CN116625538A - Pcb板预设电路、上拉型、下拉型ntc采样电路及采样方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种PCB板预设电路、上拉型、下拉型NTC采样电路及采样方法，本发明通过将两种分别可用于上拉型NTC、下拉型NTC电压采样的电路进行有机结合在一起，形成一种可切换NTC采样模式的PCB板预设电路，用户可根据需要选择将PCB板预设电路用于上拉型NTC的电压采样或下拉型NTC的电压采样，因此解决了传统集成开关电路只能单一地适应上拉型NTC连接或下拉型NTC连接的问题，为企业生产降低电路板储备量，减少电路板种类，降低储备电路板的损耗，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明属于测量电变量技术领域，具体涉及一种PCB板预设电路、上拉型、下拉型NTC采样电路及采样方法。
背景技术
目前市场上的电动工具主要由锂电池供电，而锂电池NTC线的设计基本有两种，一种是上拉接到锂电池正极，另一种是下拉接到锂电池负极，为了确保锂电池的工作安全性，电动工具的集成开关电路板需要连接到锂电池的NTC线，以检测电池包的工作温度。但对于NTC与锂电池的不同连接方式（连接正极或负极），集成开关电路上的NTC采样电路也有不同，为应对不同连接方式的锂电池NTC，开关厂家目前通过开发两款不同型号的集成开关电路板分别用于连接两种不同连接方式的NTC，并且为了应对生产需要，开关厂家需要对这两款不同型号的集成开关电路板均进行预先储备，大大增加了电路板储备量，从而增加了生产成本，也增加了储备板的损耗量，对企业生产经营非常不利。
发明内容
本发明首先要解决的技术问题是：提供一种PCB板预设电路，解决传统集成开关电路只能单一地适应上拉型NTC连接或下拉型NTC连接的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：PCB板预设电路，包括用于连接NTC一端的第一连接端子、用于连接第一三极管发射极的第二连接端子、连接第一连接端子和第二连接端子的第一导线，从第一导线向外延伸有第二导线，第二导线另一端形成用于连接检测电压的V+端子，所述PCB板预设电路还包括与第二连接端子配合的第三连接端子和第四连接端子，第三连接端子用于连接第一三极管的集电极，第四连接端子用于连接第一三极管的基极，第三连接端子上连接有第三导线，第三导线另一端连接板载MCU的一个测压引脚，所述第三导线中部断开且断开的两端分别设置为第五连接端子、第六连接端子，第六连接端子和MCU的测压引脚相连，第六连接端子和MCU测压引脚之间的第三导线上向外延伸一条第四导线，第四导线的另一端连接到第二导线上，第四导线与第二导线的连接节点与V+端子之间的第二导线中部断开且断开的两端分别设置为第七连接端子和第八连接端子，所述第四导线中部断开且断开的两端分别设置为第九连接端子和第十连接端子，所述第二连接端子和第三连接端子之间连接有一个第一偏置电阻，第四连接端子上连接有一个第一限流电阻，该第一限流电阻的另一端连接有第五导线，第五导线另一端设置为用于连接第二三极管源极的第十一连接端子，PCB板预设电路还包括与第十一连接端子配合的第十二连接端子和第十三连接端子，第十二连接端子用于连接第二三极管的基极，第十三连接端子用于连接第二三极管的发射极，第十三连接端子连接有第六导线，第六导线另一端连接接地端子，第十二连接端子和第十三连接端子之间连接有第二偏置电阻，第十二连接端子上连接有第二限流电阻，第二限流电阻的另一端连接有第七导线，第七导线另一端连接MCU的一个控制引脚，所述第六连接端子和MCU测压引脚之间的第三导线上向外引出有一根第八导线，第八导线的另一端连接接地端子，第八导线中部断开且断开的两端分别设置为第十四连接端子和第十五连接端子。
作为一种优选方案，所述第二导线与第一连接端子之间的第一导线上连接有一条第九导线，该第九导线另一端连接接地端子，第九导线中部断开并连接有第一电容。
