一种信号放大电路及电池管理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种信号放大电路及电池管理系统，该电路包括：串联的第一级放大器电路至第n级放大器电路；其中，n为大于等于2的正整数，第一级放大器电路具体为隔直放大器电路；本发明专利技术利用串联的第一级放大器电路至第n级放大器电路，可以对电池产生的内阻激励响应信号进行n次有效放大，保证内阻激励响应信号可以放大到处理器可采样信号范围内，使处理器可以更加便捷的利用交流阻抗法测量电池的内阻，并且作为隔直放大器电路的第一级放大器电路，可以消除电池直流对放大器的影响，同时由于隔直放大器电路的输出传递函数具备带通特性，可以有效滤除内阻激励响应信号中的谐波干扰，提高了抗干扰能力。

【技术实现步骤摘要】
一种信号放大电路及电池管理系统
本专利技术涉及电子电路
，特别涉及一种信号放大电路及电池管理系统。
技术介绍
蓄电池作为电源系统停电时的备用电源，已广泛的应用于数据中心、通信、金融、交通、工业生产等各行各业。如果作为后备能源的电池失效或容量不足，就有可能在主供电源断电时造成重大生产安全事故，所以必须对蓄电池的运行参数进行全面的在线监测。蓄电池状态的重要标志之一就是它的内阻，无论是蓄电池即将失效、容量不足或是充放电不当，都能从它的内阻变化中体现出来。因此可以通过测量蓄电池内阻，对其工作状态进行评估。目前电池内阻的测量方式主要有两种：直流放电法和交流阻抗法。其中，直流放电法以理想直流电路为基础，对蓄电池进行瞬间以几A或几十A的大电流放电，然后测量电池两端的瞬间压降，再通过欧姆定律计算出电池内阻。该方法简单、易于实现，但蓄电池需要放出的瞬间电流较大，对蓄电池组和负载均会造成较大冲击，影响电池使用。此外，测量结果稳定性不佳，一般适用于对测量精度和安全性要求不高的场合。而交流阻抗法是一种以小幅值的正弦波电流信号作为激励源注入蓄电池，通过测定其内阻激励响应信号(响应电压信号)来计算电池内阻。交流阻抗法的优点在于在线测量可避免小扰动对系统产生的影响，扰动与系统的响应之间保持近似线性关系。然而，由于电池内阻一般较小，正常电池内阻为毫欧级，状态不好的电池内阻也只有几十毫欧到百十毫欧数量级。因此，在小电流注入时能产生的内阻激励响应信号通常都在几百微伏左右，相对于如单片机的处理器的10bit/12bit的ADC(模拟数字转换器)而言，该信号根本无法分辨出来。同时，该信号相对于2V、6V或12V等铅酸电池电压而言，该激励信号也不在一个数量极，采用传统信号放大电路将直接会使放大器饱和而无法有效放大出有用的激励信号。因此，如何能够对电池产生的内阻激励响应信号(微弱信号)进行有效放大，使处理器可以更加便捷的利用交流阻抗法测量电池的内阻，是现今急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种信号放大电路及电池管理系统，以对电池产生的内阻激励响应信号进行有效放大，同时消除电池直流对运算放大器的影响，滤出内阻激励响应信号中的谐波干扰。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种信号放大电路，包括：串联的第一级放大器电路至第n级放大器电路；其中，n为大于等于2的正整数，所述第一级放大器电路具体为隔直放大器电路；所述第一级放大器电路，用于与电池连接，隔离所述电池的直流电压信号，并对所述电池的内阻激励响应信号进行第一次放大；与第n-1级放大器电路的输出端连接的所述第n级放大器电路，用于对所述内阻激励响应信号进行第n次放大。可选的，所述第n-1级放大器电路采用单电源供电时，所述第n-1级放大器电路，还用于与第n-1直流偏置信号连接；对应的，第n级放大器电路具体为对应的隔直放大器电路，还用于隔离所述第n-1直流偏置信号。可选的，所述第一级放大器电路采用单电源供电时，包括：第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第一运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；其中，所述第一电容的第一端用于与所述电池的负极连接，所述第一电容的第二端与所述第一电阻的第一端连接，所述第二电容的第一端用于与所述电池的正极连接，所述第二电容的第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端与所述第三电容的第一端连接其公共端与所述第一运算放大器的负输入端连接，所述第二电阻的第二端与所述第三电容的第二端连接其公共端与所述第一运算放大器的正输入端连接，所述第三电阻和所述第四电容的第一端均与所述第一运算放大器的负输入端连接，所述第三电阻和所述第四电容的第二端均与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第一运算放大器的输出端用于与第二级放大器电路连接，输出第一次放大后的所述内阻激励响应信号，所述第四电阻的第一端用于与第一直流偏置信号的输出端连接，所述第四电阻的第二端与所述第五电容的第一端连接其公共端与所述第一运算放大器的正输入端连接，所述第五电容的第二端接地。可选的，所述第一级放大器电路，还包括：第五电阻；其中，所述第一电容的第二端和所述第一电阻的第一端连接的公共端与所述第五电阻的第一端连接；所述第二电容的第二端和所述第二电阻的第一端连接的公共端与所述第五电阻的第二端连接。