更高的测量精度。这些信号绝大多数是电压信号或者是可转换成电压的信号，比如蓄电池电压、蓄电池电流、高压动力电池电压、高压动力电池电流、各种传感器输出的模拟电压信号等。为了准确地计算出电池的电量，需要精确的测量电池电压和电池电流；为了准确的获取状态信息，需要高精度的传感器和高精度的测量电路，两者缺一不可。
3.绝大多数汽车厂商采用专用控制器来测量汽车蓄电池的电压和电流，这些控制器安装在蓄电池的接线柱上，其内部电路通常包含mcu、ldo、高精度adc芯片、高精度的电流传感单元和lin接口芯片等，这些专用控制器成本较高，占用布置空间，其测量精度也随着时间地推移而逐渐变差。高压动力电池管理系统通常采用专用芯片来测量动力电池电压，其测量精度不高，且受环境温度影响较大，且专用芯片的成本也不低。高精度的传感器通常需要高精度的adc芯片来实现高精度的测量，其实现成本很高。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是：提供一种高精度电压检测电路和检测方法，用于实现低成本地高精度测量多种电路电压的功能。
5.本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种高精度电压检测电路，包括受控电源电路、第一高精度电源基准电路、第二高精度电源基准电路、第一1型隔离模拟开关、第二1型隔离模拟开关、2型隔离模拟开关、3型隔离模拟开关、控制电路、第一互锁电路、第二互锁电路、第三互锁电路、第四互锁电路和gnd网络节点电路；受控电源电路的电源端连接外接电源的正极，数字地端gnd连接外接电源的负极；受控电源电路的输出端bat_p_f_sw分别连接第一高精度电源基准电路的输入端和第二高精度电源基准电路的输入端；第一高精度电源基准电路的输出端5.000v连接第二1型隔离模拟开关的输入端；第二高精度电源基准电路的输出端10.000v连接第一1型隔离模拟开关的输入端；2型隔离模拟开关的输入端a_extin连接待测电压点；3型隔离模拟开关的输入端连接模拟地端gnda；第一1型隔离模拟开关的输出端ai、第二1型隔离模拟开关的输出端ai、2型隔离模拟开关的输出端ai、3型隔离模拟开关的输出端ai均连接控制电路的输入端pd1，用于分别将采样的第二基准电压10.000v的电压值、第一基准电压5.000v的电压值、待测电压点的电压值、模拟地端gnda的电压值发送给控制电路；控制电路的控制端pc0连接受控电源电路的受控端；控制电路的控制端pc1分别连接第一1型隔离模拟开关的受控端和第一互锁电路的受控端；控制电路的控制端pc2分别连接第二1型隔离模拟开关的受控端和第二互锁电路的受控端；控制电路的
控制端pc3分别连接2型隔离模拟开关的受控端和第三互锁电路的受控端；控制电路的控制端pc4分别连接3型隔离模拟开关的受控端和第四互锁电路的受控端；第二1型隔离模拟开关的lock2端、2型隔离模拟开关的lock3端、3型隔离模拟开关的lock4端分别连接第一互锁电路的lock2端、lock3端、lock4端用于互锁；第一1型隔离模拟开关的lock1端、2型隔离模拟开关的lock3端、3型隔离模拟开关的lock4端分别连接第二互锁电路的lock1端、lock3端、lock4端用于互锁；第一1型隔离模拟开关的lock1端、第二1型隔离模拟开关的lock2端、3型隔离模拟开关的lock4端分别连接第三互锁电路的lock1端、lock2端、lock4端用于互锁；第一1型隔离模拟开关的lock1端、第二1型隔离模拟开关的lock2端、2型隔离模拟开关的lock3端分别连接第四互锁电路的lock1端、lock2端、lock3端用于互锁；数字地端gnd与模拟地端gnda通过gnd网络节点电路单点接地。
6.按上述方案，还包括防反接及emc保护电路；防反接及emc保护电路的电源端bat+连接外接电源的正极，数字地端gnd连接外接电源的负极，输出端bat_p_f连接受控电源电路的输入端；防反接及emc保护电路用于静电防护、脉冲防护、反接防护、电磁干扰防护、电磁骚扰抑制和高低频滤波处理；防反接及emc保护电路包括用于防静电的第一电容c1、用于中频滤波的第四电容c4、用于高频滤波的第五电容c5、用于低频滤波和储能的第六电容c6、用于防7637脉冲的第一tvs管d1、用于对mosfet进行栅源限压保护稳压的第二二极管d2、用于防输入反接的第一mosfet管q1、用于限流的第五电阻r5；还包括分压滤波电路；分压滤波电路的输入端连接第一1型隔离模拟开关的ai端、第二1型隔离模拟开关的ai端、2型隔离模拟开关的ai端、3型隔离模拟开关的ai端，接地端连接模拟地gnda；分压滤波电路的输出端连接控制电路的输入端pd1，输出端的电压等于输入端电压的1/7；分压滤波电路采用同规格的1％精度的第二电阻r2、第三电阻r3、第六电阻r6、第九电阻r9、第十电阻r10通过串并联实现分压；还包括用于模拟区高频滤波的第七电容c7和用于数字区高频滤波的第八电容c8，滤波截止频率为780hz；还包括温度检测电路；温度检测电路包括温度测量范围为
