CN210444248U - 一种交流充电桩的控制导引电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种交流充电桩的控制导引电路，处理器根据从车辆接口输出的CC信号和CP脉冲，产生PWM信号输入到车辆接口中进行充电控制导引；还包括分别将CC信号和CP脉冲转换成处理器的输入信号CC_IN和输入信号CP_AD_IN的信号取样模块，将PWM信号转换成车辆接口识别的CP脉冲信号的CP脉冲信号输出模块。本实用新型中，使得输出CP脉冲波形幅值精度高，输出频率和占空比分辨率高。

Description

一种交流充电桩的控制导引电路
技术领域
本实用新型涉及交流充电桩的控制导引电路。
背景技术
随着国家对新能源汽车政策的支持，新能源汽车市场进入高速增长期，电动汽车由于对环境影响较小，技术成熟，其前景广泛看好，现在也日益普及，电动汽车的充电设施也越来越多，其性能稳定和安全直接影响了电动车的推广，所以充电过程的安全性和可靠性至关重要。在充电过程当中，交流供电设备需要通过接口输出一定占空比和频率的PWM提供给车载充电机，车载充电机根据输入的PWM波的占空比调节输出电流。
目前现有技术上PWM输出导引电路仍有一些不足或者成本过高:1)输出的PWM波形输出最高压和最低压精度不够，勉强符合国家要求参数。2)输出占空比和频率精度达不到要求。3)PWM波形信号失真严重，上升沿和下降沿时间过长。
实用新型内容
本实用新型的目地旨在解决现有技术中的缺陷或成本太高，提供了一种符合国家标准要求、成本低的交流充电桩的导引控制电路。
本实用新型为实现其技术目的所采用的技术方案是：一种交流充电桩的控制导引电路，处理器根据从车辆接口输出的CC信号和CP脉冲，产生PWM信号输入到车辆接口中进行充电控制导引；还包括分别将CC信号和CP脉冲转换成处理器的输入信号CC_IN和输入信号CP_AD_IN的信号取样模块，将PWM信号转换成车辆接口识别的CP脉冲信号的CP脉冲信号输出模块。
本实用新型中，使得输出CP脉冲波形幅值精度高，输出频率和占空比分辨率高。
进一步的，上述的交流充电桩的控制导引电路中：所述的CP脉冲信号输出模块包括三极管Q4、光耦U39、运算放大器U10A、运算放大器U10B；
处理器的PWM信号输出端接三极管Q4的基极、工作电源VCC接光耦U39源边输入端，光耦U39源边输出端接三极管Q4的集电极，三极管Q4的发射极接数字信号地DGND；
光耦U39的副边输入端接第二工作电源、副边输出端经由电阻R38接运算放大器U10A的同相输入端，第二工作电源经由电阻R224和电阻R46对工作地分压后接运算放大器的异相输入端；运算放大器U10A的输出端通过上拉电阻R118接第二工作电源；
运算放大器U10A的输出端经由电阻R43接运算放大器U10B的同相输入端，去处放大器U10B的异相输入端经由电阻R35接运算放大器U10B的输出端；
在运算放大器U10B的输出端经上拉电阻R116接第二工作电源，在运算放大器U10B的输出端形成车辆接口识别的CP脉冲信号的CP。
进一步的，上述的交流充电桩的控制导引电路中：在处理器的PWM信号输出端与三极管Q4的基极之间还设置有限流电阻R36；在三极管Q4的基极与发射极之间还并联有电阻R41和电容C11。
进一步的，上述的交流充电桩的控制导引电路中：光耦U39副边输出端还以电阻R59接模拟信号地CGND。
进一步的，上述的交流充电桩的控制导引电路中：所述的信号取样模块包括CC信号取样模块和CP信号取样模块；
所述的CC信号取样模块包括运算放大器U3A、光耦U1、电阻R13、电阻R14；车辆接口中的CC信号输出端经由电阻R13和电阻R14接第二工作电源，电阻R13和电阻R14相连的公共端接运算放大器U3A的同相输入端，运算放大器U3A的异相端接其输出端形成跟随器；运算放大器U3A的输出端与光耦U1的源边输出端相连，光耦U1的源边输入端相接第二工作电源；
