CN216718534U - 一种电压采样电路和电压采样系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电压采样电路，包括光耦合器、分压电路。光耦合器的发光器的第一端连接电池的正极；光耦合器的发光器的第二端连接电池的负极；光耦合器的受光器的第一端连接电源；光耦合器的受光器的第二端连接分压电路中的第一电阻的第一端；分压电路中的第二电阻的第二端接地，第一电阻的第二端和第二电阻的第一端连接并作为采样电压的采集端。采用本技术方案，在对电池电压采样时，通过使用光耦合器将高压与低压进行隔离，保证了电路的安全性与电压采样的准确性。本实用新型还公开了一种电压采样系统，包括上述的电压采样电路，效果同上。

Description

一种电压采样电路和电压采样系统

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种电压采样电路和电压采样系统。

背景技术

电池是将化学能直接转化成电能的一种装置，能够用充电的方式使内部活性物质再生，把电能储存为化学能；需要放电时再次把化学能转换为电能。在对电池充电时，过充会导致电池发热，严重时会导致电池变形，而欠充则会导致电池的容量减少。因此，为了防止电池过充或者欠充，对电池的电压进行检测尤为重要。

当前采用的电压检测方案是对电压进行采样，电池电压通过采样电阻的分压，再经过运放比较后得到采样电压，通过采样电压计算出电池的当前电压。但是这种方式没有做到电源地线的隔离，在具体实施中容易受外界干扰而导致采样结果出错。

由此可见，如何将高压与低压进行隔离，保证电路的安全性与电压采样的准确性是本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电压采样电路和电压采样系统，用于在对电池电压采样时，将高压与低压进行隔离，保证电路的安全性与电压采样的准确性。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种电压采样电路，该电路包括：

光耦合器、分压电路；

所述光耦合器的发光器的第一端连接电池的正极；所述光耦合器的发光器的第二端连接所述电池的负极；所述光耦合器的受光器的第一端连接电源；所述光耦合器的受光器的第二端连接所述分压电路中的第一电阻的第一端；所述分压电路中的第二电阻的第二端接地，所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第一端连接并作为采样电压的采集端。

优选的，还包括：限流电路；

所述光耦合器的发光器的第一端通过所述限流电路连接所述电池的正极。

优选的，还包括：滤波电路；

所述滤波电路的第一端连接所述采样电压的采集端；

所述滤波电路的第二端接地。

优选的，还包括：抗干扰电路；

所述抗干扰电路的第一端连接所述限流电路的第一端和所述电池的正极；

所述抗干扰电路的第二端连接所述电池的负极和所述光耦合器的发光器的第二端。

优选的，还包括：二极管；

所述二极管的阳极连接所述电池的正极，所述二极管的阴极连接所述抗干扰电路的第一端和上述限流电路的第一端。

优选的，还包括：报警装置；

所述报警装置的第一端连接所述限流电路的第二端；

所述报警装置的第二端连接所述光耦合器的发光器的第一端。

优选的，所述抗干扰电路为电容；

所述电容的正极作为所述抗干扰电路的第一端连接所述限流电路的第一端和所述电池的正极；

所述电容的负极作为所述抗干扰电路的第二端连接所述电池的负极和所述光耦合器的发光器的第二端。

为解决上述技术问题，本实用新型还提供一种电压采样系统，该系统包括上述的电压采样电路。

本实用新型所提供的电压采样电路，包括光耦合器、分压电路。光耦合器的发光器的第一端连接电池的正极；光耦合器的发光器的第二端连接电池的负极；光耦合器的受光器的第一端连接电源；光耦合器的受光器的第二端连接分压电路中的第一电阻的第一端；分压电路中的第二电阻的第二端接地，第一电阻的第二端和第二电阻的第一端连接并作为采样电压的采集端。采用本技术方案，在对电池电压采样时，通过使用光耦合器将高压与低压进行隔离，保证了电路的安全性与电压采样的准确性。

此外，本实用新型所提供的电压采样系统，包括上述的电压采样电路，效果同上。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种电压采样电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护范围。

电池是将化学能直接转化成电能的一种装置，能够用充电的方式使内部活性物质再生，把电能储存为化学能；需要放电时再次把化学能转换为电能。利用电池作为能量来源，可以得到具有稳定电压，稳定电流，长时间稳定供电，受外界影响很小的电流，并且电池结构简单，携带方便，充放电操作简便易行，不受外界气候和温度的影响，性能稳定可靠，在现代社会生活中的各个方面发挥有很大作用。在对电池充电时，过充会导致电池发热，严重时会导致电池变形，而欠充则会导致电池的容量减少。因此，为了防止电池过充或者欠充，对电池的电压进行检测尤为重要。

