CN201110982Y - 电池模拟电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池模拟电路，包括变压器、第一整流电路、第二整流电路、调压电路、串联输出模拟电路以及由取样电路、基准电压电路、比较电路、放大电路组成的放大器。变压器、第一整流电路和第二整流电路提供工作电源。比较电路的输入端连接取样电路的输出端和基准电压电路的输出端，比较电路的输出端接放大电路。放大电路的输出端接调压电路的控制输入端。调压电路通过取样电路的另一输出端连接串联输出模拟电路的输入端，串联输出模拟电路可以模拟100组以上的单体电池。本实用新型的电池模拟电路结合电压源与电流源的特点及放大器的精密性，产生高稳定性的模拟电压，能够作为高精度的稳压源；电路结构简单，成本低廉，制作简单。

Description

电池模拟电路

技术领域

本实用新型涉及稳压电路，尤其是涉及一种电池模拟电路。

背景技术

当需要多路电压输出的测试电路时，尤其是需要电压路数多于50以上的电源电路时，就须使用串联的电压稳压源电路。现有的普通电压稳压源大多采用如图1所示的基本电路。在图1的稳压电路中，稳压管和三极管的的工作点随温度变化较大，漏电流大，影响三极管的输出，故其输出电压抗干扰等级低，精度难以符合试验的要求。而目前的高精度电压源存在价格昂贵的问题，并且使用高精度电压源时，串联的单组电压源个数仍很难符合多路电压输出的测试要求，如果以此类电压源做供电电源，用阻容器件串联做负载，模拟输出电池组电压，其精度低，抗干扰差，而且单组电压对整体输出电压影响大。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是弥补上述缺陷，提出一种电池模拟电路。

本实用新型的技术问题通过以下技术方案予以解决。

这种电池模拟电路，包括变压器、第一整流电路、调压电路和输出电路，第一整流电路的输入端与变压器的一输出端连接，第一整流电路的输出端与调压电路的一输入端连接。

这种电池模拟电路的特点是：设有包括基准电压电路、取样电路、比较电路的比较器；所述基准电压电路的输出端与比较电路的一输入端连接；所述取样电路的输入端与调压电路的输出端连接，取样电路的一输出端与比较电路的一输入端连接，取样电路的另一输出端与输出电路的输入端连接；所述比较电路的输出端与调压电路的一输入端连接。

所述比较器还设有放大电路，所述比较电路的输出端通过放大电路与调压电路的一输入端连接。

还包括第二整流电路，所述第二整流电路的输出端分别与比较器的基准电压电路的输入端、比较电路的电源输入端以及放大电路的一输入端连接。

所述变压器包括第一输出绕组和第二输出绕组，所述第一输出绕组的输出端与第一整流电路的输入端连接，所述第二输出绕组的输出端与第二整流电路的输入端连接。

所述第二整流电路包括整流桥堆电路和三端稳压模块电路，整流桥堆电路的输入端与第二输出绕组的输出端连接，整流桥堆电路的输出端与三端稳压模块电路的输入端连接，三端稳压模块电路的输出端分别与比较器的基准电压电路的输入端、比较电路的电源输入端以及放大电路的一输入端连接。

所述输出电路为串联输出模拟电路，所述串联输出模拟电路包括至少一组串联的单体模拟电池，每组单体模拟电池包括并联的电阻和电容。

本实用新型的电池模拟电路与现有技术相比具有以下有益效果：

电路结构简单，成本低廉，制作简单；

由于兼有一般恒压源与恒流源的特点及运算放大器的精密性，可以输出高稳定性的模拟电压作为高精度的稳压源；

由于主工作电压源和辅助工作电压源从变压器的不同副边绕组接出，整个电源电路的安全性得到提高；

由于输出工作电流小，且是恒流源，可以降低输入电源对串联输出电压稳定性的影响，具有较高的抗干扰能力；

还可以实现多达100组以上的单体模拟电池串联应用，而且其中一组单体模拟电池出现故障，不会影响其他各组的电压稳定性。

附图说明

图1是现有的串联电压源电路图；

图2是本实用新型具体实施方式的电路组成方框图；

图3是本实用新型具体实施方式的电路图。

具体实施方式

如图2、3所示的具有100组单体模拟电池的电池模拟电路，包括变压器、第一整流电路、第二整流电路、调压电路、串联输出模拟电路以及由比较电路、放大电路、基准电压电路和取样电路组成的比较器。

