CN117895939A - 一种交流充电设备的cp信号输出电路系统 - Google Patents

一种交流充电设备的cp信号输出电路系统 Download PDF

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邱增辉
齐云山
邱志浩
朱宝龙
闫瑞涛
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Abstract

本发明公开了一种交流充电设备的CP信号输出电路系统，涉及充电设备领域，包括高电平放大电路、低电平放大电路、限流电阻(R6)和CP端子：高电平放大电路接收前级微控制单元(MCU)输出的CP_PWM信号，并在信号为高电平区间时对信号进行放大。本发明在采样通路中没有二极管类型的元件，采用三极管推挽输出设计原理，将信号两级放大后输出给汽车进行信号交互，该电路能够将PWM信号完整输出，三极管能够提高输出电流的驱动能力，并且缩短PWM信号的上升下降延时时间，能够满足国标设计要求，具有良好的使用前景。

Description

一种交流充电设备的CP信号输出电路系统
技术领域
本发明涉及充电设备领域，尤其涉及一种交流充电设备的CP信号输出电路系统。
背景技术
电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好。
随着科技的进步，电动汽车的应用越来越广泛，人们对与电动车的要求也在不断的提高，对于电动车充电的要求也在不断的提高；
目前电动汽车的充电均是通过交流充电设备，为了提高充电的安全性，指定了相应的标准，即国标18487.1-2015交流充电设备要求。
目前在使用时，前级微控制单元(MCU)输出PWM信号进行信号交互，但是前级微控制单元(MCU)输出PWM的电压信号整合体较弱，容易出现没有检测到的情况。
于是，发明人有鉴于此，秉持多年该相关行业丰富的设计开发及实际制作的经验，针对现有的结构及缺失予以研究改良，提供一种交流充电设备的CP信号输出电路系统，以期达到更具有实用价值的目的。
发明内容
为了解决上述背景技术中提到的现有的峰值检测电路中前级微控制单元(MCU)输出PWM信号进行信号交互，但是前级微控制单元(MCU)输出PWM的电压信号整合体较弱，容易出现没有检测到的情况的问题，本发明提供一种交流充电设备的CP信号输出电路系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种交流充电设备的CP信号输出电路系统，包括高电平放大电路、低电平放大电路、限流电阻(R6)和CP端子：
高电平放大电路接收前级微控制单元(MCU)输出的CP_PWM信号，并在信号为高电平区间时对信号进行放大；
低电平放大电路接收前级微控制单元(MCU)输出的CP_PWM信号，并在信号为低电平区间时对信号进行放大；
限流电阻(R6)与高电平放大电路和低电平放大电路连接；
CP端子与限流电阻(R6)连接，用于输出低电平放大电路和高电平放大电路放大后的电压信号。
将前级微控制单元(MCU)输出的CP_PWM信号进行放大后在输出，能够提高信号识别的准确度。
优选的，所述高电平放大电路和低电平放大电路均包括一级放大电路与二级放大电路，所述高电平放大电路和低电平放大电路中一级放大电路与二级放大电路连接，所述高电平放大电路和低电平放大电路中的一级放大电路与二级放大电路不同。
采用三极管推挽输出设计原理，经过二级放大，能够将PWM信号完整输出。
优选的，所述高电平放大电路中，一级放大电路包括NPN型三极管(Q2)；
其中，所述NPN型三极管(Q2)的基极依次连接电阻(R5)、电阻(R4)和+3.3V电压，所述电阻(R5)远离NPN型三极管(Q2)的一端还与前级微控制单元(MCU)连接；
所述NPN型三极管(Q2)的发射极接地，所述NPN型三极管(Q2)的发射极与PN型三极管(Q2)的基极之间连接有电阻(R7)；
所述NPN型三极管(Q2)的集电极依次连接电阻(R1)和+12V电压。
高电平放大电路中将信号中高电平区间部分进行一级放大，提高输出能力。
优选的，所述高电平放大电路中，所述二级放大电路包括PNP型三极管(Q1)；
