CN109307794A - 一种用于大功率充电设备的检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于大功率充电设备的检测电路，包括RC震荡电路、电源电路、检测电路、信号处理电路和485通讯总线结构，本传感器通过自带的15V稳压电路，以及通过震荡电路方式产生的负电压，只需要采用外加充电设备中的电池提供的低电压电源即可,一般不超过24V直流电源，这样就可以省去外加的电源模块，同时，采用霍尔效应闭环传感器的原理，解决电路的抗干扰问题，提高传感器的检测精度和稳定性；此外，本发明通过在传感器上增加485总线通讯方式，只需要将每个传感器的输出信号端口串接在两根线上，接入主控板，走线数量极大的减少了，也增加了设备检测和控制的可靠性。

Description

一种用于大功率充电设备的检测电路

技术领域

本发明涉及一种用于大功率充电设备的检测电路，属于智能检测领域。

背景技术

目前在充电设备上使用的充电电流检测传感器，小型设备使用的主要是芯片化的电流传感器，该传感器工作电压5V，输出电压2.5V+0.625V，该传感器性能稳定，缺点是需要外加5V电源转换电路，且输出受电源影响比较大，抗干扰能力弱；大型充电设备，使用的是霍尔闭环电流传感器，该传感器性能优越，稳定性和抗干扰特性都比较好，缺点是需要外加±15V电源，负电源一路的电流功率在工作中处于浪费状态；在多路充电设备中，目前使用的传感器，都是模拟量输出，每组都需要电源线和信号线，一旦充电设备的接口超过10组，将会有几十根导线需要接入主控板，给实际组装操作和维保带来极大的不方便。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种用于大功率充电设备的检测电路。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种用于大功率充电设备的检测电路，其特征在于：包括 RC震荡电路、电源电路、检测电路、信号处理电路和485通讯总线结构，所述RC震荡电路由第二集成电路IC2、第一电阻R1、第三电阻R3、第一电容C1、第二电容C2、第二电阻R2和第八电阻R8组成，其中第三电阻R3与第二电容C2的一端并接，另一端接地，所述C1和第一电阻R1组成的串接电路与R2、R8和IC2组成的并联电路并联且与所述第三电阻R3与第二电容C2的并接端连接，所述第一电阻R1、第三电阻R3、第一电容C1、第二电容C2决定震荡的频率，第二电阻R2和第八电阻R8的比例决定震荡的幅度，所述RC震荡电路用于产生正弦交流信号；所述RC震荡电路后接隔离电路，所述隔离电路由第三电容C3、整流电路BD1和第十一电容C11组成，所述第三电容C3与RC震荡电路串接，其后依次串接整流电路BD1和第十一电容C11，所述整流电路BD1为桥堆电路，用于将RC震荡电路产生的交流信号整合为直流信号，所述第三电容C3和第十一电容C11用于将整合后的直流信号与原有电路进行隔离，形成浮地；所述隔离电路后串接第八电容C8，所述第八电容C8为一大容量电容，用于将整合后的电压形成稳定的电压信号；所述电源电路由15V稳压电路和3.3V稳压电路组成，所述15V稳压电路由第六集成电路IC6、第六电容C6、第七电容C7、第十三电容C13和第十四电容C14组成，所述第七集成电路IC6是稳压集成电路，所述第六电容C6、第七电容C7、第十三电容C13和第十四电容C14是滤波电容，所述第六电容C6、第七电容C7、第十三电容C13和第十四电容C14的一端均接地，第六电容C6和第七电容C7的另一端并联，第十三电容C13和第十四电容C14的另一端并联，第六电容C6和第七电容C7的并联端与第六集成电路IC6串联，随后串联第十三电容C13和第十四电容C14的并联端，所述15V稳压电路15V的稳压电源；所述3.3V稳压电路由第七集成电路IC7、第九电容C9、第十电容C10、第十五电容C15和第十六电容C16组成，所述第七集成电路IC7为稳压集成电路，所述第九电容C9、第十电容C10、第十五电容C15和第十六电容C16为滤波电容，所述第九电容C9、第十电容C10、第十五电容C15和第十六电容C16的一端均接地，第九电容C9和第十电容C10的另一端并联，第十五电容C15和第十六电容C16的另一端并联，第九电容C9和第十电容C10的并联端与第七集成电路IC7串联，随后串联第十五电容C15和第十六电容C16的并联端，所述3.3V供电源产生3.3V的稳压电源；所述检测电路为霍尔元件H1、第四电阻R4、第七电阻R7、第一二极管D1和第二二极管D2组成，所述第一二极管D1、第四电阻R4、霍尔元件H1、第七电阻R7和第二二极管D2依次串接，所述第四电阻R4、第七电阻R7、第一二极管D1和第二二极管D2用于为霍尔元件H1进行分压；所述信号处理电路包括比较电路、功率放大电路、电流电压转换电路、数模转换电路和第四集成电路IC4，所述比较电路由第三集成电路IC3、第十电阻R10和第十一电阻R11组成，所述第十电阻R10和第十一电阻R11的一端分别与霍尔元件H1的输出端连接，另一端分别与第三集成电路IC3的输入端连接，所述第三集成电路IC3为比较器，所述第三集成电路IC3的输出端与功率放大电路连接；所述功率放大电路由第九电阻R9、第十二电阻R12、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6组成，所述第三二极管D3和第四二极管D4的一端分别连接第三集成电路IC3的输出端，所述第九电阻R9和第五二极管D5组成的串接电路与第一三极管Q1并接，该并接电路的一端与第三二极管D3的另一端连接，所述第十二电阻R12和第六二极管D6组成的串接电路与第二三极管Q2并接，该并接电路的一端与第四二极管D4的另一端连接，前述两个并接电路的另一端与电流电压转换电路连接；所述电流电压转换电路由第一电感器L1、第十五电阻R15和第八集成电路IC8组成，所述第一电感器L1的一端与所述功率放大电路连接，另一端分别连接第十五电阻R15和第八集成电路IC8，所述第八集成电路IC8的输出端与数模转换电路连接；所述数模转换电路包括第一集成电路IC1，所述第一集成电路IC1采用型号为ADC0809的数模转换器，用于将模拟信号转换为数字信号；所述第一集成电路IC1的输出端与第四集成电路IC4连接，所述第四集成电路IC4采用型号为80C51的单片机，在所述单片机上连接第五电容C5、第十二电容C12、第一晶体振荡器Y1和第十四电阻R14组成的震荡电路，该震荡电路用于提供单片机的震荡频率；所述485通讯总线结构由第五集成电路IC5、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19和第二十电阻R20组成，所述第五集成电路IC5采用型号为MAX485EEPA的接口，所述第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19和第二十电阻R20为485通讯总线结构的总线通讯部分。作为优选，所述第十电阻R10与第三集成电路IC3的连接端还依次串接第四电容C4和第十三电阻R13组成的负反馈回路，所述第十三电阻R13后与功率放大电路和电流电压转换电路的连接端连接。作为优选，所述检测单元还包括第五电阻R5、第六电阻R6和第一变阻器TR1组成的调零电路，所述第五电阻R5的一端与第六电阻R6的一端并联，另一端与第四电阻R4和霍尔元件H1的连接端连接，所述第六电阻R6的另一端与第七电阻R7和霍尔元件H1的连接端连接，所述第五电阻R5与第六电阻R6的并联端与第一变阻器TR1的一端连接，所述第一变阻器TR1的另一端与所述第十一电阻R11与第三集成电路IC3的连接端连接。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：本电路通过自带的15V稳压电路，以及通过震荡电路方式产生的负电压，只需要采用外加充电设备中的电池提供的低电压电源即可,一般不超过24V直流电源，这样就可以省去外加的电源模块，同时，采用霍尔效应闭环传感器的原理，解决电路的抗干扰问题，提高传感器的检测精度和稳定性；此外，本发明通过增加485总线通讯结构，只需要将每个传感器的输出信号端口串接在两根线上，接入主控板，走线数量极大的减少了，也增加了设备检测和控制的可靠性。

