CN215067922U - 电池模拟器的电压输出电路及电池模拟器 - Google Patents

Abstract

本申请是关于一种电池模拟器的电压输出电路及电池模拟器。该电路包括：电源、第一直流电压转换器、输出电压反馈电路以及电压输出控制电路；电源用于输出电源电压；第一直流电压转换器电连接于电源的输出端；第一直流电压转换器接收电源电压，并输出第一电压；第一直流电压转换器还用于接收反馈电压，并根据反馈电压的大小，调节第一电压的大小；输出电压反馈电路接收第一电压以及模拟控制电压，并向第一直流电压转换器输出反馈电压；输出电压反馈电路比较第一电压与模拟控制电压的大小，调节反馈电压的大小；电压输出控制电路输出模拟控制电压至输出电压反馈电路。本申请提供的方案，能够实现对第一电压的高精度调节，并降低电路功耗。

Description

电池模拟器的电压输出电路及电池模拟器

技术领域

本申请涉及电池模拟器技术领域，尤其涉及一种电池模拟器的电压输出电路及电池模拟器。

背景技术

电池模拟器是用于取代动力电池，专门为新能源电动汽车行业的电机单片机、驱动电机、整车测试等多个模块开展实验研发的设备。电池模拟器可以模拟真实的动力电池的输出状态和充放电特性，并可以按用户的需要，随时改变多种条件，快速验证待测设备在不同电池条件下的响应。相关技术中，电池模拟器通过设置不同的电压输出通道以应对电动汽车的不同模块的测试，每个通道一般采用如图1所示的电路结构进行输出电压的调节。

如图1所示，该电路包括通过电路板实现组装连接的用于模拟动力电池的BAT电源、电连接于BAT电源以调节BAT电源的输出电压的DC-DC转换器(Direct current-Directcurrent converter，直流电压转换器)、电连接于DC-DC转换器并对DC-DC转换器转换后的输出电压进行稳压的LDO(Low Drop Output，低压差线性稳压器)；其中，LDO分别电连接于DAC(Digital to analog converter，数模转换器)和CPU处理器，DAC根据CPU处理器的数字控制信号转换为模拟控制电压，以使LDO能够根据模拟控制电压对DC-DC转换器的转换后的输出电压进行稳压，从而实现对输出电压的高精度的控制。

然而，当上述电路中的电流较大时，LDO功耗高，导致LDO发热严重。而当多个通道的上述电路同时在较大的电流工作时，会使电路板的整体温度升高，从而加剧影响板上的各个电子器件的使用寿命，且大电流的运行使得对电源性能的要求更高。

实用新型内容

为解决或部分解决相关技术中存在的问题，本申请提供一种电池模拟器的电压输出电路及电池模拟器，能够实现对电池模拟器的输出电压的高精度调节，并降低电路功耗。

本申请第一方面提供一种电池模拟器的电压输出电路，包括：

电源、第一直流电压转换器、输出电压反馈电路及电压输出控制电路；其中：

所述电源用于输出电源电压；

所述第一直流电压转换器电连接于所述电源的输出端；所述第一直流电压转换器接收所述电源电压，并输出第一电压；所述第一直流电压转换器还用于接收反馈电压，并根据所述反馈电压的大小，调节所述第一电压的大小；

所述输出电压反馈电路分别电连接于所述第一直流电压转换器的输出端以及所述第一直流电压转换器的输入端；输出电压反馈电路接收所述第一电压以及所述电压输出控制电路输出的模拟控制电压，并向所述第一直流电压转换器输出所述反馈电压；所述输出电压反馈电路比较所述第一电压与所述模拟控制电压的大小，调节所述反馈电压的大小；