其中，所述PNP型三极管(Q1)的基极依次连接电阻(R3)和NPN型三极管(Q2)的集电极；
所述PNP型三极管(Q1)的发射极连接+12V电压，所述PNP型三极管(Q1)的发射极与PNP型三极管(Q1)的基极之间连接有电阻(R2)；
所述PNP型三极管(Q1)的集电极与限流电阻(R6)连接。
高电平放大电路中将信号中高电平区间部分进行二级放大，使得其输出接近+12V的电压信号。
优选的，所述低电平放大电路中，一级放大电路包括PNP型三极管(Q4)；
其中，所述PNP型三极管(Q4)的基极依次连接电阻(R13)和前级微控制单元(MCU)；
所述PNP型三极管(Q4)的发射极连接+3.3V电压，所述PNP型三极管(Q4)的发射极与基极之间连接有电阻(R11)。
低电平放大电路中将信号中低电平区间部分进行一级放大，提高输出能力。
优选的，所述低电平放大电路中，二级放大电路包括NPN型三极管(Q5)；
其中，所述NPN型三极管(Q5)的基极依次连接电阻(R14)和PNP型三极管(Q4)的集电极，所述电阻(R14)的外侧并联有电容(C1)；
所述NPN型三极管(Q5)的发射极连接-12V电压，所述NPN型三极管(Q5)的发射极与NPN型三极管(Q5)的基极之间连接有电阻(R15)；
所述NPN型三极管(Q5)的集电极与限流电阻(R6)连接。
高电平放大电路中将信号中低电平区间部分进行二级放大，使得其输出接近-12V的电压信号。
优选的，所述NPN型三极管(Q5)的集电极与限流电阻(R6)之间的电路上连接有电阻(R8)以及与电阻(R8)并联的电阻(R9)。
优选的，所述限流电阻(R6)与CP端子之间设置有CP信号开关控制设计电路。
优选的，所述CP信号开关控制设计电路包括NPN型三极管(Q3)；
其中，所述NPN型三极管(Q3)的基极依次连接电阻(R10)和微控制单元(MCU)；
所述NPN型三极管(Q3)的发射极接地，所述NPN型三极管(Q3)的发射极与NPN型三极管(Q3)的基极之间连接有电阻(R12)：
所述NPN型三极管(Q3)的集电极与二极管(D1)负极连接，所述二极管(D1)的正极连接限流电阻(R6)和CP端子。
CP信号开关控制设计电路能够通过微控制单元(MCU)控制信号的输出，及时开通和关断CP信号的输出；满足充电过程中的报警切断，信号转换等要求。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明记载了一种交流充电设备的CP信号输出电路系统，采用三极管推挽输出设计原理，将信号两级放大后输出给汽车进行信号交互，该电路能够将PWM信号完整输出，三极管能够提高输出电流的驱动能力，并且缩短PWM信号的上升下降延时时间，能够满足国标设计要求；
2、本发明记载了一种交流充电设备的CP信号输出电路系统，其中记载了CP信号开关控制设计电路能够通过微控制单元(MCU)控制信号的输出，及时开通和关断CP信号的输出；满足充电过程中的报警切断，信号转换等要求，具有良好的使用场景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的检测原理电路图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参照图1，一种交流充电设备的CP信号输出电路系统，包括高电平放大电路、低电平放大电路、限流电阻R6和CP端子：
高电平放大电路接收前级微控制单元MCU输出的CP_PWM信号，并在信号为高电平区间时对信号进行放大；
低电平放大电路接收前级微控制单元MCU输出的CP_PWM信号，并在信号为低电平区间时对信号进行放大；
限流电阻R6与高电平放大电路和低电平放大电路连接；
CP端子与限流电阻R6连接，用于输出低电平放大电路和高电平放大电路放大后的电压信号。
将前级微控制单元MCU输出的CP_PWM信号进行放大后在输出，能够提高信号识别的准确度。
高电平放大电路和低电平放大电路均包括一级放大电路与二级放大电路，高电平放大电路和低电平放大电路中一级放大电路与二级放大电路连接，高电平放大电路和低电平放大电路中的一级放大电路与二级放大电路不同。
采用三极管推挽输出设计原理，经过二级放大，能够将PWM信号完整输出。
高电平放大电路中，一级放大电路包括NPN型三极管Q2；
