CN104122816A - 电动车高速数字输入电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电动车高速数字输入电路，包括信号取样单元、信号隔离单元以及MCU连接单元，其中：所述信号隔离单元包括光耦；所述信号取样单元包括输入端子和三极管，外部高频数字信号经由所述输入端子接入三极管的基极；所述三极管的集电极连接第一端子、发射极经由第一电阻及光耦的原边连接参考地；所述第一端子与输入端子共参考地且该第一端子的电压低于外部高频数字信号的电压；所述MCU连接单元包括输出端子，且该输出端子连接到光耦的副边三极管的集电极。本发明通过三极管将外部高频数字信号的电压钳位到预定值，从而可对不同电压的系统进行取样，实现了电动乘用车和商用车上的数字量采集的兼容，而不需要更改电路参数。
Description
技术领域
本发明涉及电动车控制领域，更具体地说，涉及一种电动车高速数字输入电路。
背景技术
近年来，在地球环境问题和交通环境问题的影响下，以电池为动力驱动的车辆(例如电动大巴车、电动乘用车等)越来越受到重视。目前，电动车已经成为继内燃机汽车之后的最被看好的新能源汽车，各个政府以及全球各大汽车企业纷纷都把电动车作为未来的发展方向。
为实现电动车的控制，需要采样整车上不同位置的各种信号，例如整车上的档位信号、刹车信号、以及使能开关等。目前，国内的电动车控制器一般采用电阻分压取样的方式对数字量进行采集，而由于乘用车采用12V系统，商用车采用24V系统，因此在数字量采样时必须更改取样电路中的取样电阻参数以满足不同车辆的设计需求。
此外，现有的取样电路抗干扰性较差，经常出现采集信息误报。且存在有效状态设置不灵活的问题，在一些复杂的使用场合，无法满足系统需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对上述电动车数字量采集电路针对不同系统需更改取样电阻参数的问题，提供一种电动车高速数字输入电路。
本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种电动车高速数字输入电路，包括信号取样单元、信号隔离单元以及MCU连接单元，其中：所述信号隔离单元包括光耦；所述信号取样单元包括输入端子和三极管，外部高频数字信号经由所述输入端子接入三极管的基极；所述三极管的集电极连接第一端子、发射极经由第一电阻及光耦的原边连接参考地；所述第一端子与输入端子共参考地且该第一端子的电压低于外部高频数字信号的电压；所述MCU连接单元包括输出端子，且该输出端子连接到光耦的副边三极管的集电极。
在本发明所述的电动车高速数字输入电路中，所述输入电路还包括第一二极管和第二二极管，且所述第一二极管接于输入端子和三极管的基极之间，所述第二二极管的阳极连接到光耦的原边的输出端、阴极连接到参考地。
在本发明所述的电动车高速数字输入电路中，所述信号取样单元包括第一RC滤波电路，且该第一RC滤波电路包括串接在输入端子和三极管的基极之间的第二电阻以及第一端连接到第二电阻的远离输入端子的一端、第二端连接到参考地的第一电容。
在本发明所述的电动车高速数字输入电路中，所述信号取样单元包括第三电阻，该第三电阻接于第二电阻和三极管的基极之间。
在本发明所述的电动车高速数字输入电路中，所述信号取样单元还包括第四电阻，该第四电阻的两端分别连接输入端子与参考地。
在本发明所述的电动车高速数字输入电路中，所述信号隔离单元包括分流电阻，该分流电阻的两端分别连接在光耦原边的两端。
在本发明所述的电动车高速数字输入电路中，所述信号隔离单元包括吸收电容，该吸收电容的两端分别连接在光耦原边的两端。
在本发明所述的电动车高速数字输入电路中，所述信号隔离单元包括上拉电阻，该上拉电阻的一端连接第二端子、另一端连接到MCU连接单元的输出端子，所述第二端子连接到高电平。
在本发明所述的电动车高速数字输入电路中，所述第二端子经由一个第二电容接地。