变压器T有三组绕组，一组输入绕组，两组输出绕组。第一输出绕组L1输出主电路工作电压，第二输出绕组L2输出辅助电路工作电压。

第一整流滤波电路对第一输出绕组L1的输出交流电压整流滤波，输出主电路直流工作电压。第二整流滤波电路对第二输出绕组L2输出的交流电压整流滤波，输出辅助电路直流工作电压。

第一整流滤波电路包括整流二极管D1、电容C1组成。第一输出绕组L1一引脚与整流二极管D1正极相连，另一引脚与滤波电容C1负极相连，整流二极管D1负极与电容C1正极相连输出主电路工作电压，经分压电阻R1接电流调整管的集电极。

第二整流滤波电路包括整流桥堆电路和三端稳压模块电路，整流桥堆电路包括整流桥堆D2、电容C2，三端稳压模块电路包括三端稳压电源模块LM7812和电容C3。第二输出绕组L2一引脚接整流桥堆D2的第一引脚，第二输出绕组L2另一引脚接整流桥堆D2的第三引脚。整流桥堆D2的第四引脚接滤波电容C2正极，同时连接三端稳压电源模块LM7812的第一引脚。整流桥堆D2第二引脚接滤波电容C2负极，并接辅助电路电源地GND2，同时接三端稳压电源模块LM7812的第二引脚。三端稳压电源模块LM7812的第三引脚接二次滤波电容C3正极，并提供比较电路、放大电路和基准电压电路工作电源，经电阻R9接放大管Q2的集电极，以及接运算放大器UA、电压跟踪器UB的工作电源输入端。滤波电容C3负极接辅助电路地端GND2。

调压电路与由基准电压电路、取样电路、比较电路、放大电路组成的比较器构成恒流电流源。串联输出模拟电路的输入端连接恒流电流源的输出端，串联输出模拟电路的输出端模拟电池组的连接方式。由于串联输出模拟电路的输入是恒流源，而输出是电阻串连的方式，在串联电阻阻值相等的情况下，每个电阻的压降相等，从而可以模拟稳定的电池电压输出。

调压电路包括电阻R1、电阻R2、调整管Q1。电阻R1是一分压电阻，串联在整流二极管D1与调整管Q1之间，电阻R2是一分流电阻，接在调整管Q1的集电极与发射极间。

比较电路包括电阻R4～R7、运算放大器UA和电压跟踪器UB。运算放大器UA和电压跟踪器UB同电阻R4～R7组成一减法比较电路。电压跟踪器UB的输入信号是电阻R10和电阻R11分压点提供的反馈信号Up，输出端连接运算放大器UA的一输入端。运算放大器UA的正向输入信号是基准电压电路提供的基准电压Uref和电压跟踪器UB的输出信号，反向输入信号是电阻R6、电阻R7的分压信号，运算放大器UA的输出端经保护电阻R8与放大管Q2基极相连接。

放大电路包括放大管Q2、电阻R8、集电极限流电阻R9。放大管Q2是电流放大管，其发射极与调整管Q1的基极连接，电阻R9接第二整流滤波电路提供的电源。

基准电压电路包括电阻R3、电容C4与稳压二极管D3，给比较电路提供稳定的基准电压Uref，其输出端经电阻R4与运算放大器UA的正向输入端连接。

取样电路包括电阻R10、电阻R11，电阻R10与电阻R11串联在调整管Q1发射极，从电阻R10、电阻R11之间引出反馈信号提供给比较电路，该反馈信号接入电压跟踪器UB的一输入端。

串联输出模拟电路包括相互串并联的电阻BR1、BR2……BR100，电容BC1、BC2……BC100。电阻BR1、BR2……BR100分别与相应的电容BC1、BC2……BC100并联组成一单体模拟电池，再相互串联成100组单体模拟电池。电阻BR1、电容BC1上端接恒流电流源的输出，即经电阻R10、R11连接在调整管Q1的发射极；电阻BR100、电容BR100下端连接在主电路地端GND1，并从每个串联电容的正极和电容BR100的负极引出串联输出模拟电路的电压测试端口。

