一种燃料电池阻抗测试设备的高精度采样电路制造技术

本发明专利技术公开了一种燃料电池阻抗测试装置的高精度采样电路，其技术方案要点是：高精度电流/电压采样电路、模数转换电路、数字隔离器电路、数据通信电路及低谐波供电电路；本发明专利技术解决了采样信号精度低、误差大的问题，使用高精度低温漂器件、高精度专用采样芯片，依托优秀的硬件电路设计，实现检测设备的高标准测试要求；通过相互隔离的电流及电压采样电路进行数据采集，采样信号经过信号转换、谐波抑制及差分电路，进入高精度模数转换模块。进入高精度模数转换模块。进入高精度模数转换模块。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池阻抗测试设备的高精度采样电路


[0001]本专利技术涉及燃料电池测试检测领域，特别涉及一种燃料电池阻抗测试设备的高精度采样电路。

技术介绍

[0002]燃料电池的广泛使用，当下已然成为电子行业进步的踏板，同时也是生活、工业中万众瞩目的存在，这也意味着燃料电池检测设备的研发早已是重中之重的任务。市场的大需求量，使燃料电池性能测试设备不得不跟上日益发展的高标准精度要求。
[0003]要想看燃料电池的使用情况，那就离不开对其阻抗(内阻)的测试。我们知道电池内部的相关容量与内阻是成反比的关系，这样，只要测了内阻那就可轻易获得容量的多少。燃料电池会有使用寿命，与之相关的内阻会在这个寿命周期里有个变化趋势，我们便可以依据此趋势来预测燃料电池的可用时间。要想燃料电池能使用得更长远，就不得不看重燃料电池内阻这一核心参数。既然有高需求那测量燃料电池的技术及设备就随之吃香。
[0004]燃料电池的内阻值通常都很小，大概是毫欧级别的。阻值量级如此小，所使用的测量仪器普通的就胜任不了了，仪器的灵敏度必须得好、抗干扰的优势也得很突出才行，这些高标准导致对测量的细节把控得非常严谨。不可忽视的一点就是所要测量的内阻是一种有源器件，这代表着会增加很多误差，比如线的误差、接触电阻的误差等等。为应对这些误差出现了很多测量燃料电池的方法，以下是现在经常使用到的解决办法：伏安法、短路电流法、方波电流法、交流阻抗法和交流电桥法等。其中重要的采样一环更是因为采样芯片的精度和采样速率不够、分压电路中电容电阻的精度和温度系数不满足而导致测试系统性能大打折扣。
[0005]如今市场流通的燃料电池阻抗检测设备或多或少都会有很多瑕疵，比如微小信号采集时不够稳定、检测精度达不到人们预期的精度要求、采样电路的采样精度很低和采样速率不够等等。
[0006]本专利技术就是为了解决采样信号精度低、误差大的问题，设计出高精度采样电路。为了减小系统偏差，使用高精度低温漂的电阻，高精度的专用采样芯片及其他优秀硬件设计电路来达到高标准要求。

