CN110763908A - 一种数显直流表 - Google Patents

Abstract

本发明为一种数显直流表，包括电压采样电路、电流采样电路、数字电源模块、模拟电源模块和处理器，其中电压采样电路的输入端连接被检测电压，输出端连接处理器；电流采样电路的输入端连接被检测电流，输出端连接处理器；所述数字电源模块和模拟电源模块均连接处理器。该数显直流表主要适用于车载仪器仪表，通过内部电路改进，能够提高数显直流表整体电路的安全性，防止瞬时高压对后端电路造成损坏；同时能有效滤除干扰信号，提高数显直流表电路的EMC抗干扰能力；解决数显直流表的量程受限、安全性低，EMC抗干扰能力差的问题。

Description

一种数显直流表

技术领域

本发明涉及数显直流表技术，具体涉及一种数显直流表。

背景技术

数显直流表是一种具有模数转换器并以数码形式显示被测变量值的仪表。数显直流表因其视觉直观、设置便捷及智能化控制程度高等特性，加之随着当前传感技术的高速发展，数显直流表的功能不断强大及精度不断地提高，数显直流表正在大量替代传统的机械仪表，已广泛应用于各行各业及日常生活。

目前应用于市场的数显直流表，特别是车载仪器仪表，由于对可靠性、稳定性、准确性的要求，市面上相对应的数显直流表较少。所以，设计开发一种实时显示电压值和电流值的数显直流表，用于实时监测并显示电压和电流，来满足市场和客户的要求，是相当迫切的。

目前市场上数显直流表，基本采用直接A/D采样方式，检测电压量程偏小，很难达到100V或者100A；无法隔离电压，存在安全隐患，EMC抗干扰能力差。

发明内容

本发明提供一种数显直流表，解决数显直流表的量程小、安全性差和EMC抗干扰能力差的问题中的至少一个。

本发明通过下述技术方案实现：

一种数显直流表，包括电压采样电路、电流采样电路、数字电源模块、模拟电源模块和处理器，其中电压采样电路的输入端连接被检测电压，输出端连接处理器；电流采样电路的输入端连接被检测电流，输出端连接处理器；所述数字电源模块和模拟电源模块均连接处理器。

作为本发明的进一步改进，所述电压采样电路包括输入分压模块、输入滤波模块、隔离放大模块、电压调理模块和输出滤波模块，输入分压模块的输入端接入被检测电压，输入分压模块的输出端连接输入滤波模块的输入端，输入滤波模块的输出端连接隔离放大模块的输入端，隔离放大模块的输出端连接电压调理模块的输入端，电压调理模块的输出端连接输出滤波模块的输入端，输出滤波模块的输出端连接数显直流表的处理器，所述输入滤波模块包括共模滤波电路和次级滤波电路，所述共模滤波电路的输入端连接输入分压模块的输出端，共模滤波电路的输出端连接次级滤波电路的输入端，次级滤波电路的输出端连接隔离放大模块的输入端；本技术方案中，由于该采样电路采用了输入滤波模块、电压调理模块和输出滤波模块，且输入滤波模块还具有共模滤波电路和次级滤波电路，并对信号进行两次滤波，加大干扰信号的衰减和滤除，所以能够有效滤除干扰信号，保留有用信号，提高整个电路的EMC抗干扰能力。

进一步，所述输入分压模块包括两个输出端；所述次级滤波电路包括两个输入端；所述共模滤波电路包括共模电感M1、电容C5和电容C6；所述共模电感M1包括第一绕组14和第二绕组23；第一绕组14的输入端连接输入分压模块的一个输出端，第一绕组14的输出端连接次级滤波电路的一个输入端；第二绕组23的输入端连接输入分压模块的另一个输出端，第二绕组23的输出端连接次级滤波电路的另一个输入端；电容C5的一端连接第一绕组14和次级滤波电路的一个输入端的公共端，电容C5的另一端接地；电容C6的一端连接第二绕组23和次级滤波电路的另一个输入端的公共端，电容C6的另一端接地；本技术方案中，共模滤波电路采用上述结构，可以有效滤除共模电磁干扰，同时，也可以抑制自身不向外界发出电磁干扰，有效避免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。

进一步，所述共模滤波电路包括两个输出端；所述隔离放大模块包括两个输入端；所述次级滤波电路包括电阻R17、电阻R22、电容C27、电容C28、电容C30、电容C31和电容C41；电阻R17的一端连接共模滤波电路的一个输出端，电阻R17的另一端连接隔离放大模块的一个输入端；电阻R22的一端连接共模滤波电路的另一个输出端，电阻R22的另一端连接隔离放大模块的另一个输入端；电容C41连接在电阻R17的另一端与电阻R22的另一端之间；电容C27和电容C28并联后的一端连接电阻R17的另一端，另一端接地；电容C30和电容C31并联后的一端连接电阻R22的另一端，另一端接地；本技术方案中，次级滤波模块采用上述结构，可以有效滤除高频信号和低频信号，保留有用信号，使输出信号更加平顺。