所述电压输出控制电路电连接于所述输出电压反馈电路的输入端；电压输出控制电路输出所述模拟控制电压至所述输出电压反馈电路。

在一种实施方式中，所述输出电压反馈电路包括运算放大器；

所述运算放大器的输入端分别电连接于所述第一直流电压转换器的输出端与所述电压输出控制电路的输出端，所述运算放大器的输出端电连接于所述第一直流电压转换器的输入端；

所述运算放大器接收所述第一电压与所述模拟控制电压，并输出所述反馈电压。

在一种实施方式中，所述输出电压反馈电路包括分压电路；

所述分压电路分别电连接于所述第一直流电压转换器的输出端与所述运算放大器的输入端；所述分压电路接收所述第一电压，并将所述第一电压降压为分压电压；所述分压电路向所述运算放大器输出所述分压电压。

在一种实施方式中，所述分压电路包括至少一个分压电阻，所述至少一个分压电阻分别电连接于所述第一直流电压转换器的输出端与所述运算放大器的输入端。

在一种实施方式中，所述电压输出控制电路包括相互连接的处理器和数模转换器，所述处理器输出数字控制信号至所述数模转换器，以使所述数模转换器根据所述数字控制信号输出所述模拟控制电压。

在一种实施方式中，所述电压输出控制电路包括第二直流电压转换器，所述第二直流电压转换器电连接于所述处理器，所述第二直流电压转换器用于接收输入电压并转换为预设电压值的供电电压至所述处理器。

在一种实施方式中，所述第二直流电压转换器与所述电源电连接，所述第二直流电压转换器接收的所述输入电压为所述电源电压。

在一种实施方式中，所述电压输出控制电路包括单片机和隔离芯片，所述隔离芯片分别电连接于所述单片机和所述处理器，所述单片机发送根据不同的所述第一电压对应的所述数字控制信号，所述隔离芯片接收所述单片机发送的所述数字控制信号，并将所述数字控制信号传输至所述处理器。在一种实施方式中，所述隔离芯片通过SPI总线与所述处理器连接，所述处理器通过所述SPI总线与所述数模转换器连接。

本申请第二方面提供一种电池模拟器，包括：如上所述的电压输出电路。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请实施例提供的电池模拟器的电压输出电路，通过第一直流电压转换器将电源的电源电压转换为第一电压。输出电压反馈电路根据第一电压与电压输出控制电路输出的模拟控制电压，产生反馈电压。第一直流电压转换器接收反馈电压，并根据反馈电压的大小，调节第一电压的大小。这样，通过控制模拟控制电压，最终可实现对第一电压的调节，即实现对电池模拟器的输出电压的调节。上述电压输出电路无需使用传统的低压差线性稳压器即可实现对第一电压的高精度控制，实现了对电路的简化处理，优化了电路结构，利于降低电路功耗，避免电路板严重发热。

进一步的，本申请实施例提供的电压输出控制电路，通过单片机发送不同的第一电压对应的数字控制信号至处理器，以使处理器将数字控制信号传输至数模转换器后，数模转换器输出对应的模拟控制电压，通过调节模拟控制电压以调节反馈电压的大小，继而精确控制第一电压，保持第一电压的稳定性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

通过结合附图对本申请示例性实施方式进行更详细的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本申请示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1是本申请实施例示出的电池模拟器的电压输出电路的结构示意图；

图2是本申请实施例示出的电池模拟器的电压输出电路的另一结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的实施方式。虽然附图中显示了本申请的实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本申请更加透彻和完整，并且能够将本申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

相关技术中，当电池模拟器的电压输出电路中的电流较大时，LDO功耗高，导致LDO发热严重。而当多个通道的上述电路同时在较大的电流工作时，会使电路板的整体温度升高，从而加剧影响板上的各个电子器件的使用寿命，且大电流的运行使得对电源性能的要求更高。

