CN208654226U - 一种单电源实现电池充放电电流采样的电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种单电源实现电池充放电电流采样的电路，属于电源电路结构领域。本实用新型包括电流采样单元、直流电压偏置单元及电压信号运算放大单元，其中，电池充放电电流与电流采样单元输入端相连，电流采样单元输出端与直流电压偏置单元输出端相连，所述直流电压偏置单元输出端与电压信号运算放大单元输出端相连，所述电压信号运算放大单元输出端与电池管理单片机的AD单元输入端相连，所述直流电压偏置单元及电压信号运算放大单元接单供电电源。本实用新型的有益效果为：电路简单，有效降低了采用电路的成本。

Description

一种单电源实现电池充放电电流采样的电路

技术领域

本实用新型涉及一种电源电路，尤其涉及一种单电源实现电池充放电电流采样的电路。

背景技术

目前，在电池管理系统中，需要采集电池充放电的电流。为了能够识别电池电流是放电还是充电，需要将电池充放电正负变化的电流转换为单片机的AD单元能够接受的0～3.3V电压信号。传统的方案大多采用正负双电源配合运算放大器和正负信号都能测试的AD芯片来实现。这种电流检测方式需要配备独立的正负电源，增加了系统成本。

实用新型内容

为解决现有技术中的问题，本实用新型提供一种单电源实现电池充放电电流采样的电路。

本实用新型包括电流采样单元、直流电压偏置单元及电压信号运算放大单元，其中，电池充放电电流与电流采样单元输入端相连，电流采样单元输出端与直流电压偏置单元输出端相连，所述直流电压偏置单元输出端与电压信号运算放大单元输出端相连，所述电压信号运算放大单元输出端与电池管理单片机的AD单元输入端相连，所述直流电压偏置单元及电压信号运算放大单元接单供电电源。

本实用新型作进一步改进，所述电压信号运算放大单元包括运算放大器U2A、运放比例电阻R4，运算放大器U2A的反相输入端与运放比例电阻R4的一端相连，运放比例电阻R4的另一端接运算放大器的输出端。

本实用新型作进一步改进，所述直流电压偏置单元包括电阻R5，R6，R2，R3，运算放大器U2A的正向输入端接电阻R6的一端和电阻R3的一端，电阻R3的另一端接电池管理单片机的3.3V供电电源，电R6另一端接电流采样单元输出端，运算放大器U2A的反向输入端接电阻R5的一端和电阻R2的一端，电阻R2的另一端接电池管理单片机的3.3V供电电源，电阻R5的另一端接公共地。

本实用新型作进一步改进，所述电阻R5的阻值与电阻R6的阻值相同，所述电阻R2的阻值与电阻R3的阻值相同。

本实用新型作进一步改进，所述电池电流采样单元包括电流采样电阻R1，电阻R1的一端接公共地，另一端接电阻R6的另一端。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：在3.3V单电源供电情况下，将电池电流转换为便于单片机采样的0～3.3v电压信号，电路简单，有效降低了电路的成本。

附图说明

图1为本实用新型结构框图；

图2为本实用新型电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型包括电流采样单元、直流电压偏置单元及电压信号运算放大单元，其中，电池充放电电流与电流采样单元输入端相连，电流采样单元输出端与直流电压偏置单元输出端相连，所述直流电压偏置单元输出端与电压信号运算放大单元输出端相连，所述电压信号运算放大单元输出端与电池管理单片机的AD单元输入端相连，所述直流电压偏置单元及电压信号运算放大单元接电池管理单片机的3.3V供电电源。本例电池充放电电流流经电流采样单元后形成正负电压，由直流电压偏置单元将正负电压偏置为正电压，再由电压信号运算放大单元将直流电压调理成单片机AD(模数转换)单元能够接收的0～3.3v电压信号。

如图2所示，作为本实用新型的一个实施例，所述电压信号运算放大单元包括运算放大器U2A、运放比例电阻R4，运算放大器U2A的反相输入端与运放比例电阻R4的一端相连，运放比例电阻R4的另一端接运算放大器的输出端。

