• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    本实用新型公开了一种电压转电流采样电路，包括电压转电流模块和输出信号处理模块，电压转电流模块包括运放芯片U1、第一输入电路、第二输入电路、反馈电路，第一输入电路的输出端连接运放芯片U1的反相输入端、反馈电路的输入端，第二输入电路的输出端连接运放芯片U1的正相输入端，运放芯片U1的输出端连接反馈电路的驱动端，运放芯片U1的VCC端连接第一正电源，运放芯片U1的VSS端连接第一负电源或地，反馈电路的输出端连接输出电路的输入端、输出信号处理模块的输入端，输出电路的输出端接地。本实用新型使用器件大多为通用器件，成本低，且器件封装小，能有效减小PCB板的布局面积，有利于PCB板的小型化设计；输出信号稳定，采集方便，适用范围广。
    公开号:CN214335057U
    申请号:CN202022936646.4U
    申请日:2020-12-10
    公开日:2021-10-01
    发明作者:龚聪；何俐鹏；王敏
    申请人:Shenzhen Weimu Technology Co ltd；
    IPC主号:G01R19-25
    专利说明:
    [n0001] 本实用新型涉及一种电压采样电路，尤其涉及一种电压转电流采样电路。
    [n0002] 在模拟信号采集中，需要对两个高共模电压输入信号求差值，但是微控制单元MCU的ADC不能满足这么高的共模电压输入，无法满足采样要求。
    [n0003] 目前，为了解决上述问题，主要有以下两种方法：（1）选用大范围、大共模电压输入的ADC来进行采集；（2）选择带通讯接口的ADC，然后通过通讯隔离，MCU端读通讯端口数据来获取采集信息。
    [n0004] 对于目前使用的方案会存在一个共有的问题就是成本高，不管是直接使用宽电压范围采集的ADC的方案，还是先ADC采集然后用通讯隔离的方案，目前可选的器件成本都会比较高，而且能供选择的器件比较少，会增加项目单板成本和不稳定性。而且，对于隔离通讯采集的方案，要求MCU和ADC的通讯接口进行匹配，这样会占用MCU的通讯端口资源，在软件上也做相应的数据读取动作，会增加系统的复杂性。另外，现有的方案一般对使用场景有特定性，不能兼容的使用到不同的场景中。
    [n0005] 本实用新型提出一种电压转电流采样电路以解决上述技术问题。
    [n0006] 为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：
    [n0007] 一种电压转电流采样电路，包括电压转电流模块和输出信号处理模块，所述电压转电流模块包括运放芯片U1、用于接入第一电压信号的第一输入电路、用于接入第二电压信号的第二输入电路、反馈电路，第一输入电路的输出端连接运放芯片U1的反相输入端、反馈电路的输入端，第二输入电路的输出端连接运放芯片U1的正相输入端，运放芯片U1的输出端连接反馈电路的驱动端，运放芯片U1的VCC端连接第一正电源，运放芯片U1的VSS端连接第一负电源或地，反馈电路的输出端连接输出电路的输入端、输出信号处理模块的输入端，输出电路的输出端接地。
    [n0008] 作为优选，所述第一输入电路包括电阻R1和电阻R2，电阻R1的一端连接第一电压信号，电阻R1的另一端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接运放芯片U1的反相输入端；第二输入电路包括电阻R5，电阻R5的一端连接第二电压信号，电阻R5的另一端连接运放芯片U1的正相输入端。
    [n0009] 作为优选，所述反馈电路包括MOS管Q1和电阻R3，所述电阻R3的一端连接第一输入电路的输出端，电阻R3的另一端连接MOS管Q1的源极，MOS管Q1的漏极连接输出电路的输入端，MOS管Q1的栅极连接运放芯片U1的输出端。
    [n0010] 作为优选，所述输出电路由一个电阻组成，或由至少两个电阻并联而成。
    [n0011] 作为优选，所述输出信号处理模块包括运放U2、电阻R10和电容C4，所述运放U2的正相输入端连接反馈电路的输出端，运放U2的反相输入端、输出端均连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端为采样输出端，运放U2的正电源端连接第二正电源，运放U2的负电源端接地，第二正电源通过电容C4接地。
    [n0012] 作为优选，所述输出信号处理模块还包括由电容C5和电压钳位管Q2，电压钳位管Q2的阳极连接第二正电源，电压钳位管Q2的阴极接地，电压钳位管Q2的中节点连接采样输出端。
    [n0013] 作为优选，所述电压转电流模块还包括稳压二极管D1，稳压二极管D1的阳极接第一负电源或地，稳压二极管D1的阴极连接第一正电源，稳压二极管D1的两端并联有至少一个电容。
    [n0014] 与现有技术相比较，本实用新型使用器件大多为通用器件，成本较低，且器件封装小，能有效减小PCB板的布局面积，有利于PCB板的小型化设计；输出信号稳定，采集方便，不会占用到微控制单元MCU太多的资源，可以应用到很多场景，比如电池模组中高串电芯的电压采集，来补足模拟采集前端采集通道数不够的短板等。
    [n0015] 图1为本实用新型电压转电流采样电路的一种电路图。
    [n0016] 图中，1-电压转电流模块，2-输出信号处理模块。