本发明进一步要解决的技术问题是：提供一种基于上述PCB板预设电路的上拉型NTC采样电路，用于采集连接在锂电池正极的NTC两极电压。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：上拉型NTC采样电路，以上述PCB板预设电路为基础，在第二连接端子、第三连接端子和第四连接端子上连接第一三极管，在第五连接端子和第六连接端子之间连接第一分压电阻，在第十四连接端子和第十五连接端子之间连接第二分压电阻，在第十一连接端子、第十二连接端子和第十三连接端子上连接第二三极管。
作为一种优选方案，所述第十四连接端子和第十五连接端子之间还并联有一个第二电容。
本发明再进一步要解决的技术问题是：提供一种基于上述PCB板预设电路的下拉型NTC采样电路，用于采集连接在锂电池负极的NTC两极电压。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：下拉型NTC采样电路，以上述PCB板预设电路为基础，在所述第七连接端子和第八连接端子之间连接一个第三分压电阻，在第九连接端子和第十连接端子之间连接一个第三限流电阻。
本发明更进一步要解决的技术问题是：提供一种基于上述PCB板预设电路的锂电池NTC电压采样方法，以解决传统集成开关电路只能单一地适应上拉型NTC连接或下拉型NTC连接的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：锂电池NTC电压采样方法，包括如下步骤：
a、判断锂电池与NTC的连接关系，如果NTC连接在锂电池的正极，则进行步骤b，如果NTC连接在锂电池负极，则进行步骤c。
b、以上述PCB板预设电路为基础，在第二连接端子、第三连接端子和第四连接端子上连接第一三极管，在第五连接端子和第六连接端子之间连接第一分压电阻，在第十四连接端子和第十五连接端子之间连接第二分压电阻，在第十一连接端子、第十二连接端子和第十三连接端子上连接第二三极管，MCU控制引脚向第二三极管的基极发送一个高电平以导通第二三极管，拉低第一三极管基极电平，使第一三极管导通，NTC通过第一分压电阻和第二分压电阻分压，MCU测压引脚检测到第二分压电阻的电压进而根据第一分压电阻阻值、第二分压电阻阻值的比例计算出第一分压电阻两端压差，再根据电池正极电压计算出NTC两端电压，进而获得NTC的工作温度，即锂电池工作温度。
c、以上述PCB板预设电路为基础，在所述第七连接端子和第八连接端子之间连接一个第三分压电阻，在第九连接端子和第十连接端子之间连接一个第三限流电阻，给V+端子提供5V电压，5V电压经第三分压电阻和NTC分压后，MCU测压引脚直接检测出NTC两端电压，进而获得NTC的工作温度，即锂电池工作温度。
本发明的有益效果是：本发明通过将两种分别可用于上拉型NTC、下拉型NTC电压采样的电路进行有机结合在一起，形成一种可切换NTC采样模式的PCB板预设电路，用户可根据需要选择将PCB板预设电路用于上拉型NTC的电压采样或下拉型NTC的电压采样，因此解决了传统集成开关电路只能单一地适应上拉型NTC连接或下拉型NTC连接的问题，为企业生产降低电路板储备量，降低储备电路板的损耗，降低生产成本。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，其中：
图1是本发明所述PCB板预设电路的具体电路示意图；
图2是本发明所述的基于PCB板预设电路的上拉型NTC采样电路；
图3是本发明所述的基于PCB板预设电路的下拉型NTC采样电路；
图1~图3中：1、第一连接端子，2、第二连接端子，3、第一导线，4、第二导线，5、V+端子，6、第三连接端子，7、第四连接端子，8、第三导线，9、第五连接端子，10、第六连接端子，11、第四导线，12、第七连接端子，13、第八连接端子，14、第九连接端子，15、第十连接端子，16、第一偏置电阻，17、第一限流电阻，18、第五导线，19、第十一连接端子，20、第十二连接端子，21、第十三连接端子，22、第六导线，23、第二偏置电阻，24、第二限流电阻，25、第七导线，26、第八导线，27、接地端子，28、第十四连接端子，29、第十五连接端子，30、第九导线，31、第一电容，32、第一三极管，33、第一分压电阻，34、第二分压电阻，35、第二三极管，36、第二电容，37、第三分压电阻，38、第三限流电阻。