‑
40℃～150℃的ntc负温度系数热敏电阻r7和用于上拉分压的第四电阻r4；温度检测电路的输出端连接控制电路的输入端pd0，温度检测电路的输出端的电压值是温度的单调下降函数，用于将采样的电路板的温度值发送给控制电路；电源端连接3.3v电源，接地端连接模拟地gnda。
7.按上述方案，受控电源电路包括用于高频滤波的第九电容c9、用于控制通断的第二pnp数字三极管q2、用于反向信号的第三npn数字三极管q3；当控制电路的控制端pc0为低电平时，受控电源电路的输出端bat_p_f_sw的电压为0v；当控制电路的控制端pc0为高电平时，受控电源电路的输出端bat_p_f_sw的电压为(bat_p_f
‑
0.2)v，最大输出电流为0.1a。
8.按上述方案，第一高精度电源基准电路的接地端连接模拟地gnda；第一高精度电源基准电路包括用于高频滤波的第二电容c2、用于中频滤波的第三电容c3、用于精密稳压的第一稳压二极管u1、用于限流的第一电阻r1；第一高精度电源基准电路输出的基准电压源5.000v的误差为0.1％；当受控电源电路的输出端bat_p_f_sw的电压范围为(6～18)v时，第一高精度电源基准电路的输出端5.000v的电压范围为(4.995～5.005)v，最小输出电流为0.4ma；第二高精度电源基准电路的接地端连接模拟地gnda；第二高精度电源基准电路包括用于高频滤波的第十电容c10、用于中频滤波的第十一电容c11、用于精密稳压的第二稳压二极管u2、用于限流的第八电阻r8；第二高精度电源基准电路输出的基准电压源10.000v
的误差为0.1％；当受控电源电路的输出端bat_p_f_sw的电压范围为(11～18)v时，第二高精度电源基准电路的输出端10.000v的电压范围为(9.990～10.010)v，最小输出电流为0.4ma。
9.按上述方案，第一1型隔离模拟开关用于防护反向电流；第一1型隔离模拟开关的接地端连接数字地gnd；第一1型隔离模拟开关包括用于防反串的第十p沟道mosfet管q10、用于控制通断的第十五p沟道mosfet管q15、用于反向信号的第十一npn数字三极管q11、用于对mosfet管做gs偏置的第十九电阻r19，以及用于组成输入延时滤波电路的第十七电阻r17和第十五电容c15；当lock1端或pc1为低电平时，第一1型隔离模拟开关的输出端ai为开路；当lock1端为开路且pc1为高电平时，第一1型隔离模拟开关的输出端ai输出10.000v；当lock1端为开路且pc1从低电平跳变为高电平时，第一1型隔离模拟开关的输出端ai在延时0.03ms后输出10.000v；当lock1端为开路且pc1从高电平跳变为低电平时，第一1型隔离模拟开关的输出端ai在延时0.4ms后开路；当lock1端从开路跳变为高电平时，第一1型隔离模拟开关的输出端ai在延时0.003ms后开路；第二1型隔离模拟开关的电路组成和结构与第一1型隔离模拟开关相同；当lock2端或pc2为低电平时，第二1型隔离模拟开关的输出端ai为开路；当lock2端为开路且pc2为高电平时，第二1型隔离模拟开关的输出端ai输出5.000v；当lock2端为开路且pc2从低电平跳变为高电平时，第二1型隔离模拟开关的输出端ai在延时0.03ms后输出5.000v；当lock2端为开路且pc2从高电平跳变为低电平时，第二1型隔离模拟开关的输出端ai在延时0.4ms后开路；当lock2端从开路跳变为高电平时，第二1型隔离模拟开关的输出端ai在延时0.003ms后开路；2型隔离模拟开关用于静电防护、脉冲防护、反向电流防护、电磁干扰防护、电磁骚扰抑制和高频滤波处理；2型隔离模拟开关的接地端连接数字地gnd；2型隔离模拟开关包括用于防静电的第十二电容c12、用于防7637脉冲的第三tvs管d3、用于