针对上述问题，本申请实施例提供一种电池模拟器的电压输出电路及电池模拟器，能够实现对输出电压的高精度调节，并降低电路功耗。

以下结合附图详细描述本申请实施例的技术方案。

图1是本申请实施例示出的电池模拟器的电压输出电路的结构示意图。

参见图1，本实施例提供的一种电池模拟器的电压输出电路，包括电源100、第一直流电压转换器200、输出电压反馈电路300以及电压输出控制电路400。

电源100用于输出电源电压。

第一直流电压转换器200电连接于电源100的输出端。第一直流电压转换器200接收电源电压，并输出第一电压。第一直流电压转换器200还用于接收反馈电压，并根据反馈电压的大小，调节第一电压的大小。

输出电压反馈电路300分别电连接于第一直流电压转换器200的输出端以及第一直流电压转换器200的输入端。输出电压反馈电路300接收第一电压以及模拟控制电压，并向第一直流电压转换器200输出反馈电压。输出电压反馈电路300比较第一电压与模拟控制电压的大小，调节反馈电压的大小。

电压输出控制电路400电连接于输出电压反馈电路300的输入端。电压输出控制电路400输出模拟控制电压至输出电压反馈电路300。

本申请的调节后的第一电压即为电池模拟器最终输出的输出电压。本申请实施例提供的电池模拟器的电压输出电路，通过第一直流电压转换器200将电源100的电源电压转换为第一电压。输出电压反馈电路300根据第一电压与电压输出控制电路400输出的模拟控制电压的大小，调节反馈电压的大小。第一直流电压转换器200接收反馈电压，并根据反馈电压的大小，最终实现调节第一电压的大小。这样的设计，通过控制模拟控制电压，即可实现对第一电压的调节。上述电压输出电路无需使用传统的低压差线性稳压器即可实现对第一电压的高精度控制，实现了对电路的简化处理，优化了电路结构，利于降低电路功耗，避免电路板严重发热。

进一步地，在一实施例中，电池模拟器的电源100用于模拟输出汽车的动力电池的电源电压。在本申请实施例中，第一直流电压转换器200用于实现隔离以及降压的功能。可以理解，当电池电量较低时，电池输出的电源电压将会降低。这样，第一直流电压转换器200接收到的电源电压的电压值下降，在不进行调节的前提下，第一直流电压转换器200所输出的第一电压的电压值也将会下降，即不经过调节的第一电压会下降，从而无法输出稳定的第一电压。为了精准输出稳定的第一电压，在本申请实施例中，第一直流电压转换器200通过接收经过调节的反馈电压，从而调节第一直流电压转换器200所输出的第一电压。也就是说，反馈电压经过调节会发生大小的变化。具体的，第一直流电压转换器200通过将电源电压与反馈电压相减，以输出第一电压。当电源电压变小时，反馈电压经过调节变大，从而确保电源电压与反馈电压的差值不变，继而确保第一电压的稳定输出。这样，通过调节反馈电压的大小，即可调节第一电压，以升高第一电压的电压值，进而保障第一电压的电压值的稳定性，即实现了对第一电压的高精度控制。

为了便于上述原理的理解，特举例说明。例如，电源100的电源电压为12V，第一直流电压转换器200接收12V的电源电压，第一直流电压转换器200会输出7V的第一电压。当电源100的电量下降时，电源100的电源电压将略低于12V，第一直流电压转换器200输出的第一电压也将略低于7V。此时，为了使第一电压稳定在7V，第一直流电压转换器200通过接收反馈电压，可通过降低反馈电压的电压值，以实现对第一电压的调节，进而可以使得第一直流电压转换器200输出的第一电压稳定在7V，实现对第一电压的高精度控制。

还需要说明的是，相关技术中，电池模拟器的电压输出电路一般通过低压差线性稳压器保障对第一电压的电压值的稳定性。然而，由于第一直流电压转换器200在电池模拟器的电路中起降压作用，从而使得与第一直流电压转换器200输出端连接的电路的电流较大，即低压差线性稳压器的输入电流较大，从而使得低压差线性稳压器功耗高，导致低压差线性稳压器发热严重。而在本申请的实施例中，通过输出电压反馈电路300及电压输出控制电路400，直接控制第一直流电压转换器200的第一电压的电压值，以保障第一电压的电压值的稳定性，从而不需使用低压差线性稳压器，并且达到了优化了电路结构、降低电路功耗、避免电路板严重发热的目的。