具体实施方式
下面结合附图，详细描述本发明的具体实施方案。
实施例1：
如图1所示是本发明所述的PCB板预设电路，包括用于连接NTC一端的第一连接端子1、用于连接第一三极管发射极的第二连接端子2、连接第一连接端子1和第二连接端子2的第一导线3，从第一导线3向外延伸有第二导线4，第二导线4另一端形成用于连接检测电压的V+端子5，所述PCB板预设电路还包括与第二连接端子2配合的第三连接端子6和第四连接端子7，第三连接端子6用于连接第一三极管的集电极，第四连接端子7用于连接第一三极管的基极，第三连接端子6上连接有第三导线8，第三导线8另一端连接板载MCU的一个测压引脚IN，所述第三导线8中部断开且断开的两端分别设置为第五连接端子9、第六连接端子10，第六连接端子10和MCU的测压引脚IN相连，第六连接端子10和MCU测压引脚IN之间的第三导线8上向外延伸一条第四导线11，第四导线11的另一端连接到第二导线4上，第四导线11与第二导线4的连接节点与V+端子5之间的第二导线4中部断开且断开的两端分别设置为第七连接端子12和第八连接端子13，所述第四导线11中部断开且断开的两端分别设置为第九连接端子14和第十连接端子15，所述第二连接端子2和第三连接端子6之间连接有一个第一偏置电阻16，第四连接端子7上连接有一个第一限流电阻17，该第一限流电阻17的另一端连接有第五导线18，第五导线18另一端设置为用于连接第二三极管源极的第十一连接端子19，PCB板预设电路还包括与第十一连接端子19配合的第十二连接端子20和第十三连接端子21，第十二连接端子20用于连接第二三极管的基极，第十三连接端子21用于连接第二三极管的发射极，第十三连接端子21连接有第六导线22，第六导线22另一端连接接地端子27，第十二连接端子20和第十三连接端子21之间连接有第二偏置电阻23，第十二连接端子20上连接有第二限流电阻24，第二限流电阻24的另一端连接有第七导线25，第七导线25另一端连接MCU的一个控制引脚OUT，所述第六连接端子10和MCU测压引脚IN之间的第三导线上向外引出有一根第八导线26，第八导线26的另一端连接接地端子27，第八导线26中部断开且断开的两端分别设置为第十四连接端子28和第十五连接端子29。
本实施例中，第二导线4与第一连接端子1之间的第一导线3上连接有一条第九导线30，该第九导线30另一端连接接地端子27，第九导线30中部断开并连接有第一电容31。第一电容31用于滤波，避免MCU测压引脚IN接收到过大电流。
本发明中，MCU是指为控制单元或单片机，NTC是指热敏电阻。
本实施例通过将两种分别可用于上拉型NTC、下拉型NTC电压采样的电路进行有机结合在一起，形成一种可切换NTC采样模式的PCB板预设电路，用户可根据需要选择将PCB板预设电路用于上拉型NTC的电压采样或下拉型NTC的电压采样，因此解决了传统集成开关电路只能单一地适应上拉型NTC连接或下拉型NTC连接的问题，为企业生产降低电路板储备量，降低储备电路板的损耗，降低生产成本。本实施例的工作过程参考实施例2~4。
实施例2：
如图2所示是基于上述实施例1所述PCB板预设电路的上拉型NTC采样电路，该上拉型NTC采样电路在第二连接端子2、第三连接端子6和第四连接端子7上连接第一三极管32，在第五连接端子9和第六连接端子10之间连接第一分压电阻33，在第十四连接端子28和第十五连接端子29之间连接第二分压电阻34，在第十一连接端子19、第十二连接端子20和第十三连接端子21上连接第二三极管35。