附图说明

图1为本发明的RC震荡电路和电源电路的电路结构图；

图2位本发明上述剩余部分的电路结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

一种用于大功率充电设备的检测电路，其用于一种用于大功率充电设备的检测电路，包括信号发生单元、检测单元、供电单元、信号处理单元和连接单元，信号发生单元包括RC震荡电路，用于产生正弦波；检测单元包括霍尔元件，霍尔元件与信号处理单元连接，用于检测电路电流产生的磁场并将产生的信号传输给信号处理单元；供电单元包括-10V供电源、15V供电源和3.3V供电源，-10V供电源与信号发生单元连接，信号发生单元产生的正弦波传输至-10V供电源形成负电压信号，-10V供电源与检测单元连接，用于保证检测单元的电路的正常工作；15V供电源与检测单元连接，其提供15V稳压电路，用于给检测单元提供稳压正电路；3.3V供电源与信号处理单元连接，用于给信号处理单元提供电源；信号处理单元包括数模转换装置和单片机，数模转换装置的输入端与检测单元连接，数模转换装置用于接收检测单元的信号并将信号转化为数字信号，单片机的输入端与数模转换装置的输出端连接，单片机用于接收数模转换装置的数字信号并将信号传输给连接单元；连接单元采用485通讯总线结构，用于接收若干个单片机传输的信号并将其整合传输到大功率充电设备中，若干个单片机的输出端串接在连接单元的输入端的两根线上。