进一步，为了解决现有技术中的数显直流表无法隔离电压，存在安全隐患的问题，本申请还对隔离放大模块进行改进，所述隔离放大模块包括隔离运放芯片U4和隔离电源，其中隔离运放芯片U4具有两个输入端和电源端VDD1，其两个输入端与次级滤波电路相连，所述隔离电源的输出端连接隔离运放芯片U4的电源端VDD1；本方案中由于采用了隔离运放芯片U4和隔离电源，电路的安全性能得到较大提高。所述隔离运放芯片U4采用AMC1300精密隔离放大器；由于采用了AMC1300精密隔离放大器，隔离耐压值达到了4000VDC，提高了电路安全性能；同时，对有用输入信号起到了放大作用。

进一步，所述隔离电源包括第一滤波电路、隔离电源芯片U5和第二滤波电路；第一滤波电路的输入端连接电源电压VCC，输出端连接隔离电源芯片U5的电源输入端，隔离电源芯片U5的输出端连接隔离运放芯片U4的电源端VDD1；所述第二滤波电路连接隔离电源芯片U5的输出端；所述第一滤波电路包括电感L3、电容C32和电容C33，电感L3的一端接入电源电压VCC，电感L3的另一端连接隔离电源芯片U5的电源输入端；电容C33的一端连接电源电压VCC，电容C33的另一端接地；电容C32的一端接入电感L3的另一端，电容C32的另一端接地；所述隔离电源芯片U5具有输出接地端，所述第二滤波电路包括电容C34、电容C35和电容C36，电容C34、电容C35和电容C36并联后的一端连接隔离电源芯片U5的输出端，另一端连接隔离电源芯片U5的输出接地端。

进一步，所述电流采样电路包括霍尔电流采集电路、参考信号模块、电路保护模块、分压滤波模块、射随电路和电流采集滤波模块，所述霍尔电流采集电路包括两个输出端，被检测电流连接霍尔电流采集电路的输入端，霍尔电流采集电路的一个输出端连接分压滤波模块的输入端，分压滤波模块的输出端连接射随电路的输入端，射随电路的输出端连接电流采集滤波模块的输入端，电流采集滤波模块的输出端连接处理器；所述电路保护模块的输入端连接霍尔电流采集电路和分压滤波模块的公共端，电路保护模块的输出端接地；霍尔电流采集电路的另一个输出端连接参考信号模块的输入端，参考信号模块的输出端连接处理器；由于该采样电路采用了分压滤波模块，能够对输入电压进行有效分压，从而提高数显表的量程；同时，由于该采样电路采用了电路保护模块，能够对电路进行有效保护，从而提升数显表的安全性；并且，由于该采样电路采用了分压滤波模块和电流采集滤波模块，可以有效滤除电路中的干扰信号，提高整个电路的EMC抗干扰能力。

进一步，所述分压滤波模块包括电阻R1、电阻R13和电容C19；所述电阻R13的一端连接霍尔电流采集电路的一个输出端，电阻R13的另一端连接射随电路的输入端；所述电阻R1的一端和电容C19的一端均连接电阻R13的另一端，电阻R1的另一端和电容C19的另一端均接地；本技术方案中，分压滤波模块采用上述结构，能够有效滤除干扰信号，保留有用信号，减少电路的干扰；同时，电阻R1和电阻R13组成分压电路，当被检测电压进入分压滤波模块后，经过电阻R1和电阻R13的有效分压后，一部分电压由分压电阻来进行承载，从而降低了分压滤波模块的输出电压，这样就使输出电压在合理范围内，从而提高数显直流表的量程；

所述电路保护模块包括TVS管击穿短路D2，所述TVS管击穿短路D2的一端连接霍尔电流采集电路的一个输出端，TVS管击穿短路D2的另一端接地；本技术方案中，电路保护模块采用上述结构，能够有效防止外界瞬态高压输入时对后端电路造成破坏，提高电路的安全性；

所述射随电路包括射随器U3B，射随器U3B的同相输入端连接分压滤波模块的输出端，射随器U3B的一个电源端接地，射随器U3B的另一个电源端连接电源电压VCC，射随器U3B的输出端连接电流采集滤波模块的输入端，射随器U3B的反相输入端连接射随器U3B的输出端；本技术方案中，射随电路采用上述结构，可以减少对上级电路输出电流的需求，增加对后级电路的驱动能力，使其输出信号同步跟随上级电路的输出信号变化；

