CN211577254U - 一种高压直流隔离采样电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高压直流隔离采样电路，包括：分压模块；隔离运放芯片，与所述分压模块连接；差分模块，与所述隔离运放芯片连接；加法器模块，与所述差分模块连接；滤波保护模块，与所述加法器模块连接，包括钳位保护电路。本实用新型通过设置分压模块、隔离运放芯片、差分模块、加法器模块和滤波保护模块，提高了采样电路的抗干扰能力，保证了采样电路的采样效果，同时能够有效降低成本；所述钳位保护电路能够有效保护所述滤波保护模块的输出，避免影响采样效果，本实用新型可广泛应用于高压检测技术领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及高压检测技术领域，尤其是一种高压直流隔离采样电路。
背景技术
随着新能源汽车的发展和推广，包括新能源汽车在内，其配套的充电设备也引来快速的发展，新能源汽车的性能日渐提高，对其配套的充电设备的要求也愈来越高。例如，充电设备中，直流模块的电压等级越来越高，对直流高压模块的电压采样，采样精度和隔离电压等级显得日益重要。而现有多数采用直流霍尔采样或专用AD芯片的通信隔离方案，成本高，采样效果差，不利于充电设备的可持续发展。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于：提供一种采样效果好且成本低廉的高压直流隔离采样电路。
本实用新型所采取的技术方案是：一种高压直流隔离采样电路，包括：
分压模块；
隔离运放芯片，与所述分压模块连接；
差分模块，与所述隔离运放芯片连接；
加法器模块，与所述差分模块连接；
滤波保护模块，与所述加法器模块连接，包括钳位保护电路。
进一步，所述分压模块包括第一电阻模块、第二电阻模块和第一电阻，所述第一电阻模块和所述第二电阻模块之间通过所述第一电阻相连。
进一步，所述第一电阻模块包括第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻，所述第三电阻连接所述第二电阻和所述第四电阻，所述第五电阻连接所述第四电阻和所述第六电阻；所述第二电阻模块包括第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻和第十一电阻，所述第八电阻连接所述第七电阻和所述第九电阻，所述第十电阻连接所述第九电阻和所述第十一电阻，所述第一电阻一端与所述第六电阻连接，所述第一电阻另一端与所述第十一电阻连接。
进一步，还包括第一电容，所述第一电容两端分别与所述第一电阻两端连接。
进一步，所述分压模块包括两个分压输出端，两个所述分压输出端分别与所述隔离运放芯片的同相输入端、反相输入端相连。
进一步，所述差分模块包括第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第四电容、第五电容和第一运算放大器，所述第十二电阻一端连接所述隔离运放芯片的反相输出端，所述第十二电阻另一端连接所述第一运算放大器的反相输入端、第十四电阻一端和第四电容一端，所述第十四电阻另一端连接所述第四电容另一端、所述第一运算放大器的输出端，所述第十三电阻一端连接所述隔离运放芯片的同相输出端，所述第十三电阻另一端连接所述第一运算放大器的同相输入端、第十五电阻一端和第五电容一端，所述第十五电阻另一端与所述第五电容另一端连接且接地。
进一步，所述差分模块还包括第六电容和第七电容，所述第六电容一端、所述第七电容一端分别连接所述第一运算放大器的两个电源脚，所述第六电容另一端和所述第七电容另一端均接地。
进一步，所述加法器模块包括第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第八电容和第二运算放大器，所述第十六电阻一端连接所述差分模块输出端，所述第十六电阻另一端连接所述第二运算放大器反相输入端、所述第十七电阻一端和所述第十九电阻一端，所述第十九电阻另一端连接所述第二运算放大器输出端，所述第十七电阻另一端连接所述第八电容一端，所述第八电容另一端接地，所述第十八电阻一端接地，所述第十八电阻另一端连接所述第二运算放大器的同相输入端。
进一步，所述滤波保护模块包括第二十电阻、第九电容，所述第二十电阻一端连接所述加法器模块输出端，所述第二十电阻另一端为所述滤波保护模块的输出端，连接所述第九电容一端和所述钳位保护电路，所述第九电容另一端接地。
进一步，所述钳位保护电路包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管正极接地，所述第一二极管的负极连接所述第二二极管的正极和所述滤波保护模块的输出端，所述第二二极管负极连接电源正极。
