CN207780103U - 一种用于电池化成电源的电压采样电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种采用单运放、并且在锂电池化成电源的电池端处于开路的情况下可以准确地反映其真实状态的用于电池化成电源的电压采样电路，包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和运算放大器，运算放大器的正向输入端与第二电阻的一端相连，第二电阻的另一端作为电池正极的接入端，运算放大器的正向输入端还通过第一电阻与偏置电源相连，运算放大器的反向输入端通过第三电阻接地、并作为电池负极的接入端，运算放大器的反向输入端还通过第四电阻与运算放大器的输出端相连，所述电池正极的接入端和电池负极的接入端上设置有电压箝位电路。本实用新型所述的电压采样电路的用途十分广泛。
Description
技术领域
本实用新型涉及到一种电压箝位电路，具体涉及到一种用于电池化成电源的电压采样电路。
背景技术
在传统的锂电池化成电源的电压采样电路中，一般采用正负电源给运放供电，并额外增加一级运放提供偏置电源以保证采样电路的输出电压均为正，从而确保微处理器即MCU能够正确读取电池电压。这种采用两级运放的采样电路的结构相对复杂，故障点多，而且，由于运放的失调电压、温漂以及采样电阻的温漂等问题，会对采样电路精度造成影响；同时，也会增加额外的成本。当然，也有单运放的电压采样电路，单运放采样系统在电池输入正、负极正常连接时，运放输出正常。但是，当电池输入正、负均处于开路状态时，运放的采样端相当于输入了一个与偏置电压相等的电压，单片机系统误判为接入了一个电压和偏置电压相等的电池，不能真实地反映其开路的真实状态，从而导致系统的报警或误动作。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种采用单运放、在锂电池化成电源的电池端处于开路的情况下可以准确地反映其真实状态的用于电池化成电源的电压采样电路。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种用于电池化成电源的电压采样电路，其结构包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和运算放大器，运算放大器的正向输入端与第二电阻的一端相连，第二电阻的另一端作为电池正极的接入端，运算放大器的正向输入端还通过第一电阻与偏置电源相连，运算放大器的反向输入端通过第三电阻接地、并作为电池负极的接入端，运算放大器的反向输入端还通过第四电阻与运算放大器的输出端相连，所述电池正极的接入端和电池负极的接入端上设置有电压箝位电路。
作为一种优选方案，在所述的用于电池化成电源的电压采样电路中，所述的电压箝位电路，其具体结构包括：负电源、第五电阻以及第一钳位二极管和第二钳位二极管，第五电阻的一端与第一钳位二极管的负极和第二钳位二极管的负极相连，第五电阻的另一端与负电源相连，第一钳位二极管的正极与电池正极的接入端相连，第二钳位二极管的正极与电池负极的接入端相连。
作为一种优选方案，在所述的用于电池化成电源的电压采样电路中，所述的第一电阻和第三电阻的阻值相等，所述的第二电阻和第四电阻的阻值相等。
作为一种优选方案，在所述的用于电池化成电源的电压采样电路中，所述的第一钳位二极管和第二钳位二极管为肖特基二极管。
本实用新型的有益效果为：本实用新型采用了由第一钳位二极管、第二钳位二极管两个二极管、一个第五电阻和负电源构成的电压箝位电路，该电压箝位电路产生负向的偏置电压，从而保证了系统在电池未连接(开路)的状态下输出正常的零点电压，而在接入电池的状态下，可以采样正常电池电压。同时由于连接负电源的电阻值非常大，对电池电流精度的影响基本为零，并且这种影响可以通过单片机补偿，不会影响电池化成的充放电精度，与采用两级运放的采样电路相比，由于少了一级运放，运放本身参数对采样电路的影响会变得更小，从而提高了采样精度。
附图说明
图1为本实用新型所述的采样电路的电原理结构示意图。
图2是本实用新型所述的采样电路标注了测试点的结构示意图。
图3是本实用新型的测试点电压图。
具体实施方式
下面结合附图，详细描述本实用新型所述的一种用于电池化成电源的电压采样电路的具体实施方案。
如图1所示，本实用新型所述的用于电池化成电源的电压采样电路，其结构包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和运算放大器，运算放大器的正向输入端与第二电阻R2的一端相连，第二电阻R2的另一端作为电池正极的接入端，运算放大器的正向输入端还通过第一电阻R1与偏置电源相连，运算放大器的反向输入端通过第三电阻R3接地、并作为电池负极的接入端，运算放大器的反向输入端还通过第四电阻R4与运算放大器的输出端相连，所述电池正极的接入端和电池负极的接入端上设置有电压箝位电路，其具体结构包括：负电源、第五电阻R5以及第一钳位二极管D1和第二钳位二极管D2，第五电阻R5的一端与第一钳位二极管D1的负极和第二钳位二极管D2的负极相连，第五电阻R5的另一端与负电源相连，第一钳位二极管D1的正极与电池正极的接入端相连，第二钳位二极管D2的正极与电池负极的接入端相连；在本实施例中，所述的第一电阻R1和第三电阻R3的阻值相等，所述的第二电阻R2和第四电阻R4的阻值相等；所述的电池为锂电池。