技术实现思路

[0007]针对
技术介绍
中提到的问题，本专利技术的目的是提供一种燃料电池阻抗测试设备的高精度采样电路，以解决
技术介绍
中提到的问题。
[0008]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0009]一种燃料电池阻抗测试设备的高精度采样电路，包括有电流采样电路、电压采样电路、高精度模数转换器电路、数字隔离器电路、转换收发器电路、通信电路和电源电路；
[0010]所述电流采样电路中包括有跟随器A1B、低通滤波器、运算放大器A4A和A4B，所述跟随器A1B的后侧依次电性连接所述低通滤波器、所述运算放大器A4A和所述运算放大器
A4B；
[0011]所述电压采样电路中包括有高精度插件电阻R57、高精度插件电阻R67、电压跟随器A5B、低通滤波器、运算放大器A6A和A6B，所述高精度插件电阻R57的后侧依次电性连接所述高精度插件电阻R67、所述电压跟随器A5B、所述低通滤波器、所述运算放大器A6A和A6B。
[0012]通过采用上述技术方案，本专利技术解决了采样信号精度低、误差大的问题，设计出高精度采样电路，有效减小系统偏差，使用高精度低温漂的电阻，高精度的专用采样芯片及其他优秀硬件设计电路来达到高标准要求；通过电流采样电路和电压采样电路进行电流、电压采集，且各自一路，经过分压、跟随器、滤波、电平抬升、后到达各自的差分电路，之后再通过钳位二极管来到模数转换器，然后这些数据输入、数据输出，均是SPI协议传输，初始化SPI后，输入输出引脚配置相应的工作模式、待数据输出格式确定好后再进行多通道数据位置的选择，若数据未超时并完整接收完数据即可对数据进行分析处理。
[0013]较佳的，所述电流采样电路中还包括有电阻R44和电阻R51，所述电阻R44和所述电阻R51后电性连接有所述跟随器A1B，所述低通滤波器中包括有电性连接的电阻R12和电容C17。
[0014]通过采用上述技术方案，电阻R44和电阻R51的设定可以实现对电压进行分压处理，低通滤波器用于滤除不想要的频率。
[0015]较佳的，所述电压跟随器A5B后电性连接有电平抬升电路，所述电平抬升电路中包括有电阻R89和电阻R75，所述低通滤波器中包括有电性连接的电阻R89和电容C50。
[0016]通过采用上述技术方案，电平抬升电路，保证V2的电压值范围在0
‑
3V，其中低通滤波器来滤除不想要的频率。
[0017]较佳的，所述高精度模数转换器电路中包括有A/D转换器ADS1274，采样精度24BIT，所述高精度模数转换器电路上设有八路采样通道。
[0018]通过采用上述技术方案，高精度模数转换器电路实现对数据信息进行有效的转换，并且通过SPI通信接口实现数据高速传输。
[0019]较佳的，为实现优秀且灵活的电气隔离属性，电流/电压采样电路都使用了相应的电源隔离芯片，提供独立的电源和模拟地，屏蔽通道串扰，方便采集信号进到供电属性一致的模数转换器，隔离及附属电路得到简化。本设计针对通信隔离需求配置数字隔离芯片，不仅使板间高低压侧电平信号隔离，且提升数据信号传输抗扰能力，实现SPI节点之间的电气及数据隔离，在保证高压采样点与微处理器电气隔离属性的前提下，提高数据准确性及通信稳定性。
[0020]较佳的，所述转换收发器电路中包括有LVX3245芯片，所述LVX3245芯片的两输入端分别电性连接有3.3V输入电压，所述LVX3245芯片的GND端分别电性接地。
[0021]通过采用上述技术方案，转换收发器电路用于实现对数据信息进行有效的发送。
[0022]通过采用上述技术方案，通信电路用于实现对数据信息进行传输和通讯。
[0023]较佳的，所述电源电路中包括有URB2415LD
‑
20WR3芯片和稳压芯片LM2596S，所述稳压芯片LM2596S的一端电性连接有电感线圈L6。
[0024]通过采用上述技术方案，电源电路用于实现对系统进行供电运行，保持系统的稳定运行的工作。
[0025]综上所述，本专利技术主要具有以下有益效果：
[0026]本专利技术解决了采样信号精度低、误差大的问题，设计出高精度采样电路，有效减小系统偏差，使用高精度低温漂的电阻，高精度的专用采样芯片及其他优秀硬件设计电路来达到高标准要求；通过电流采样电路和电压采样电路进行电流电压采集，且各自一路，经过分压、跟随器、滤波、电平抬升、后到达各自的差分电路，采样信号经上述处理进入模数转换器，数据输入、输出均是SPI协议传输，初始化SPI后，输入输出引脚配置相应的工作模式、待数据输出格式确定好后再进行多通道数据位置的选择，若数据未超时并完整接收完数据即可对数据进行分析处理。
附图说明
[0027]图1是本专利技术的电流采样电路示意图；
[0028]图2是本专利技术的电压采样电路示意图；
[0029]图3是本专利技术的高精度模数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池阻抗测试设备的高精度采样电路，包含电流/电压采样电路、高精度模数转换器电路、数字隔离器电路、数据转换收发电路及供电电路；所述电流采样电路中包括有跟随器A1B、低通滤波器、运算放大器A4A和运算放大器A4B，电平信号依次进入跟随器A1B、低通滤波器、运算放大器A4A和运算放大器A4B；所述电压采样电路中包括有高精度插件电阻R57、高精度插件电阻R67、电压跟随器A5B、低通滤波器、运算放大器A6A和运算放大器A6B，所述高精度插件电阻R57的后侧依次电性连接所述高精度插件电阻R67、所述电压跟随器A5B、所述低通滤波器、所述运算放大器A6A和A6B。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池阻抗测试设备的高精度采样电路，其特征在于：所述电流采样电路中还包括有电阻R44和电阻R51，所述电阻R44和所述电阻R51后电性连接有所述跟随器A1B，所述低通滤波器中包括有电性连接的电阻R12和电容C17。3.根据权利要求1所述的一种燃料电池阻抗测试设备的高精度采样电路，其特征在于：所述电压跟随器A5B后电性连接有电平抬升电路，所述电平抬升电路中包括有电阻R89和电阻R75，所述低通滤波器中包括有电性连接的电阻R89和电容C50。4.根据权利要求1所述的一种燃料电池阻抗测试设备的...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦道海，侯宝峰，饶玉茹，
申请(专利权)人：常州中海电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：