CN212210964U - 一种氢燃料电堆单电源差分调理电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种氢燃料电堆单电源差分调理电路，应用于氢燃料电堆电压检测，包括：电容C、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和运算放大器；由电阻R1,R2,R3,R4,和运算放大器组成了差分放大器；差分放大器与常规电路的区别在于，运算放大器的同相端通过R4电阻接入了2.048V电压基准，此时U_OUT的输出电压都是基于2.048V基准电压为参考；本实用新型的有益效果是：简化了整个调理电路，通过调节R1：R2的比例，使得输出电压在0～2.048*2V，范围内数模转换芯片可以直接对信号进行读取，无需经过负压转换电路。
Description
技术领域
本发明属于氢燃料电池系统领域，尤其涉及一种氢燃料电堆单电源差分调理电路。
背景技术
氢燃料电池作为动力来源的电子设备或装置的逐步开始应用。如需设备安全、可靠、高效、长寿命工作，则需对设备的核心部件电堆的电压进行实时监控，在传统氢燃料电池系统内，氢燃料电堆电压采集，经过调理电路进行；由于MCU只能检测到电堆正电压，对于电堆负电压则需要经过双电源供电的转换电路将负压转换成正电压进行信号采集，增加了设计的成本。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型引入参考电源，由R1,R2,R3,R4,U1组成了差分放大器，运放放大器与常规电路的区别在于，运算放大器的同相端通过R4电阻接入了2.048V电压基准，此时U_OUT的输出电压都是基于2.048V基准电压为参考，经过设计，数模转换芯片可以直接对负电压信号进行读取，进而无需经过负压转换电路，降低了设计成本。
本实用新型提供的一种氢燃料电堆单电源差分调理电路，具体包括：
电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C和运算放大器；
所述电阻R1与所述电容C并联，且电阻R1的一端与所述运算放大器的反向输入端电性连接，电阻R1的另一端与所述运算放大器的输出端U_OUT电性连接；
所述电阻R2的一端与所述氢燃料电堆的单电极的正极电性电性连接，所述电阻R2的另一端与所述运算放大器的反向输入端电性连接；
所述电阻R3的一端与所述氢燃料电堆的单电极的负极电性电性连接，所述电阻R3的另一端与所述运算放大器的同向输入端电性连接；
所述电阻R4的一端与所述运算放大器的同向输入端电性连接，所述电阻R4的另一端与参考电源连接；
所述运算放大器的正电源端接+5V电源；所述运算放大器的负电源端接地；
进一步地，所述氢燃料电堆包括n个单电极，对应设置有n个切换开关，分别为开关S1、S2、...、Sn。
进一步地，所述氢燃料电堆还包括电压采集电路；所述氢燃料电堆的任意一个单电极的正极还通过CELL_IN1端与氢燃料电堆的电压采集电路电性连接；所述氢燃料电堆的任意一个单电极的负极还通过CELL_IN2端与氢燃料电堆的电压采集电路电性连接。
进一步地，所述电阻R1的阻值与所述电阻R4的阻值相等；所述电阻R2的阻值与所述电阻R3的阻值相等；
进一步地，所述参考电源电压为+2.048V。
本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：简化了整个调理电路，通过调节R1：R2的比例，使得输出电压在0～2.048*2V，范围内数模转换芯片可以直接对信号进行读取，无需经过负压转换电路。
附图说明
图1是本实用新型一种氢燃料电堆单电源差分调理电路本体结构正面图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本实用新型的实施例提供了一种氢燃料电堆单电源差分调理电路的结构图，具体包括：
电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C和运算放大器；
所述电阻R1与所述电容C并联，且电阻R1的一端与所述运算放大器的反向输入端电性连接，电阻R1的另一端与所述运算放大器的输出端U_OUT电性连接；
所述电阻R2的一端与所述氢燃料电堆的单电极的正极电性电性连接，所述电阻R2的另一端与所述运算放大器的反向输入端电性连接；
所述电阻R3的一端与所述氢燃料电堆的单电极的负极电性电性连接，所述电阻R3的另一端与所述运算放大器的同向输入端电性连接；
所述电阻R4的一端与所述运算放大器的同向输入端电性连接，所述电阻R4的另一端与参考电源连接；
所述运算放大器的正电源端接+5V电源；所述运算放大器的负电源端接地；
所述氢燃料电堆包括n个单电极，对应设置有n个切换开关，分别为开关S1、S2、...、Sn；所述开关S1、S2、...、Sn由分时切换开关采样电路控制，在不同时刻仅有1个开关闭合。
所述氢燃料电堆还包括电压采集电路；所述氢燃料电堆的任意一个单电极的正极还通过CELL_IN1端与氢燃料电堆的电压采集电路电性连接；所述氢燃料电堆的任意一个单电极的负极还通过CELL_IN2端与氢燃料电堆的电压采集电路电性连接。
所述电阻R1的阻值与所述电阻R4的阻值相等；所述电阻R2的阻值与所述电阻R3的阻值相等；
