CN216313069U - 一种电平转换系统 - Google Patents

Abstract

在本实用新型实施例中，提供了一种电平转换系统，包括：第一电平转换单元，第一电平转换单元的一端与电池管理系统的通信接口接收端连接，第一电平转换单元的另一端与主机通信接口发送端连接；第二电平转换单元，第二电平转换单元的一端与电池管理系统的通信接口发送端连接，第二电平转换单元的另一端与主机的通信接口接收端连接。本实用新型通过第一电平转换单元以及第二电平转换单元，在电池管理系统通信接口发送端与主机通信接口接收端之间进行高电平与低电平的转换。进而实现电池管理系统与主机之间的电平转换，无需采用电平转换芯片，成本较低，且电路元件较少，占用面积少，便于PCB板设计。

Description

一种电平转换系统

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种电平转换系统。

背景技术

随着新能源电池行业的发展，基于智能、安全、可视化的需求，如何通过通讯方式获取锂离子电池的电压，电流，温度，电池剩余电量(SOC)，电池健康状态(SOH)等信息，成为目前亟待解决的问题。

目前，为解决上述问题，通常在电池给管理系统(Battery Management System，BMS)中增加控制器(Moter Control Unit，MCU)通讯模块。而目前MCU的供电和通讯电压有3.3V、5V等多种，不同的供电电压，导致电池和客户主机无法正常进行通讯，目前通常的做法是，采用专用电平芯片转换通讯电平，但是专用电平芯片的成本较高，电路元件多而复杂，不利于印刷电路板(Printed circuit Boards，PCB)的设计。