本实用新型的有益效果是：本实用新型通过设置分压模块、隔离运放芯片、差分模块、加法器模块和滤波保护模块实现高压直流采样；对输入的高压电流进行分压，利用隔离运放芯片进行电压放大，再由差分模块进行降压，由加法器模块保证采样电路的采样效果，最后通过滤波保护模块进行输出；隔离运放芯片价格低，能有效降低成本，使用差分模块，使采样电路抗干扰能力强，滤波保护模块包含的钳位保护电路，使得最终滤波保护模块输出的电压能够被控制，有效保护该输出电压需要接入的下一级元件不会被损坏，避免影响采样效果。
附图说明
图1为本实用新型高压直流隔离采样电路的电路结构图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步解释和说明。
本实施例中所述的接地，为数字电路中的接地(DGND)。
参照图1，本实用新型实施例提供了一种高压直流隔离采样电路，包括：
分压模块N1；
隔离运放芯片N2，与所述分压模块N1连接；
差分模块N3，与所述隔离运放芯片N2连接；
加法器模块N4，与所述差分模块N3连接；
滤波保护模块N5，与所述加法器模块N4连接，滤波保护模块N5包括钳位保护电路。
参照图1，进一步作为优选的实施方式，在本实施例中，所述分压模块N1包括第一电阻模块、第二电阻模块和第一电阻R1。
所述第一电阻R1模块包括第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6，所述第三电阻R3连接所述第二电阻R2和所述第四电阻R4，所述第五电阻R5连接所述第四电阻R4和所述第六电阻R6，所述第二电阻R2一端连接所述第三电阻R3，所述第二电阻R2另一端连接高压直流输入Vbus+。
所述第二电阻R2模块包括第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10和第十一电阻R11，所述第八电阻R8连接所述第七电阻R7和所述第九电阻R9，所述第十电阻R10连接所述第九电阻R9和所述第十一电阻R11，所述第七电阻R7一端连接所述第八电阻R8，所述第七电阻R7另一端连接高压直流输入Vbus-，所述第一电阻R1一端与所述第六电阻R6连接，所述第一电阻R1另一端与所述第十一电阻R11连接。通过分压模块N1的分压作用，使得第一电阻R1两端得到绝对值不超过200mv的电压。其中，Vbus+相对Vbus-可以是正电压，也可以是负电压。
参照图1，进一步作为优选的实施方式，还包括第一电容C1，所述第一电容C1两端分别连接所述第一电阻R1的两端，所述第一电容C1为滤波电容，将电流中的交流部分滤除。
参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述分压模块N1包括两个分压输出端，即所述第一电阻R1的两端，两个所述分压输出端分别与所述隔离运放芯片N2的同相输入端(第2脚)、反相输入端(第3脚)相连，所述隔离运放芯片N2的第1脚、第8脚连接电源正极(+5V)，第4脚、第5脚接地，第6脚为反相输出端，第7脚为同相输出端。
参照图1，进一步作为优选的实施方式，还包括第二电容C2和第三电容C3，所述第二电容C2一端接地，另一端连接所述隔离运放芯片N2的第1脚；所述第三电容C3一端接地，另一端连接所述隔离运放芯片N2的第8脚。所述第二电容C2和所述第三电容C3为隔离运放芯片N2的电源退耦电容，用于防止电路通过电源形成的正反馈通路而引起的寄生振荡。通过隔离运放芯片N2断开接地环路，将接入高压直流的所述分压模块N1与所述差分模块N3隔开，提供保护，同时在输入和输出之间提供电流隔离，仅传输所需信号，并把输入电压放大8倍输出至所述差分模块N3。
参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述差分模块N3包括第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第四电容C4、第五电容C5和第一运算放大器U1，所述第十二电阻R12一端连接所述隔离运放芯片的反相输出端(第6脚)，所述第十二电阻R12另一端连接所述第一运算放大器U1的反相输入端、第十四电阻R14一端和第四电容C4一端，所述第十四电阻R14另一端连接所述第四电容C4另一端、所述第一运算放大器U1的输出端，所述第十三电阻R13一端连接所述隔离运放芯片的同相输出端(第7脚)，所述第十三电阻R13另一端连接所述第一运算放大器U1的同相输入端、第十五电阻R15一端和第五电容C5一端，所述第十五电阻R15另一端与所述第五电容C5另一端连接且接地。所述第六电容C6和第七电容C7为滤波电容，将电流中的交流部分滤除。其中，所述第一运算放大器U1的输出端该的电压放大倍数为R14/R12(R14阻值小于R12阻值)，该输出端的电压可为正负电压。