所述参考电源电压为+2.048V。
本申请的所述氢燃料电堆单电源差分调理电路原理如下：
氢燃料电堆的单电极电压，通过分时切换开关采样电路，传输至所述氢燃料电堆单电源差分调理电路；分时切换开关采样电路，非本申请重点内容，这里不再额外交代，当采用分时切换开关采样电路时，不同时刻，只有一个开关闭合；当采样奇数节电堆单体时，电压采集电路检测的CELL_IN1-CELL_IN2为正电压，而采集偶数节电压时CELL_IN1-CELL_IN2则为负电压；电压采集电路为现有电路，这里不再额外交代；由于本申请中，引入了参考电源的概念，R1,R2,R3,R4,U1组成了差分放大器，运算放大器的同相端通过R4电阻接入了2.048V电压基准，此时U_OUT的输出电压都是基于2.048V基准电压为参考，此时电路中元件选择R1＝R4,R2＝R3，通过调整R1：R2的比例，使得U_OUT端输出电压在0～2.048*2范围内，从而使得电压采集电路检测的单电极负压不需要经过负压转换电路，进而降低了设计成本。本实施例中，电路中元件选择R1＝R2＝R3＝R4＝10K电路简化为1:1放大电路，电路输出范围0-5V范围内，有效范围为0-4.096V，数模转换芯片可以直接对信号进行读取，无需经过负压转换电路。
本实用新型的有益效果是：简化了整个调理电路，通过调节R1：R2的比例，使得输出电压在0～2.048*2V，范围内数模转换芯片可以直接对信号进行读取，无需经过负压转换电路。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种氢燃料电堆单电源差分调理电路，应用于氢燃料电堆电压检测，其特征在于：具体包括：
电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C和运算放大器；
所述电阻R1与所述电容C并联，且电阻R1的一端与所述运算放大器的反向输入端电性连接，电阻R1的另一端与所述运算放大器的输出端U_OUT电性连接；
所述电阻R2的一端与所述氢燃料电堆的单电极的正极电性电性连接，所述电阻R2的另一端与所述运算放大器的反向输入端电性连接；
所述电阻R3的一端与所述氢燃料电堆的单电极的负极电性电性连接，所述电阻R3的另一端与所述运算放大器的同向输入端电性连接；
所述电阻R4的一端与所述运算放大器的同向输入端电性连接，所述电阻R4的另一端与参考电源连接；
所述运算放大器的正电源端接+5V电源；所述运算放大器的负电源端接地。
2.如权利要求1所述的一种氢燃料电堆单电源差分调理电路，其特征在于：
所述氢燃料电堆包括n个单电极，对应设置有n个切换开关，分别为开关S1、S2、...、Sn。
3.如权利要求1所述的一种氢燃料电堆单电源差分调理电路，其特征在于：
所述氢燃料电堆还包括电压采集电路；所述氢燃料电堆的任意一个单电极的正极还通过CELL_IN1端与氢燃料电堆的电压采集电路电性连接；所述氢燃料电堆的任意一个单电极的负极还通过CELL_IN2端与氢燃料电堆的电压采集电路电性连接。
4.如权利要求1所述的一种氢燃料电堆单电源差分调理电路，其特征在于：
所述电阻R1的阻值与所述电阻R4的阻值相等；所述电阻R2的阻值与所述电阻R3的阻值相等。
5.如权利要求1所述的一种氢燃料电堆单电源差分调理电路，其特征在于：所述参考电源电压为+2.048V。
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| CN202020807403.8U CN212210964U (zh) | 2020-05-14 | 2020-05-14 | 一种氢燃料电堆单电源差分调理电路 |
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| CN202020807403.8U CN212210964U (zh) | 2020-05-14 | 2020-05-14 | 一种氢燃料电堆单电源差分调理电路 |
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| CN202020807403.8U Active CN212210964U (zh) | 2020-05-14 | 2020-05-14 | 一种氢燃料电堆单电源差分调理电路 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN212210964U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113793957A (zh) * | 2021-09-15 | 2021-12-14 | 上海空间电源研究所 | 一种用于燃料电池的正负电压采样系统 |
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2020
- 2020-05-14 CN CN202020807403.8U patent/CN212210964U/zh active Active
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