综上，目前进行电平转换时，存在成本较高，且不利于PCB板设计的问题。

实用新型内容

为克服现有技术中存在成本较高，且不利于PCB板设计的问题，本实用新型提供了一种电平转换系统，其包括：

第一电平转换单元，第一电平转换单元的一端与电池管理系统的通信接口接收端连接，第一电平转换单元的另一端与主机通信接口发送端连接；

第二电平转换单元，第二电平转换单元的一端与电池管理系统的通信接口发送端连接，第二电平转换单元的另一端与主机通信接口接收端连接。

进一步，第一电平转换单元包括：

第一电平调整模块以及第一电压隔离模块；

第一电平调整模块的第一端与第一电压隔离模块的一端连接，第一电平调整模块的第二端与第一电源连接，第一电平调整模块的第三端与电池管理系统的通信接口接收端连接；

第一电压隔离模块的另一端与主机通信接口发送端连接。

进一步，

当主机通信接口发送端发送的电压为高电平电压时，电压隔离模块用于隔离高电平电压，且第一电平调整模块将电池管理系统的通信接口接收端的电压调整为高电平；

当主机通信接口发送端发送的电压为低电平电压时，电压隔离模块处于导通状态，第一电平调整模块将电池管理系统的通信接口接收端的电压调整为低电平。

进一步，第一电平调整模块包括：

第一电阻以及第二电阻；

第一电阻的一端与主机通信接口发送端连接，第一电阻的另一端与第二电阻的一端以及第一电压隔离模块连接；

第二电阻的另一端与第一电源连接。

进一步，第二电平转换单元包括：

第二电压隔离模块、第一开关模块、第二开关模块以及第二电平调整模块；

第二电压隔离模块的一端与电池管理系统的通信接口发送端连接，第二电压隔离模块的另一端与第一开关模块的一端连接；

第一开关模块的另一端与第二开关模块的一端连接；

第二开关模块的另一端与第二电平调整模块的第一端连接；

第二电平调整模块的第二端与第二电源连接，第二电平调整模块的第三端与主机通信接口接收端连接。

进一步，第一开关模块包括：

第三电阻、第四电阻以及第一三极管；

第四电阻的一端与第二电压隔离模块连接，第四电阻的另一端与第三电阻的第一端以及第一三级管的第一极连接，第一极三级管的第二极与第三电阻的第二端，与第三电源连接；

第一三极管的第三极与第二开关模块连接。

进一步，第二开关模块包括：

第五电阻、第六电阻以及第二三极管；

第五电阻的第一端与第一开关模块连接，第五电阻的第二端与第六电阻的第一端以及第二三极管的第一极连接，第六电阻的第二端与第二三极管的第二极连接且接地；

第二三极管的第三极与第二电压隔离模块连接。

进一步，第二电平调整模块包括：

第七电阻以及第八电阻；

第七电阻的一端与第八电阻以及第二开关模块连接，第七电阻的另一端与第二电源连接；

第八电阻与主机通信接口接收端连接。

进一步，

当电池管理系统的通信接口发送端发送的电压为高电平时，第二电压隔离模块用于隔离高电平电压，且第一开关模块与第二开关模块处于关闭状态，第二电平调整模块用于将主机通信接口接收端的电压调整为高电平。

进一步，

当电池管理系统的通信接口发送端发送的电压为低电平时，第二电压隔离模块、第一开关模块以及第二开关模块处于导通状态，第二电平调整模块将主机通信接口接收端的电压调整为低电平。

在本实用新型实施例中，提供了一种电平转换系统，包括：第一电平转换单元，第一电平转换单元的一端与电池管理系统的通信接口接收端连接，第一电平转换单元的另一端与主机通信接口发送端连接；第二电平转换单元，第二电平转换单元的一端与电池管理系统的通信接口发送端连接，第二电平转换单元的另一端与主机的通信接口接收端连接。本实用新型通过第一电平转换单元将主机通信接口发送端低电平向电池管理系统的通信接口接收端低电平进行转换，并通过第二电平转换单元将电池管理系统通信接口发送端低电平向主机通信接口接收端低电平进行转换。进而实现电池管理系统与主机之间的电平转换，无需采用电平转换芯片，成本较低，且电路元件较少，占用面积少，便于PCB 板设计。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种电平转换系统的模块示意图；

图2是本实用新型提供的一种第一电平转换单元的模块示意图；

图3是本实用新型提供的一种电平转换系统的电路图；

图4是本实用新型提供的一种第二电平转换单元的模块示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参见图1，本实用新型实施例中，提供了一种电平转换系统，包括：第一电平转换单元10，第一电平转换单元10的一端与电池管理系统20的通信接口接收端连接，第一电平转换单元10的另一端与主机30通信接口发送端连接；第二电平转换单元40，第二电平转换单元40的一端与电池管理系统20的通信接口发送端连接，第二电平转换单元40的另一端与主机30的通信接口接收端连接。本实用新型通过第一电平转换单元将主机通信接口发送端低电平向电池管理系统的通信接口接收端低电平进行转换，并通过第二电平转换单元将电池管理系统通信接口发送端低电平向主机通信接口接收端低电平进行转换。进而实现电池管理系统与主机之间的电平转换，无需采用电平转换芯片，成本较低，且电路元件较少，占用面积少，便于PCB板设计。

参见图2，在本实用新型一实施例中，第一电平转换单元包括：第一电平调整模块11以及第一电压隔离模块12；第一电平调整模块11的第一端与第一电压隔离模块12的一端连接，第一电平调整模块11的第二端与第一电源U1连接，第一电平调整模块12的第三端与电池管理系统20的通信接口接收端连接；第一电压隔离模块12的另一端与主机30通信接口发送端连接。通过第一电压隔离模块隔离主机通信接口接收端的高电平，以防止伤害电池管理系统的通信接口接收端，并且通过第一电平调整模块将电池管理通信接口接收端的电平转换为高电平或者低电平，以实现电池管理系统与主机之间电平转换，无需电平转换芯片，电路元件简单，占用面积小，便于PCB板的设计。

在本实用新型一实施例中，当主机30通信接口发送端发送的电压为高电平电压时，第一电压隔离模块11用于隔离该高电平电压，且第一电平调整模块12 将电池管理系统20的通信接口接收端的电压调整为高电平。

