CN207321131U - 一种智能充电cp信号产生与检测的电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种智能充电CP信号产生与检测的电路，包括PWM发波单元、CP信号检测单元、接口单元；所述PWM发波单元分别与接口单元、CP信号检测单元电性连接；所述PWM发波单元包括驱动光电耦合器U1；所述驱动光电耦合器U1的K引脚与外部MCU的PWM引脚电性连接，A引脚接入第一电平，VDD引脚和VSS引脚输出第二电平。本实用新型通过采用集成的轨对轨输出光耦，减小了电路复杂的问题，并且使整个电路的可靠性加强。同时，本实用新型避免了采用普通的LC滤波造成体积大的问题以及开关时的电压尖峰所造成的误动作，使整个电路的更加简洁、可靠性加强以及成本得到降低。
Description
技术领域
本实用新型涉及智能充电技术领域，尤其涉及一种智能充电CP信号产生与检测的电路。
背景技术
随着全球能源危机的不断加深，石油资源的日趋枯竭以及大气污染、全球气温上升的危害加剧，各国政府及汽车企业普遍意识到节能和减排是未来汽车的主攻方向。近年来电动汽车的日益普及，电动汽车充电系统受到越来越多的关注。在用智能充电对电动汽车进行传导式充电时，首先得通过发出CP信号并检测检测点判断充电接口与电动汽车的连接状态，如果充电接口与充电设备未连接上却仍然进行充电，则容易引发触电危险；其次需要实时监控充电过程，一旦发生异常情况应当立刻切断电源。可见电动汽车充电控制导引及检测检测电路的可靠性，将影响整个系统的可靠及安全。而传统的智能充电CP信号产生与检测的电路，容易因复杂以及元器件离散特性造成的精度问题使输出的幅值达不到国标的要求，同时检测电路LC滤波所造成的电压尖峰可能引起充电状态的误判断，影响了系统的可靠性。
综上可知，所述智能充电CP信号产生与检测的电路，实际中存在不便的问题，所以有必要加以改进。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种智能充电CP信号产生与检测的电路，其通过采用集成的轨对轨输出光耦，减小了电路复杂的问题，并且使整个电路的可靠性加强。同时，本实用新型避免了采用普通的LC滤波造成体积大的问题以及开关时的电压尖峰所造成的误动作，使整个电路的更加简洁、可靠性加强以及成本得到降低。
为实现上述目的，采用以下技术方案：
一种智能充电CP信号产生与检测的电路，包括PWM发波单元、CP信号检测单元、接口单元；所述PWM发波单元分别与接口单元、CP信号检测单元电性连接；所述PWM发波单元包括驱动光电耦合器U1；所述驱动光电耦合器U1的K引脚与外部MCU的PWM引脚电性连接，A引脚接入第一电平，VDD引脚和VSS引脚输出第二电平。
较佳地，所述PWM发波单元还包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1；所述电容C1一端与驱动光电耦合器U1的A引脚电性连接，另一端与驱动光电耦合器U1的K引脚电性连接；所述电阻R2并联在电容C1的两端；所述驱动光电耦合器U1的A引脚经电阻R1接入第一电平；所述驱动光电耦合器U1的VO引脚经电阻R3分别与CP信号检测单元、接口单元电性连接。
较佳地，所述CP信号检测单元包括运算放大器U2A、运算放大器U2B、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C2、电容C3、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4；所述电阻R7一端与运算放大器U2A的同相输入端电性连接，另一端分别与电阻R5一端、电阻R6一端、电阻R11一端、电容C2一端电性连接；所述电阻R6另一端、电容C2另一端均接地；所述电阻R5的另一端与电阻R3电性连接；所述运算放大器U2A的反相输入端与电阻R8电性连接后接地；所述运算放大器U2A的输出端分别与二极管D1负极、二极管D2正极电性连接；所述电阻R9一端分别与二极管D1正极、电阻R10一端电性连接，另一端分别与二极管D2负极、运算放大器U2A的反相输入端电性连接；所述运算放大器U2B的同相输入端与电阻R11另一端电性连接，反相输入端与电阻R10另一端电性连接；所述电阻R12的两端分别与运算放大器U2B的反相输入端、输出端电性连接；所述电阻R13一端与运算放大器U2B的输出端电性连接，另一端与外部MCU的AD引脚电性连接；所述电阻R13另一端还与二极管D4电性连接后接地，与电容C3电性连接后接地；所述二极管D3正极与二极管D4负极电性连接，二极管D3负极接入第一电平。
较佳地，所述接口单元包括连接端子J1、电阻R4；所述连接端子J1的CP引脚与电阻R3电性连接；所述连接端子J1的PE引脚与电阻R4电性连接后接地；所述连接端子J1的CC引脚接地。