实际应用时，所述的第一钳位二极管D1和第二钳位二极管D2均采用肖特基二极管SS14，第五电阻R5选用阻值为42.2K的电阻，所述的负电源的输出电压为-5V，偏置电源的输出电压即偏置电压为1.65V。
下面以5V锂电池系统为例来详细描述本实用新型的工作原理：差分电路R1＝R4＝10K，R2＝R3＝20K，为了保证空载状态下电池正端电压为零，计算电流为0.055mA，又因为SS14的导通压降为0.3V，负电源电压为-5V，则可计算出并联在两个肖特基二极管阴极的电阻值为(5-0.3)/0.055＝85.45K，电池负端也可以按此计算，阻值同样为85.45K，考虑两者并联，计算阻值为42.73K，最终按照电阻表取值42.2K，另外，0.055mA是10A锂电池量程的0.0055‰，并联后精度损失共计0.011‰，对于锂电池化成电源要求的1‰来说，完全可以忽略不计。同时，0.055mA电流可以通过单片机软件补偿，不影响采样精度。
对图2中标注的测试点1和测试点2的电压，由图3可以看出：
1、在有电池接入的情况下：无论有无电压箝位电路，测试点1、测试点2的电压均相同(按运算放大器同比例放大)。
2、在电池脱开后：没有电压箝位电路的测试点1和测试点2均有一个电压存在。其中，测试点1的电压等于差分电路的偏置电压，测试点2的电压等于测试点1电压按运算放大器比例放大后的电压。而在有电压箝位电路的测试点1和测试点2的电压均为零。
由此可以看出，增加输出开路下的电压箝位电路在电池脱开的情况下可以去除差分电路的偏置电压。并且正常状况下的电压采样不受影响，从而防止了系统误判断的问题。
综上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型实施的范围，凡依本实用新型权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所作的均等变化与修饰，均应包括在本实用新型的权利要求范围内。
Claims (4)
1.一种用于电池化成电源的电压采样电路，包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和运算放大器，运算放大器的正向输入端与第二电阻的一端相连，第二电阻的另一端作为电池正极的接入端，运算放大器的正向输入端还通过第一电阻与偏置电源相连，运算放大器的反向输入端通过第三电阻接地、并作为电池负极的接入端，运算放大器的反向输入端还通过第四电阻与运算放大器的输出端相连，其特征在于，所述电池正极的接入端和电池负极的接入端上设置有电压箝位电路。
2.根据权利要求1所述的一种用于电池化成电源的电压采样电路，其特征在于：所述的电压箝位电路，其具体结构包括：负电源、第五电阻以及第一钳位二极管和第二钳位二极管，第五电阻的一端与第一钳位二极管的负极和第二钳位二极管的负极相连，第五电阻的另一端与负电源相连，第一钳位二极管的正极与电池正极的接入端相连，第二钳位二极管的正极与电池负极的接入端相连。
3.根据权利要求1所述的一种用于电池化成电源的电压采样电路，其特征在于：所述的第一电阻和第三电阻的阻值相等，所述的第二电阻和第四电阻的阻值相等。
4.根据权利要求2所述的一种用于电池化成电源的电压采样电路，其特征在于：所述的第一钳位二极管和第二钳位二极管为肖特基二极管。
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ID=63213127
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN110018340A (zh) * | 2019-03-15 | 2019-07-16 | 广州小鹏汽车科技有限公司 | 一种电池电压采样电路、方法及电池管理系统 |
| CN110133399A (zh) * | 2019-05-08 | 2019-08-16 | 北京新能源汽车股份有限公司 | 充电设备校准方法、装置、充电系统和存储介质 |
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| CN112684318A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-20 | 聚辰半导体股份有限公司 | 自举型半桥驱动器共模电压变化率耐受测试装置及方法 |
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