在本实用新型一实施例中，当主机30通信接口发送端发送的电压为低电平电压时，第一电压隔离模块11处于导通状态，第一电平调整模块12将电池管理系统20的通信接口接收端的电压调整为低电平。

进一步，参见图3，第一电平调整模块12包括：第一电阻R1以及第二电阻 R2；第一电阻R1的一端与主机30通信接口发送端连接，第一电阻R2的另一端与第二电阻R2的一端以及第一电压隔离模块11连接；第二电阻R2的另一端与第一电源U1连接。

其中，该第一电阻R1为限流电阻，该第二电阻R2为上拉电阻，第一电压隔离模块11可为二极管D1，该二极管D1的型号可为1N4148W。

在本实用新型一实施场景中，比如，该主机30的通信接口发送端为5V_TX，该第一电源U1的电压为+3.3V，该电池管理系统20的通信接口接收端为 3.3V_RX。根据该二极管D1具备单向导通特性，可以隔离主机30通信接口发送端的高电平，并且当主机30通信接口发送端5V_TX为高电平时，在二极管D1 的隔离下，电池管理系统20的通信接口接收端3.3V_RX通过第二电阻R2与第一电源U1的+3.3V电平进行上拉，使得电池管理系统20的通信接口接收端的 3.3V_RX保持为高电平，进而实现主机30的电压5V转换为电池管理系统20的电源3.3V输出；当主机30通信接口发送端电压为低电平时，二极管D1处于导通状态，第二电阻R2和二极管D1将电池管理系统20的通信接口接收端的 3.3V_RX拉低，进而实现将电池管理系统20的通信接口接收端的3.3V_RX转换为低电平。

参见图4、在本实用新型一实施例中，第二电平转换单元40包括：第二电压隔离模块41、第一开关模块42、第二开关模块43以及第二电平调整模块44；第二电压隔离模块41的一端与电池管理系统20的通信接口发送端连接，第二电压隔离模块41的另一端与第一开关模块42的一端连接；第一开关模块42的另一端与第二开关模块43的一端连接；第二开关模块43的另一端与第二电平调整模块44的第一端连接；第二电平调整模块44的第二端与第二电源U2连接，第二电平调整模块44的第三端与主机30通信接口接收端连接。通过第一电源隔离模块隔离电池管理系统的通信接口发送端的高电平，或者通过第一电源隔离模块、第一开关模块以及第二开关模块导通电池管理系统的通信接口发送端的低电平，进而通过第二电源调整模块将主机通信接口接收端的电压电平调整为高电平或者低电平，以实现电池管理系统与主机之间电平转换，无需电平转换芯片，电路元件简单，占用面积小，便于PCB板的设计。

在本实用新型一实施例中，当电池管理系统20的通信接口发送端发送的电压为高电平时，第二电压隔离模块41用于隔离该高电平电压，且第一开关模块 42与第二开关模块43处于关闭状态，第二电平调整模块44用于将主机30通信接口接收端的电压调整为高电平。

在本实用新型一实施例中，当电池管理系统20的通信接口发送端发送的电压为低电平时，第二电压隔离模块41、第一开关模块42以及第二开关模块43 处于导通状态，第二电平调整模块44将主机30通信接口接收端的电压调整为低电平。

其中，该第二电压隔离模块41可为二极管D2，该二极管D2的型号可为 1N4148W。

参见图3，在本实用新型实施例中，第一开关模块42包括：第三电阻R3、第四电阻R4以及第一三极管Q1；第四电阻R4的一端与第二电压隔离模块41连接，第四电阻R4的另一端与第三电阻R3的第一端以及第一三级管Q1的第一极连接，第一三级管Q1的第二极与第三电阻R3的第二端，与第三电源U3连接；第一三极管Q1的第三极与第二开关模块43连接。

