一种双量程分流器电流采集电路的制作方法

本实用新型涉及电流采集技术领域，具体涉及一种双量程分流器电流采集电路。

背景技术：

分流器的内阻一般很小(微欧级)，当有电流流经分流器时，分流器两端会产生电压差，通过模数转换电路，mcu能够识别数字电压信号，由于电流可以正向或者反向通过分流器，分流器两端的压差有正负之分，若以0v为基准点，后端模数转换实现困难。由于分流器内阻很小，需要选择合适的放大比例以提高分辨率，放大比例过高，可能会限制电流采集范围，放大比例过低，可能会影响采样精度。

技术实现要素：

本实用新型提出的一种双量程分流器电流采集电路，电流采集范围广，并且后端模数转换实现容易的分流器电流采集电路。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种双量程分流器电流采集电路，包括分流器电流采集单元、两路差分放大单元和两路模数转换单元，分流器电流采集单元采集到的实际电压信号通过两路不同比例差分放大单元，以2.5v为基准差分放大输出，再经过两路模数转换单元将模拟信号转换成mcu能够处理的数字信号。

其中，分流器输入端口shunt+、shunt-,shunt+、shunt-分别接在分流器两端。

所述差分放大电路包括运算放大器u1,分压电阻r3、r4、r8、r9，差分放大匹配电阻r1、r2、r5、r6、r7、r10；所述的运算放大器8脚接供电5vd，4脚接gnd，3脚接电阻r1、r3、r4公共端，2脚接电阻r2、r5公共端，1脚接vout1与电阻r5公共端，5脚接电阻r6、r8、r9公共端，6脚接电阻r7、r10公共端，7脚接vout2与电阻r10公共端，电阻r1、r6另一端接shunt+，电阻r2、r7另一端接shunt-，电阻r3、r8另一端接5vd，电阻r4、r9另一端接gnd。

所述模数转换电路包括基于模数转换芯片设计的模块化电路，模拟输入端口接两路差分放大单元输出端口vout1、vout2。

进一步的，运算放大器u1为ad8629。

进一步的，模数转换芯片为ads1115。

由上述技术方案可知，本实用新型双量程分流器电流采集电路将基准电压抬高至2.5v，电流(正向/反向)经过双量程分流器后产生的电压差通过运算放大器进行一定比例放大，输出端产生以2.5v为基准的电压信号，通过ads1115模数转换芯片将采集到的模拟电压信号转换成数字信号，通过分流器内阻与差分放大倍数可以得到输出电压值与双量程分流器电流值的关系式，从而实现分流器电流采集功能。

本实用新型的有益效果是：

1)电流采集应用范围广；以2.5v为参考点，正向或反向电流均有2.5v采样空间，由于分流器内阻很小，采用5倍或10倍电压增益，电流采集范围广。

2)电流采集精度高；当电流较小时，采用大增益差分放大电路进行采集，在不影响电流采集范围的情况下能够提高电流采集精度。

附图说明

图1是本实用新型的原理图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1是一种双量程分流器电流采集电路，包括分流器电流采集单元、两路差分放大单元和两路模数转换单元；分流器电流采集单元采集到的实际电压信号通过两路不同比例差分放大单元，以2.5v为基准差分放大输出，再经过两路模数转换单元将模拟信号转换成mcu能够处理的数字信号。

具体实施中，图1中分流器电流采集电路包括分流器输入端口shunt+、shunt-,shunt+、shunt-分别接在分流器两端，当有正向或者反向电流经过分流器时，shunt+和shunt-之间会产生电压差。

两路差分放大单元，所述两路差分放大单元包括运算放大器ad8629,分压电阻r3、r4、r8、r9，差分放大匹配电阻r1、r2、r5、r6、r7、r10；所述的运算放大器8脚接供电5vd，4脚接gnd，3脚接电阻r1、r3、r4公共端，2脚接电阻r2、r5公共端，1脚接vout1与电阻r5公共端，5脚接电阻r6、r8、r9公共端，6脚接电阻r7、r10公共端，7脚接vout2与电阻r10公共端，电阻r1、r6另一端接shunt+，电阻r2、r7另一端接shunt-，电阻r3、r8另一端接5vd，电阻r4、r9另一端接gnd。r3、r4、r8、r9电阻阻值为20kω，精度0.1％，r3与r4，r8与r9将两路差分放大电路基准电压提高至2.5v。r1、r2、r5、r6、r7、r10为差分放大匹配电阻，其中r1、r2电阻阻值为1kω，精度0.1％，r5电阻阻值为10kω，精度0.1％，r6、r7电阻阻值为2kω，精度0.1％，r10电阻阻值为10kω，精度0.1％。r1、r2、r5为其中一路差分放大匹配电阻，10倍放大增益，r6、r7、r10为另一路差分放大匹配电阻，5倍放大增益。