本实施例优选在第十四连接端子28和第十五连接端子29之间还并联一个第二电容36，当第一三极管32导通时，MCU测压引脚IN接收到的电压由低到高直至稳定，避免第一三极管32导通时的瞬间高压对MCU造成破坏。
实施例3：
如图3所示是基于上述实施例1所述PCB板预设电路的下拉型NTC采样电路，该下拉型NTC采样电路在所述第七连接端子12和第八连接端子13之间连接一个第三分压电阻37，在第九连接端子14和第十连接端子15之间连接一个第三限流电阻38。
实施例4：如图1~图3所示，基于上述实施例1所述PCB板预设电路的锂电池NTC电压采样方法，包括如下步骤：
a、判断锂电池与NTC的连接关系，如果NTC连接在锂电池的正极，则进行步骤b，如果NTC连接在锂电池负极，则进行步骤c。
b、如图2所示，将第一连接端子1与NTC连接，在第二连接端子2、第三连接端子6和第四连接端子7上连接第一三极管32，在第五连接端子9和第六连接端子10之间连接第一分压电阻33，在第十四连接端子28和第十五连接端子29之间连接第二分压电阻34，在第十一连接端子19、第十二连接端子20和第十三连接端子21上连接第二三极管35，MCU控制引脚OUT向第二三极管35的基极发送一个高电平以导通第二三极管35，拉低第一三极管32基极电平，使第一三极管32导通，NTC通过第一分压电阻33和第二分压电阻34分压，MCU测压引脚IN检测到第二分压电阻34的电压进而根据第一分压电阻33阻值、第二分压电阻34阻值的比例计算出第一分压电阻33两端压差，再根据电池正极电压计算出NTC两端电压，进而获得NTC的工作温度，即锂电池工作温度。
c、如图3所示，将第一连接端子1与NTC连接，在所述第七连接端子12和第八连接端子13之间连接一个第三分压电阻37，在第九连接端子14和第十连接端子15之间连接一个第三限流电阻38，给V+端子5提供5V电压，5V电压经第三分压电阻37和NTC分压后，MCU测压引脚IN直接检测出NTC两端电压，进而获得NTC的工作温度，即锂电池工作温度。
上述实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本发明；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1. PCB板预设电路，其特征在于，包括用于连接NTC一端的第一连接端子（1）、用于连接第一三极管发射极的第二连接端子（2）、连接第一连接端子（1）和第二连接端子（2）的第一导线（3），从第一导线（3）向外延伸有第二导线（4），第二导线（4）另一端形成用于连接检测电压的V+端子（5），所述PCB板预设电路还包括与第二连接端子（2）配合的第三连接端子（6）和第四连接端子（7），第三连接端子（6）用于连接第一三极管的集电极，第四连接端子（7）用于连接第一三极管的基极，第三连接端子（6）上连接有第三导线（8），第三导线（8）另一端连接板载MCU的一个测压引脚，所述第三导线（8）中部断开且断开的两端分别设置为第五连接端子（9）、第六连接端子（10），第六连接端子（10）和MCU的测压引脚相连，第六连接端子（10）和MCU测压引脚之间的第三导线（8）上向外延伸一条第四导线（11），第四导线（11）的另一端连接到第二导线（4）上，第四导线（11）与第二导线（4）的连接节点与V+端子（5）之间的第二导线（4）中部断开且断开的两端分别设置为第七连接端子（12）和第八连接端子（13），所述第四导线（11）中部断开且断开的两端分别设置为第九连接端子（14）和第十连接端子（15），所述第二连接端子（2）和第三连接端子（6）之间连接有一个第一偏置电阻（16），第四连接端子（7）上连接有一个第一限流电阻（17），该第一限流电阻（17）的另一端连接有第五导线（18），第五导线（18）另一端设置为用于连接第二三极管源极的第十一连接端子（19），PCB板预设电路还包括与第十一连接端子（19）配合的第十二连接端子（20）和第十三连接端子（21），第十二连接端子（20）用于连接第二三极管的基极，第十三连接端子（21）用于连接第二三极管的发射极，