其中，第一三级管Q1为PNP型三极管，该第一三极管Q1的第一极为基极B，第二极为发射极E，第三极为集电极C。

进一步，该第一三级管Q1的型号可为MMBT5401。

其中R3为偏置电阻。

参见图3，在本实用新型实施例中，第二开关模块包括：第五电阻R5、第六电阻R6以及第二三极管Q2；第五电阻R5的第一端与第一开关模块42连接，第五电阻R5的第二端与第六电阻R6的第一端以及第二三极管Q2的第一极连接，第六电阻R6的第二端与第二三极管Q2的第二极连接且接地；第二三极管Q2的第三极与第二电压隔离模块41连接。

其中，第二三级管Q2为NPN型三极管，该第二三极管Q2的第一极为基极B，第二极为发射极E，第三极为集电极C。

进一步，该第二三级管Q2的型号可为MMBT5551。

其中，R6为偏置电阻。

参见图3，在本实用新型实施例中，第二电平调整模块44包括：第七电阻 R7以及第八电阻R8；第七电阻R7的一端与第八电阻R8以及第二开关模块43 连接，第七电阻R7的另一端与第二电源U2连接；第八电阻R8与主机30通信接口接收端连接。

在本实用新型一实施场景中，该主机30的通信接口接收端为5V_RX，该第二电源U2的电压为+3.3V，该第三电源的电压为+5V，该电池管理系统20的通信接口发送端为3.3V_TX。当电池管理系统20的通信发送端3.3V_TX为高电平时，根据该二极管D2阻止了电池管理系统20的通信接口发送端3.3V_TX的3.3V 高电平向第四电阻R4方向传输，第一三级管Q1的基极B以及发射极E被第三电阻R3上拉，因此第一三极管Q1处于关闭状态，第二三极管Q2的基极B以及发射极E被第六电阻R6下拉，因此第二三极管Q2处于关闭状态，主机30通信接口的接收端5V_RX通过第八电阻R8以及第七电阻R7上拉到+5V，主机30的通信接口接收端5V_RX保持高电平+5V，从而实现电池管理系统20的电压3.3V 转换为+5V电压输出；当电池管理系统20的通信发送端3.3V_TX为低电平时，二极管D1导通，第四电阻R4将第一三极管Q1的基极B拉到低电平，第一三极管Q1的发射极E以及集电极C导通，将+3.3V电平通过第五电阻R5传输到第二三极管Q2的基极B，第二三极管Q2的集电极C以及发射极E导通，主机30通信接口的接收端5V_RX通过第八电阻R8下拉到GND(0V)，从而实现电池管理系统的通信接口发送端低电平向主机通信接收端低电平的转换。

为便于对本实用新型所提供的电平转换方案进行说明，提供了如下表所述的4种工作状态：

其中，第一种工作状态为当主机30通信接口的发送端5V_TX为高电平时，通过第一电平转换单元10将电池管理系统20的通信接口的接收端3.3V_RX转换为高电平；第二种工作状态为当主机30通信接口的发送端5V_TX为低电平时，通过第一电平转换单元10将电池管理系统20的通信接口的接收端3.3V_RX转换为低电平；第三种工作状态为当电池管理系统20的通信接口的发送端3.3V_TX 为高电平时，通过第二电平转换单元20将主机30通信接口接收端5V_RX转换为高电平；第四种工作状态为当电池管理系统20的通信接口的发送端3.3V_TX 为低电平时，通过第二电平转换单元20将主机30通信接口接收端5V_RX转换为低电平。

其中1表示高电平，0表示低电平。

本实用新型中，通过第一电平转换单元将主机通信接口发送端低电平向电池管理系统的通信接口接收端进行转换，并通过第二电平转换单元将电池管理系统通信接口发送端低电平向主机通信接口接收端低电平进行转换。进而实现电池管理系统与主机之间的电平转换，无需采用电平转换芯片，成本较低，且电路元件较少，占用面积少，便于PCB板设计。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电平转换系统，其特征在于，所述电平转换系统包括：

