CN207336607U - 一种直流充电桩的充电控制导引检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直流充电桩的充电控制导引检测电路，包括依次串联的电压采集电路、隔离放大电路、差分放大电路、电压跟随电路、RC滤波电路和主控芯片，电压采集电路的输出端与隔离放大电路的输入端电性连接，隔离放大电路的输出端与差分放大电路的输入端电性连接，差分放大电路的输出端与电压跟随电路的输入端电性连接，电压跟随电路的输出端与RC滤波电路的输入端电性连接，RC滤波电路的输出端与主控芯片连接。本实用新型采用隔离光耦来实现直流充电桩的充电控制导引检测，并采用光耦隔离放大电路对直流充电桩的充电控制导引电路和采样电路进行了有效的隔离，增加了电路的可靠性及稳定性，具有采样精度高，抗干扰性强，易于实现等优势。

Description

一种直流充电桩的充电控制导引检测电路

技术领域

本实用新型涉及电路检测的技术领域，尤其涉及一种直流充电桩的充电控制导引检测电路。

背景技术

随着电动汽车传导充电系统新国标的发布实施，新国标对充电连接系统的要求也更加严格。现有直流充电桩的充电控制导引检测电路多是直接分压后进行检测，如此检测控制导引电压的控制芯片的地与PE(大地)就直接连在一起，没有隔离，这样存在一些问题，如PE(大地)上的干扰会造成电压采样不准，干扰大时甚至会损坏控制芯片，从而无法完成充电。

实用新型内容

针对上述现有技术中的不足，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种直流充电桩的充电控制导引检测电路，使充电控制导引检测电路与PE(大地)做隔离，采样精度高，抗干扰性强，增加了电路的可靠性及稳定性。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种直流充电桩的充电控制导引检测电路，包括依次串联的电压采集电路、隔离放大电路、差分放大电路、电压跟随电路、RC滤波电路和主控芯片，所述电压采集电路的输出端与所述隔离放大电路的输入端电性连接，所述隔离放大电路的输出端与所述差分放大电路的输入端电性连接，所述差分放大电路的输出端与所述电压跟随电路的输入端电性连接，所述电压跟随电路的输出端与所述RC滤波电路的输入端电性连接，所述RC滤波电路的输出端与所述主控芯片连接。

在本实用新型的一实施中，所述电压采集电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、开关S1、电容C1、电容C2和运算放大器UA，所述电阻R2和开关S1串联连接，电阻R2的另一端与PE连接，电阻R3的一端与PE连接，电阻R3的另一端与所述开关S1的另一端均与所述运算放大器UA的正相输入端连接，电阻R1和电容C1的一端与所述运算放大器UA的正相输入端连接，电阻R1的另一端连接12V电源的CC-12V，电容C1的另一端与PE连接；所述运算放大器UA的负相输入端与运算放大器UA的输出端连接，运算放大器UA的负电源端连接PE，运算放大器UA的正电源端与15V电源的CC-15V连接；电容C2的一端与运算放大器UA的正电源端连接，电容C2的另一端与PE连接。

进一步地，所述隔离放大电路包括电阻R4、电阻R5、电阻 R7、电容C3、电容C4、隔离光耦U1、电容C5，其中电阻R4的一端与所述电压采集电路的输出端连接，电阻R4的另一端与电阻R5 和电阻R7连接，电阻R5的另一端与PE连接，电阻R7的另一端与电容C3、隔离光耦U1的VIN+引脚连接；电容C3的另一端与PE 连接；隔离光耦U1的VDD1引脚与5V电源的CC-5V连接，隔离光耦U1的SHDH引脚与GND1引脚连接并与PE连接，隔离光耦 U1的GND2引脚接地，隔离光耦U1的VDD2引脚与5V电源连接；电容C4连接在隔离光耦U1的VDD1引脚与GND1引脚之间，电容C5连接在隔离光耦U1的VDD2引脚与GND2引脚之间。

在本实用新型的一实施例中，所述差分放大电路包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C6、电容C7、电容C8和运算放大器UB，其中电阻R8的一端与所述隔离光耦U1的VOUT引脚连接，电阻R8的另一端与运算放大器UB的负相输入端连接；电阻R9的一端与所述隔离光耦U1的VOUT+引脚连接，电阻R9的另一端与运算放大器UB的正相输入端连接；电阻R11与电容C7并联连接并连接在运算放大器UB的负相输入端与运算放大器UB的输出端之间；电阻R10与电容C6并联连接并连接在运算放大器UB的正相输入端与接地端GND之间；运算放大器UB的正电源端与15V 电源连接，运算放大器UB的负电源端接地；电容C8的一端接地，电容C8的另一端与运算放大器UB的正电源端连接。