所述电流采集滤波模块包括电阻R12和电容C18，电阻R12的一端连接射随电路的输出端，电阻R12的另一端连接数显直流表的处理器，电容C18的一端连接电阻R12的另一端，电容C18的另一端接地；本技术方案中，电流采集滤波模块采用上述结构，可以对射随电路的输出信号进行再次滤波，使输出信号更加平顺，增加电路的抗干扰性。

进一步，所述数字电源模块包括电容C38、电容C40和稳压器U6，其中稳压器U6采用稳压芯片SPX1117；稳压器U6的输入端连接电源电压VCC，压器U6的输出端连接处理器的数字电源端口，电容C38的一端连接电源电压VCC，另一端接地，电容C40的一端连接稳压器的输出端，另一端接地；通过稳压器U6、滤波电容C38和滤波电容C40，能够有效滤除干扰信号，稳定输出电压，保持数字电源持续输出稳定的3.3V电压，为处理器提供数字电源。

进一步，所述模拟电源模块包括第三滤波电路、精密基准电源电路和第四滤波电路；所述第三滤波电路包括电容C39和电感FB1，电感FB1的一端连接电源电压VCC，另一端连接精密基准电源电路的输入端，电容C39的一端连接电源电压VCC，另一端接地；所述精密基准电源电路包括电阻R24、电阻R25、电阻R26和稳压芯片N1，其中稳压芯片N1采用稳压芯片AZ431，电阻R24的一端连接第三滤波电路的输出端即电感FB1的另一端，另一端连接处理器的模拟电源端口，稳压芯片N1的输入端连接电阻R24的另一端，稳压芯片N1的输出端接地，电阻R25和电阻R26串联后的一端连接电阻R24的另一端，电阻R25和电阻R26串联后的另一端接地，稳压芯片N1的参考信号端连接电阻R25和电阻R26的公共端；第四滤波电路包括电容C37，电容C37的一端连接精密基准电源电路的输出端，另一端接地；通过第三滤波电路和第四滤波电路，能够有效滤除干扰信号，降低输出纹波，同时，精密基准电源电路能够稳定输出电压，保持模拟电源持续输出稳定的3.3VA电压，为处理器提供模拟电源。

综上，本发明的有益效果包括：

1、本发明的电压采样电路采用了输入滤波模块、电压调理模块和输出滤波模块，且输入滤波模块还具有共模滤波电路和次级滤波电路对信号进行两次滤波，加大干扰信号的衰减和滤除，能够有效滤除干扰信号，保留有用信号，提高整个电路的EMC抗干扰能力；

2、本发明的共模滤波电路可以有效滤除共模电磁干扰，同时，也可以抑制自身不向外界发出电磁干扰，有效避免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作；

3、本发明的次级滤波模块可以有效滤除高频信号和低频信号，保留有用信号，使输出信号更加平顺；

4、本发明的输入滤波模块、电压调理模块和输出滤波模块，能有效滤除干扰信号，提高数显直流表电路的EMC抗干扰能力；

5、本发明在现有的数显直流表的电路结构上增加了输入分压模块，提高了数显直流表的电压测量量程；

6、本发明的放大模块采用了隔离放大模块，通过运用隔离运放芯片和隔离电源芯片来提高整体线路的安全性，防止瞬时高压对后端电路造成损坏，安全性能高。

7、本发明的电流采样电路采用了分压滤波模块，经过分压电阻的有效分压后，一部分电压由分压电阻来进行承载，从而降低了分压滤波模块的输出电压，这样就使输出电压在合理范围内，从而提高数显直流表的量程。

8、本发明的电路保护模块，能够有效防止外界瞬态高压输入时对后端电路造成破坏，提高电路的安全性。

9、分压滤波模块和电流采集滤波模块，能够有效滤除电路中的干扰信号，提高整个电路的抗干扰能力。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的数显直流表的电路结构框图；

图2为本发明的数显直流表的电压采样电路的示意图；

图3为本发明的数显直流表的隔离电源电路的示意图；

图4为本发明的数显直流表的电流采样电路的示意图；

图5为本发明的数显直流表的数字电源电路的示意图；

图6为本发明的数显直流表的模拟电源电路的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

本实施例中提供一种数显直流表，如图1所示，一种数显直流表，所述数显直流表包括电流采样电路、电压采样电路、数字电源模块、模拟电源模块、处理器和显示器，其中电压采样电路的输入端连接被检测电压，输出端连接处理器；电流采样电路的输入端连接被检测电流，输出端连接处理器；所述数字电源模块、模拟电源模块和显示器均连接处理器；所述电压采样电路和电流采样电路均与电源电压VCC连接；其中处理器采用STM32F103C8T6，同时，为了降低功耗，使用处理器内部振荡器和内部A/D，并使用接插件与数码显示器连接；显示器采用宽温为-45℃～85℃的高亮数码显示管，稳定性好，工作时间可达10万小时。