两路模数转换单元包括基于ads1115芯片设计的模块化电路，模拟输入端口接两路差分放大单元输出端口vout1、vout2。

本实施例所用元器件均为汽车级电子元器件，运算放大器u1为ad8629，所述电阻精度要求为0.1％。

模数转换芯片为ads1115，基于ads1115芯片设计的模块化电路所用元器件均为汽车级电子元器件。

具体在充放电过程中，根据实际需求，选择其中一路分流器电流采集电路，实时进行充放电电流采集，当充放电时电流通过分流器时，在本实例电路shunt+、shunt-端产生一定压差的电压信号，通过运算放大器及模数转换芯片，最终能够得到当前电流值的数字信号。

本实施例提出的一种双量程分流器电流采集电路，利用较低成本设计的电路，实现分流器电流采集功能，采集电流精度高，范围大。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：

1.一种双量程分流器电流采集电路，其特征在于：包括分流器电流采集单元、两路差分放大单元和两路模数转换单元，分流器电流采集单元采集到的实际电压信号通过两路不同比例差分放大单元，以2.5v为基准差分放大输出，再经过两路模数转换单元将模拟信号转换成mcu能够处理的数字信号。

2.根据权利要求1所述的双量程分流器电流采集电路，其特征在于：所述分流器电流采集单元包括分流器输入端口shunt+、shunt-、shunt+、shunt-分别接在分流器两端。

3.根据权利要求1所述的双量程分流器电流采集电路，其特征在于：所述差分放大单元包括运算放大器u1，分压电阻r3、r4、r8、r9，差分放大匹配电阻r1、r2、r5、r6、r7、r10；

所述的运算放大器u1的8脚接供电5vd，4脚接gnd，3脚接电阻r1、r3、r4公共端，2脚接电阻r2、r5公共端，1脚接vout1与电阻r5公共端，5脚接电阻r6、r8、r9公共端，6脚接电阻r7、r10公共端，7脚接vout2与电阻r10公共端，电阻r1、r6另一端接shunt+，电阻r2、r7另一端接shunt-，电阻r3、r8另一端接5vd，电阻r4、r9另一端接gnd。

4.根据权利要求1所述的双量程分流器电流采集电路，其特征在于：所述两路模数转换单元的模拟输入端口分别接两路差分放大单元输出端口vout1、vout2。

5.根据权利要求3所述的双量程分流器电流采集电路，其特征在于：所述运算放大器u1为芯片ad8629。

6.根据权利要求1所述的双量程分流器电流采集电路，其特征在于：所述模数转换单元采用芯片ads1115。

7.根据权利要求3所述的双量程分流器电流采集电路，其特征在于：所述r3、r4、r8、r9电阻阻值为20kω。

8.根据权利要求3所述的双量程分流器电流采集电路，其特征在于：所述r1、r2电阻阻值为1kω。

9.根据权利要求3所述的双量程分流器电流采集电路，其特征在于：所述r5电阻阻值为10kω。

10.根据权利要求3所述的双量程分流器电流采集电路，其特征在于：所述r6、r7电阻阻值为2kω，r10电阻阻值为10kω。

技术总结
一种双量程分流器电流采集电路，可实现双量程下正向与反向电流采集，以满足新能源汽车充放电过程中电流应用范围广，精度高的要求。双量程分流器电流采集电路包括有运算放大器AD8629，分压电阻R3、R4、R8、R9，差分放大匹配电阻R1、R2、R5、R6、R7、R10。本实用新型双量程分流器电流采集电路将基准电压抬高至2.5V，电流(正向/反向)经过双量程分流器后产生的电压差通过运算放大器进行一定比例放大，输出端产生以2.5V为基准的电压信号，通过ADS1115模数转换芯片将采集到的模拟电压信号转换成数字信号，通过分流器内阻与差分放大倍数可以得到输出电压值与双量程分流器电流值的关系式，从而实现分流器电流采集功能。

技术研发人员：程浩;黄荣玉;马亚东;周传根
受保护的技术使用者：合肥国轩高科动力能源有限公司
技术研发日：2020.07.20
技术公布日：2021.07.13