光耦U1的副边输入端经电阻R9接第三工作电源，输出端接工作地DGND；
光耦U1的副边输入端经电阻R12后形成处理器的输入信号CC_IN；
所述的CP信号取样模块包括二极管D21、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30、运算放大器U3B、电容C8、电容C9、光耦U5和运算放大器U6A；车辆接口中的CP信号经二极管D21后，再由电阻R23和电阻R27分压输出接运算放大器U3B的同相输入端，运算放大器U3B的异相输入端分别经电容C9和电阻R29接输出端和模拟信号地CGND；运算放大器U3B的输出端经电阻R25后与模拟信号地分别接光耦U5的高性能发光二极管两端；第二工作电源和运算放大器U3B的异相输入端分别接光耦U5的第一光敏二极管的两端；光耦U5的第二光敏二极管的阳极接第三工作电源VDD、阴极通过由电阻R28和电阻R30串连接数字信号地DGND；光耦U5的第二光敏二极管的阴极还与运算放大器U6A的同相端相连，运算放大器U6A异相端分别通过电容C8和电阻R24接输出端，在运算放大器U6A输出端形成处理器的输入信号CP_AD_IN。
以下结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的说明。
附图说明
附图1为本实用新型实施例1总体方框图。
附图2为本实用新型实施例1CP脉冲信号输出模块电路原理图。
附图3为本实用新型实施例1CC信号取样模块电路原理图。
附图4为本实用新型实施例1CP信号取样模块电路原理图。
具体实施方式
实施例1，本实施例是一种交流充电桩的控制导引电路，如图1所示，处理器(单片机)根据从车辆接口输出的CC信号和CP脉冲，产生PWM信号输入到车辆接口中进行充电控制导引；由于处理器端与车辆接口端所采用的信号地和电源都不是同一个电源同一个地，因此还包括分别将CC信号和CP脉冲转换成处理器的输入信号CC_IN和输入信号CP_AD_IN的信号取样模块，将PWM信号转换成车辆接口识别的CP脉冲信号的CP脉冲信号输出模块，消除由于不同的电源和地导致的信号不稳定。
本实施例中，CP脉冲输出模块通过单片机给的PWM脉冲转化为CP脉冲,传给车辆接口。信号取样模块会一直读取车辆接口的CC信号和CP信号,转化并送给单片机。单片机会根据CC信号和CP信号的电平,进行充电或断开充电等控制。
如图2所示为CP脉冲信号输出模块，该模块包括三极管Q4、光耦U39、运算放大器U10A、运算放大器U10B。
处理器的PWM信号输出端接三极管Q4的基极、工作电源VCC接光耦U39源边输入端，光耦U39源边输出端接三极管Q4的集电极，三极管Q4的发射极接数字信号地DGND。
光耦U39的副边输入端接第二工作电源、副边输出端经由电阻R38接运算放大器U10A的同相输入端，第二工作电源经由电阻R224和电阻R46对工作地分压后接运算放大器的异相输入端；运算放大器U10A的输出端通过上拉电阻R118接第二工作电源。
运算放大器U10A的输出端经由电阻R43接运算放大器U10B的同相输入端，去处放大器U10B的异相输入端经由电阻R35接运算放大器U10B的输出端。
在运算放大器U10B的输出端经上拉电阻R116接第二工作电源，在运算放大器U10B的输出端形成车辆接口识别的CP脉冲信号的CP。
在处理器的PWM信号输出端与三极管Q4的基极之间还设置有限流电阻R36；在三极管Q4的基极与发射极之间还并联有电阻R41和电容C11。光耦U39副边输出端还以电阻R59接模拟信号地CGND。