参照图1，所述差分模块N3还包括第六电容C6和第七电容C7，所述第六电容C6一端连接所述第一运算放大器U1的其中一个电源脚且接电源负极(-5V)，另一端接地。所述第七电容C7一端连接所述第一运算放大器U1的另一个电源脚且接电源正极(+5V)，另一端接地。所述第六电容C6和第七电容C7为第一运算放大器U1的电源退耦电容，用于防止电路通过电源形成的正反馈通路而引起的寄生振荡。
所述差分模块N3和所述隔离运放芯片N2均采用差分输入，使得整个采样电路的抗干扰能力强，能有效抑制共模输入信号。
参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述加法器模块N4包括第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第八电容C8和第二运算放大器U2，所述第十六电阻R16一端连接所述差分模块输出端(所述第一运算放大器U1的输出端)，所述第十六电阻R16另一端连接所述第二运算放大器U2反相输入端、所述第十七电阻R17一端和所述第十九电阻R19一端，所述第十九电阻R19另一端连接所述第二运算放大器U2输出端，所述第十七电阻R17另一端连接所述第八电容C8一端且连接基准电压(VREF-2.5V)，所述第八电容C8另一端接地，所述第十八电阻R18一端接地，所述第十八电阻R18另一端连接所述第二运算放大器U2的同相输入端。由于所述第一运算放大器U1的输出端可以为正负电压，所述第二运算放大器U2能够提供一个中点电压，且使得所述第二运算放大器U2的输出端电压可以提高为0～3.3V，使下一级元件(CPU)可以正常采样，确保了采样电路的采样效果。
参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述滤波保护模块N5包括第二十电阻R20、第九电容C9，第二十电阻R20、第九电容C9组成低通滤波电路，所述第二十电阻R20一端连接所述加法器模块N4输出端(所述第二运算放大器U2的输出端)，所述第二十电阻R20另一端为所述滤波保护模块N5的输出端V_bus，输出端V_bus连接所述第九电容C9一端和所述钳位保护电路，所述第九电容C9另一端接地。
所述钳位保护电路包括第一二极管D1和第二二极管D2，所述第一二极管D1正极接地，所述第一二极管D1的负极连接所述第二二极管D2的正极和所述滤波保护模块N5的输出端V_bus，所述第二二极管D2负极连接电源正极(+3.3V)。所述输出端V_bus用于接入下一级元件(CPU)的AD采样端口，对采样电路的信号进行处理。当电压大于0.7V时，第一二极管D1截止，第二二极管D2导通，使得V_bus能够保持在0.7V；当电压小于-0.7V时，第一二极管D1导通，第二二极管D2截止，使得V_bus能够保持在-0.7V，使得V_bus电压被钳位在-0.7V～+0.7V之间，即使电压出现异常，也能够保证CPU不会被损坏。
以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种高压直流隔离采样电路，其特征在于，包括：
分压模块；
隔离运放芯片，与所述分压模块连接；
差分模块，与所述隔离运放芯片连接；
加法器模块，与所述差分模块连接；
滤波保护模块，与所述加法器模块连接，包括钳位保护电路。
2.根据权利要求1所述的高压直流隔离采样电路，其特征在于：所述分压模块包括第一电阻模块、第二电阻模块和第一电阻，所述第一电阻模块和所述第二电阻模块之间通过所述第一电阻相连。
3.根据权利要求2所述的高压直流隔离采样电路，其特征在于：所述第一电阻模块包括第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻，所述第三电阻连接所述第二电阻和所述第四电阻，所述第五电阻连接所述第四电阻和所述第六电阻；所述第二电阻模块包括第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻和第十一电阻，所述第八电阻连接所述第七电阻和所述第九电阻，所述第十电阻连接所述第九电阻和所述第十一电阻，所述第一电阻一端与所述第六电阻连接，所述第一电阻另一端与所述第十一电阻连接。
4.根据权利要求2所述的高压直流隔离采样电路，其特征在于：还包括第一电容，所述第一电容两端分别与所述第一电阻两端连接。
5.根据权利要求1所述的高压直流隔离采样电路，其特征在于：所述分压模块包括两个分压输出端，两个所述分压输出端分别与所述隔离运放芯片的同相输入端、反相输入端相连。