进一步地，所述电阻R8与电阻R9的阻值相同，电阻R10与电阻R11的阻值相同，电容C6与电容C7的电容值相同。

优选地，所述电压跟随电路包括运算放大器UC，运算放大器 UC的正相输入端与运算放大器UB的输出端连接，运算放大器UC 的负相输入端与运算放大器UC的输出端连接。

进一步地，所述RC滤波电路包括电阻R12、电容C9、二极管 D1，其中电阻R12的一端与所述电压跟随电路的输出端连接，电阻 R12的另一端与电容C9、二极管D1的阴极连接，电容C9的另一端接地；二极管D1的阳极接地，二极管D2的阳极与二极管D1的阴极连接，二极管D2的阴极与5V电源连接。

实施本实用新型，具有如下有益效果：

本实用新型的直流充电桩的充电控制导引检测电路采用相互连接的电压采集电路、隔离放大电路、差分放大电路、电压跟随电路、RC滤波电路和主控芯片，采用隔离光耦来实现直流充电桩的充电控制导引检测，并采用光耦隔离放大电路对直流充电桩的充电控制导引电路和采样电路进行了有效的隔离，增加了电路的可靠性及稳定性，具有采样精度高，抗干扰性强，易于实现等优势。

附图说明

图1是本实用新型提供的直流充电桩的充电控制导引检测电路的结构框图。

图2是本实用新型提供的直流充电桩的充电控制导引检测电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1，是本实用新型提供的直流充电桩的充电控制导引检测电路的结构框图。

该直流充电桩的充电控制导引检测电路包括依次串联的电压采集电路10、隔离放大电路20、差分放大电路30、电压跟随电路 40、RC滤波电路50和主控芯片60，所述电压采集电路10的输出端与所述隔离放大电路20的输入端电性连接，所述隔离放大电路 20的输出端与所述差分放大电路30的输入端电性连接，所述差分放大电路30的输出端与所述电压跟随电路40的输入端电性连接，所述电压跟随电路40的输出端与所述RC滤波电路50的输入端电性连接，所述RC滤波电路50的输出端与所述主控芯片60连接。

如图2所示，在本实用新型中，电阻R1、电阻R2、开关S1、电阻R3、电容C1、电容C2、运算放大器UA组成电压采集电路 10，其中电阻R2、R3、开关S1位于充电枪及插座上，运算放大器 UA起电压跟随作用。当充电枪未插入充电插座(此时电阻R2、开关S1、电阻R3未与电路连接)时，图2中的V1电压为12V；当充电枪刚插入充电插座(此时S1开关未闭合，只有电阻R3接入电路)时，V1电压为6V；当充电枪完全插入充电插座(此时S1开关闭合，电阻R2、R3接入电路)时，V1电压为4V。只有当检测到 V1电压为4V时，才说明车辆接口完全连接，才会有后续的充电动作。

由于电压采集电路10的参考电位是PE(大地)，而主控芯片60 参考地是控制电源的负极，为了增加电路的可靠性及稳定性，需增加光耦来做隔离，图2中U1为隔离光耦，电阻R4、R5组成分压电路，将V1的电压降为光耦U1可以接受的小信号电压V2；电阻 R7、电容C3组成滤波电路，将V2的电压信号滤波后送入光耦U1 的输入端；光耦U1的输出为隔离放大的差分信号，该差分信号经过由运算放大器UB、电阻R8、R9、R10、R11、电容C6、C7、C8 组成的差分放大电路。

运算放大器UC的反相输入端与输出端连接组成了电压跟随电路，增加了电路的可靠性。电阻R12与电容C9组成了RC滤波电路，对放大后的检测信号进行滤波，经过滤波后的信号V4被送入主控芯片自行采样；而二极管D1则是将V4电压幅值钳位在0-5V 之间，从而保护了主控芯片的采样管脚。