第一电平转换单元，所述第一电平转换单元的一端与电池管理系统的通信接口接收端连接，所述第一电平转换单元的另一端与主机通信接口发送端连接；

第二电平转换单元，所述第二电平转换单元的一端与所述电池管理系统的通信接口发送端连接，所述第二电平转换单元的另一端与所述主机通信接口接收端连接。

2.根据权利要求1所述的电平转换系统，其特征在于，所述第一电平转换单元包括：

第一电平调整模块以及第一电压隔离模块；

所述第一电平调整模块的第一端与所述第一电压隔离模块的一端连接，所述第一电平调整模块的第二端与第一电源连接，所述第一电平调整模块的第三端与所述电池管理系统的通信接口接收端连接；

所述第一电压隔离模块的另一端与所述主机通信接口发送端连接。

3.根据权利要求2所述的电平转换系统，其特征在于，

当所述主机通信接口发送端发送的电压为高电平电压时，所述第一电压隔离模块用于隔离所述高电平电压，且所述第一电平调整模块将所述电池管理系统的通信接口接收端的电压调整为高电平；

当所述主机通信接口发送端发送的电压为低电平电压时，所述第一电压隔离模块处于导通状态，所述第一电平调整模块将所述电池管理系统的通信接口接收端的电压调整为低电平。

4.如权利要求2所述的电平转换系统，其特征在于，所述第一电平调整模块包括：

第一电阻以及第二电阻；

所述第一电阻的一端与所述主机通信接口发送端连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端以及所述第一电压隔离模块连接；

所述第二电阻的另一端与所述第一电源连接。

5.根据权利要求1所述的电平转换系统，其特征在于，所述第二电平转换单元包括：

第二电压隔离模块、第一开关模块、第二开关模块以及第二电平调整模块；

所述第二电压隔离模块的一端与所述电池管理系统的通信接口发送端连接，所述第二电压隔离模块的另一端与所述第一开关模块的一端连接；

所述第一开关模块的另一端与所述第二开关模块的一端连接；

所述第二开关模块的另一端与所述第二电平调整模块的第一端连接；

所述第二电平调整模块的第二端与第二电源连接，所述第二电平调整模块的第三端与所述主机通信接口接收端连接。

6.根据权利要求5所述的电平转换系统，其特征在于，所述第一开关模块包括：

第三电阻、第四电阻以及第一三极管；

所述第四电阻的一端与所述第二电压隔离模块连接，所述第四电阻的另一端与所述第三电阻的第一端以及第一三级管的第一极连接，所述第一极三级管的第二极与所述第三电阻的第二端，与第三电源连接；

所述第一三极管的第三极与所述第二开关模块连接。

7.如权利要求5所述的电平转换系统，其特征在于，所述第二开关模块包括：

第五电阻、第六电阻以及第二三极管；

所述第五电阻的第一端与所述第一开关模块连接，所述第五电阻的第二端与所述第六电阻的第一端以及所述第二三极管的第一极连接，所述第六电阻的第二端与所述第二三极管的第二极连接且接地；

所述第二三极管的第三极与所述第二电压隔离模块连接。

8.如权利要求5所述的电平转换系统，其特征在于，所述第二电平调整模块包括：

第七电阻以及第八电阻；

所述第七电阻的一端与所述第八电阻以及所述第二开关模块连接，所述第七电阻的另一端与所述第二电源连接；

所述第八电阻与所述主机通信接口接收端连接。

9.如权利要求5所述的电平转换系统，其特征在于，

当所述电池管理系统的通信接口发送端发送的电压为高电平时，所述第二电压隔离模块用于隔离所述高电平电压，且所述第一开关模块与所述第二开关模块处于关闭状态，所述第二电平调整模块用于将所述主机通信接口接收端的电压调整为高电平。

10.如权利要求5所述的电平转换系统，其特征在于，

当所述电池管理系统的通信接口发送端发送的电压为低电平时，所述第二电压隔离模块、所述第一开关模块以及所述第二开关模块处于导通状态，所述第二电平调整模块将所述主机通信接口接收端的电压调整为低电平。

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