高频滤波的第一磁珠l1、用于高频滤波的第十三电容c13、用于防反串的第七p沟道mosfet管q7、用于控制通断的第九p沟道mosfet管q9、用于反向信号的第八npn数字三极管q8、用于对mosfet管做gs偏置的第十六电阻r16、用于对mosfet管做gs分压的第十四电阻r14，以及用于组成输入延时滤波电路的第十五电阻r15和第十四电容c14；当lock3端或pc3为低电平时，2型隔离模拟开关的输出端ai为开路；当lock3端为开路且pc3为高电平时，2型隔离模拟开关的输出端ai输出a_extin；当lock3端为开路且pc3从低电平跳变为高电平时，2型隔离模拟开关的输出端ai在延时0.03ms后输出a_extin；当lock3端为开路且pc3从高电平跳变为低电平时，2型隔离模拟开关的输出端ai在延时0.4ms后为开路；当lock3端从开路跳变为高电平时，2型隔离模拟开关的输出端ai在延时0.003ms后为开路；3型隔离模拟开关用于防护反向电流；3型隔离模拟开关的电源端连接3.3v电源，接地端连接数字地gnd；3型隔离模拟开关包括用于控制通断的第十三n沟道mosfet管q13、用于防反串的第十六n沟道mosfet管q16、用于反向信号的第十四pnp数字三极管q14、用于起反向信号的第十二npn数字三极管q12、用于对mosfet管做gs偏置的第二十电阻r20，以及用于组成输入延时滤波电路的第十八电阻r18和第十六电容c16；当lock4端或pc4为低电平时，3型隔离模拟开关的输出端ai为开路；当lock4端为开路且pc4为高电平时，3型隔离模拟开关的输出端ai输出模拟地gnda的电平；当lock4端为开路且pc4从低电平跳变为高电平时，3型隔离模拟开关的输出端ai在延时0.03ms后输出模拟地gnda的电平；当lock4端为开路且pc4从高电平跳变为低电平时，3型隔离模拟开关的输出端ai在延时0.4ms后为开路；当lock4端从开路跳变为高电
平时，3型隔离模拟开关的输出端ai在延时0.003ms后为开路。
10.按上述方案，控制电路包括微处理器u3，采用单片机spc5747c；控制电路的电源端连接3.3v电源，两个接地端分别连接数字地gnd和模拟地agnd。
11.按上述方案，第一互锁电路、第二互锁电路、第三互锁电路、第四互锁电路的接地端连接数字地gnd；第一互锁电路包括用于反向信号的第四npn数字三极管q4、第五npn数字三极管q5、第六npn数字三极管q6；第二互锁电路、第三互锁电路、第四互锁电路的电路组成和结构与第一互锁电路相同；当pc1为低电平时，第一互锁电路的lock2端、lock3端、lock4端为开路；当pc1为高电平时，第一互锁电路的lock2端、lock3端、lock4端为低电平；当pc2为低电平时，第二互锁电路的lock1端、lock3端、lock4端为开路；当pc2为高电平时，第二互锁电路的lock1端、lock3端、lock4端为低电平；当pc3为低电平时，第三互锁电路的lock1端、lock2端、lock4端为开路；当pc3为高电平时，第三互锁电路的lock1端、lock2端、lock4端为低电平；当pc4为低电平时，第四互锁电路的lock1端、lock2端、lock3端为开路；当pc4为高电平时，第四互锁电路的lock1端、lock2端、lock3端为低电平。
12.按上述方案，待测电压点包括蓄电池的正极，或高精度直流电压隔离检测电路的输出端，或传感器的输出端。
13.一种高精度电压检测方法，包括以下步骤：
14.s0：搭建一种高精度电压检测电路，包括受控电源电路、第一高精度电源基准电路、第二高精度电源基准电路、第一1型隔离模拟开关、第二1型隔离模拟开关、2型隔离模拟开关、3型隔离模拟开关、控制电路、第一互锁电路、第二互锁电路、第三互锁电路、第四互锁电路和gnd网络节点电路；受控电源电路的电源端连接外接电源的正极，数字地端gnd连接外接电源的负极；受控电源电路的输出端bat_p_f_sw分别连接第一高精度电源基准电路的输入端和第二高精度电源基准电路的输入端；第一高精度电源基准电路的输出端5.000v连接第二1型隔离模拟开关的输入端；第二高精度电源基准电路的输出端10.000v连接第一1型隔离模拟开关的输入端；
