一种电压采集隔离系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电压电路技术领域，尤其是一种电压采集隔离系统。
【背景技术】
[0002]随着人们环保意识的增强以及能源的日趋紧张，锂电池的电动汽车受到国家和民众的广泛关注。为确保锂电池安全使用，电动汽车在使用时都会配备一套电池管理系统。然而，在电池数据采集系统中，需要解决的一个共性问题就是多个电池串联使用时高电压、测量系统等问题有可能会引起危险。为了排除这些危险，在电池数据采集系统中要用到隔离电路。进行现场测量时，也会有各种电磁干扰信号迭加在有用的被测信号上，会使测量的准确度降低。为了保证系统工作的安全性，并且减少环境噪声对测试电路的影响，往往将被测电路与测试电路进行隔离。
[0003]在电动汽车系统中，数据采集是整个电池管理系统的基础和关键，尤其是对于锂电池而言，采集的精度和速度对电池的使用寿命乃至整个系统的安全可靠运行至关重要。目前有很多用于锂电池电压采集的方法，如电阻分压法和锂电池管理系统专用芯片法等，电路的准确性和安全性方面还会存在欠缺。
【实用新型内容】
[0004]针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种线性度、精度和稳定性高的电压采集隔离系统。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0006]一种电压采集隔离系统，它包括电压采集电路和电压隔离电路，所述电压采集电路包括一 AQW214型继电器和第三运放，所述继电器的第五引脚通过第十电阻与第三运放的同相输入端连接、第七引脚通过第九电阻与第三运放的反相输入端连接，所述继电器的第六引脚和第八引脚分别连接电池的正极和负极，所述第三运放的反相输入端和其信号输出端之间串联有第十二电阻、同相输入端通过第十一电阻接地，所述第三运放的信号输出端连接至电压隔离电路；
[0007]所述电压隔离电路包括第一运放、第二运放、第一三极管和HCNR201型线性光耦，所述第一运放的反相输入端通过第七电阻与第三运放的信号输出端连接并与线性光耦的第二引脚连接，所述第一运放的信号输出端通过第六电阻与第一三极管的基极连接并通过第一电容连接至其反相输入端，所述第一三极管的发射极和集电极分别通过第三电阻和第五电阻连接+15V电源；
[0008]所述线性光耦的第四引脚直接与第一三极管的集电极连接并通过第四电阻连接-15V电源，所述线性光耦的第三引脚和第四引脚之间并联有第一二极管，所述线性光耦的第五引脚和第六引脚分别与第二运放的反相输入端和同相输入端连接，所述第二运放的反相输入端和其信号输出端之间并联有第二电容，所述第二电容的两端依次串接有第二电阻和第一可调电阻。
[0009]优选地，所述第一运放、第二运放和第三运放均为TL082型。
[0010]由于采用了上述方案，本实用新型通过以AQW214型继电器为核心的电压采集电路对电压进行采集，能够保证电路的准确性和安全性；同时，利用以HCNR201型线性光耦为核心的电压隔离电路对电压进行隔离，使其稳定性和线性度高；具有很强的实用性和推广使用价值。
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型实施例的电压采集电路的结构图；
[0012]图2是本实用新型实施例的电压隔离电路的结构图。
【具体实施方式】
[0013]以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0014]如图1和图2所示，本实施例的一种电压采集隔离系统，它包括电压采集电路和电压隔离电路，其中，电压采集电路包括一 AQW214型继电器U4和第三运放U5，继电器U4的第五引脚通过第十电阻RlO与第三运放U5的同相输入端连接、第七引脚通过第九电阻R9与第三运放U5的反相输入端连接，继电器U4的第六引脚和第八引脚分别连接电池的正极BAT+和负极BAT-，第三运放U5的反相输入端和其信号输出端之间串联有第十二电阻R12、同相输入端通过第十一电阻Rll接地，第三运放U5的信号输出端连接至电压隔离电路。
[0015]本实施例用到的电池为单体锂电池，由于单体锂电池数据采集系统只采集单体电池的电压，故直接将电池两端的电压进行差分即可。继电器U4为高性能和经济型兼备的半导体继电器，用其来断开电池与电压采集电路，使得电池电压采集系统不工作时不会通过电压采集电路漏电。除此之外，继电器U4也充当了保护电路的角色，因其开路时的漏电流极小，所以开关断开时不会威胁到电路的准确性和安全性。
