CN210119521U - 一种多通道差分采样系统及电池充电设备 - Google Patents

Abstract

一种多通道差分采样系统及电池充电设备，该采样系统包括差分放大模块(3)和多通道模拟开关(2)，所述多通道模拟开关具有通道选择端、两个输出端和2乘N个输入端，所述N为大于1的自然数，所述多通道模拟开关的输出端与所述差分放大模块的输入端相连，所述差分放大模块的输出端与模数转换单元的输入端相连，所述多通道模拟开关的输入端与采样系统的输入接口(4)相连，所述多通道模拟开关的通道选择端与MCU模块(1)相连。该电池充电设备包括用于采集电池组的各单体电池电压的电压采样系统，所述电压采样系统为上述多通道差分采样系统。本实用新型可以大大降低采样系统的成本，可以提高电路的稳定性和可靠性。

Description

一种多通道差分采样系统及电池充电设备

技术领域

本实用新型涉及测量技术领域，具体涉及一种多通道差分采样系统，以及采用该采样系统的电池充电设备。

背景技术

多通道差分采样系统主要应用在高精度的测量系统中。如图1所示为应用在电池充电设备中、用于采集单体电池电压的多通道差分采样系统，其中1为MCU模块，其内置有模数转换单元(ADC)，2为多路模拟开关，3为差分放大模块，4为采样系统的输入接口，5为电池系统，由图1可见，该多通道差分采样系统对应电池系统5的每个单体电池分别设置差分放大模块3，一个差分放大模块3只对电池系统的一个单体电池电压进行放大，然后通过多路模块开关2切换后、或者直接传送至集成在MCU模块1中的模数转换单元，将模拟信号转换成数字信号，完成采样。

为了达到高精度的采样结果，差分放大模块3一般需要采用低噪声、高精度的仪表运算放大器，这种运算放大器价格高昂，然而，由于电池组具有众多的单体电池，需要众多的差分放大模块3，这样会造成多通道差分采样系统的成本非常高，而且众多的差分放大模块3导致电子元件布局密集，进而会导致电路的稳定性和可靠性变差。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种多通道差分采样系统，以解决现有技术存在的上述缺陷。

为达上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种多通道差分采样系统，所述多通道差分采样系统包括差分放大模块(3)和多通道模拟开关(2)，所述多通道模拟开关具有通道选择端、两个输出端和2乘N个输入端，所述N为大于1的自然数，所述多通道模拟开关(2)的输出端与所述差分放大模块(3)的输入端相连，所述差分放大模块(3)的输出端与模数转换单元的输入端相连，所述多通道模拟开关(2)的输入端与采样系统的输入接口(4)相连，所述多通道模拟开关(2)的通道选择端与MCU模块(1)相连。

使用时，所述MCU模块控制所述多通道模拟开关选择相应的通道，将多组差分信号分时送入所述差分放大模块进行放大，然后传输至所述模数转换单元。即，一个运算放大器，配合多通道模拟开关和MCU模块实现了对多组差分信号的采样。

在上述的多通道差分采样系统中，优选地，所述差分放大模块包括仪表运算放大器，所述运算放大器的反相输入端和输出端之间、同相输入端和地之间、同相输入端和所述多通道模拟开关的输出端之间、反相输入端和所述多通道模拟开关的输出端之间分别设置高精度电阻。

在一种方案中，所述模数转换单元为独立于所述MCU模块的独立器件。

在另一种方案中，所述模数转换单元为所述MCU模块的内部器件。

本实用新型还提供了一种电池充电设备，该电池充电设备包括用于采集电池组的各单体电池电压的电压采样系统，所述电压采样系统为上述任意一项所述的多通道差分采样系统。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

