一种直流高压信号采集电路制造技术

本发明专利技术提供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，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，本发明专利技术结构简单实用，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。

A DC High Voltage Signal Acquisition Circuit

The invention provides a DC high-voltage signal acquisition circuit, which is set between the DC high-voltage signal and the single chip computer. The circuit is used to collect the DC high-voltage signal and transmit the collected DC high-voltage signal to the single chip computer. The signal acquisition circuit includes a voltage dividing circuit and a signal amplifying circuit. The DC high-voltage signal is connected with the single chip computer after the voltage dividing circuit and the signal amplifying circuit in turn. The signal amplifier circuit includes isolation operational amplifier N1, single-channel operational amplifier U1, resistance R1-R5 and filter capacitor C1-C4. The GND1 port of isolation operational amplifier N1 and GND2 port are non-common ground connections. The structure of the present invention is simple and practical, not only can realize high-low voltage electrical isolation, but also can detect DC high-voltage electricity within 2000V, which works reliably and successfully. This is cheap.

【技术实现步骤摘要】
一种直流高压信号采集电路
本专利技术属于车辆母线信号采集
，具体涉及一种直流高压信号采集电路。
技术介绍
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的专利技术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的专利技术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的专利技术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的专利技术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。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种直流高压信号采集电路，本专利技术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，本专利技术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，本专利技术的有益效果是：本专利技术电路简单实用，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是本专利技术的原理框图；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专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。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，提升了本专利技术的稳定性。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。本专利技术电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一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），其特征在于：该信号采集电路包括分压电路（2）和信号放大电路（3），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，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，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。...

【技术特征摘要】
1.一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），其特征在于：该信号采集电路包括分压电路（2）和信号放大电路（3），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，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：李奇峰，周卫华，黄国宁，张学申，马向阳，程鹏飞，
申请(专利权)人：凯迈洛阳机电有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41