15.s1：电路上电初始化，控制电路的控制端pc0、pc1、pc2、pc3、pc4为低电平输出，控制电路的输入端pd1和输入端pd0为模拟输入；读取pd1的电平值，若大于0.1v，置系统零位误差过大异常；置pc4为高电平，置pc0、pc1、pc2、pc3为低电平，读取pd1的电平值并保存为u0；置pc4为低电平，若u0大于0.1v，置控制电路零位误差过大异常；
16.s2：置pc3为高电平，置pc0、pc1、pc2、pc4为低电平，读取pd1的值并保存为uin，再置pc3为低电平；若uin小于等于5v则置ref
‑
10v为0，执行步骤s3；若uin大于5v则置ref
‑
10v为1，执行步骤s4；
17.s3：若ref
‑
10v为0，则置pc2为高电平，置pc0、pc1、pc3、pc4为低电平，读取pd1的值并保存为u5v，再置pc2为低电平；执行步骤s5；
18.s4：若ref
‑
10v为1，则置pc1为高电平，置pc0、pc2、pc3、pc4为低电平，读取pd1的值并保存为u10v，再置pc1为低电平；
19.s5：按如下公式计算待测电压点的电压值ua_extin：
[0020][0021]
进一步的，所述的步骤s0中，还包括以下步骤：增加温度检测电路，包括温度测量范围为
‑
40℃～150℃的ntc负温度系数热敏电阻r7和用于上拉分压的第四电阻r4；温度检测电路的输出端连接控制电路的输入端pd0，电源端连接3.3v电源，接地端连接模拟地gnda；
[0022]
所述的步骤s5中，还包括以下步骤：选择10v的基准电压，以pd0端的电压值为温度测量值，在
‑
40～100℃的温度范围内，每隔20℃测量一次pd0的值并计算ua_extin(10)的值标定温度补偿系数，标定点的温度补偿系数依次为：
‑
40℃的pd0值为pd0_n40，ua_extin(10)的值为ua_extin(10)_n40，温度补偿系数为10/ua_extin(10)_n40；
‑
20℃的pd0值为pd0_n20，ua_extin(10)的值为ua_extin(10)_n20，温度补偿系数为10/ua_extin(10)_n20；0℃的pd0值为pd0_n0，ua_extin(10)的值为ua_extin(10)_n0，温度补偿系数为10/ua_extin(10)_n0；20℃的pd0值为pd0_p20，ua_extin(10)的值为ua_extin(10)_p20，温度补偿系数为10/ua_extin(10)_p20；40℃的pd0值为pd0_p40，ua_extin(10)的值为ua_extin(10)_p40，温度补偿系数为10/ua_extin(10)_p40；60℃的pd0值为pd0_p60，ua_extin(10)的值为ua_extin(10)_p60，温度补偿系数为10/ua_extin(10)_p60；80℃的pd0值为pd0_p80，ua_extin(10)的值为ua_extin(10)_p80，温度补偿系数为10/ua_extin(10)_p80；100℃的pd0值为pd0_p100，ua_extin(10)的值为ua_extin(10)_p100，温度补偿系数为10/ua_extin(10)_p100；非标定点的温度补偿系数按线性插值的方法计算；读取pd0的值，查表或计算温度补偿系数tc，按下面公式计算温度补偿后的待测电压点的电压值ua_extin_tc：
[0023][0024]
本发明的有益效果为：
[0025]
1.本发明的一种高精度电压检测电路和检测方法，采用可控电源、互锁采样电路，以及减少分压电路的使用，通过线性延长、线性插补、温度补偿的方法计算被测电压点的电压值，实现了低成本地高精度测量多种电路电压的功能。
[0026]
2.本发明能够精确测量电压值，测量高压动力电池电压的误差不超过1.8％，测量蓄电池电压的误差不超过0.2％，测量传感器输出信号的误差不超过0.2％，可靠性高。
[0027]
3.本发明的使用范围广，可用于测量低电压比如蓄电池电压、传感器输出电压等，和高电压比如高压动力电池的电压。
[0028]
4.本发明电路可以扩展或裁剪，也可以重新组合，以适应不同的测量需求。在本发明电路的前端接一个高精度直流电压隔离检测电路，就可以测量高压电路的电压值，可裁剪性和可重组性好，通用性和扩展性强。
[0029]
5.本发明主要通过分立器件实现，可集成在任意控制器中，节约了安装空间和成本；本发明的电路成本比专用控制器方案、专用芯片方案和高精度adc方案低很多。
附图说明
[0030]
图1为本发明实施例的电路框图；
[0031]
