CN203561672U - 一种用于微机保护的电池电压采样电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开并提供了一种用于微机保护的电池电压采样电路，它包括隔离前部分（1）、双路光电耦合器（2）、隔离后部分（3）及电源模块（4），隔离前部分和隔离后部分均分别包括运算放大器及其外围电路，所述隔离前部分与隔离后部分不发生电连接关系，电源模块输出外部电源和内部电源两组独立电源，外部电源连接所述隔离前部分，内部电源连接所述隔离后部分，双路光电耦合器为采用同一芯片封装的双路光电耦合器，两路光耦的特性相同，即电流传输比基本一致，所以能将两个光耦的输入电流限定最佳范围；由于采用了负反馈，补偿了非线性关系及上述多种措施，本电路实现电池电压隔离采样，具有结构简单、成本低、体积小的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电池电压采样电路，尤其涉及一种用于微机保护的电池电压采样电路。
背景技术
在电力系统微机保护装置设计中，一般都需要测量电池电压，以检测电池状态。常规设计应用电压传感器，这在成本控制要求高、市场竞争激烈的今天，特别是一般精度要求的电池电压测量应用中，电压传感器方案显然成本高，体积大。
综上所述，现有技术中的微机保护的电池电压采样电路存在着成本高，体积大的缺陷。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、成本较低、体积小的用于微机保护装置电池管理的电压采样电路。
本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括隔离前部分、双路光电耦合器、隔离后部分及电源模块，所述隔离前部分和隔离后部分均分别包括运算放大器及其外围电路，所述双路光电耦合器的光与电两部分分别独立将所述隔离前部分、隔离后部分分开连接，所述隔离前部分与隔离后部分不发生电连接关系，所述电源模块输出外部电源和内部电源两组独立电源，所述外部电源连接所述隔离前部分，所述内部电源连接所述隔离后部分，所述隔离前部分电路共地端为信号地，所述隔离后部分电路共地端为电源地，所述信号地与电源地没有电连接，所述隔离前部分的输入端连接被测电池，所述隔离后部分的输出端输出电压数据信号。
所述隔离前部分包括运算放大器Ⅰ、电容、电阻Ⅰ、电阻Ⅱ、电阻Ⅲ、电阻Ⅳ和电阻Ⅴ，所述电阻Ⅰ的一端连接所述运算放大器Ⅰ的正输入端，另一端连接被测电池的正极，所述电阻Ⅲ的一端连接所述运算放大器Ⅰ的负输入端，另一端连接被测电池的负极，所述电阻Ⅱ并联在所述运算放大器Ⅰ的正、负输入端，所述电容并联在所述运算放大器Ⅰ的负输入端与输出端间，所述运算放大器Ⅰ的负输入端还连接所述电阻Ⅳ的一端以及所述双路光电耦合器的第5脚，所述电阻Ⅳ的另一端连接信号地和所述电阻Ⅴ的一端，所述电阻Ⅴ的另一端连接所述双路光电耦合器的第4脚，所述运算放大器Ⅰ的输出端还连接所述双路光电耦合器的第1脚，所述运算放大器Ⅰ的电源正端和负端分别与所述电源模块的第4脚和第3脚连接，其中所述电源模块的第3脚为信号地。
所述隔离后部分包括运算放大器Ⅱ和电阻Ⅵ，所述运算放大器Ⅱ的输入正端连接所述电阻Ⅵ的一端和所述双路光电耦合器的第7脚，所述电阻Ⅵ的另一端连接电源地，所述运算放大器Ⅱ的输入负端与输出端连接，所述运算放大器Ⅱ的输出端输出所测电压数据，所述运算放大器Ⅱ的电源正端和负端分别与所述电源模块的第1脚和第2脚连接，其中所述电源模块4的第2脚为电源地。
所述双路光电耦合器为采用同一芯片封装的双路光电耦合器，两路光耦的特性相同，所述双路光电耦合器的第2脚和第3脚相连接，所述双路光电耦合器的第6脚连接所述电源模块的第4脚，所述双路光电耦合器的第8脚连接所述电源模块的第1脚。