如图5所示，所述数字电源模块包括电容C38、电容C40和稳压器U6，其中稳压器U6采用稳压芯片SPX1117；稳压器U6具有一个输入端Vin，一个接地端GND，两个输出端Vout；稳压器U6的输入端Vin连接电源电压VCC，压器U6的两个输出端Vout连接处理器的数字电源端口，电容C38的一端连接电源电压VCC，另一端接地，电容C40的一端连接稳压器的输出端，另一端接地；通过稳压器U6、滤波电容C38和滤波电容C40，能够有效滤除干扰信号，稳定输出电压，保持数字电源持续输出稳定的3.3V电压，为处理器提供数字电源。

如图6所示，所述模拟电源模块包括第三滤波电路、精密基准电源电路和第四滤波电路；所述第三滤波电路包括电容C39和电感FB1，电感FB1的一端连接电源电压VCC，另一端连接精密基准电源电路的输入端，电容C39的一端连接电源电压VCC，另一端接地；所述精密基准电源电路包括电阻R24、电阻R25、电阻R26和稳压芯片N1，其中稳压芯片N1采用稳压芯片AZ431，电阻R24的一端连接第三滤波电路的输出端即电感FB1的另一端，另一端连接处理器的模拟电源端口，稳压芯片N1的输入端2连接电阻R24的另一端，稳压芯片N1的输出端3接地，电阻R25和电阻R26串联后的一端连接电阻R24的另一端，电阻R25和电阻R26串联后的另一端接地，稳压芯片N1的参考信号端1连接电阻R25和电阻R26的公共端；第四滤波电路包括电容C37，电容C37的一端连接精密基准电源电路的输出端，另一端接地；通过第三滤波电路和第四滤波电路，能够有效滤除干扰信号，降低输出纹波，同时，精密基准电源电路能够稳定输出电压，保持模拟电源持续输出稳定的3.3VA电压，为处理器提供模拟电源。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例对电压采样电路进行进一步改进，如图2所示，一种数显直流表的电压采样电路，包括输入分压模块、输入滤波模块、隔离放大模块、电压调理模块和输出滤波模块，输入分压模块的输入端接入被检测电压，输入分压模块的输出端连接输入滤波模块的输入端，输入滤波模块的输出端连接隔离放大模块的输入端，隔离放大模块的输出端连接电压调理模块的输入端，电压调理模块的输出端连接输出滤波模块的输入端，输出滤波模块的输出端连接数显直流表的处理器，所述输入滤波模块包括共模滤波电路和次级滤波电路，所述共模滤波电路的输入端连接输入分压模块的输出端，共模滤波电路的输出端连接次级滤波电路的输入端，次级滤波电路的输出端连接隔离放大模块的输入端；其中输入分压模块、输入滤波模块、隔离放大模块均包括两个输入端和两个输出端，所述电压调理模块具有两个输入端。

所述输入分压模块包括依次串联的分压电阻R18、分压电阻R21、分压电阻R51、分压电阻R52、分压电阻R53、分压电阻R54、分压电阻R55、分压电阻R56和分压电阻R19，其中分压电阻R18和分压电阻R19的两个自由端作为输入分压模块的两个输入端通过插口J1分别接入被检测电压的正极和负极，分压电阻R19的两端就作为输入分压模块的两个输出端，分别连接共模滤波电路两个输入端，从图1可以看出，分压电阻R56与分压电阻R19的公共端连接共模滤波电路的一个输入端，被检测电压的负极连接共模滤波电路的另一个输入端，分压电阻R19连接在共模滤波电路的两个输入端之间；

当被检测电压进入电压采样电路后，经过分压电阻R18、分压电阻R19、分压电阻R21、分压电阻R51、分压电阻R52、分压电阻R53、分压电阻R54、分压电阻R55和分压电阻R56的有效分压后，一部分电压由分压电阻来进行承载，从而降低了输入分压模块的输出电压，这样就使输出电压在合理范围内，从而提高数显直流表的量程。

所述输入滤波模块为多级滤波电路，包括共模滤波电路和次级滤波电路，其中共模滤波电路为一级滤波电路，次级滤波电路为二级滤波电路；所述共模滤波电路包括共模电感M1、电容C5和电容C6；所述共模电感M1包括第一绕组14和第二绕组23；第一绕组14的输入端连接输入分压模块的一个输出端(分压电阻R56与分压电阻R19的公共端)，第一绕组14的输出端连接次级滤波电路的一个输入端；第二绕组23的输入端连接输入分压模块的另一个输出端(分压电阻R19的与被检测电压的负极相连的一端)，第二绕组23的输出端连接次级滤波电路的另一个输入端；第一绕组14的输入端和第二绕组23的输入端作为输入滤波模块的2个输入端，也作为共模滤波电路的2个输入端；第一绕组14的输出端和第二绕组23的输出端作为共模滤波电路的2个输出端；电容C5的一端连接第一绕组14的输出端，电容C5的另一端接地；电容C6的一端连接第二绕组23的输出端，电容C6的另一端接地；由于增加了共模滤波电路，可以有效滤除共模电磁干扰，同时，也可以抑制自身不向外界发出电磁干扰，有效避免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。