如图1-2所示的电路图，RC震荡电路由第二集成电路IC2、第一电阻R1、 第三电阻R3、第一电容C1、第二电容C2、第二电阻R2和第八电阻R8组成，其 中第三电阻R3与第二电容C2的一端并接，另一端接地，C1和第一电阻R1组成 的串接电路与R2、R8和IC2组成的并联电路并联且与第三电阻R3与第二电容 C2的并接端连接，第一电阻R1、第三电阻R3、第一电容C1、第二电容C2决定 震荡的频率，第二电阻R2和第八电阻R8的比例决定震荡的幅度，RC震荡电路 用于产生正弦交流信号；RC震荡电路后接隔离电路，隔离电路由第三电容C3、 整流电路BD1和第十一电容C11组成，第三电容C3与RC震荡电路串接，其后依 次串接整流电路BD1和第十一电容C11，整流电路BD1为桥堆电路，用于将RC 震荡电路产生的交流信号整合为直流信号，第三电容C3和第十一电容C11用于 将整合后的直流信号与原有电路进行隔离，形成浮地；隔离电路后串接第八电容 C8，第八电容C8为一大容量电容，用于将整合后的电压形成稳定的电压信号； 15V稳压电路由第六集成电路IC6、第六电容C6、第七电容C7、第十三电容C13 和第十四电容C14组成，第七集成电路IC6是稳压集成电路，第六电容C6、第七电容C7、第十三电容C13和第十四电容C14是滤波电容，第六电容C6、第七 电容C7、第十三电容C13和第十四电容C14的一端均接地，第六电容C6和第七 电容C7的另一端并联，第十三电容C13和第十四电容C14的另一端并联，第六 电容C6和第七电容C7的并联端与第六集成电路IC6串联，随后串联第十三电容 C13和第十四电容C14的并联端，15V稳压电路15V的稳压电源；3.3V供电源由 第七集成电路IC7、第九电容C9、第十电容C10、第十五电容C15和第十六电容 C16组成，第七集成电路IC7为稳压集成电路，第九电容C9、第十电容C10、第 十五电容C15和第十六电容C16为滤波电容，第九电容C9、第十电容C10、第十 五电容C15和第十六电容C16的一端均接地，第九电容C9和第十电容C10的另 一端并联，第十五电容C15和第十六电容C16的另一端并联，第九电容C9和第 十电容C10的并联端与第七集成电路IC7串联，随后串联第十五电容C15和第十 六电容C16的并联端，3.3V供电源产生3.3V的稳压电源；检测单元为霍尔元件 H1、第四电阻R4、第七电阻R7、第一二极管D1和第二二极管D2组成的检测电 路，第一二极管D1、第四电阻R4、霍尔元件H1、第七电阻R7和第二二极管D2 依次串接，第四电阻R4、第七电阻R7、第一二极管D1和第二二极管D2用于为 霍尔元件H1进行分压；信号处理单元包括比较电路、功率放大电路、电流电压 转换电路、数模转换电路和第四集成电路IC4，比较电路由第三集成电路IC3、 第十电阻R10和第十一电阻R11组成，第十电阻R10和第十一电阻R11的一端分 别与霍尔元件H1的输出端连接，另一端分别与第三集成电路IC3的输入端连接， 第三集成电路IC3为比较器，第三集成电路IC3的输出端与功率放大电路连接； 功率放大电路由第九电阻R9、第十二电阻R12、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6组成，第三二 极管D3和第四二极管D4的一端分别连接第三集成电路IC3的输出端，第九电阻 R9和第五二极管D5组成的串接电路与第一三极管Q1并接，该并接电路的一端 与第三二极管D3的另一端连接，第十二电阻R12和第六二极管D6组成的串接电 路与第二三极管Q2并接，该并接电路的一端与第四二极管D4的另一端连接，前 述两个并接电路的另一端与电流电压转换电路连接；电流电压转换电路由第一电 感器L1、第十五电阻R15和第八集成电路IC8组成，第一电感器L1的一端与功 率放大电路连接，另一端分别连接第十五电阻R15和第八集成电路IC8，第八集 成电路IC8的输出端与数模转换电路连接；数模转换电路包括第一集成电路IC1， 第一集成电路IC1采用型号为ADC0809的数模转换器，用于将模拟信号转换为数 字信号；第一集成电路IC1的输出端与第四集成电路IC4连接，第四集成电路 IC4采用型号为80C51的单片机，在单片机上连接第五电容C5、第十二电容C12、 第一晶体振荡器Y1和第十四电阻R14组成的震荡电路，该震荡电路用于提供单 片机的震荡频率；485通讯总线结构由第五集成电路IC5、第十六电阻R16、第 十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19和第二十电阻R20组成，第五 集成电路IC5采用型号为MAX485EEPA的接口，第十六电阻R16、第十七电阻R17、 第十八电阻R18、第十九电阻R19和第二十电阻R20为485通讯总线结构的总线 通讯部分。