可选的，所述第二级放大器电路，包括：第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第二运算放大器、第六电阻、第七电阻、第八电阻和第九电阻；其中，所述第六电容的第一端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第六电容的第二端通过所述第六电阻与所述第二运算放大器的正输入端连接，所述第七电容的第一端接地，所述第七电容的第二端通过所述第七电阻与所述第二运算放大器的负输入端连接，所述第八电阻和所述第八电容的第一端均与所述第二运算放大器的负输入端连接，所述第八电阻和所述第八电容的第二端均与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第二运算放大器的输出端用于输出两次放大后的所述内阻激励响应信号，所述第九电阻的第一端用于与第二直流偏置信号的输出端连接，所述第九电阻的第二端与所述第九电容的第一端连接其公共端与所述第二运算放大器的正输入端连接，所述第九电容的第二端接地。可选的，该电路还包括：第一二极管和第二二极管；其中，所述第一二极管的阴极用于预设电源的输出端连接，所述第一二极管的阳极与所述第二二极管的阴极连接其公共端与所述第n级放大器电路的输出端连接，所述第二二极管的阳极接地。此外，本专利技术还提供了一种电池管理系统，包括：处理器和如上述任一项所述信号放大电路；其中，所述处理器用于根据所述信号放大电路中的第n级放大器电路输出的n次放大后的电池的内阻激励响应信号，检测所述电池的内阻。可选的，该系统还包括：与所述信号放大电路中的第一级放大器电路的输入端连接的所述电池。本专利技术所提供的一种信号放大电路，包括：串联的第一级放大器电路至第n级放大器电路；其中，n为大于等于2的正整数，第一级放大器电路具体为隔直放大器电路；第一级放大器电路，用于与电池连接，隔离电池的直流电压信号，并对电池的内阻激励响应信号进行第一次放大；与第n-1级放大器电路的输出端连接的第n级放大器电路，用于对内阻激励响应信号进行第n次放大；可见，本专利技术利用串联的第一级放大器电路至第n级放大器电路，可以对电池产生的内阻激励响应信号进行n次有效放大，保证内阻激励响应信号可以放大到处理器可采样信号范围内，且避免了放大器饱和的情况，使处理器可以更加便捷的利用交流阻抗法测量电池的内阻，并且作为隔直放大器电路的第一级放大器电路，可以消除电池直流对放大器的影响，同时由于隔直放大器电路的输出传递函数具备带通特性，可以有效滤除内阻激励响应信号中的谐波干扰，提高了抗干扰能力，提升了用户体验。此外，本专利技术还提供了一种电池管理系统，同样具有上述有益效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例所提供的一种信号放大电路的结构示意图；图2为本专利技术实施例所提供的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种信号放大电路，其特征在于，包括：串联的第一级放大器电路至第n级放大器电路；其中，n为大于等于2的正整数，所述第一级放大器电路具体为隔直放大器电路；所述第一级放大器电路，用于与电池连接，隔离所述电池的直流电压信号，并对所述电池的内阻激励响应信号进行第一次放大；与第n‑1级放大器电路的输出端连接的所述第n级放大器电路，用于对所述内阻激励响应信号进行第n次放大。

【技术特征摘要】
1.一种信号放大电路，其特征在于，包括：串联的第一级放大器电路至第n级放大器电路；其中，n为大于等于2的正整数，所述第一级放大器电路具体为隔直放大器电路；所述第一级放大器电路，用于与电池连接，隔离所述电池的直流电压信号，并对所述电池的内阻激励响应信号进行第一次放大；与第n-1级放大器电路的输出端连接的所述第n级放大器电路，用于对所述内阻激励响应信号进行第n次放大。2.根据权利要求1所述的信号放大电路，其特征在于，所述第n-1级放大器电路采用单电源供电时，所述第n-1级放大器电路，还用于与第n-1直流偏置信号连接；对应的，第n级放大器电路具体为对应的隔直放大器电路，还用于隔离所述第n-1直流偏置信号。3.根据权利要求2所述的信号放大电路，其特征在于，所述第一级放大器电路采用单电源供电时，包括：第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第一运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；其中，所述第一电容的第一端用于与所述电池的负极连接，所述第一电容的第二端与所述第一电阻的第一端连接，所述第二电容的第一端用于与所述电池的正极连接，所述第二电容的第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端与所述第三电容的第一端连接其公共端与所述第一运算放大器的负输入端连接，所述第二电阻的第二端与所述第三电容的第二端连接其公共端与所述第一运算放大器的正输入端连接，所述第三电阻和所述第四电容的第一端均与所述第一运算放大器的负输入端连接，所述第三电阻和所述第四电容的第二端均与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第一运算放大器的输出端用于与第二级放大器电路连接，输出第一次放大后的所述内阻激励响应信号，所述第四电阻的第一端用于与第一直流偏置信号的输出端连接，所述第四电阻的第二端与所述第五电容的第一端连接其公共端与所述第一运算放大器的正输入端连接，所述第五电容的第二端接地。4.根据权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：易龙强，林国伟，李镇，
申请(专利权)人：厦门科华恒盛股份有限公司，厦门科灿信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35