图2为本发明实施例的模块1、2、3、4的电路原理图；
[0032]
图3为本发明实施例的模块5、6的电路原理图；
[0033]
图4为本发明实施例的模块7的电路原理图；
[0034]
图5为本发明实施例的模块8的电路原理图；
[0035]
图6为本发明实施例的模块9、10、11、16电路原理图；
[0036]
图7为本发明实施例的模块12、13、14、15电路原理图；
具体实施方式
[0037]
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0038]
参见图1，本发明的实施例包括16个模块，分别为防反接及emc保护电路、受控电源电路、高精度电源基准电路1、高精度电源基准电路2、2个1型隔离模拟开关、2型隔离模拟开关、3型隔离模拟开关、分压滤波电路、温度检测电路、uc(微处理器)，4个互锁电路和gnd net
‑
tie电路。“bat+”和“gnd”接到汽车蓄电池的正负极上，“a_extin”接到被测电压上，被测电压可以为蓄电池的正极，也可以是高精度直流电压隔离检测电路的输出，或者传感器的输出。“uc”按照软件策略依次采样“a_extin”、“5.000v”、“10.000v”和“gnda”的电压值以及电路板的温度值，采用线性延长、线性插补和温度补偿的方法精确地计算出“a_extin”的电压值。
[0039]
模块1：防反接及emc保护电路，其特征在于：bat+接蓄电池正，gnd接蓄电池负(数字地)，bat_p_f为本模块的输出。本模块具有静电防护、脉冲防护、反接防护、电磁干扰防护、电磁骚扰抑制和高低频滤波处理等功能，即输出bat_p_f经过这些防护、抑制和处理。
[0040]
其具体实现电路由图2中的c1、c4、c5、c6、d1、d2、q1和r5组成。bat+为电源正，gnd为数字地(电源负)，bat_p_f为输出。c1是防静电电容，d1是防7637脉冲的tvs，q1是输入防反接的mosfet，d2是mosfet的栅源限压保护稳压管，r5是d2的限流电阻，c6是低频滤波和储能的电容，c4是中频滤波电容，c5是高频滤波电容，bat_p_f是处理后的可共用的电源。
[0041]
模块2：受控电源电路，其特征在于：bat_p_f和pc0为本模块的输入，gnd为数字地，bat_p_f_sw为本模块的输出。当pc0为低电平时，bat_p_f_sw输出为0v；当pc0为高电平时，bat_p_f_sw输出为(bat_p_f
‑
0.2)v，其最大输出电流为0.1a。
[0042]
其具体实现电路由图2中的c9、q2和q3组成。pc0为输入、bat_p_f_sw为输出，c9是高频滤波电容，q3是起反向器作用的npn数字三极管，q2是起通断控制作用的pnp数字三极管，bat_p_f_sw是可共用的可控电源。
[0043]
模块3：高精度基准电路1，其特征在于：bat_p_f_sw为输入，gnd
‑
a为模拟地，5.000v为输出。当bat_p_f_sw为(6∽18)v时，5.000v为(4,995∽5.005)v，其最小输出电流为0.4ma，且5.000v经过高低频滤波处理。
[0044]
其具体实现电路由图2中的c2、c3、u1和r1组成。gnd
‑
a为模拟地，5.000v为输出，c3是中频滤波电容，c2是高频滤波电容，r1是限流电阻，u1是精密稳压管，5.000v是误差为0.1％的输出基准电压源。
[0045]
模块4：高精度基准电路2，其特征在于：bat_p_f_sw为输入，gnd
‑
a为模拟地，
10.000v为输出。当bat_p_f_sw为(11∽18)v时，10.000v为(9,990∽10.010)v，其最小输出电流为0.4ma，且10.000v经过高低频滤波处理。
[0046]
其具体实现电路由图2中的c10、c11、u2和r8组成。10.000v为输出，c11是中频滤波电容，c10是高频滤波电容，r8是限流电阻，u2是精密稳压管，10.000v是误差为0.1％的输出基准电压源。
[0047]
模块5：1型隔离模拟开关，其特征在于：5.000v、pc1和lock1为输入，gnd为数字地，ai为输出。本模块具有反向电流防护功能，即输出ai不能反向流过电流；当lock1或pc1输入为低电平时，本模块的ai输出为开路；当lock1输入为开路且pc1输入为高电平时，本模块的ai输出为5.000v。当lock1输入为开路时，pc1输入从低电平跳变为高电平，本模块的ai在延时0.03ms后输出5.000v；当lock1输入为开路时，pc1输入从高电平跳变为低电平，本模块的ai在延时0.4ms后输出开路；lock1输入从开路跳变为高电平，本模块的ai在延时0.003ms后输出开路。