在本发明所述的电动车高速数字输入电路中，所述MCU连接单元包括第二RC滤波电路，且该第二RC滤波电路包括串接在输出端子和光耦副边三极管的集电极之间的第五电阻以及第一端连接到输出端子、第二端接地的第三电容。
本发明的电动车高速数字输入电路，通过三极管将外部高频数字信号的电压钳位到预定值，从而可对不同电压的系统进行取样，实现了电动乘用车和商用车上的数字量采集的兼容，而不需要更改电路参数。同时本发明通过光电隔离取样，大大地提高了系统的抗干扰性，非常适用于电动车在复杂工况下的使用。
附图说明
图1是本发明电动车高速数字输入电路实施例的示意图。
图2是图1中电动车高速数字输入电路的电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1、2所示，是本发明电动车高速数字输入电路实施例的示意图，用于实现不同电压系统的电动车中档位信号、刹车信号、以及使能开关等高频电压信号的输入处理。本实施例中的电动车高速数字输入电路包括信号取样单元11、信号隔离单元12以及MCU连接单元13，其中上述信号取样单元11的输入端连接信号源，即待取样的档位信号、刹车信号、以及使能开关等外部高频电压信号，MCU连接单元13的输出端连接到MCU等信号处理设备。
上述信号隔离单元12包括光耦U34。该光耦U34的原边具有一个发光二极管且该发光二极管在导通时发光，光耦U34的副边三极管在原边的发光二极管导通时集电极和发射极导通。
信号取样单元11包括输入端子DI和三极管Q17，外部高频数字信号经由输入端子DI接入三极管Q17的基极，且该三极管Q17的集电极连接第一端子VCC1、发射极经由第一电阻R107及光耦U34的原边连接参考地COM。上述第一端子VCC1与输入端子DI共参考地且该第一端子VCC1的电压低于外部高频数字信号的电压。具体地，上述外部高频数字信号的频率可高达100khz，且输入电压范围为6-40V，而第一端子VCC1的电压通常采用5V。
MCU连接单元13包括输出端子IX，且该输出端子IX连接到光耦U34的副边三极管的集电极，而上述副边三极管的发射极则接地。
在上述的电动车高速数字输入电路中，外部高频数字信号经由输入端子DI接入，经由三极管Q17至第一端子VCC1，由于接入端子DI与第一端子VCC1共参考地，且输入电压高于第一端子VCC1的电压值，从而三极管Q17集电极正偏，其基极电位被钳位至VCC1+0.7V，且该三极管Q17处于饱和导通状态。第一端子VCC1通过三极管Q17的CE极和第一电阻R107以及光耦U34原边的发光二极管形成回路，使得光耦U34的原边的发光二极管导通，光耦U34的副边三极管接收到原边信号导通，从而隔离的外部高速数字信号经由第五电阻R591及输出端子IX接入到MCU的对应端口，实现取样信号的输出。
上述电动车高速数字输入电路，通过合理的电路设计，使电动乘用车和商用车上的数字量采集实现兼容，而不需要更改电路参数。同时本发明通过光电隔离取样，大大地提高了系统的抗干扰性，非常适用于电动车在复杂工况下的使用。
上述的电动车高速数字输入电路还可包括第一二极管D1和第二二极管D4，且第一二极管D1接于输入端子DI和三极管Q17的基极之间，第二二极管D4的阳极连接到光耦U34的原边的输出端、阴极连接到参考地COM。通过将第一二极管D1和第二二极管D4分别串联在信号取样单元11的两个回路，可防止连接外部高频数字信号的输入端子DI与参考地COM反接而损坏电路。
为吸收外界引入的高频信号，可在信号取样单元11中增加一个第一RC滤波电路。该第一RC滤波电路包括串接在输入端子DI和三极管Q17的基极之间的第二电阻R102以及第一端连接到第二电阻R102的远离输入端子DI的一端、第二端连接到参考地COM的第一电容C368。并且，信号取样单元11还可增加一个第三电阻R106，该第三电阻R106接于第二电阻R102和三极管Q17的基极之间，可在宽输入电压范围时降低电阻的功耗，增强电路的可靠性。此外，还可在信号取样单元11中增加一个第四电阻R606，该第四电阻R606的两端分别连接输入端子DI与参考地COM，其可增强电路的抗干扰性，保证输入端子DI在无效状态时，输出端子IX输出的电平值一直为高电平。