请参阅图2，在本申请实施例中，输出电压反馈电路300包括运算放大器310。运算放大器310的输入端分别电连接于第一直流电压转换器200的输出端与电压输出控制电路400的输出端，运算放大器310的输出端电连接于第一直流电压转换器200的输入端。运算放大器310接收第一电压与模拟控制电压，并输出反馈电压。

具体的，为了实现对反馈电压的调节以稳定第一电压，在一实施例中，运算放大器310的同相输入端接收第一电压，运算放大器310的同相输入端还经接地电阻R1接地，运算放大器310的反相输入端接收模拟控制电压。运算放大器310的输出端经限流电阻R3接入第一直流电压转换器200的输入端，以向第一直流电压转换器200的输入端输出反馈电压，并且限流电阻R3远离运算放大器310的一端还经地接电阻R4接地。运算放大器310可以比较未经调节的第一电压与模拟控制电压的大小，以调节所述反馈电压的大小，形成调节好的反馈电压，从而根据反馈电压调节第一电压，即形成调节后的第一电压，从而确保第一电压的稳定输出。可以理解，当模拟控制电压的电压值大于第一电压的电压值时，反馈电压的电压值将减小，从而实现对反馈电压的电压值的降低调节。

然而，第一电压的电压值一般比较大，为了便于达到模拟控制电压的电压值大于第一电压的电压值的条件。在其中一个实施例中，输出电压反馈电路300包括分压电路320。分压电路320分别电连接于第一直流电压转换器200的输出端与运算放大器310的输入端。分压电路320接收第一电压，并将第一电压降压为分压电压。分压电路320向运算放大器310输出分压电压。这样，通过分压电路320对第一电压进行降压处理，以向运算放大器310的同相输入端输出电压值比较小的分压电压。那么，模拟控制电压只要大于分压电压，即可实现对反馈电压的调节，以降低反馈电压的电压值。如此，降低了调节反馈电压的实现难度，便于降低反馈电压的电压值。

具体的，在本申请实施例中，分压电路320包括至少一个分压电阻，至少一个分压电阻分别电连接于第一直流电压转换器200的输出端与运算放大器310的输入端。这样，分压电路320可以将其接收到的第一电压通过至少一个分压电阻降低为电压值较小的分压电压。在其中一个实施例中，分压电路320包括一个分压电阻，该分压电阻分别电连接于第一直流电压转换器200的输出端与运算放大器310的输入端。请参见图2，例如，分压电阻R0的一端接入第一直流电压转换器200的输出端，分压电阻R0的另一端接入运算放大器310的同相输入端。第一直流电压转换器200输出的第一电压通过分压电阻R0处理后，转换为电压值较小的分压电压，并向运算放大器310的同相输入端输出。

为了降低反馈电压的大小，在本申请实施例中，电压输出控制电路400包括相互连接的处理器410和数模转换器420，处理器410输出数字控制信号至数模转换器420，以使数模转换器420根据数字控制信号输出模拟控制电压。也就是说，处理器410向数模转换器420输出数字控制信号，数模转换器420将其接收到的数字控制信号转换为模拟控制信号，即模拟控制电压，并输出至运算放大器310的反相输入端。可以理解，基于输出电压反馈电路通过比较第一电压与模拟控制电压的大小，从而调节反馈电压的大小，反馈电压的调节将直接影响第一电压的稳定输出。因此，数字控制信号的输入值将直接影响第一电压的大小。即一个标定值的数字控制信号对应一个标定值的第一电压。通过处理器410输出的数字控制信号，直接控制第一电压的大小。