所述直流电压偏置单元包括电阻R5，R6，R2，R3，运算放大器U2A的正向输入端接电阻R6的一端和电阻R3的一端，电阻R3的另一端接电池管理单片机的3.3V供电电源，电R6另一端接电流采样单元输出端，运算放大器U2A的反向输入端接电阻R5的一端和电阻R2的一端，电阻R2的另一端接电池管理单片机的3.3V供电电源，电阻R5的另一端接公共地。本例中，所述电阻R5的阻值与电阻R6的阻值相同，所述电阻R2的阻值与电阻R3的阻值相同。

所述电池电流采样单元包括电流采样电阻R1，电阻R1的一端接公共地，另一端接电阻R6的另一端。

本例的工作原理为：

当电池电流为0时，电流采样电阻的电压为0，运算放大器U2A输出电压为所述直流电压偏置单元输出的偏置电压Voffset，此时Vout＝Voffset＝3.3*R5/(R5+R2)。

当电池充电时，充电电流为正，电流采样电阻的电压为正电压，此时输出电压Vout＝Voffset+(R4/R5+R2/R5)*Vin。

当电池放电时，放电电流为负，电流采样电阻的电压为负电压，此时输出电压Vout＝Voffset-(R4/R5+R2/R5)*Vin。

本例电池充放电电流大小相同，方向相反，为了控制运放放大器U2A的输出电压在0～3.3v电压范围内，本例将偏置电压Voffset设置为1.65V，R5＝R6＝R2＝R3。

当电池充电时，输出电压范围在1.65V-3.3V之间，输出电压Vout＝Voffset+(R4/R5+R2/R5)*Vin＝1.65V+(R4/R5+R2/R5)*Vin，则(R4+R2)/R5＝(Vout-1.65V)/Vin；当Vout取最大值时，(R4+R2)/R5最大，因为Vout最大电压为3.3V，那么(R4+R2)/R5的最大值为1.65V/Vin。

当电池放电时，输出电压范围在0V-1.65V之间，输出电压Vout＝Voffset-(R4/R5+R2/R5)*Vin＝1.65V-(R4/R5+R2/R5)*Vin，则(R4+R2)/R5＝(1.65-Vout)/Vin；当Vout取最小值时，(R4+R2)/R5最大，因为Vout最小电压为0V，那么(R4+R2)/R5的最大值为1.65V/Vin。

(R4+R2)/R5的最大值为1.65V/Vin，因为R2＝R5，那么R4/R5＝1.65V/Vin-1，确定Vin就可以确定R4/R5的最大值，其中，输入电压Vin为输入电流值与电阻R1阻值的乘积。

以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种单电源实现电池充放电电流采样的电路，其特征在于：包括电流采样单元、直流电压偏置单元及电压信号运算放大单元，其中，电池充放电电流与电流采样单元输入端相连，电流采样单元输出端与直流电压偏置单元输出端相连，所述直流电压偏置单元输出端与电压信号运算放大单元输出端相连，所述电压信号运算放大单元输出端与电池管理单片机的AD单元输入端相连，所述直流电压偏置单元及电压信号运算放大单元分别与单供电电源输出端相连。

2.根据权利要求1所述的单电源实现电池充放电电流采样的电路，其特征在于：所述电压信号运算放大单元包括运算放大器U2A、运放比例电阻R4，运算放大器U2A的反相输入端与运放比例电阻R4的一端相连，运放比例电阻R4的另一端接运算放大器的输出端。

3.根据权利要求2所述的单电源实现电池充放电电流采样的电路，其特征在于：所述直流电压偏置单元包括电阻R5，R6，R2，R3，运算放大器U2A的正向输入端接电阻R6的一端和电阻R3的一端，电阻R3的另一端接电池管理单片机的供电电源，电R6另一端接电流采样单元输出端，运算放大器U2A的反向输入端接电阻R5的一端和电阻R2的一端，电阻R2的另一端接电池管理单片机的供电电源，电阻R5的另一端接公共地。

4.根据权利要求3所述的单电源实现电池充放电电流采样的电路，其特征在于：所述电阻R5的阻值与电阻R6的阻值相同，所述电阻R2的阻值与电阻R3的阻值相同。

5.根据权利要求3所述的单电源实现电池充放电电流采样的电路，其特征在于：所述电流采样单元包括电流采样电阻R1，电阻R1的一端接公共地，另一端接电阻R6的另一端。