较佳地，所述第一电平低于第二电平。
较佳地，所述第一电平为3.3V；所述第二电平为12V。
较佳地，所述驱动光电耦合器U1为栅极驱动光电耦合器，型号为FOD8314。
采用上述方案，本实用新型的有益效果是：
1)将MCU的PWM引脚输出的0V和3.3V电平转换成+12V和-12V电平，采用集成器件，使电路简洁、可靠性增加；
2)电阻R5、电阻R6和电容C2的作用是组成检测输入的分压滤波电路，即对输入的大电压进行衰减，同时构成RC滤波器对输入端电压进行滤波，滤除导线串入的干扰进而使稳定性得到提高；
3)二极管D1、二极管D2、运算放大器U2A、电阻R7、电阻R8、电阻R9构成精密整流电路，替代了传统的采用LC滤波器直接滤波，减少了其造成体积偏大、电压尖峰所造成误动作问题。
附图说明
图1为本实用新型的使用状态原理性框图；
图2为本实用新型的电路图；
图3为本实用新型的智能充电控制导引电路状态转换图；
其中，附图标识说明：
1—PWM发波单元， 2—CP信号检测单元，
3—接口单元， 4—MCU，
5—用户界面。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。
参照图1至3所示，本实用新型提供一种智能充电CP信号产生与检测的电路，包括PWM发波单元1、CP信号检测单元2、接口单元3；所述PWM发波单元1分别与接口单元3、CP信号检测单元2电性连接；所述PWM发波单元1包括驱动光电耦合器U1；所述驱动光电耦合器U1的K引脚与外部MCU的PWM引脚电性连接，A引脚接入第一电平，VDD引脚和VSS引脚输出第二电平。
其中，所述PWM发波单元1还包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1；所述电容C1一端与驱动光电耦合器U1的A引脚电性连接，另一端与驱动光电耦合器U1的K引脚电性连接；所述电阻R2并联在电容C1的两端；所述驱动光电耦合器U1的A引脚经电阻R1接入第一电平；所述驱动光电耦合器U1的VO引脚经电阻R3分别与CP信号检测单元2、接口单元3电性连接。
所述CP信号检测单元2包括运算放大器U2A、运算放大器U2B、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C2、电容C3、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4；所述电阻R7一端与运算放大器U2A的同相输入端电性连接，另一端分别与电阻R5一端、电阻R6一端、电阻R11一端、电容C2一端电性连接；所述电阻R6另一端、电容C2另一端均接地；所述电阻R5的另一端与电阻R3电性连接；所述运算放大器U2A的反相输入端与电阻R8电性连接后接地；所述运算放大器U2A的输出端分别与二极管D1负极、二极管D2正极电性连接；所述电阻R9一端分别与二极管D1正极、电阻R10一端电性连接，另一端分别与二极管D2负极、运算放大器U2A的反相输入端电性连接；所述运算放大器U2B的同相输入端与电阻R11另一端电性连接，反相输入端与电阻R10另一端电性连接；所述电阻R12的两端分别与运算放大器U2B的反相输入端、输出端电性连接；所述电阻R13一端与运算放大器U2B的输出端电性连接，另一端与外部MCU的AD引脚电性连接；所述电阻R13另一端还与二极管D4电性连接后接地，与电容C3电性连接后接地；所述二极管D3正极与二极管D4负极电性连接，二极管D3负极接入第一电平。
所述接口单元3包括连接端子J1、电阻R4；所述连接端子J1的CP引脚与电阻R3电性连接；所述连接端子J1的PE引脚与电阻R4电性连接后接地；所述连接端子J1的CC引脚接地。
所述第一电平低于第二电平。所述第一电平为3.3V；所述第二电平为12V。所述驱动光电耦合器U1为栅极驱动光电耦合器，型号为FOD8314。
本实用新型工作原理：
如图1、3所示，首先通过用户界面5刷卡或者扫微信来启动充电桩(即充电设备)，此时外部MCU 4就会发出一个+12V的电平并通过对CP信号检测单元2输出的调理过的CP信号进行检测判断充电枪与车连接状态。如果连接正常，此时MCU 4检测到CP电压应为9V，连接正常后就会根据自身功率的大小通过PWM发波单元1发送一个正负12V的方波；如果充电设备准备就绪，此时MCU 4检测到CP电压应为正负9V的方波所对应的幅值，之后EV(电动汽车)就会闭合开关S2；如果EV准备就绪，此时MCU 4检测到CP电压应为+6V的电压，之后充电设备就会发出对应的PWM波；如果EV处在正常的充电过程中，此时MCU 4检测到CP电压应为正负6V的方波所对应的幅值。如果发生异常状态，此时MCU 4检测到CP电压为非6V，9V，12V(即状态0)，应当立即断开功率回路停止充电并发出警告。