此外，第十电阻R10与第三集成电路IC3的连接端还依次串接第四电容C4和第十三电阻R13组成的负反馈回路，第十三电阻R13后与功率放大电路和电流电压转换电路的连接端连接。同时检测单元还包括第五电阻R5、第六电阻R6和第一变阻器TR1组成的调零电路，第五电阻R5的一端与第六电阻R6的一端并联，另一端与第四电阻R4和霍尔元件H1的连接端连接，第六电阻R6的另一端与第七电阻R7和霍尔元件H1的连接端连接，第五电阻R5与第六电阻R6的并联端与第一变阻器TR1的一端连接，第一变阻器TR1的另一端与第十一电阻R11与第三集成电路IC3的连接端连接。

在使用时，通过RC震荡电路，产生一个几K赫兹的正弦波，将正弦波通过桥堆整流，然后，通过滤波得到一个直流电压信号，将该信号的正端与电源地线短接，则该直流电压信号的负端，就是一个负电压信号，调节震荡电路的频率和振幅，就可得到期望的电压值。该负电压负载功率有限，由于充电电流的单向性，负电源不是处于工作状态，因而，该部分的输出功率能够保证电路的正常工作，实际工作的结果也证明了这点。利用霍尔效应的霍尔元件，检测电流产生的磁场，并线性的输出给比较器，经功率放大器将电流放大，次级线圈产生电流，作用于磁环，与初级电流产生的磁场进行抵消，磁环中的磁场始终保持零磁通状态。由于该电路部分采用的是负反馈回路，因此，测试速度快，精度高，抗干扰能力强。

本发明通过传感器自带的15V稳压电路，以及通过震荡电路方式产生的负电压，只需要采用外加充电设备中的电池提供的低电压电源即可。这样，就可以省去外加的电源模块，同时，采用霍尔效应闭环传感器的原理，解决电路的抗干扰问题，提高传感器的检测精度和稳定性。

此外本发明通过在传感器上增加485总线通讯方式，只需要将每个传感器的输出信号端口串接在两根线上，接入主控板，走线数量极大的减少了，也增加了设备检测和控制的可靠性。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1. 一种用于大功率充电设备的检测电路，其特征在于：包括 RC震荡电路、电源电路、检测电路、信号处理电路和485通讯总线结构，

所述RC震荡电路由第二集成电路IC2、第一电阻R1、第三电阻R3、第一电容C1、第二电容C2、第二电阻R2和第八电阻R8组成，其中第三电阻R3与第二电容C2的一端并接，另一端接地，所述C1和第一电阻R1组成的串接电路与R2、R8和IC2组成的并联电路并联且与所述第三电阻R3与第二电容C2的并接端连接，所述第一电阻R1、第三电阻R3、第一电容C1、第二电容C2决定震荡的频率，第二电阻R2和第八电阻R8的比例决定震荡的幅度，所述RC震荡电路用于产生正弦交流信号；

所述RC震荡电路后接隔离电路，所述隔离电路由第三电容C3、整流电路BD1和第十一电容C11组成，所述第三电容C3与RC震荡电路串接，其后依次串接整流电路BD1和第十一电容C11，所述整流电路BD1为桥堆电路，用于将RC震荡电路产生的交流信号整合为直流信号，所述第三电容C3和第十一电容C11用于将整合后的直流信号与原有电路进行隔离，形成浮地；