为了精准控制模拟控制电压，在一实施例中，电压输出控制电路还包括单片机500和隔离芯片440，隔离芯片440分别电连接于单片机500和处理器410，单片机500发送根据不同的第一电压对应的数字控制信号，隔离芯片440接收单片机500发送的数字控制信号，并将数字控制信号传输至处理器410。可以理解，处理器410输出的数字控制信号来自单片机500，处理器410接收来自单片机500的数字控制信号，并将该数字控制信号向数模转换器420输出，以使数模转换器420根据对应的数字控制信号输出对应的模拟控制信号。运算放大器310根据接收到的模拟控制信号，输出不同的反馈电压。第一直流电压转换器200根据接收到不同的反馈电压，将第一电压调节到相应的大小。也就是说，数字控制信号与第一电压形成了一种对应的关系。一个标定值的数字控制信号对应一个标定值的第一电压。这样，通过预先设置在单片机500内的预设数据对照表，该数据对照表标注了不同的第一电压所对应的一个标定的数字控制信号的控制值，从而可以实现对第一电压的高精度控制。

另外，单片机500与处理器410直接电连接，极易串入干扰。通过设置隔离芯片440，隔离芯片440电连接于处理器410，隔离芯片440用于接收单片机500发送的根据不同的第一电压对应的数字控制信号，并将数字控制信号传输至处理器410。如此，隔离芯片440起到了抗干扰的作用，保证了处理器410所接收到的数字控制信号的正确性、可靠性。

进一步的，为了保障数字控制信号传送的可靠性。在其中一个实施例中，隔离芯片440通过SPI总线分别与单片机500和处理器410连接，处理器410通过SPI总线与数模转换器420连接。其中，SPI是串行外设接口(Serial Peripheral Interface)，通过采用SPI总线连接。如此，确保处理器410所接收到的数字控制信号可靠、有效，以保证能够实现不同标定值的数字控制信号与不同标定值的第一电压的一一对应的调节关系。

进一步的，为了保证电路的稳定性，在其中一个实施例中，电压输出控制电路400包括第二直流电压转换器430，第二直流电压转换器430电连接于处理器410，第二直流电压转换器430用于接收输入电压并转换为预设电压值的供电电压至处理器410。例如，第二直流电压转换器430接收某一电源的输入电压，并将输入电压转换为例如5V电压值的供电电压至处理器410，从而保证对处理器410的供电稳定性，保障处理器410运行工作的稳定性及可靠性。

需要说明的是，为第二直流电压转换器430提供输入电压的电源100可以是电池，进一步的，可以是向第一直流电压转换器200输出电源电压的电源100。也就是说，该电源100可以同时向第一直流电压转换器200与第二直流电压转换器430输出电源电压，即第一直流电压转换器200与第二直流电压转换器430并联接入同一个电源100中。另外，为第二直流电压转换器430提供输入电压的电源也可以是不同的电源，本申请对此不作限定。优选的，第二直流电压转换器430与电源100电连接，第二直流电压转换器430接收的输入电压为电源电压。即第一直流电压转换器200与第二直流电压转换器430并联接入同一个电源100。

以上实施例介绍了本申请实施例提供的电池模拟器的电压输出电路，相应地，本申请还提供一种电池模拟器的实施例，本实施例提供的电池模拟器包括如上述任意实施例所描述的电压输出电路。

本实施例提供的电池模拟器，包括电压输出电路。电压输出电路包括：电源100、第一直流电压转换器200、输出电压反馈电路300以及电压输出控制电路400。电源100用于输出电源电压。第一直流电压转换器200电连接于电源100的输出端。第一直流电压转换器200接收电源电压，并输出第一电压。第一直流电压转换器200还用于接收反馈电压，并根据反馈电压的大小，调节第一电压的大小。输出电压反馈电路300分别电连接于第一直流电压转换器200的输出端以及第一直流电压转换器200的输入端。输出电压反馈电路300接收第一电压以及模拟控制电压，并向第一直流电压转换器200输出反馈电压。输出电压反馈电路300比较第一电压与模拟控制电压的大小，调节反馈电压的大小。电压输出控制电路400电连接于输出电压反馈电路300的输入端。电压输出控制电路400输出模拟控制电压至输出电压反馈电路300。该电池模拟器可以实现对第一电压的高精度控制，实现了对电路的简化处理，优化了电路结构，利于降低电路功耗，避免电路板严重发热。