PWM发波单元1：是电动汽车充电控制导引的PWM发波单元，主要的作用是产生用于充电桩与电动汽车连接的各种国标中要求的电平状态。
CP信号检测单元2：主要的作用是将发出的各种信号状态调理成能够被MCU 4容易识别的信号范围，即检测各种连接状态的电压反馈值。
在电路中输入端使用驱动光电耦合器U1，成本不怎么增加的基础上，利用光电耦合器的传输原理，驱动光电耦合器U1的作用是电平转换，将外部MCU 4输出的0V和3.3V电平转换成+12V和-12V电平，采用集成器件，使电路简洁、可靠性增加。
电阻R5、电阻R6和电容C2的作用是组成检测输入的分压滤波电路，即对输入的大电压进行衰减，同时构成RC滤波器对输入端电压进行滤波，滤除导线串入的干扰进而使稳定性得到提高；
二极管D1、二极管D2、运算放大器U2A、电阻R7、电阻R8、电阻R9构成精密整流电路，替代了传统的采用LC滤波器直接滤波，减少了其造成体积偏大、电压尖峰所造成误动作问题。
二极管D3、二极管D4的作用是将进入到MCU的AD引脚电压箝位在0V到3.3V之间，防止意外过高的电压损坏MCU 4，起到保护MCU 4的作用。
电阻R3的作用主要是和充电枪以及电动汽车内部的电阻配合将输出的+12V和-12V分压成+9V、-9V、+6V、-6V。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种智能充电CP信号产生与检测的电路，其特征在于，包括PWM发波单元、CP信号检测单元、接口单元；所述PWM发波单元分别与接口单元、CP信号检测单元电性连接；所述PWM发波单元包括驱动光电耦合器U1；所述驱动光电耦合器U1为栅极驱动光电耦合器，型号为FOD8314；所述驱动光电耦合器U1的K引脚与外部MCU的PWM引脚电性连接，A引脚接入第一电平，VDD引脚和VSS引脚输出第二电平。
2.根据权利要求1所述的智能充电CP信号产生与检测的电路，其特征在于，所述PWM发波单元还包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1；所述电容C1一端与驱动光电耦合器U1的A引脚电性连接，另一端与驱动光电耦合器U1的K引脚电性连接；所述电阻R2并联在电容C1的两端；所述驱动光电耦合器U1的A引脚经电阻R1接入第一电平；所述驱动光电耦合器U1的VO引脚经电阻R3分别与CP信号检测单元、接口单元电性连接。
3.根据权利要求2所述的智能充电CP信号产生与检测的电路，其特征在于，所述CP信号检测单元包括运算放大器U2A、运算放大器U2B、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C2、电容C3、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4；所述电阻R7一端与运算放大器U2A的同相输入端电性连接，另一端分别与电阻R5一端、电阻R6一端、电阻R11一端、电容C2一端电性连接；所述电阻R6另一端、电容C2另一端均接地；所述电阻R5的另一端与电阻R3电性连接；所述运算放大器U2A的反相输入端与电阻R8电性连接后接地；所述运算放大器U2A的输出端分别与二极管D1负极、二极管D2正极电性连接；所述电阻R9一端分别与二极管D1正极、电阻R10一端电性连接，另一端分别与二极管D2负极、运算放大器U2A的反相输入端电性连接；所述运算放大器U2B的同相输入端与电阻R11另一端电性连接，反相输入端与电阻R10另一端电性连接；所述电阻R12的两端分别与运算放大器U2B的反相输入端、输出端电性连接；所述电阻R13 一端与运算放大器U2B的输出端电性连接，另一端与外部MCU的AD引脚电性连接；所述电阻R13另一端还与二极管D4电性连接后接地，与电容C3电性连接后接地；所述二极管D3正极与二极管D4负极电性连接，二极管D3负极接入第一电平。
4.根据权利要求2所述的智能充电CP信号产生与检测的电路，其特征在于，所述接口单元包括连接端子J1、电阻R4；所述连接端子J1的CP引脚与电阻R3电性连接；所述连接端子J1的PE引脚与电阻R4电性连接后接地；所述连接端子J1的CC引脚接地。
5.根据权利要求3所述的智能充电CP信号产生与检测的电路，其特征在于，所述第一电平低于第二电平。
6.根据权利要求5所述的智能充电CP信号产生与检测的电路，其特征在于，所述第一电平为3.3V；所述第二电平为12V。
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| CN110266076A (zh) * | 2019-07-10 | 2019-09-20 | 北京云迹科技有限公司 | 适用于行走机器人的充电控制系统 |
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