所述次级滤波电路包括电阻R17、电阻R22、电容C27、电容C28、电容C30、电容C31和电容C41；电阻R17的一端连接第一绕组14的输出端，电阻R17的另一端连接隔离放大模块的一个输入端；电阻R22的一端连接第一绕组23的输出端，电阻R22的另一端连接隔离放大模块的另一个输入端；电阻R17的一端和电阻R22的一端作为次级滤波电路的2个输入端连接共模滤波电路；电阻R17的另一端和电阻R22的另一端作为次级滤波电路的2个输出端，也作为整个输入滤波模块的2个输出端，向隔离放大模块输出电压信号；电容C41连接在电阻R17的另一端与电阻R22的另一端之间；电容C27和电容C28并联后的一端连接电阻R17的另一端，另一端接地；电容C30和电容C31并联后的一端连接电阻R22的另一端，另一端接地；当共模滤波电路的输出电压输入次级滤波电路后，次级滤波电路对电压信号进行再次滤波，可以有效滤除高频信号和低频信号，保留有用信号，使输出信号更加平顺；通过两级滤波电路的两次有效滤波，提高了电压采样电路的EMC抗干扰能力。

实施例3：

在实施例2的基础上，本实施例对隔离放大模块进行进一步改进，隔离放大模块包括隔离运放芯片U4和隔离电源。

如图2和图3所示，所述隔离运放芯片U4采用AMC1300精密隔离放大器；隔离运放芯片U4具有两个输入端INP和INN、电源端VDD1、接地端GND1和两个输出端OUTP、OUTN，其两个输入端INP和INN作为隔离放大模块的两个输入端，该两个输入端均与次级滤波电路相连，输入端INP连接电阻R17的另一端，输入端INN连接电阻R22的另一端；所述隔离电源的输出端连接隔离运放芯片U4的电源端VDD1；隔离运放芯片U4的两个输出端OUTP、OUTN作为整个隔离放大模块的两个输出端，连接电压调理模块。本实施例中，由于采用了AMC1300精密隔离放大器，隔离耐压值达到了4000VDC，提高了电路安全性能；同时，对有输入滤波模块的输出信号起到了放大作用；并且，在现有技术中，隔离放大模块通常采用光耦方式，存在光衰的缺点，而本实施例中通过采用隔离运放芯片U4，不再有光衰现象，保证电路的精度。

所述隔离电源包括第一滤波电路、隔离电源芯片U5和第二滤波电路；所述隔离电源芯片U5采用隔离电源芯片ADuM5000，其具有电源输入端VDD1、输出端Viso以及输出接地端GISO；第一滤波电路的输入端连接电源电压VCC，输出端连接隔离电源芯片U5的电源输入端VDD1和引脚RCsel，隔离电源芯片U5的输出端Viso和引脚Vsel连接隔离运放芯片U4的电源端VDD1；所述第二滤波电路连接隔离电源芯片U5的输出端Viso。在设计电路时，ADuM5000的引脚GND1、RCin、GND1接地。

所述第一滤波电路包括电感L3、电容C32和电容C33，电感L3的一端作为第一滤波电路的输入端接入电源电压VCC，电感L3的另一端作为第一滤波电路的输出端连接隔离电源芯片U5的电源输入端VDD1；电容C33的一端连接电源电压VCC，电容C33的另一端接地；电容C32的一端接入电感L3的另一端，电容C32的另一端接地；通过第一滤波电路，可以有效滤除电源电压VCC的高频干扰信号。

所述第二滤波电路包括电容C34、电容C35和电容C36，电容C34、电容C35和电容C36并联后的一端连接隔离电源芯片U5的输出端Viso，另一端连接隔离电源芯片U5的输出接地端GISO；通过第二滤波电路，可以有效滤除电源电压VCC的低频干扰信号，使第二滤波电路的输出信号更加平顺。

本实施例中，隔离放大模块采用了隔离电源芯片ADuM5000，耐压值达到5000VDC，提高了电路安全性；同时，在现有技术中，通常采用DC-DC作为隔离电源，体积较大；由于本申请采用了隔离电源芯片ADuM5000，体积只有DC-DC的二分之一，高度只有DC-DC的三分之一，大大减小了体积，节省了电路空间。