本实用新型的有益效果是：由于本实用新型包括隔离前部分、双路光电耦合器、隔离后部分和电源模块，所述隔离前部分、隔离后部分均分别包括运算放大器及其外围电路，所述双路光电耦合器的光与电两部分分别独立将所述隔离前部分、隔离后部分分开连接，所述隔离前部分与隔离后部分不发生电连接关系，所述电源模块输出外部电源和内部电源两组独立电源，所述外部电源连接所述隔离前部分，所述内部电源连接所述隔离后部分，所述隔离前部分电路共地端为信号地，所述隔离后部分电路共地端为电源地，所述信号地与电源地没有电连接，所述隔离前部分的输入端连接被测电池，所述隔离后部分的输出端输出电压数据信号。电路中采用了多个分压，所以测量范围可以很大；采用普通光耦，所以成本很低；采用同一芯片封装的双路光耦，所以两路光耦的特性是一样的，即电流传输比基本一致；由于选择恰当的隔离前分压电阻阻值，所以能将两个光耦的输入电流限定最佳范围；由于采用了负反馈，所以补偿了非线性关系；由于以上光耦内的光敏管成线性关系及上述几个原因，本电路实现电池电压隔离采样，具有结构简单、成本低、体积小的优点。
附图说明
图1是本实用新型电路结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括隔离前部分1、双路光电耦合器2、隔离后部分3及电源模块4，所述隔离前部分1和隔离后部分3均分别包括运算放大器及其外围电路，所述双路光电耦合器2的光与电两部分分别独立将所述隔离前部分1、隔离后部分3分开连接，所述隔离前部分1与隔离后部分3不发生电连接关系，所述电源模块4输出外部电源和内部电源两组独立电源，所述外部电源连接所述隔离前部分1，所述内部电源连接所述隔离后部分3，所述隔离前部分1电路共地端为信号地，所述隔离后部分3电路共地端为电源地，所述信号地与电源地没有电连接，所述隔离前部分1的输入端连接被测电池，所述隔离后部分3的输出端输出电压数据信号。
所述隔离前部分1包括运算放大器ⅠU1、电容C1、电阻ⅠR1、电阻ⅡR2、电阻ⅢR3、电阻ⅣR4和电阻ⅤR5，所述电阻ⅠR1的一端连接所述运算放大器ⅠU1的正输入端，另一端连接被测电池的正极，所述电阻ⅢR3的一端连接所述运算放大器ⅠU1的负输入端，另一端连接被测电池的负极，所述电阻ⅡR2并联在所述运算放大器ⅠU1的正、负输入端，所述电容C1并联在所述运算放大器ⅠU1的负输入端与输出端间，所述运算放大器ⅠU1的负输入端还连接所述电阻ⅣR4的一端以及所述双路光电耦合器2的第5脚，所述电阻ⅣR4的另一端连接信号地和所述电阻ⅤR5的一端，所述电阻ⅤR5的另一端连接所述双路光电耦合器2的第4脚，所述运算放大器ⅠU1的输出端还连接所述双路光电耦合器2的第1脚，所述运算放大器ⅠU1的电源正端和负端分别与所述电源模块4的第4脚和第3脚连接，其中所述电源模块4的第3脚为信号地。
所述隔离后部分3包括运算放大器ⅡU3和电阻ⅥR6，所述运算放大器ⅡU3的输入正端连接所述电阻ⅥR6的一端和所述双路光电耦合器2的第7脚，所述电阻ⅥR6的另一端连接电源地，所述运算放大器ⅡU3的输入负端与输出端连接，所述运算放大器ⅡU3的输出端输出所测电压数据，所述运算放大器ⅡU3的电源正端和负端分别与所述电源模块4的第1脚和第2脚连接，其中所述电源模块4的第2脚为电源地。
所述双路光电耦合器2为采用同一芯片封装的双路光电耦合器，两路光耦的特性相同，所述双路光电耦合器2的第2脚和第3脚相连接，所述双路光电耦合器2的第6脚连接所述电源模块4的第4脚，所述双路光电耦合器2的第8脚连接所述电源模块4的第1脚。
本实施例中，本实用新型包括输入电压分压电阻R1、R2、R3、隔离前运算放大器ⅠU1、隔离前反馈电容C1、反馈电阻R4、双路光耦U2、隔离前分压电阻R5、隔离后分压电阻R6、隔离后运算放大器ⅡU3和隔离电源模块U4。所述隔离电源模块U4将内部电源VDD、AGND隔离输出外部电源V-1、GND-1，给隔离前电路供电。输入电压分压电阻R1、R2、R3将输入电压分成三份，其中R2两端电压作为隔离前运算放大器ⅠU1的输入连接，用隔离前反馈电容C1将运算放大器ⅠU1的输出端和反相输入端连接起来，用反馈电阻R4连接运算放大器ⅠU1反相输入端和信号地，运算放大器ⅠU1输出端连接双路光耦U2第一路正端，双路光耦U2第一路负端连接双路光耦U2第二路正端，双路光耦U2第二路负端连接隔离前分压电阻 R5一端，R5另一端连接信号地。双路光耦U2第二路隔离正端连接隔离电源V-1，双路光耦U2第二路隔离负端连接隔离前运算放大器ⅠU1负输入端形成负反馈。双路光耦U2第一路隔离正端连接内部电源正端VDD，双路光耦U2第一路隔离负端连接隔离后分压电阻
R6，分压电阻