可以大大降低采样系统的成本。通过上述电路，多组差分信号共用一个运算放大器，大大减少了运算放大器的数量，从而可以大大降低采样系统的成本。

可以提高电路的稳定性和可靠性。由于差分放大模块的数量大大减小，电子元件的数量大大减少，使得电子元件的分布密度减小，电路的稳定性和可靠性得以提高。

多组差分信号共用差分放大模块，使得采样的一致性得到提高。

附图说明

图1为现有的电池充电设备中的多通道差分采样系统的框图；

图2为本实用新型多通道差分采样系统的框图。

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说明。

请参照图2，本多通道差分采样系统包括差分放大模块3和多通道模拟开关2，所述多通道模拟开关2具有通道选择端、两个输出端和2乘N个输入端，所述N为大于1的自然数，所述多通道模拟开关2的输出端与所述差分放大模块3的输入端相连，所述差分放大模块3的输出端与模数转换单元(集成在MCU模块内部)的输入端相连，所述多通道模拟开关2的输入端与采样系统的输入接口4相连，所述多通道模拟开关2的通道选择端与MCU模块1相连。

本实施例中，多通道模拟开关2具有两个输出端和八个输入端，这样四组差分信号共用一个差分放大模块3。但实际应用中可根据需要灵活选择。

使用时，所述MCU模块1控制所述多通道模拟开关2选择相应的通道，将四组差分信号分时送入同一个差分放大模块3进行放大，然后传输至所述模数转换单元(集成在MCU模块内部)完成采样。即，一个运算放大器，配合多通道模拟开关2和MCU模块1实现了对四组差分信号的采样。

由上述可见，相比图1所示现有采样系统，本实施例的采样系统每四组差分信号可以减少三个差分放大模块3，如果有16组差分信号需要采样，则可以减少12个差分放大模块3，因此，可以大大降低采样系统的成本。同时，电子元件的数量大大减少后，使得电子元件的分布密度减小，电路的稳定性和可靠性得以提高。

进一步，如图2所示，每一所述差分放大模块3均包括仪表运算放大器，所述运算放大器的反相输入端和输出端之间、同相输入端和地之间、同相输入端和所述多通道模拟开关的输出端之间、反相输入端和所述多通道模拟开关的输出端之间分别设置高精度电阻。

差分放大模块3主要对多通道模拟开关2输入的模拟信号放大。应用中，根据模数转换单元的参考电压来决定需要的放大倍数，然后选取相应阻值的高精度电阻。

图2实施例中，所述模数转换单元为所述MCU模块1的内部器件。作为另一种实施例，所述模数转换单元为独立于所述MCU模块的独立器件。

如图2所示，一种电池充电设备中，电池系统5的电池组由众多单体电池串联组成，电池系统5与上述多通道差分采样系统的输入接口4相连，用以分别采样各单体电池的电压。其中，每四个单体电池通过一个多通道模拟开关2和一个差分放大模块3，在MCU模块1的控制下实现电压采样。相比图1所示采样系统，图2所示采样系统中每四个单体电池可以节约三个差分放大模块3。

应当理解，本实用新型还可以应用于其它的多通道、高精度测量系统。

上述通过具体实施例对本实用新型进行了详细的说明，这些详细的说明仅仅限于帮助本领域技术人员理解本实用新型的内容，并不能理解为对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员在本实用新型构思下对上述方案进行的各种润饰、等效变换等均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种多通道差分采样系统，其特征在于：所述多通道差分采样系统包括差分放大模块(3)和多通道模拟开关(2)，所述多通道模拟开关具有通道选择端、两个输出端和2乘N个输入端，所述N为大于1的自然数，所述多通道模拟开关(2)的输出端与所述差分放大模块(3)的输入端相连，所述差分放大模块(3)的输出端与模数转换单元的输入端相连，所述多通道模拟开关(2)的输入端与采样系统的输入接口(4)相连，所述多通道模拟开关(2)的通道选择端与MCU模块(1)相连。

2.根据权利要求1所述的多通道差分采样系统，其特征在于：所述差分放大模块包括仪表运算放大器，所述运算放大器的反相输入端和输出端之间、同相输入端和地之间、同相输入端和所述多通道模拟开关的输出端之间、反相输入端和所述多通道模拟开关的输出端之间分别设置高精度电阻。

3.根据权利要求1所述的多通道差分采样系统，其特征在于：所述模数转换单元为独立于所述MCU模块的独立器件。

4.根据权利要求1所述的多通道差分采样系统，其特征在于：所述模数转换单元为所述MCU模块的内部器件。

5.一种电池充电设备，包括用于采集电池组的各单体电池电压的电压采样系统，其特征在于，所述电压采样系统为权利要求1至4中任意一项所述的多通道差分采样系统。

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