其中，NPN型三极管Q2的基极依次连接电阻R5、电阻R4和+3.3V电压，电阻R5远离NPN型三极管Q2的一端还与前级微控制单元MCU连接；
NPN型三极管Q2的发射极接地，NPN型三极管Q2的发射极与PN型三极管Q2的基极之间连接有电阻R7；
NPN型三极管Q2的集电极依次连接电阻R1和+12V电压。
高电平放大电路中将信号中高电平区间部分进行一级放大，提高输出能力。
高电平放大电路中，二级放大电路包括PNP型三极管Q1；
其中，PNP型三极管Q1的基极依次连接电阻R3和NPN型三极管Q2的集电极；
PNP型三极管Q1的发射极连接+12V电压，PNP型三极管Q1的发射极与PNP型三极管Q1的基极之间连接有电阻R2；
PNP型三极管Q1的集电极与限流电阻R6连接。
高电平放大电路中将信号中高电平区间部分进行二级放大，使得其输出接近+12V的电压信号。
低电平放大电路中，一级放大电路包括PNP型三极管Q4；
其中，PNP型三极管Q4的基极依次连接电阻R13和前级微控制单元MCU；
PNP型三极管Q4的发射极连接+3.3V电压，PNP型三极管Q4的发射极与基极之间连接有电阻R11。
低电平放大电路中将信号中低电平区间部分进行一级放大，提高输出能力。
低电平放大电路中，二级放大电路包括NPN型三极管Q5；
其中，NPN型三极管Q5的基极依次连接电阻R14和PNP型三极管Q4的集电极，电阻R14的外侧并联有电容C1；
NPN型三极管Q5的发射极连接-12V电压，NPN型三极管Q5的发射极与NPN型三极管Q5的基极之间连接有电阻R15；
NPN型三极管Q5的集电极与限流电阻R6连接。
高电平放大电路中将信号中低电平区间部分进行二级放大，使得其输出接近-12V的电压信号。
NPN型三极管Q5的集电极与限流电阻R6之间的电路上连接有电阻R8以及与电阻R8并联的电阻R9。
实施例2
参照图1，在实施例1的基础上，本实施例还包括以下内容：
限流电阻R6与CP端子之间设置有CP信号开关控制设计电路。
CP信号开关控制设计电路包括NPN型三极管Q3；
其中，NPN型三极管Q3的基极依次连接电阻R10和微控制单元MCU；
NPN型三极管Q3的发射极接地，NPN型三极管Q3的发射极与NPN型三极管Q3的基极之间连接有电阻R12：
NPN型三极管Q3的集电极与二极管D1负极连接，二极管D1的正极连接限流电阻R6和CP端子。
CP信号开关控制设计电路能够通过微控制单元MCU控制信号的输出，及时开通和关断CP信号的输出；满足充电过程中的报警切断，信号转换等要求。
工作原理：前级微控制单元MCU输出CP_PWM信号，当PWM信号为高电平区间时，PNP型三极管Q4中基极电压与发射极电压接近，处于截止状态，此时仅存在高电平放大电路接通；
在高电平放大电路中，NPN型三极管Q2的基极施加高电平电压，集电极和发射极正向偏置，三极管工作在饱和区，饱和压降大约0.5V，因为NPN型三极管Q2的发射极接地，此时NPN型三极管Q2集电极处电压为低电平，PNP型三极管Q1的基极电压为低电，PNP型三极管Q1发射极接+12V，从而正向偏置，三极管工作在饱和区，饱和压降大约0.5V，此时CP端子使输出+12V的电压信号；
前级微控制单元MCU输出CP_PWM信号，当PWM信号为低电平区间时，NPN型三极管Q2的基极施加低电平电压，集电极反向偏置，三极管工作在截止区，处于关断状态，此时仅存在低电平放大电路接通；
在低电平放大电路中，PNP三极管Q4的发射极接+3.3V高电平，使其处于正向偏置状态，PNP三极管Q4处于饱和区，因此PNP三极管Q4的集电极输出高电压，从而使三极管Q5的基极施加高电平，NPN型三极管Q5的集电极接-12V，集电极和发射极正向偏置，三极管工作在饱和区，饱和压降大约0.5V，CP端子使输出-12V的电压信号；
综上所示，本电路能够将现有的前置微控制单元MCU输出的峰值为3.3V的方波信号转化为峰值接近12V的方波信号。
当用于放大其他方波信号事，修改相应外接电压即可。
当微控制单元MCU输出CP_Ctr l输出高电平时，NPN型三极管Q3处于开通状态，因为Q3三极管的发射极接地，三极管工作在饱和区，从而可以直接将CP信号拉低，实现关断状态。