[0048]
其具体实现电路由图3中q10、q15、q11、r19、r17和c15组成。在模块5中，vref即为5.000v，lockm即为lock1，pcm即为pc1，5.000v、lock1和pc1为输入，ai为输出，q10是防反串p沟道mosfet，q15是通断控制p沟道mosfet，q11是起反向器作用的npn数字三极管，r19是mosfet的gs偏置电阻，r17和c15组成输入延时和滤波电路。
[0049]
模块6：1型隔离模拟开关，其特征在于：10.000v、pc2和lock2为输入，gnd为数字地，ai为输出。本模块具有反向电流防护功能，即输出ai不能反向流过电流；当lock2或pc2输入为低电平时，本模块的ai输出为开路；当lock2输入为开路且pc2输入为高电平时，本模块的ai输出为10.000v。当lock2输入为开路时，pc2输入从低电平跳变为高电平，本模块的ai在延时0.03ms后输出10.000v；当lock2输入为开路时，pc2输入从高电平跳变为低电平，本模块的ai在延时0.4ms后输出开路；lock2输入从开路跳变为高电平，本模块的ai在延时0.003ms后输出开路。
[0050]
其具体实现电路由图3中q10、q15、q11、r19、r17和c15组成。在模块6中，vref即为10.000v，lockm即为lock2，pcm即为pc2，10.000v、lock2和pc2为输入，ai为输出，q10是防反串p沟道mosfet，q15是通断控制p沟道mosfet，q11是起反向器作用的npn数字三极管，r19是mosfet的gs偏置电阻，r17和c15组成输入延时和滤波电路。
[0051]
模块7：2型隔离模拟开关，其特征在于：a_extin、pc3和lock3为输入，gnd为数字地，ai为输出。本模块具有静电防护、脉冲防护、反向电流防护、电磁干扰防护、电磁骚扰抑制和高频滤波处理等功能，即输出ai经过这些防护、抑制和处理；当lock3或pc3输入为低电平时，本模块的ai输出为开路；当lock3输入为开路且pc3输入为高电平时，本模块的ai输出为a_extin。当lock3输入为开路时，pc3输入从低电平跳变为高电平，本模块的ai在延时0.03ms后输出a_extin；当lock3输入为开路时，pc3输入从高电平跳变为低电平，本模块的ai在延时0.4ms后输出开路；lock3输入从开路跳变为高电平，本模块的ai在延时0.003ms后输出开路。
[0052]
其具体实现电路由图4中c12、d3、l1、c13、q7、q9、q8、r16、r14、r15和c14组成。a_extin、lock3和pc3为输入，ai为输出，c12是防静电电容，d3防7637脉冲的tvs，l1是高频滤波磁珠，c13是高频滤波电容，q7是防反串p沟道mosfet，q9是通断控制p沟道mosfet，q8是起反向器作用的npn数字三极管，r16是mosfet的gs偏置电阻，r14是mosfet的gs分压电阻，r15
和c14组成输入延时和滤波电路。
[0053]
模块8：3型隔离模拟开关，其特征在于：gnd
‑
a、pc4和lock4为输入，gnd为数字地，ai为输出。本模块具有反向电流防护功能，即输出ai不能反向流过电流；当lock4或pc4输入为低电平时，本模块的ai输出为开路；当lock4输入为开路且pc4输入为高电平时，本模块的ai输出为gnd
‑
a。当lock4输入为开路时，pc4输入从低电平跳变为高电平，本模块的ai在延时0.03ms后输出gnd
‑
a；当lock4输入为开路时，pc4输入从高电平跳变为低电平，本模块的ai在延时0.4ms后输出开路；lock4输入从开路跳变为高电平，本模块的ai在延时0.003ms后输出开路。
[0054]
其具体实现电路由图5中q13、q16、q14、q12、r20、r18和c16组成。3.3v为电源，gnd
‑
a、pc4和lock4为输入，ai为输出，q16是防反串n沟道mosfet，q13是通断控制n沟道mosfet，q14是起反向器作用的pnp数字三极管，q12是起反向器作用的npn数字三极管，r20是mosfet的gs偏置电阻，r18和c16组成输入延时和滤波电路。