第十三连接端子（21）连接有第六导线（22），第六导线（22）另一端连接接地端子（27），第十二连接端子（20）和第十三连接端子（21）之间连接有第二偏置电阻（23），第十二连接端子（20）上连接有第二限流电阻（24），第二限流电阻（24）的另一端连接有第七导线（25），第七导线（25）另一端连接MCU的一个控制引脚，所述第六连接端子（10）和MCU测压引脚之间的第三导线上向外引出有一根第八导线（26），第八导线（26）的另一端连接接地端子（27），第八导线（26）中部断开且断开的两端分别设置为第十四连接端子（28）和第十五连接端子（29）。
2.根据权利要求1所述的PCB板预设电路，其特征在于，所述第二导线（4）与第一连接端子（1）之间的第一导线（3）上连接有一条第九导线（30），该第九导线（30）另一端连接接地端子（27），第九导线（30）中部断开并连接有第一电容（31）。
3.基于上述权利要求1或2所述PCB板预设电路的上拉型NTC采样电路，其特征在于，在第二连接端子（2）、第三连接端子（6）和第四连接端子（7）上连接第一三极管（32），在第五连接端子（9）和第六连接端子（10）之间连接第一分压电阻（33），在第十四连接端子（28）和第十五连接端子（29）之间连接第二分压电阻（34），在第十一连接端子（19）、第十二连接端子（20）和第十三连接端子（21）上连接第二三极管（35）。
4.根据权利要求3所述的上拉型NTC采样电路，其特征在于，所述第十四连接端子（28）和第十五连接端子（29）之间还并联有一个第二电容（36）。
5.基于上述权利要求1或2所述PCB板预设电路的下拉型NTC采样电路，其特征在于，在所述第七连接端子（12）和第八连接端子（13）之间连接一个第三分压电阻（37），在第九连接端子（14）和第十连接端子（15）之间连接一个第三限流电阻（38）。
6.基于上述权利要求1或2所述PCB板预设电路的锂电池NTC电压采样方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、判断锂电池与NTC的连接关系，如果NTC连接在锂电池的正极，则进行步骤b，如果NTC连接在锂电池负极，则进行步骤c；
b、将第一连接端子（1）与NTC连接，在第二连接端子（2）、第三连接端子（6）和第四连接端子（7）上连接第一三极管（32），在第五连接端子（9）和第六连接端子（10）之间连接第一分压电阻（33），在第十四连接端子（28）和第十五连接端子（29）之间连接第二分压电阻（34），在第十一连接端子（19）、第十二连接端子（20）和第十三连接端子（21）上连接第二三极管（35），MCU控制引脚向第二三极管（35）的基极发送一个高电平以导通第二三极管（35），拉低第一三极管（32）基极电平，使第一三极管（32）导通，NTC通过第一分压电阻（33）和第二分压电阻（34）分压，MCU测压引脚检测到第二分压电阻（34）的电压进而根据第一分压电阻（33）阻值、第二分压电阻（34）阻值的比例计算出第一分压电阻（33）两端压差，再根据电池正极电压计算出NTC两端电压，进而获得NTC的工作温度，即锂电池工作温度；
c、将第一连接端子（1）与NTC连接，在所述第七连接端子（12）和第八连接端子（13）之间连接一个第三分压电阻（37），在第九连接端子（14）和第十连接端子（15）之间连接一个第三限流电阻（38），给V+端子（5）提供5V电压，5V电压经第三分压电阻（37）和NTC分压后，MCU测压引脚直接检测出NTC两端电压，进而获得NTC的工作温度，即锂电池工作温度。
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2023
- 2023-07-24 CN CN202310907103.5A patent/CN116625538B/zh active Active
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