如图2所示，在CP脉冲信号输出模块中，频率为1KHz的PWM脉冲经过三极管Q4,在PWM的一个周期内,高电平会让三极管Q4导通,同样光耦U39导通,PWM_OUT点的电压为高电平状态。而输入PWM低电平不能使三极管Q4导通,光耦U39为断开状态,PWM_OUT点电压为低电平状态。PWM脉冲通过光耦U39和三极管Q4完成了同频率的脉冲PWM_OUT的转换。光耦U39同时也可以隔离原副边,保护单片机(处理器)。
PWM_OUT再连接到开环回路运放U10A的3脚(同相端),由于开环回路运放U10A的输出电压等于两输入脚差值乘以开环回路差动增益Aog,在Aog趋近无穷大时,很小的电压差值都会输出电压趋近于饱和,所以PWM_OUT在经过开环回路运算放大器U10A后会变成同频率的、电压为-12V-+12V的脉冲。再经过一个由运算放大器U10B组成的跟随器,提高输入阻抗,降低输出阻抗,形成CP脉冲信号。这样的脉冲形成方式使得输出CP脉冲波形幅值精度高，输出频率和占空比分辨率高。
如图3所示为CC信号取样模块，该模块包括运算放大器U3A、光耦U1、电阻R13、电阻R14；车辆接口中的CC信号输出端经由电阻R13和电阻R14接第二工作电源，电阻R13和电阻R14相连的公共端接运算放大器U3A的同相输入端，运算放大器U3A的异相端接其输出端形成跟随器；运算放大器U3A的输出端与光耦U1的原边输出端相连，光耦U1的原边输入端相接第二工作电源。光耦U1的副边输入端经电阻R9接第三工作电源，输出端接工作地DGND；光耦U1的副边输入端经电阻R12后形成处理器的输入信号CC_IN。
如图3所示，从车辆接口来的CC信号经过一个由运算放大器U3A组成的跟随器再连接到光耦U1的2脚(原边输出端),再通过光耦传递到CC_IN。当充电枪和车辆接口相连接时,CC信号会被车辆接口拉低,与CC相连的光耦U1的2脚电平相应的变低,使得光耦U1导通,副边V3.3D也就会通过光耦到模拟信号地,CC_IN信号由于分压取得光耦U1的4脚(副边输出端),所以也会拉低变成低电平。单片机(处理器)从通过CC_IN电平就会得知车辆的确认连接信号就位。
CP信号取样模块如图4所示，它包括二极管D21、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30、运算放大器U3B、电容C8、电容C9、光耦U5和运算放大器U6A；车辆接口中的CP信号经二极管D21后，再由电阻R23和电阻R27分压输出接运算放大器U3B的同相输入端，运算放大器U3B的异相输入端分别经电容C9和电阻R29接输出端和模拟信号地CGND；运算放大器U3B的输出端经电阻R25后与模拟信号地分别接光耦U5的高性能发光二极管两端；第二工作电源和运算放大器U3B的异相输入端分别接光耦U5的第一光敏二极管的两端；光耦U5的第二光敏二极管的阳极接第三工作电源VDD、阴极通过由电阻R28和电阻R30串连接数字信号地DGND；光耦U5的第二光敏二极管的阴极还与运算放大器U6A的同相端相连，运算放大器U6A异相端分别通过电容C8和电阻R24接输出端，在运算放大器U6A输出端形成处理器的输入信号CP_AD_IN。
如图4所示，车辆接口端输出的CP信号通过二极管D21取得正半部分电压值然后通过电阻R23,电阻R27到地分压,进入到运算放大器U3B的5脚(同相输入端)通过分压,取得部分压值,与6脚(异相输入端)的电容C9,电阻R29形成积分电路,将CP连续的变化量转化成定量传递到U5。U5是一个光电耦合器,根据光电耦合器的特性得知,1,2脚是高性能发光二极管两端,3,4和5,6各有一个光敏二极管--PD1和PD2。在12V/R29和VDD/(R28+R30)相同时,Ipd1和Ipd2会近似的相等,同而实现等比例的积分值传递,再经过一个跟随器后产生CP_AD_IN信号。由于光耦会产生一些高频噪声,R24并联上一个电容C8可以消除噪声。