进一步，根据以上所述电路工作结构，在正常情况下，电源电压通过隔离电源为隔离运放芯片U4提供正常的工作电压；当电源电压低于隔离运放芯片U4的正常工作电压时，隔离电源芯片可以增加其输出电压，同时，由于第一滤波电路和第二滤波电路的存在，可以通过放电，来增加隔离电源的输出电压，因此可以避免电路的瞬时低压导致隔离运放芯片U4的不能正常工作；当电源电压高于隔离运放芯片U4的正常工作电压时，隔离电源芯片可以减小其输出电压，同时，由于第一滤波电路和第二滤波电路的存在，可以通过充电，来减小隔离电源的输出电压，因此可以避免电路的瞬时高压导致隔离运放芯片U4的不能正常工作；因此，通过上述隔离电源，可以有效的保护电路，提高电路的安全性和稳定性。

实施例4：

在实施例2或3的基础上，本实施例中对电压调理模块和输出滤波模块进行进一步说明，所述电压调理模块包括滤波电路和放大电路，其中滤波电路包括电阻R15、电阻R20、电阻R23、电容C26和电容C29；放大电路包括电阻R16、运算放大器U3A和电容C24；电阻R20的一端和电阻R15的一端作为电压调理模块的两个输入端连接隔离放大模块，具体如下：电阻R20的一端连接隔离放大模块的一个输出端OUTP，电阻R20的另一端连接运算放大器U3A的同相输入端；电容C29和电阻R23并联后的一端连接电阻R20的另一端，另一端接地；电阻R15的一端连接隔离放大模块的另一个输出端OUTN，电阻R15的另一端连接运算放大器U3A的反向输入端；电容C26的一端连接电阻R15的另一端，另一端接地；运算放大器U3A的一个电源端连接电源电压VCC；电容C24的一端连接运算放大器U3A的电源端，另一端接地；电阻R16的一端连接电阻R15的另一端，另一端连接运算放大器U3A的输出端；运算放大器U3A的输出端连接输出滤波模块的输入端。所述滤波电路通过RC滤波，滤除隔离放大模块输出的干扰信号，使输出信号更加稳定；同时，通过运算放大器U3A，对有用信号进行放大处理，进一步保留了有用信号。

所述输出滤波模块包括电阻R57和电容C10，电阻R57的一端连接运算放大器U3A的输出端，电阻R57的另一端连接处理器的输入端；电容C10的一端连接电阻R57的另一端，另一端接地；通过输出滤波模块的最后滤波，对放大后的有用信号再次进行筛选和过滤，进一步保证有用信号进入处理器。

实施例5：

在实施例1的基础上，本实施例对电流采样电路进行进一步改进，如图4所述，一种数显直流表的电流采样电路，包括霍尔电流采集电路，被检测电流接入霍尔电流采集电路的输入端，所述电流采样电路还包括参考信号模块、电路保护模块、分压滤波模块、射随电路和电流采集滤波模块，所述霍尔电流采集电路包括两个输出端，霍尔电流采集电路的一个输出端连接分压滤波模块的输入端，分压滤波模块的输出端连接射随电路的输入端，射随电路的输出端连接电流采集滤波模块的输入端，电流采集滤波模块的输出端连接数显直流表的处理器；所述电路保护模块的输入端连接霍尔电流采集电路和分压滤波模块的公共端，电路保护模块的输出端接地；霍尔电流采集电路的另一个输出端连接参考信号模块的输入端，参考信号模块的输出端连接数显直流表的处理器；所述霍尔电流采集电路采用霍尔传感器。

所述分压滤波模块包括电阻R1、电阻R13和电容C19；所述电阻R13的一端连接霍尔电流采集电路的一个输出端，电阻R13的另一端连接射随电路的输入端；电阻R13的一端作为分压滤波模块的输入端，接收霍尔电流采集电路的输出电压信号；电阻R13的另一端作为分压滤波模块的输出端；所述电阻R1的一端和电容C19的一端均连接电阻R13的另一端，电阻R1的另一端和电容C19的另一端均接地；通过分压滤波模块的有效滤波，能够有效滤除干扰信号，保留有用信号，减少电路的干扰；同时，电阻R1和电阻R13组成分压电路，当被检测电压进入分压滤波模块后，经过电阻R1和电阻R13的有效分压后，一部分电压由分压电阻来进行承载，从而降低了分压滤波模块的输出电压，这样就使输出电压在合理范围内，从而提高数显直流表的量程。

所述电路保护模块包括TVS管击穿短路D2，所述TVS管击穿短路D2的一端连接霍尔电流采集电路的一个输出端，TVS管击穿短路D2的另一端接地；TVS管击穿短路D2的一端作为电路保护模块的输入端；TVS管击穿短路D2的另一端作为电路保护模块的输出端；通过电路保护模块，能够有效防止外界瞬态高压输入时对后端电路造成破坏，提高电路的安全性。