6.根据权利要求1所述的高压直流隔离采样电路，其特征在于：所述差分模块包括第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第四电容、第五电容和第一运算放大器，所述第十二电阻一端连接所述隔离运放芯片的反相输出端，所述第十二电阻另一端连接所述第一运算放大器的反相输入端、第十四电阻一端和第四电容一端，所述第十四电阻另一端连接所述第四电容另一端、所述第一运算放大器的输出端，所述第十三电阻一端连接所述隔离运放芯片的同相输出端，所述第十三电阻另一端连接所述第一运算放大器的同相输入端、第十五电阻一端和第五电容一端，所述第十五电阻另一端与所述第五电容另一端连接且接地。
7.根据权利要求6所述的高压直流隔离采样电路，其特征在于：所述差分模块还包括第六电容和第七电容，所述第六电容一端、所述第七电容一端分别连接所述第一运算放大器的两个电源脚，所述第六电容另一端和所述第七电容另一端均接地。
8.根据权利要求1所述的高压直流隔离采样电路，其特征在于：所述加法器模块包括第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第八电容和第二运算放大器，所述第十六电阻一端连接所述差分模块输出端，所述第十六电阻另一端连接所述第二运算放大器反相输入端、所述第十七电阻一端和所述第十九电阻一端，所述第十九电阻另一端连接所述第二运算放大器输出端，所述第十七电阻另一端连接所述第八电容一端，所述第八电容另一端接地，所述第十八电阻一端接地，所述第十八电阻另一端连接所述第二运算放大器的同相输入端。
9.根据权利要求1所述的高压直流隔离采样电路，其特征在于：所述滤波保护模块包括第二十电阻、第九电容，所述第二十电阻一端连接所述加法器模块输出端，所述第二十电阻另一端为所述滤波保护模块的输出端，连接所述第九电容一端和所述钳位保护电路，所述第九电容另一端接地。
10.根据权利要求9所述的高压直流隔离采样电路，其特征在于：所述钳位保护电路包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管正极接地，所述第一二极管的负极连接所述第二二极管的正极和所述滤波保护模块的输出端，所述第二二极管负极连接电源正极。
Priority Applications (1)
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| CN201922220989.8U CN211577254U (zh) | 2019-12-11 | 2019-12-11 | 一种高压直流隔离采样电路 |
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|---|---|
| CN211577254U true CN211577254U (zh) | 2020-09-25 |
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| CN (1) | CN211577254U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112611912A (zh) * | 2020-11-23 | 2021-04-06 | 上海万暨电子科技有限公司 | 一种电路采样系统 |
| CN113866494A (zh) * | 2021-11-03 | 2021-12-31 | 易事特集团股份有限公司 | 一种隔离型高压直流采样电路 |
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2019
- 2019-12-11 CN CN201922220989.8U patent/CN211577254U/zh active Active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN112611912A (zh) * | 2020-11-23 | 2021-04-06 | 上海万暨电子科技有限公司 | 一种电路采样系统 |
| CN112611912B (zh) * | 2020-11-23 | 2024-03-26 | 亿创智联(浙江)电子科技有限公司 | 一种电路采样系统 |
| CN113866494A (zh) * | 2021-11-03 | 2021-12-31 | 易事特集团股份有限公司 | 一种隔离型高压直流采样电路 |
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