[0055]
模块9：分压滤波电路，其特征在于：ai为输入，gnd
‑
a为模拟地，pd1为输出。使用同规格的1％精度的电阻串并联实现分压，避免不同规格电阻的散差造成的误差；pd1的电压等于ai电压的1/7；滤波截止频率为780hz。
[0056]
其具体实现电路由图6中r2、r3、r6、r9、r10、c7和c8组成。ai为输入，pd1为输出，r2、r3、r6、r9和r10是值为10k精度为1％的分压电阻，c7是模拟区高频滤波电容，c8是数字区高频滤波电容。
[0057]
模块10：温度检测电路，其特征在于：3.3v为电源，gnd
‑
a为模拟地，pd0为输出，采用温度测量范围为
‑
40∽150℃的ntc器件作为温敏元件，pd0的电压值是温度的单调下降函数。
[0058]
其具体实现电路由图5中r7和r4组成，3.3v为电源，pd0为输出，r4是上拉分压电阻，r7是测温范围为(
‑
40∽150)℃的ntc温敏电阻。
[0059]
模块11：uc(微处理器)电路，其特征在于：通用微处理器电路，vdd接3.3v，dgnd接gnd、agnd接gnd
‑
a，具有6个或以上的数字量输出功能，数字量输出do0接pc0，do1接pc1，do2接pc2，do3接pc3，do4接pc4，具有2个或以上的模拟量输入检测功能，模拟量输入ai0接pd0，ai1接pd1。
[0060]
其具体实现电路由图6中u3组成。3.3v为电源正，gnd为数字地，gnd
‑
a为模拟地，u3(spc5747c)是nxp公司的单片机，pc0(do0)、pc1(do1)、pc2(do2)、pc3(do3)和pc4(do4)是数字量输出，pd0(ai0)和pd1(ai1)是模拟量输入。
[0061]
模块12：互锁电路，其特征在于：pc1是输入，gnd是数字地，lock2、lock3和lock4是输出，当pc1为低电平时，lock2、lock3和lock4输出为开路，当pc1为高电平时，lock2、lock3和lock4输出为低电平。
[0062]
其具体实现电路由图7中q4、q5和q6组成。在模块12中，pcm即为pc1，lockx即为lock2，locky即为lock3，lockz即为lock4，q4、q5和q6是起反向器作用的npn数字三极管。其具体实现电路由图7中q4、q5和q6组成。在模块12中，pcm即为pc1，lockx即为lock2，locky即为lock3，lockz即为lock4，q4、q5和q6是起反向器作用的npn数字三极管。
[0063]
模块13：互锁电路，其特征在于：pc2是输入，gnd是数字地，lock1、lock3和lock4是输出，当pc2为低电平时，lock1、lock3和lock4输出为开路，当pc2为高电平时，lock1、lock3
和lock4输出为低电平。
[0064]
其具体实现电路由图7中q4、q5和q6组成。在模块13中，pcm即为pc2，lockx即为lock1，locky即为lock3，lockz即为lock4，q4、q5和q6是起反向器作用的npn数字三极管。
[0065]
模块14：互锁电路，其特征在于：pc3是输入，gnd是数字地，lock1、lock2和lock4是输出，当pc3为低电平时，lock1、lock2和lock4输出为开路，当pc3为高电平时，lock1、lock2和lock4输出为低电平。
[0066]
其具体实现电路由图7中q4、q5和q6组成。在模块14中，pcm即为pc3，lockx即为lock1，locky即为lock1，lockz即为lock4，q4、q5和q6是起反向器作用的npn数字三极管。
[0067]
模块15：互锁电路，其特征在于：pc4是输入，gnd是数字地，lock1、lock2和lock3是输出，当pc4为低电平时，lock1、lock2和lock3输出为开路，当pc4为高电平时，lock1、lock2和lock3输出为低电平。
[0068]
其具体实现电路由图7中q4、q5和q6组成。在模块15中，pcm即为pc4，lockx即为lock1，locky即为lock2，lockz即为lock3，q4、q5和q6是起反向器作用的npn数字三极管。其具体实现电路由图7中q4、q5和q6组成。在模块15中，pcm即为pc4，lockx即为lock1，locky即为lock2，lockz即为lock3，q4、q5和q6是起反向器作用的npn数字三极管。