所述射随电路包括射随器U3B，射随器U3B的同相输入端连接分压滤波模块的输出端即电阻R13的另一端，射随器U3B的一个电源端接地，射随器U3B的另一个电源端连接电源电压VCC，射随器U3B的输出端连接电流采集滤波模块的输入端，射随器U3B的反相输入端连接射随器U3B的输出端；射随器U3B的同相输入端作为射随电路的输入端，接收分压滤波模块的输出电压信号；射随器U3B的输出端作为射随电路的输出端；通过射随器U3B，可以减少对上级电路输出电流的需求，增加对后级电路的驱动能力，使其输出信号同步跟随上级电路的输出信号变化。

所述电流采集滤波模块包括电阻R12和电容C18，电阻R12的一端连接射随电路的输出端即射随器U3B的输出端，电阻R12的另一端连接数显直流表的处理器，电容C18的一端连接电阻R12的另一端，电容C18的另一端接地；电阻R12的一端作为电流采集滤波模块的输入端，接收射随电路的输出电压信号；电阻R12的另一端作为电流采集滤波模块的输出端，向处理器输出电压信号；通过电流采集滤波模块，对射随电路的输出信号进行再次滤波，使输出信号更加平顺，增加电路的抗干扰性。

所述参考信号模块包括电阻R11和电容C16，电阻R11的一端连接霍尔电流采集电路的另一个输出端，电阻R11的另一端连接数显直流表的处理器，电容C16的一端连接电阻R11的另一端，电容C16的另一端接地；电阻R11的一端作为参考信号模块的输入端，接收霍尔电流采集电路的输出电压信号；电阻R11的另一端作为参考信号模块的输出端，向处理器输出电压信号；通过参考信号模块，可以对参考信号进行滤波，为处理器提供更加平顺的参考信号，有助于数显表的调试。

在现有技术中，通常采用被检测电压和被检测电流直接接入数显直流表的处理器的方法，导致数显直流表的量程偏小、安全性能低和抗干扰能力差，因此，本申请通过增加电压采样电路和电流采样电路，可以有效的解决上述问题，提高数显直流表的实用性、安全性和抗干扰性，满足市场对车载仪表的要求。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种数显直流表，其特征在于，包括电压采样电路、电流采样电路、数字电源模块、模拟电源模块和处理器，其中电压采样电路的输入端连接被检测电压，输出端连接处理器；电流采样电路的输入端连接被检测电流，输出端连接处理器；所述数字电源模块和模拟电源模块均连接处理器。

2.根据权利要求1所述的一种数显直流表，其特征在于，所述电压采样电路包括输入分压模块、输入滤波模块、隔离放大模块、电压调理模块和输出滤波模块，输入分压模块的输入端接入被检测电压，输入分压模块的输出端连接输入滤波模块的输入端，输入滤波模块的输出端连接隔离放大模块的输入端，隔离放大模块的输出端连接电压调理模块的输入端，电压调理模块的输出端连接输出滤波模块的输入端，输出滤波模块的输出端连接处理器；所述输入滤波模块包括共模滤波电路和次级滤波电路，所述共模滤波电路的输入端连接输入分压模块的输出端，共模滤波电路的输出端连接次级滤波电路的输入端，次级滤波电路的输出端连接隔离放大模块的输入端。

3.根据权利要求2所述的一种数显直流表，其特征在于，所述输入分压模块包括两个输出端；所述次级滤波电路包括两个输入端；所述共模滤波电路包括共模电感M1、电容C5和电容C6；所述共模电感M1包括第一绕组(14)和第二绕组(23)；第一绕组(14)的输入端连接输入分压模块的一个输出端，第一绕组(14)的输出端连接次级滤波电路的一个输入端；第二绕组(23)的输入端连接输入分压模块的另一个输出端，第二绕组(23)的输出端连接次级滤波电路的另一个输入端；电容C5的一端连接第一绕组(14)和次级滤波电路的一个输入端的公共端，电容C5的另一端接地；电容C6的一端连接第二绕组(23)和次级滤波电路的另一个输入端的公共端，电容C6的另一端接地。

4.根据权利要求2所述的一种数显直流表，其特征在于，所述共模滤波电路包括两个输出端；所述隔离放大模块包括两个输入端；所述次级滤波电路包括电阻R17、电阻R22、电容C27、电容C28、电容C30、电容C31和电容C41；电阻R17的一端连接共模滤波电路的一个输出端，电阻R17的另一端连接隔离放大模块的一个输入端；电阻R22的一端连接共模滤波电路的另一个输出端，电阻R22的另一端连接隔离放大模块的另一个输入端；电容C41连接在电阻R17的另一端与电阻R22的另一端之间；电容C27和电容C28并联后的一端连接电阻R17的另一端，另一端接地；电容C30和电容C31并联后的一端连接电阻R22的另一端，另一端接地。