所述隔离电路后串接第八电容C8，所述第八电容C8为一大容量电容，用于将整合后的电压形成稳定的电压信号；

所述电源电路由15V稳压电路和3.3V稳压电路组成，

所述15V稳压电路由第六集成电路IC6、第六电容C6、第七电容C7、第十三电容C13和第十四电容C14组成，所述第七集成电路IC6是稳压集成电路，所述第六电容C6、第七电容C7、第十三电容C13和第十四电容C14是滤波电容，所述第六电容C6、第七电容C7、第十三电容C13和第十四电容C14的一端均接地，第六电容C6和第七电容C7的另一端并联，第十三电容C13和第十四电容C14的另一端并联，第六电容C6和第七电容C7的并联端与第六集成电路IC6串联，随后串联第十三电容C13和第十四电容C14的并联端，所述15V稳压电路15V的稳压电源；

所述3.3V稳压电路由第七集成电路IC7、第九电容C9、第十电容C10、第十五电容C15和第十六电容C16组成，所述第七集成电路IC7为稳压集成电路，所述第九电容C9、第十电容C10、第十五电容C15和第十六电容C16为滤波电容，所述第九电容C9、第十电容C10、第十五电容C15和第十六电容C16的一端均接地，第九电容C9和第十电容C10的另一端并联，第十五电容C15和第十六电容C16的另一端并联，第九电容C9和第十电容C10的并联端与第七集成电路IC7串联，随后串联第十五电容C15和第十六电容C16的并联端，所述3.3V供电源产生3.3V的稳压电源；

所述检测电路为霍尔元件H1、第四电阻R4、第七电阻R7、第一二极管D1和第二二极管D2组成，所述第一二极管D1、第四电阻R4、霍尔元件H1、第七电阻R7和第二二极管D2依次串接，所述第四电阻R4、第七电阻R7、第一二极管D1和第二二极管D2用于为霍尔元件H1进行分压；

所述信号处理电路包括比较电路、功率放大电路、电流电压转换电路、数模转换电路和第四集成电路IC4，

所述比较电路由第三集成电路IC3、第十电阻R10和第十一电阻R11组成，所述第十电阻R10和第十一电阻R11的一端分别与霍尔元件H1的输出端连接，另一端分别与第三集成电路IC3的输入端连接，所述第三集成电路IC3为比较器，所述第三集成电路IC3的输出端与功率放大电路连接；

所述功率放大电路由第九电阻R9、第十二电阻R12、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6组成，所述第三二极管D3和第四二极管D4的一端分别连接第三集成电路IC3的输出端，所述第九电阻R9和第五二极管D5组成的串接电路与第一三极管Q1并接，该并接电路的一端与第三二极管D3的另一端连接，所述第十二电阻R12和第六二极管D6组成的串接电路与第二三极管Q2并接，该并接电路的一端与第四二极管D4的另一端连接，前述两个并接电路的另一端与电流电压转换电路连接；

所述电流电压转换电路由第一电感器L1、第十五电阻R15和第八集成电路IC8组成，所述第一电感器L1的一端与所述功率放大电路连接，另一端分别连接第十五电阻R15和第八集成电路IC8，所述第八集成电路IC8的输出端与数模转换电路连接；

所述数模转换电路包括第一集成电路IC1，所述第一集成电路IC1采用型号为ADC0809的数模转换器，用于将模拟信号转换为数字信号；

所述第一集成电路IC1的输出端与第四集成电路IC4连接，所述第四集成电路IC4采用型号为80C51的单片机，在所述单片机上连接第五电容C5、第十二电容C12、第一晶体振荡器Y1和第十四电阻R14组成的震荡电路，该震荡电路用于提供单片机的震荡频率；

所述485通讯总线结构由第五集成电路IC5、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19和第二十电阻R20组成，所述第五集成电路IC5采用型号为MAX485EEPA的接口，所述第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19和第二十电阻R20为485通讯总线结构的总线通讯部分。

2.根据权利要求1所述的用于大功率充电设备的检测电路，其特征在于：所述第十电阻R10与第三集成电路IC3的连接端还依次串接第四电容C4和第十三电阻R13组成的负反馈回路，所述第十三电阻R13后与功率放大电路和电流电压转换电路的连接端连接。

3.根据权利要求1所述的用于大功率充电设备的检测电路，其特征在于： 所述检测单元还包括第五电阻R5、第六电阻R6和第一变阻器TR1组成的调零电路，所述第五电阻R5的一端与第六电阻R6的一端并联，另一端与第四电阻R4和霍尔元件H1的连接端连接，所述第六电阻R6的另一端与第七电阻R7和霍尔元件H1的连接端连接，所述第五电阻R5与第六电阻R6的并联端与第一变阻器TR1的一端连接，所述第一变阻器TR1的另一端与所述第十一电阻R11与第三集成电路IC3的连接端连接。