Claims (5)

1.一种交流充电桩的控制导引电路，处理器根据从车辆接口输出的CC信号和CP脉冲，产生PWM信号输入到车辆接口中进行充电控制导引；其特征在于：还包括分别将CC信号和CP脉冲转换成处理器的输入信号CC_IN和输入信号CP_AD_IN的信号取样模块，将PWM信号转换成车辆接口识别的CP脉冲信号的CP脉冲信号输出模块。
2.根据权利要求1所述的交流充电桩的控制导引电路，其特征在于：所述的CP脉冲信号输出模块包括三极管Q4、光耦U39、运算放大器U10A、运算放大器U10B；
处理器的PWM信号输出端接三极管Q4的基极、工作电源VCC接光耦U39原边输入端，光耦U39原边输出端接三极管Q4的集电极，三极管Q4的发射极接数字信号地DGND；
光耦U39的副边输入端接第二工作电源、副边输出端经由电阻R38接运算放大器U10A的同相输入端，第二工作电源经由电阻R224和电阻R46对工作地分压后接运算放大器的异相输入端；运算放大器U10A的输出端通过上拉电阻R118接第二工作电源；
运算放大器U10A的输出端经由电阻R43接运算放大器U10B的同相输入端，去处放大器U10B的异相输入端经由电阻R35接运算放大器U10B的输出端；
在运算放大器U10B的输出端经上拉电阻R116接第二工作电源，在运算放大器U10B的输出端形成车辆接口识别的CP脉冲信号的CP。
3.根据权利要求2所述的交流充电桩的控制导引电路，其特征在于：在处理器的PWM信号输出端与三极管Q4的基极之间还设置有限流电阻R36；在三极管Q4的基极与发射极之间还并联有电阻R41和电容C11。
4.根据权利要求2所述的交流充电桩的控制导引电路，其特征在于：光耦U39副边输出端还以电阻R59接模拟信号地CGND。
5.根据权利要求1所述的交流充电桩的控制导引电路，其特征在于：所述的信号取样模块包括CC信号取样模块和CP信号取样模块；
所述的CC信号取样模块包括运算放大器U3A、光耦U1、电阻R13、电阻R14；车辆接口中的CC信号输出端经由电阻R13和电阻R14接第二工作电源，电阻R13和电阻R14相连的公共端接运算放大器U3A的同相输入端，运算放大器U3A的异相端接其输出端形成跟随器；运算放大器U3A的输出端与光耦U1的原边输出端相连，光耦U1的原边输入端相接第二工作电源；
光耦U1的副边输入端经电阻R9接第三工作电源，输出端接工作地DGND；
光耦U1的副边输入端经电阻R12后形成处理器的输入信号CC_IN；
所述的CP信号取样模块包括二极管D21、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30、运算放大器U3B、电容C8、电容C9、光耦U5和运算放大器U6A；车辆接口中的CP信号经二极管D21后，再由电阻R23和电阻R27分压输出接运算放大器U3B的同相输入端，运算放大器U3B的异相输入端分别经电容C9和电阻R29接输出端和模拟信号地CGND；运算放大器U3B的输出端经电阻R25后与模拟信号地分别接光耦U5的高性能发光二极管两端；第二工作电源和运算放大器U3B的异相输入端分别接光耦U5的第一光敏二极管的两端；光耦U5的第二光敏二极管的阳极接第三工作电源VDD、阴极通过由电阻R28和电阻R30串连接数字信号地DGND；光耦U5的第二光敏二极管的阴极还与运算放大器U6A的同相端相连，运算放大器U6A异相端分别通过电容C8和电阻R24接输出端，在运算放大器U6A输出端形成处理器的输入信号CP_AD_IN。
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