5.根据权利要求2所述的一种数显直流表，其特征在于，所述隔离放大模块包括隔离运放芯片U4和隔离电源，其中隔离运放芯片U4具有两个输入端和电源端VDD1，其两个输入端与次级滤波电路相连，所述隔离电源的输出端连接隔离运放芯片U4的电源端VDD1；所述隔离运放芯片U4采用AMC1300精密隔离放大器。

6.根据权利要求5所述的一种数显直流表，其特征在于，所述隔离电源包括第一滤波电路、隔离电源芯片U5和第二滤波电路；第一滤波电路的输入端连接电源电压VCC，输出端连接隔离电源芯片U5的电源输入端，隔离电源芯片U5的输出端连接隔离运放芯片U4的电源端VDD1；所述第二滤波电路连接隔离电源芯片U5的输出端；所述第一滤波电路包括电感L3、电容C32和电容C33，电感L3的一端接入电源电压VCC，电感L3的另一端连接隔离电源芯片U5的电源输入端；电容C33的一端连接电源电压VCC，电容C33的另一端接地；电容C32的一端接入电感L3的另一端，电容C32的另一端接地；所述隔离电源芯片U5具有输出接地端，所述第二滤波电路包括电容C34、电容C35和电容C36，电容C34、电容C35和电容C36并联后的一端连接隔离电源芯片U5的输出端，另一端连接隔离电源芯片U5的输出接地端。

7.根据权利要求1所述的一种数显直流表，其特征在于，所述电流采样电路包括霍尔电流采集电路、参考信号模块、电路保护模块、分压滤波模块、射随电路和电流采集滤波模块，所述霍尔电流采集电路包括两个输出端，被检测电流连接霍尔电流采集电路的输入端，霍尔电流采集电路的一个输出端连接分压滤波模块的输入端，分压滤波模块的输出端连接射随电路的输入端，射随电路的输出端连接电流采集滤波模块的输入端，电流采集滤波模块的输出端连接处理器；所述电路保护模块的输入端连接霍尔电流采集电路和分压滤波模块的公共端，电路保护模块的输出端接地；霍尔电流采集电路的另一个输出端连接参考信号模块的输入端，参考信号模块的输出端连接处理器。

8.根据权利要求7所述的一种数显直流表，其特征在于，所述分压滤波模块包括电阻R1、电阻R13和电容C19；所述电阻R13的一端连接霍尔电流采集电路的一个输出端，电阻R13的另一端连接射随电路的输入端；所述电阻R1的一端和电容C19的一端均连接电阻R13的另一端，电阻R1的另一端和电容C19的另一端均接地；所述电路保护模块包括TVS管击穿短路D2，所述TVS管击穿短路D2的一端连接霍尔电流采集电路的一个输出端，TVS管击穿短路D2的另一端接地；所述射随电路包括射随器U3B，射随器U3B的同相输入端连接分压滤波模块的输出端，射随器U3B的一个电源端接地，射随器U3B的另一个电源端连接电源电压VCC，射随器U3B的输出端连接电流采集滤波模块的输入端，射随器U3B的反相输入端连接射随器U3B的输出端；所述电流采集滤波模块包括电阻R12和电容C18，电阻R12的一端连接射随电路的输出端，电阻R12的另一端连接数显直流表的处理器，电容C18的一端连接电阻R12的另一端，电容C18的另一端接地。

9.根据权利要求1所述的一种数显直流表，其特征在于，所述数字电源模块包括电容C38、电容C40和稳压器U6，其中稳压器U6的输入端连接电源电压VCC，稳压器U6的输出端连接处理器的数字电源端口，电容C38的一端连接电源电压VCC，另一端接地，电容C40的一端连接稳压器的输出端，另一端接地。

10.根据权利要求1所述的一种数显直流表，其特征在于，所述模拟电源模块包括第三滤波电路、精密基准电源电路和第四滤波电路；其中所述第三滤波电路包括电容C39和电感FB1，电感FB1的一端连接电源电压VCC，另一端连接精密基准电源电路的输入端，电容C39的一端连接电源电压VCC，另一端接地；所述精密基准电源电路包括电阻R24、电阻R25、电阻R26和稳压芯片N1，电阻R24的一端连接第三滤波电路的输出端，另一端连接处理器，稳压芯片N1的输入端(2)连接电阻R24的另一端，稳压芯片N1的输出端(3)接地，电阻R25和电阻R26串联后的一端连接电阻R24的另一端，电阻R25和电阻R26串联后的另一端接地，稳压芯片N1的第二输出端(1)连接电阻R25和电阻R26的公共端；所述第四滤波电路包括电容C37，电容C37的一端连接精密基准电源电路的输出端，另一端接地。

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