图2中各点电压计算：

由前述可知：V1的电压为12V、6V、4V三个电压值；

由电压跟随及电阻分压可计算出V2＝V1*R5/(R4+R5)；

隔离光耦U1的增益为G1；另外实际选取R8＝R9、R10＝R11，则差分放大电路的增益为G2＝R10/R8；则V3＝V2*G1*G2；

由电压跟随电路特性可知，其输出电压等于输入电压，

则V4＝V3＝V2*G1*G2＝V1*R5*G1*R10/(R4+R5)/R8

先确定好V1和V4的对应关系，比如V1＝12V时V4＝4V，由此就可以确定电阻R4、R5、R8、R10的阻值。

本实用新型的采用了光耦隔离放大电路对直流充电桩的充电控制导引电路和采样电路进行了有效的隔离，增加了电路的可靠性及稳定性。

具体的，如图2所示，本实用新型的电压采集电路10包括电阻 R1、电阻R2、电阻R3、开关S1、电容C1、电容C2和运算放大器 UA，所述电阻R2和开关S1串联连接，电阻R2的另一端与PE连接，电阻R3的一端与PE连接，电阻R3的另一端与所述开关S1的另一端均与所述运算放大器UA的正相输入端连接，电阻R1和电容 C1的一端与所述运算放大器UA的正相输入端连接，电阻R1的另一端连接12V电源CC-12V，电容C1的另一端与PE连接；所述运算放大器UA的负相输入端与运算放大器UA的输出端连接，运算放大器UA的负电源端连接PE，运算放大器UA的正电源端与15V 电源CC-15V连接；电容C2的一端与运算放大器UA的正电源端连接，电容C2的另一端与PE连接。

本实用新型的隔离放大电路20包括电阻R4、电阻R5、电阻 R7、电容C3、电容C4、隔离光耦U1、电容C5，其中电阻R4的一端与所述电压采集电路的输出端连接，电阻R4的另一端与电阻R5 和电阻R7连接，电阻R5的另一端与PE连接，电阻R7的另一端与电容C3、隔离光耦U1的VIN+引脚连接；电容C3的另一端与PE 连接；隔离光耦U1的VDD1引脚与5V电源CC-5V连接，隔离光耦U1的SHDH引脚与GND1引脚连接并与PE连接，隔离光耦U1 的GND2引脚接地，隔离光耦U1的VDD2引脚与5V电源连接；电容C4连接在隔离光耦U1的VDD1引脚与GND1引脚之间，电容 C5连接在隔离光耦U1的VDD2引脚与GND2引脚之间。

本实用新型的差分放大电路30包括电阻R8、电阻R9、电阻 R10、电阻R11、电容C6、电容C7、电容C8和运算放大器UB，其中电阻R8的一端与所述隔离光耦U1的VOUT引脚连接，电阻R8 的另一端与运算放大器UB的负相输入端连接；电阻R9的一端与所述隔离光耦U1的VOUT+引脚连接，电阻R9的另一端与运算放大器UB的正相输入端连接；电阻R11与电容C7并联连接并连接在运算放大器UB的负相输入端与运算放大器UB的输出端之间；电阻 R10与电容C6并联连接并连接在运算放大器UB的正相输入端与接地端GND之间；运算放大器UB的正电源端与15V电源连接，运算放大器UB的负电源端接地；电容C8的一端接地，电容C8的另一端与运算放大器UB的正电源端连接。电阻R8与电阻R9的阻值相同，电阻R10与电阻R11的阻值相同，电容C6与电容C7的电容值相同。

本实用新型的电压跟随电路40包括运算放大器UC，运算放大器UC的正相输入端与运算放大器UB的输出端连接，运算放大器 UC的负相输入端与运算放大器UC的输出端连接。

本实用新型的RC滤波电路50包括电阻R12、电容C9、二极管D1，其中电阻R12的一端与所述电压跟随电路的输出端连接，电阻 R12的另一端与电容C9、二极管D1的阴极连接，电容C9的另一端接地；二极管D1的阳极接地，二极管D2的阳极与二极管D1的阴极连接，二极管D2的阴极与5V电源连接。