当前采用的电压检测方案是对电压进行采样，电池电压通过采样电阻的分压，再经过运放比较后得到采样电压，通过采样电压计算出电池的当前电压。但是这种方式没有做到电源地线的隔离，在具体实施中容易受外界干扰而导致采样结果出错。

本实用新型的核心是提供一种电压采样电路和电压采样系统，用于在对电压采样时，将高压与低压进行隔离，保证电路的安全性与电压采样的准确性。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

图1为本实用新型实施例提供的一种电压采样电路的电路图，如图1所示，该电路包括：

光耦合器U1、分压电路；

光耦合器U1的发光器的第一端连接电池U2的正极；光耦合器U1的发光器的第二端连接电池U2的负极；光耦合器U1的受光器的第一端连接电源；光耦合器U1的受光器的第二端连接分压电路中的第一电阻R1的第一端；分压电路中的第二电阻R2的第二端接地，第一电阻R1的第二端和第二电阻R2的第一端连接并作为采样电压的采集端，如图1中的SING。

其中，光耦合器U1亦称光电隔离器，简称光耦。光耦合器U1以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光耦合器U1一般由三部分组成:光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管D1，使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。

图1中所示的第一电阻R1和第二电阻R2并不构成对分压电路的限制，可以理解的是，第一电阻R1和第二电阻R2可以是单个的电阻，也可以是多个电阻的组合。

在具体实施中，采集端通常与处理器连接，例如ADC芯片或者微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)，用于通过采样电压推断出电池U2是否充满。处理器也可以连接指示灯等报警装置，当电池U2充满电时发出警报，或者与充电电路连接，在推断出电池U2充满电时控制充电电路断开。

本实用新型实施例所提供的电压采样电路，包括光耦合器、分压电路。光耦合器的发光器的第一端连接电池的正极；光耦合器的发光器的第二端连接电池的负极；光耦合器的受光器的第一端连接电源；光耦合器的受光器的第二端连接分压电路中的第一电阻的第一端；分压电路中的第二电阻的第二端接地，第一电阻的第二端和第二电阻的第一端连接并作为采样电压的采集端。采用本技术方案，在对电池电压采样时，通过使用光耦合器将高压与低压进行隔离，保证了电路的安全性与电压采样的准确性。

在具体实施中，由于光耦合器U1的发光器为发光二极管D1，随着电池U2充电电压增大，容易烧毁光耦合器U1。

在本实施例中，电压采样电路还包括：限流电路。

光耦合器U1的发光器的第一端通过限流电路连接电池U2的正极。

本实用新型实施例提供一种具体的限流电路，如图1所示，该限流电路包括第三电阻R3和第四电阻R4。第三电阻R3的第一端和第四电阻R4的第一端共同连接电池U2的正极，第三电阻R3的第二端和第四电阻R4的第二端共同光耦合器U1的发光器的第一端。

可以理解的是，图1所示的第三电阻R3和第四电阻R4并不构成对限流电路的限制，在具体实施中，限流电路还可以包括更多或少的电阻。

本实用新型实施例所提供的电压采样电路，通过增加限流电路，对流入光耦合器的电流进行限制，防止光耦合器被烧毁。

在上述实施例的基础上，在本实施例中，电压采样电路还包括：滤波电路；

滤波电路的第一端连接采样电压的采集端；

滤波电路的第二端接地。

如图1所示，滤波电路包括第一电容C1和第二电容C2。第一电容C1的第一端和第二电容C2的第一端共同作为滤波电路的第一端连接采样电压的采集端，第一电容C1的第二端和第二电容C2的第二端共同作为滤波电路的第二端接地。

本实用新型实施例所提供的电压采样电路，采用滤波电路尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分，保留直流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得比较平滑。

在具体实施中，由于光耦合器U1的发光器的额定电流很小，电压采样电路往往与其他电路共同使用，容易受到其他电路的影响而导致电压采样电路异常启动，造成不必要的消耗和安全隐患。

在上述实施例的基础上，在本实施例中，还包括：抗干扰电路；

抗干扰电路的第一端连接限流电路的第一端和电池U2的正极；

抗干扰电路的第二端连接电池U2的负极和光耦合器U1的发光器的第二端。

在其他实施例中，抗干扰电路可以是电容，通过滤波来防止电压采样电路异常启动，还可以包括电阻，通过提高光耦合器U1的启动电压也以防止电压采样电路异常启动。当然，也可以是电容和电阻组合的形式，这里不做限定。