[0016]电压隔离电路包括第一运放U1、第二运放U2、第一三极管Ql和HCNR201型线性光耦U3，第一运放Ul的反相输入端通过第七电阻R7与第三运放U5的信号输出端连接并与线性光耦U3的第二引脚连接，第一运放Ul的信号输出端通过第六电阻R6与第一三极管Ql的基极连接并通过第一电容Cl连接至其反相输入端，第一三极管Ql的发射极和集电极分别通过第三电阻R3和第五电阻R5连接+15V电源；
[0017]线性光耦U3的第四引脚直接与第一三极管Ql的集电极连接并通过第四电阻R4连接-15V电源，线性光耦U3的第三引脚和第四引脚之间并联有第一二极管D1，线性光耦U3的第五引脚和第六引脚分别与第二运放U2的反相输入端和同相输入端连接，第二运放U2的反相输入端和其信号输出端之间并联有第二电容C2，第二电容C2的两端依次串接有第二电阻R2和第一可调电阻R1。为了使得输入电压和输出电压之间的误差大大减小，改善供电电源误差、其他器件误差以及环境因素的影响而导致电路线性度不理想的情况，第一运放Ul、第二运放U2和第三运放U5均为TL082型。
[0018]电压隔离电路实现信号与系统隔离及线性测量双重功能，其工作原理:线性光耦U3的内部LED和HH、第一三极管Ql及第一运放Ul等组成电压隔离电路的输入部分并形成负反馈，第二运放U2、线性光耦U3的内部PD2等构成电压隔离电路的输出部分；当输入电压变化时，在第一运放Ul的作用下，LED电流Il随着调整；线性光耦U3的物理结构决定PDl与LED成线性比例，所以流过PDl的电流12跟随着输入电压变化；又？02与PDl成严格比例关系，同样流过PD2的电流IPD2跟随输入电压变化，通过第二运放U2及第一可调电阻Rl将IPD2转换成输出电压，最终实现输出电压与输入电压的精密线性关系。第一电容Cl和第二电容C2作为补偿电容用于改进电路稳定性、减小电路输出噪声及限制电路的工作带宽于1kHz左右内；第一二极管Dl起续流作用，防止LED完全关断时过高反压加在LED两端。
[0019]以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种电压采集隔离系统，其特征在于:它包括电压采集电路和电压隔离电路，所述电压采集电路包括一 AQW214型继电器和第三运放，所述继电器的第五引脚通过第十电阻与第三运放的同相输入端连接、第七引脚通过第九电阻与第三运放的反相输入端连接，所述继电器的第六引脚和第八引脚分别连接电池的正极和负极，所述第三运放的反相输入端和其信号输出端之间串联有第十二电阻、同相输入端通过第十一电阻接地，所述第三运放的信号输出端连接至电压隔离电路； 所述电压隔离电路包括第一运放、第二运放、第一三极管和HCNR201型线性光耦，所述第一运放的反相输入端通过第七电阻与第三运放的信号输出端连接并与线性光耦的第二引脚连接，所述第一运放的信号输出端通过第六电阻与第一三极管的基极连接并通过第一电容连接至其反相输入端，所述第一三极管的发射极和集电极分别通过第三电阻和第五电阻连接+15V电源； 所述线性光耦的第四引脚直接与第一三极管的集电极连接并通过第四电阻连接-15V电源，所述线性光耦的第三引脚和第四引脚之间并联有第一二极管，所述线性光耦的第五引脚和第六引脚分别与第二运放的反相输入端和同相输入端连接，所述第二运放的反相输入端和其信号输出端之间并联有第二电容，所述第二电容的两端依次串接有第二电阻和第一可调电阻。
2.如权利要求1所述的一种电压采集隔离系统，其特征在于:所述第一运放、第二运放和第三运放均为TL082型。
【专利摘要】本实用新型涉及电压电路技术领域，尤其是一种电压采集隔离系统。它包括电压采集电路和电压隔离电路；电压采集电路包括AQW214型继电器和第三运放，继电器的第五引脚通过第十电阻与第三运放的同相输入端连接、第七引脚通过第九电阻与第三运放的反相输入端连接，第三运放的信号输出端连接电压隔离电路；电压隔离电路包括第一运放、第二运放和HCNR2O1型线性光耦，第一运放的信号输出端通过第六电阻和第一三极管与线性光耦的第四引脚连接，线性光耦的第五引脚和第六引脚分别与第二运放的反相输入端和同相输入端连接。本实用新型的电压采集电路保证电路的准确性和安全性，电压隔离电路使其稳定性和线性度高；具有很强的实用性和使用价值。
【IPC分类】G01R15-22, G01R31-36, G01R19-00
【公开号】CN204613278
【申请号】CN201520188948
【发明人】樊利平, 陈泽尘
【申请人】安庆富士电梯有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年3月31日