本实用新型的直流充电桩的充电控制导引检测电路的V1处的电压有12V、6V、4V三个电压值；由电压跟随特性及电阻分压可计算出V2＝V1*R5/(R4+R5)；隔离光耦U1的增益为G1，另外实际选取R8＝R9、R10＝R11，则差分放大电路30的增益为G2＝R10/R8；则V3＝V2*G1*G2；由电压跟随电路特性可知，其输出电压等于输入电压，则V4＝V3＝V2*G1*G2＝V1*R5*G1*R10/(R4+R5)/R8，通常设计时都会先确定好V1和V4的对应关系，比如V1＝12V时 V4＝4V，由此就可以确定电阻R4、R5、R8、R10的阻值，主控芯片通过采样V4的电压值，就可以知道V1处的电压值，从而判断出充电枪的连接状态。本实用新型采用隔离光耦来实现直流充电桩的充电控制导引检测，并采用光耦隔离放大电路对直流充电桩的充电控制导引电路和采样电路进行了有效的隔离，增加了电路的可靠性及稳定性，具有采样精度高，抗干扰性强，易于实现等优势。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种直流充电桩的充电控制导引检测电路，其特征在于，包括依次串联的电压采集电路、隔离放大电路、差分放大电路、电压跟随电路、RC滤波电路和主控芯片；

所述隔离放大电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R7、电容C3、电容C4、隔离光耦U1、电容C5，其中电阻R4的一端与所述电压采集电路的输出端连接，电阻R4的另一端与电阻R5和电阻R7连接，电阻R5的另一端与PE连接，电阻R7的另一端与电容C3、隔离光耦U1的VIN+引脚连接；电容C3的另一端与PE连接；隔离光耦U1的VDD1引脚与5V电源的CC-5V连接，隔离光耦U1的SHDH引脚与GND1引脚连接并与PE连接，隔离光耦U1的GND2引脚接地，隔离光耦U1的VDD2引脚与5V电源连接；电容C4连接在隔离光耦U1的VDD1引脚与GND1引脚之间，电容C5连接在隔离光耦U1的VDD2引脚与GND2引脚之间。

2.如权利要求1所述的直流充电桩的充电控制导引检测电路，其特征在于，所述电压采集电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、开关S1、电容C1、电容C2和运算放大器UA，所述电阻R2和开关S1串联连接，电阻R2的另一端与PE连接，电阻R3的一端与PE连接，电阻R3的另一端与所述开关S1的另一端均与所述运算放大器UA的正相输入端连接，电阻R1和电容C1的一端与所述运算放大器UA的正相输入端连接，电阻R1的另一端连接12V电源的CC-12V，电容C1的另一端与PE连接；所述运算放大器UA的负相输入端与运算放大器UA的输出端连接，运算放大器UA的负电源端连接PE，运算放大器UA的正电源端与15V电源的CC-15V连接；电容C2的一端与运算放大器UA的正电源端连接，电容C2的另一端与PE连接。

3.如权利要求1所述的直流充电桩的充电控制导引检测电路，其特征在于，所述差分放大电路包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C6、电容C7、电容C8和运算放大器UB，其中电阻R8的一端与所述隔离光耦U1的VOUT引脚连接，电阻R8的另一端与运算放大器UB的负相输入端连接；电阻R9的一端与所述隔离光耦U1的VOUT+引脚连接，电阻R9的另一端与运算放大器UB的正相输入端连接；电阻R11与电容C7并联连接并连接在运算放大器UB的负相输入端与运算放大器UB的输出端之间；电阻R10与电容C6并联连接并连接在运算放大器UB的正相输入端与接地端GND之间；运算放大器UB的正电源端与15V电源连接，运算放大器UB的负电源端接地；电容C8的一端接地，电容C8的另一端与运算放大器UB的正电源端连接。

4.如权利要求3所述的直流充电桩的充电控制导引检测电路，其特征在于，所述电阻R8与电阻R9的阻值相同，电阻R10与电阻R11的阻值相同，电容C6与电容C7的电容值相同。

5.如权利要求3所述的直流充电桩的充电控制导引检测电路，其特征在于，所述电压跟随电路包括运算放大器UC，运算放大器UC的正相输入端与运算放大器UB的输出端连接，运算放大器UC的负相输入端与运算放大器UC的输出端连接。

6.如权利要求1所述的直流充电桩的充电控制导引检测电路，其特征在于，所述RC滤波电路包括电阻R12、电容C9、二极管D1，其中电阻R12的一端与所述电压跟随电路的输出端连接，电阻R12的另一端与电容C9、二极管D1的阴极连接，电容C9的另一端接地；二极管D1的阳极接地，二极管D2的阳极与二极管D1的阴极连接，二极管D2的阴极与5V电源连接。