以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种电池模拟器的电压输出电路，其特征在于，包括：电源、第一直流电压转换器、输出电压反馈电路及电压输出控制电路；其中：所述电源用于输出电源电压；

所述第一直流电压转换器电连接于所述电源的输出端；所述第一直流电压转换器接收所述电源电压，并输出第一电压；所述第一直流电压转换器还用于接收反馈电压，并根据所述反馈电压的大小，调节所述第一电压的大小；

所述输出电压反馈电路分别电连接于所述第一直流电压转换器的输出端以及所述第一直流电压转换器的输入端；输出电压反馈电路接收所述第一电压以及所述电压输出控制电路输出的模拟控制电压，并向所述第一直流电压转换器输出所述反馈电压；所述输出电压反馈电路比较所述第一电压与所述模拟控制电压的大小，调节所述反馈电压的大小；

所述电压输出控制电路电连接于所述输出电压反馈电路的输入端；电压输出控制电路输出所述模拟控制电压至所述输出电压反馈电路。

2.根据权利要求1所述的电压输出电路，其特征在于，所述输出电压反馈电路包括运算放大器；

所述运算放大器的输入端分别电连接于所述第一直流电压转换器的输出端与所述电压输出控制电路的输出端，所述运算放大器的输出端电连接于所述第一直流电压转换器的输入端；

所述运算放大器接收所述第一电压与所述模拟控制电压，并输出所述反馈电压。

3.根据权利要求2所述的电压输出电路，其特征在于，所述输出电压反馈电路包括分压电路；

所述分压电路分别电连接于所述第一直流电压转换器的输出端与所述运算放大器的输入端；所述分压电路接收所述第一电压，并将所述第一电压降压为分压电压；所述分压电路向所述运算放大器输出所述分压电压。

4.根据权利要求3所述的电压输出电路，其特征在于：

所述分压电路包括至少一个分压电阻，所述至少一个分压电阻分别电连接于所述第一直流电压转换器的输出端与所述运算放大器的输入端。

5.根据权利要求1所述的电压输出电路，其特征在于：

所述电压输出控制电路包括相互连接的处理器和数模转换器，所述处理器输出数字控制信号至所述数模转换器，以使所述数模转换器根据所述数字控制信号输出所述模拟控制电压。

6.根据权利要求5所述的电压输出电路，其特征在于：

所述电压输出控制电路包括第二直流电压转换器，所述第二直流电压转换器电连接于所述处理器，所述第二直流电压转换器用于接收输入电压并转换为预设电压值的供电电压至所述处理器。

7.根据权利要求6所述的电压输出电路，其特征在于，

所述第二直流电压转换器与所述电源电连接，所述第二直流电压转换器接收的所述输入电压为所述电源电压。

8.根据权利要求5所述的电压输出电路，其特征在于：

所述电压输出控制电路包括单片机和隔离芯片，所述隔离芯片分别电连接于所述单片机和所述处理器，所述单片机发送根据不同的所述第一电压对应的所述数字控制信号，所述隔离芯片接收所述单片机发送的所述数字控制信号，并将所述数字控制信号传输至所述处理器。

9.根据权利要求8所述的电压输出电路，其特征在于，所述隔离芯片通过SPI总线分别与所述单片机和所述处理器连接，所述处理器通过所述SPI总线与所述数模转换器连接。

10.一种电池模拟器，其特征在于：包括权利要求1至9中任一项所述的电压输出电路。

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