本实用新型实施例所提供的电压采样电路，通过增加抗干扰电路，防止电压采样电路受到其他电路影响而造成异常启动。

在上述实施例中，若抗干扰电路为电容，在电池U2放电时，电容起到抗干扰作用。但是由于电容的特性，当电池U2停止放电时，电容则会释放存储的电荷，流入电池U2，造成损坏。

如图1所示，在上述实施例的基础上，在本实施例中，还包括：二极管D1。

二极管D1的阳极连接电池U2的正极，二极管D1的阴极连接限流电路的第一端和抗干扰电路的第一端。

本实用新型实施例所提供的电压采样电路，利用二极管的单向导通性，防止电容放电流入电池造成损坏。

在上述实施例的基础上，在本实施例中，还包括：报警装置。

报警装置的第一端连接限流电路的第二端；

报警装置的第二端连接光耦合器U1的发光器的第一端。

在具体实施中，报警装置可以为指示灯等。可以理解的是，当电压采样电路正常工作时，指示灯亮起，处理器获取采样电压。而如果指示灯亮起，处理器未获取到采样电压，则说明光耦合器U1的受光器部分或者后续电路发生了损坏。

本实用新型实施例所提供的电压采样电路，通过报警装置可以在电路故障时，便于技术人员排查故障。

如图1所示，在上述实施例的基础上，在本实施例中，抗干扰电路包括的电容为第三电容C3；

第三电容C3的正极作为抗干扰电路的第一端连接限流电路的第一端和电池U2的正极；

第三电容C3的负极作为抗干扰电路的第二端连接电池U2的负极和光耦合器U1的发光器的第二端。

本实用新型实施例所提供的电压采样电路，第三电容可以滤除高频杂波，防止电压采样电路受到其他电路影响而造成异常启动。

本实用新型实施例还提供一种电压采样系统，包括电池、电源等，还包括上述的电压采样电路。

本实用新型实施例所提供的电压采样系统，包括上述的电压采样电路，该电路包括光耦合器、分压电路。光耦合器的发光器的第一端连接电池的正极；光耦合器的发光器的第二端连接电池的负极；光耦合器的受光器的第一端连接电源；光耦合器的受光器的第二端连接分压电路中的第一电阻的第一端；分压电路中的第二电阻的第二端接地，第一电阻的第二端和第二电阻的第一端连接并作为采样电压的采集端。采用本技术方案，在对电池电压采样时，通过使用光耦合器将高压与低压进行隔离，保证了电路的安全性与电压采样的准确性。

以上对本实用新型所提供的电压采样电路和电压采样系统进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (8)

1.一种电压采样电路，其特征在于，包括：

光耦合器、分压电路；

所述光耦合器的发光器的第一端连接电池的正极；所述光耦合器的发光器的第二端连接所述电池的负极；所述光耦合器的受光器的第一端连接电源；所述光耦合器的受光器的第二端连接所述分压电路中的第一电阻的第一端；所述分压电路中的第二电阻的第二端接地，所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第一端连接并作为采样电压的采集端。

2.根据权利要求1所述的电压采样电路，其特征在于，还包括：限流电路；

所述光耦合器的发光器的第一端通过所述限流电路连接所述电池的正极。

3.根据权利要求2所述的电压采样电路，其特征在于，还包括：滤波电路；

所述滤波电路的第一端连接所述采样电压的采集端；

所述滤波电路的第二端接地。

4.根据权利要求2所述的电压采样电路，其特征在于，还包括：抗干扰电路；

所述抗干扰电路的第一端连接所述限流电路的第一端和所述电池的正极；

所述抗干扰电路的第二端连接所述电池的负极和所述光耦合器的发光器的第二端。

5.根据权利要求4所述的电压采样电路，其特征在于，还包括：二极管；

所述二极管的阳极连接所述电池的正极，所述二极管的阴极连接所述抗干扰电路的第一端和所述限流电路的第一端。

6.根据权利要求2至5任意一项所述的电压采样电路，其特征在于，还包括：报警装置；

所述报警装置的第一端连接所述限流电路的第二端；

所述报警装置的第二端连接所述光耦合器的发光器的第一端。

7.根据权利要求4所述的电压采样电路，其特征在于，所述抗干扰电路为电容；

所述电容的正极作为所述抗干扰电路的第一端连接所述限流电路的第一端和所述电池的正极；

所述电容的负极作为所述抗干扰电路的第二端连接所述电池的负极和所述光耦合器的发光器的第二端。

8.一种电压采样系统，其特征在于，包括权利要求1至7任意一项所述的电压采样电路。

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