R6另一端连接内部电源地。双路光耦U2第一路隔离负端连接隔离后运算放大器
U3正输入端，U3输出端连接负输入端。
当用于测量24V蓄电池时，测量范围应为DC18-36V时，电池电压分压电阻R1、R2、R3的阻值分别选择（单位欧姆）400K、100K、400K，隔离前反馈电容取值C1 4.7μF，隔离前反馈电阻R4取值100K欧姆，隔离前、后分压电阻R5、R6都取值510欧姆，结果如下：输入36V输出4.083V;输入27V输出3.062V；输入24V输出2.718V；输入18V输出2.040V。最大误差在36V时为2%，满足后备电源24V铅酸蓄电池的测量要求。
Claims (4)
1.一种用于微机保护的电池电压采样电路，其特征在于：它包括隔离前部分（1）、双路光电耦合器（2）、隔离后部分（3）及电源模块（4），所述隔离前部分（1）和隔离后部分（3）均分别包括运算放大器及其外围电路，所述双路光电耦合器（2）的光与电两部分分别独立将所述隔离前部分（1）、隔离后部分（3）分开连接，所述隔离前部分（1）与隔离后部分（3）不发生电连接关系，所述电源模块（4）输出外部电源和内部电源两组独立电源，所述外部电源连接所述隔离前部分（1），所述内部电源连接所述隔离后部分（3），所述隔离前部分（1）电路共地端为信号地，所述隔离后部分（3）电路共地端为电源地，所述信号地与电源地没有电连接，所述隔离前部分（1）的输入端连接被测电池，所述隔离后部分（3）的输出端输出电压数据信号。
2.根据权利要求1所述的一种用于微机保护的电池电压采样电路，其特征在于：所述隔离前部分（1）包括运算放大器Ⅰ（U1）、电容（C1）、电阻Ⅰ（R1）、电阻Ⅱ（R2）、电阻Ⅲ（R3）、电阻Ⅳ（R4）和电阻Ⅴ（R5），所述电阻Ⅰ（R1）的一端连接所述运算放大器Ⅰ（U1）的正输入端，另一端连接被测电池的正极，所述电阻Ⅲ（R3）的一端连接所述运算放大器Ⅰ（U1）的负输入端，另一端连接被测电池的负极，所述电阻Ⅱ（R2）并联在所述运算放大器Ⅰ（U1）的正、负输入端，所述电容（C1）并联在所述运算放大器Ⅰ（U1）的负输入端与输出端间，所述运算放大器Ⅰ（U1）的负输入端还连接所述电阻Ⅳ（R4）的一端以及所述双路光电耦合器（2）的第5脚，所述电阻Ⅳ（R4）的另一端连接信号地和所述电阻Ⅴ（R5）的一端，所述电阻Ⅴ（R5）的另一端连接所述双路光电耦合器（2）的第4脚，所述运算放大器Ⅰ（U1）的输出端还连接所述双路光电耦合器（2）的第1脚，所述运算放大器Ⅰ（U1）的电源正端和负端分别与所述电源模块（4）的第4脚和第3脚连接，其中所述电源模块（4）的第3脚为信号地。
3.根据权利要求1所述的一种用于微机保护的电池电压采样电路，其特征在于：所述隔离后部分（3）包括运算放大器Ⅱ（U3）和电阻Ⅵ（R6），所述运算放大器Ⅱ（U3）的输入正端连接所述电阻Ⅵ（R6）的一端和所述双路光电耦合器（2）的第7脚，所述电阻Ⅵ（R6）的另一端连接电源地，所述运算放大器Ⅱ（U3）的输入负端与输出端连接，所述运算放大器Ⅱ（U3）的输出端输出所测电压数据，所述运算放大器Ⅱ（U3）的电源正端和负端分别与所述电源模块（4）的第1脚和第2脚连接，其中所述电源模块（4）的第2脚为电源地。
4.根据权利要求1所述的一种用于微机保护的电池电压采样电路，其特征在于：所述双路光电耦合器（2）为采用同一芯片封装的双路光电耦合器，两路光耦的特性相同，所述双路光电耦合器（2）的第2脚和第3脚相连接，所述双路光电耦合器（2）的第6脚连接所述电源模块（4）的第4脚，所述双路光电耦合器（2）的第8脚连接所述电源模块（4）的第1脚。
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|---|---|---|---|---|
| CN105203878A (zh) * | 2015-09-18 | 2015-12-30 | 华北电力科学研究院有限责任公司 | 一种电网电压骤升骤降故障发生器及系统 |
| CN106706993A (zh) * | 2017-01-23 | 2017-05-24 | 惠州三华工业有限公司 | 一种光耦电流检测电路 |
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