信号隔离单元12可包括一个分流电阻R334，该分流电阻R334的两端分别连接在光耦U34原边的两端，其可分流流过光耦U34原边二极管的电流，增加光耦U34的使用寿命。该信号隔离单元12还可包括一个吸收电容C177，该吸收电容C177的两端分别连接在光耦U34原边的两端，可吸收系统引入的高频信号，增强光耦U34的抗干扰能力。
上述信号隔离单元12还可包括上拉电阻R1，该上拉电阻R1的一端连接第二端子VCC2、另一端连接到MCU连接单元13的输出端子IX，其中第二端子VCC2连接到高电平。上拉电阻R1用于通过第二端子VCC2为光耦U34的副边提供高输出电平，且在光耦U34输出低电平时对光耦U34内部的副边三极管起到限流作用，增强光耦U34的使用寿命。特别地，上述第二端子VCC2经由一个第二电容C61接地，从而为光耦U34的内部电源提供去耦合路径，防止在与第二端子VCC2建立连接过程中产生冲击电流损坏光耦U34。
上述MCU连接单元13可包括一个第二RC滤波电路，且该第二RC滤波电路包括串接在输出端子IX和光耦U34的副边三极管的集电极之间的第五电阻R591以及第一端连接到输出端子IX、第二端接地的第三电容C178。上述第二RC滤波电路用于吸收高频开关引入的噪声，使输出至MCU的高数数字信号更平滑，从而增强电路的可靠性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种电动车高速数字输入电路，其特征在于：包括信号取样单元、信号隔离单元以及MCU连接单元，其中：所述信号隔离单元包括光耦；所述信号取样单元包括输入端子和三极管，外部高频数字信号经由所述输入端子接入三极管的基极；所述三极管的集电极连接第一端子、发射极经由第一电阻及光耦的原边连接参考地；所述第一端子与输入端子共参考地且该第一端子的电压低于外部高频数字信号的电压；所述MCU连接单元包括输出端子，且该输出端子连接到光耦的副边三极管的集电极。
2.根据权利要求1所述的电动车高速数字输入电路，其特征在于：所述输入电路还包括第一二极管和第二二极管，且所述第一二极管接于输入端子和三极管的基极之间，所述第二二极管的阳极连接到光耦的原边的输出端、阴极连接到参考地。
3.根据权利要求1所述的电动车高速数字输入电路，其特征在于：所述信号取样单元包括第一RC滤波电路，且该第一RC滤波电路包括串接在输入端子和三极管的基极之间的第二电阻以及第一端连接到第二电阻的远离输入端子的一端、第二端连接到参考地的第一电容。
4.根据权利要求3所述的电动车高速数字输入电路，其特征在于：所述信号取样单元包括第三电阻，该第三电阻接于第二电阻和三极管的基极之间。
5.根据权利要求1所述的电动车高速数字输入电路，其特征在于：所述信号取样单元还包括第四电阻，该第四电阻的两端分别连接输入端子与参考地。
6.根据权利要求1所述的电动车高速数字输入电路，其特征在于：所述信号隔离单元包括分流电阻，该分流电阻的两端分别连接在光耦原边的两端。
7.根据权利要求1所述的电动车高速数字输入电路，其特征在于：所述信号隔离单元包括吸收电容，该吸收电容的两端分别连接在光耦原边的两端。
8.根据权利要求1所述的电动车高速数字输入电路，其特征在于：所述信号隔离单元包括上拉电阻，该上拉电阻的一端连接第二端子、另一端连接到MCU连接单元的输出端子，所述第二端子连接到高电平。
9.根据权利要求8所述的电动车高速数字输入电路，其特征在于：所述第二端子经由一个第二电容接地。
10.根据权利要求1所述的电动车高速数字输入电路，其特征在于：所述MCU连接单元包括第二RC滤波电路，且该第二RC滤波电路包括串接在输出端子和光耦副边三极管的集电极之间的第五电阻以及第一端连接到输出端子、第二端接地的第三电容。
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