电路的工作过程如下：

工频交流电压AC220V经变压器T隔离、第一整流滤波电路整流滤波形成直流工作电压，经电阻R1限流加至调整管Q1集电极。运算放大器UA的正向输入信号是基准电压电路提供的基准电压Uref和电压跟踪器UB的输出信号，反向输入信号是电阻R6、电阻R7的分压信号。电压跟踪器UB的输入信号是电阻R10和电阻R11分压点提供的反馈信号Up，此信号Up经电压跟踪器UB跟踪输入到运算放大器UA，基准电压Uref与Up相加后加到运算放大器UA正向输入端，经运算放大器UA电压放大，再经过调整管Q1、放大管Q2电流放大，在调整管Q1发射极输出电压信号U₀，U₀＝Uerf+Up。当选定R4＝R5＝R6＝R7时，通过电阻R10的电流I_R10＝(U₀-Up)/R10＝Uerf/R10。因此，恒流源电路输出的电流，只与基准电压Uref和电阻R10的值有关，保证了输入到串联输出模拟电路电流的稳定性及抗干扰性能。在串联输出模拟电路中，如果某一路出现短路，由于输入到串联输出模拟电路的电流保持稳定不变，系统通过调整调整管Q1上压降，保持串联输出模拟电路各单元回路电压的稳定输出。

当电网电压在正常工作范围如180V～270V时，比较器根据基准电压及电流反馈信号，经运算放大器放大，输出恒定的电流控制信号，保证电池模拟电压源的可靠稳定性。

当电网电压偏低或偏高时，比较器因基准电压稳定不变，通过控制调整管Q1的输出调节，保证输出电压恒定，使电池模拟电压源输出稳定可靠。

对于外界的干扰信号，如输入电源的干扰信号，利用比较器和调整电路组成的恒流电流源的高抗干扰特性给于可靠的滤除。

如果电池模拟电压源输出端的其中一组单体模拟电池出现故障，不会影响其他各组模拟电池的电压稳定性。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (6)

1.一种电池模拟电路，包括变压器、第一整流电路、调压电路和输出电路，第一整流电路的输入端与变压器的一输出端连接，第一整流电路的输出端与调压电路的一输入端连接，其特征在于：

设有包括基准电压电路、取样电路、比较电路的比较器；所述基准电压电路的输出端与比较电路的一输入端连接；所述取样电路的输入端与调压电路的输出端连接，取样电路的一输出端与比较电路的一输入端连接，取样电路的另一输出端与输出电路的输入端连接；所述比较电路的输出端与调压电路的一输入端连接。

2.如权利要求1所述的电池模拟电路，其特征在于：

所述比较器还设有放大电路，所述比较电路的输出端通过放大电路与调压电路的一输入端连接。

3.如权利要求2所述的电池模拟电路，其特征在于：

还包括第二整流电路，所述第二整流电路的输出端分别与比较器的基准电压电路的输入端、比较电路的电源输入端以及放大电路的一输入端连接。

4.如权利要求3所述的电池模拟电路，其特征在于：

所述变压器包括第一输出绕组和第二输出绕组，所述第一输出绕组的输出端与第一整流电路的输入端连接，所述第二输出绕组的输出端与第二整流电路的输入端连接。

5.如权利要求4所述的电池模拟电路，其特征在于：

所述第二整流电路包括整流桥堆电路和三端稳压模块电路，整流桥堆电路的输入端与第二输出绕组的输出端连接，整流桥堆电路的输出端与三端稳压模块电路的输入端连接，三端稳压模块电路的输出端分别与比较器的基准电压电路的输入端、比较电路的电源输入端以及放大电路的一输入端连接。

6.如权利要求1至5中任意一项所述的电池模拟电路，其特征在于：

所述输出电路为串联输出模拟电路，所述串联输出模拟电路包括至少一组串联的单体模拟电池，每组单体模拟电池包括并联的电阻和电容。

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