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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种交流充电设备的CP信号输出电路系统，其特征在于，包括：
高电平放大电路，其接收前级微控制单元(MCU)输出的CP_PWM信号，并在信号为高电平区间时对信号进行放大；
低电平放大电路，其接收前级微控制单元(MCU)输出的CP_PWM信号，并在信号为低电平区间时对信号进行放大；
限流电阻(R6)，其与高电平放大电路和低电平放大电路连接；
CP端子，其与限流电阻(R6)连接，用于输出低电平放大电路和高电平放大电路放大后的电压信号。
2.根据权利要求1所述的一种交流充电设备的CP信号输出电路系统，其特征在于：所述高电平放大电路和低电平放大电路均包括一级放大电路与二级放大电路，所述高电平放大电路和低电平放大电路中一级放大电路与二级放大电路连接，所述高电平放大电路和低电平放大电路中的一级放大电路与二级放大电路不同。
3.根据权利要求2所述的一种交流充电设备的CP信号输出电路系统，其特征在于：所述高电平放大电路中，一级放大电路包括NPN型三极管(Q2)；
其中，所述NPN型三极管(Q2)的基极依次连接电阻(R5)、电阻(R4)和+3.3V电压，所述电阻(R5)远离NPN型三极管(Q2)的一端还与前级微控制单元(MCU)连接；
所述NPN型三极管(Q2)的发射极接地，所述NPN型三极管(Q2)的发射极与PN型三极管(Q2)的基极之间连接有电阻(R7)；
所述NPN型三极管(Q2)的集电极依次连接电阻(R1)和+12V电压。
4.根据权利要求3所述的一种交流充电设备的CP信号输出电路系统，其特征在于：所述高电平放大电路中，所述二级放大电路包括PNP型三极管(Q1)；
其中，所述PNP型三极管(Q1)的基极依次连接电阻(R3)和NPN型三极管(Q2)的集电极；
所述PNP型三极管(Q1)的发射极连接+12V电压，所述PNP型三极管(Q1)的发射极与PNP型三极管(Q1)的基极之间连接有电阻(R2)；
所述PNP型三极管(Q1)的集电极与限流电阻(R6)连接。
5.根据权利要求1所述的一种交流充电设备的CP信号输出电路系统，其特征在于：所述低电平放大电路中，一级放大电路包括PNP型三极管(Q4)；
其中，所述PNP型三极管(Q4)的基极依次连接电阻(R13)和前级微控制单元(MCU)；
所述PNP型三极管(Q4)的发射极连接+3.3V电压，所述PNP型三极管(Q4)的发射极与基极之间连接有电阻(R11)。
6.根据权利要求1所述的一种交流充电设备的CP信号输出电路系统，其特征在于：所述低电平放大电路中，二级放大电路包括NPN型三极管(Q5)；
其中，所述NPN型三极管(Q5)的基极依次连接电阻(R14)和PNP型三极管(Q4)的集电极，所述电阻(R14)的外侧并联有电容(C1)；
所述NPN型三极管(Q5)的发射极连接-12V电压，所述NPN型三极管(Q5)的发射极与NPN型三极管(Q5)的基极之间连接有电阻(R15)；
所述NPN型三极管(Q5)的集电极与限流电阻(R6)连接。
7.根据权利要求6所述的一种交流充电设备的CP信号输出电路系统，其特征在于：所述NPN型三极管(Q5)的集电极与限流电阻(R6)之间的电路上连接有电阻(R8)以及与电阻(R8)并联的电阻(R9)。
8.根据权利要求1所述的一种交流充电设备的CP信号输出电路系统，其特征在于：所述限流电阻(R6)与CP端子之间设置有CP信号开关控制设计电路。
9.根据权利要求8所述的一种交流充电设备的CP信号输出电路系统，其特征在于：所述CP信号开关控制设计电路包括NPN型三极管(Q3)；
其中，所述NPN型三极管(Q3)的基极依次连接电阻(R10)和微控制单元(MCU)；
所述NPN型三极管(Q3)的发射极接地，所述NPN型三极管(Q3)的发射极与NPN型三极管(Q3)的基极之间连接有电阻(R12)：
所述NPN型三极管(Q3)的集电极与二极管(D1)负极连接，所述二极管(D1)的正极连接限流电阻(R6)和CP端子。
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