[0069]
模块16：gnd net
‑
tie电路，其特征在于：gnd
‑
a是模拟地，gnd是数字地，gnd
‑
a通过与gnd
‑
a的pcb印制线同宽的印制线连到gnd。
[0070]
其具体实现电路由图6中nt1组成。gnd
‑
a是模拟地，gnd是数字地，nt1连接gnd
‑
a和gnd
‑
a。
[0071]
实例替代方案1：三极管使用mosfet代替。
[0072]
实例替代方案2：基准电压源用其它电压等级的代替。
[0073]
对本发明的高精度电压检测电路的检测方法为：
[0074]
系统复位后，pc0、pc1、pc2、pc3、pc4、pd1和pd2的默认功能为输入，软件初始化pc0、pc1、pc2、pc3和pc4为低电平输出，pd0和pd1为模拟输入。软件读取pd1的值，如果该值大于0.1v，置系统零位误差过大异常。软件置pc4为高电平，pc0、pc1、pc2和pc3为低电平，软件读取pd1的值并保存为u0，软件再置pc4为低电平，如果u0大于0.1v，置uc零位误差过大异常。
[0075]
软件置pc3为高电平，pc0、pc1、pc2和pc4为低电平，软件读取pd1的值并保存为uin，软件再置pc3为低电平，如果uin大于5v，置ref
‑
10v为“1”，否则置ref
‑
10v为“0”。软件置pc1为高电平，pc0、pc2、pc3和pc4为低电平，软件读取pd1的值并保存为u5v，软件再置pc1为低电平。如果ref
‑
10v为“1”，软件置pc2为高电平，pc0、pc1、pc3和pc4为低电平，软件读取pd1的值并保存为u10v，软件再置pc2为低电平，否则跳过此步。
[0076]
a_extin(被测输入电压)的测量值按下面公式计算：
[0077][0078]
为了进一步地提高测量精度，补偿温度差异造成的误差。a_extin输入10v的基准电压，pd0为温度测量值，在
‑
40∽100℃的温度范围内，每隔20℃测量pd0的值和测量计算ua_extin(10)的值，标定温度补偿系数，标定点的温度补偿系数按下表计算，非标定点的温
度补偿系数按线性插值的方法计算。
[0079]
温度(℃)pd0值ua_extin(10)(v)温度补偿系数
‑
40pd0_n40ua_extin(10)_n4010/ua_extin(10)_n40
‑
20pd0_n20ua_extin(10)_n2010/ua_extin(10)_n200pd0_n0ua_extin(10)_n010/ua_extin(10)_n020pd0_p20ua_extin(10)_p2010/ua_extin(10)_p2040pd0_p40ua_extin(10)_p4010/ua_extin(10)_p4060pd0_p60ua_extin(10)_p6010/ua_extin(10)_p6080pd0_p80ua_extin(10)_p8010/ua_extin(10)_p80100pd0_p100ua_extin(10)_p10010/ua_extin(10)_p100
[0080]
读取pd0的值，查表或计算温度补偿系数tc，温度补偿后的a_extin(被测输入电压)的测量值按下面公式计算：
[0081][0082]
本发明采用可控电源实现汽车的静电流需求。
[0083]“a_extin”、“5.000v”、“10.000v”和“gnda”的采样电路均采用互锁设计，用于防止软件异常导致损坏隔离模拟开关，同时也提高了采样精度。
[0084]
为了提高检测精度需要尽量少使用分压电路，本发明使用了一个分压电路；为了避免由不同规格电阻的散差造成测量误差，本发明的分压电路由同阻值的电阻串并联实现，同时避免由于使用高精度的电阻造成的成本上升。
[0085]
为了提高检测精度，本发明将模拟地(gnd
‑
a)与数字地(gnd)分开布局并分别连到微处理器uc的模拟地引脚(agnd)和数字地引脚(dgnd)，微处理器uc的模拟地引脚和数字地引脚采用net
‑
tie连接。
[0086]
为了降低成本，电源电路(bat_p_f、bat_p_f_sw和3.3v)与其它的功能模块共用；除了共用的微处理器uc外，其它电路全部使用分立器件实现。
[0087]
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。