    [n0017] 以下将结合附图所示的具体实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。
    [n0018] 在本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型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。
    [n0019] 如图1所示，一种电压转电流采样电路，包括电压转电流模块1和输出信号处理模块2，所述电压转电流模块1主要包括运放芯片U1、用于接入第一电压信号的第一输入电路、用于接入第二电压信号的第二输入电路、反馈电路，第一输入电路的输出端连接运放芯片U1的反相输入端、反馈电路的输入端，第二输入电路的输出端连接运放芯片U1的正相输入端，运放芯片U1的输出端连接反馈电路的驱动端，运放芯片U1的VCC端连接第一正电源，运放芯片U1的VSS端连接第一负电源或地，反馈电路的输出端连接输出电路的输入端、输出信号处理模块的输入端，输出电路的输出端接地。
    [n0020] 具体的，第一输入电路包括电阻R1和电阻R2，电阻R1的一端连接第一电压信号，电阻R1的另一端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接运放芯片U1的反相输入端；第二输入电路包括电阻R5，电阻R5的一端连接第二电压信号，电阻R5的另一端连接运放芯片U1的正相输入端；反馈电路包括MOS管Q1和电阻R3，所述电阻R3的一端连接第一输入电路的输出端，电阻R3的另一端连接MOS管Q1的源极，MOS管Q1的漏极连接输出电路的输入端，MOS管Q1的栅极连接运放芯片U1的输出端。
    [n0021] 这里，电压转电流模块1还可以包括稳压二极管D1，实现电路电压的稳定，稳压二极管D1的阳极接第一负电源或地，稳压二极管D1的阴极连接第一正电源，稳压二极管D1的两端并联有至少一个电容，图1中为电容C1和电容C2。
    [n0022] 输出电路可以由一个电阻组成，或由至少两个电阻并联而成。图1中，输出电路由电阻R8、电阻R9并联而成，同时并联有电容C3。
    [n0023] 根据运放芯片U1的虚短和虚断特性，电阻R2和电阻R3之间结点电压V1=VIN2，然后就可以计算出流过R1、R2的电流值I=(VIN2- VIN2)/ (R1+R2)，进而可以计算出流过R8、R9的电流值，从而实现了对应电压转电流的功能。
    [n0024] 输出信号处理模块2可以包括运放U2、电阻R10和电容C4，所述运放U2的正相输入端连接反馈电路的输出端，运放U2的反相输入端、输出端均连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端为采样输出端，运放U2的正电源端连接第二正电源，运放U2的负电源端接地，第二正电源通过电容C4接地。
    [n0025] 通过电压转电流模块1输出的电流值，可以计算出电阻R8、电阻R9两端电压值V2=I*(R8//R9)，再通过运放U2进行内阻转化，最终输出OUT信号到微控制单元MCU的ADC进行采集。相比目前使用的方案，本实用新型输出信号稳定，采集方便，不会占用到微控制单元MCU太多的资源。
    [n0026] 为了保护电路，输出信号处理模块2还可以增加电容C5和电压钳位管Q2，电压钳位管Q2的阳极连接第二正电源，电压钳位管Q2的阴极接地，电压钳位管Q2的中节点连接采样输出端。其中，电压钳位管Q2可以采用型号BAV99的元器件，用于防高过电源电压和负脉冲。
    [n0027] 本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由本申请的权利要求指出。
    [n0028] 应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。
    权利要求:
    Claims (7)
    [0001] 1.一种电压转电流采样电路，其特征在于，包括电压转电流模块和输出信号处理模块，所述电压转电流模块包括运放芯片U1、用于接入第一电压信号的第一输入电路、用于接入第二电压信号的第二输入电路、反馈电路，第一输入电路的输出端连接运放芯片U1的反相输入端、反馈电路的输入端，第二输入电路的输出端连接运放芯片U1的正相输入端，运放芯片U1的输出端连接反馈电路的驱动端，运放芯片U1的VCC端连接第一正电源，运放芯片U1的VSS端连接第一负电源或地，反馈电路的输出端连接输出电路的输入端、输出信号处理模块的输入端，输出电路的输出端接地。
    [0002] 2.根据权利要求1所述的电压转电流采样电路，其特征在于，所述第一输入电路包括电阻R1和电阻R2，电阻R1的一端连接第一电压信号，电阻R1的另一端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接运放芯片U1的反相输入端；第二输入电路包括电阻R5，电阻R5的一端连接第二电压信号，电阻R5的另一端连接运放芯片U1的正相输入端。
    [0003] 3.根据权利要求1所述的电压转电流采样电路，其特征在于，所述反馈电路包括MOS管Q1和电阻R3，所述电阻R3的一端连接第一输入电路的输出端，电阻R3的另一端连接MOS管Q1的源极，MOS管Q1的漏极连接输出电路的输入端，MOS管Q1的栅极连接运放芯片U1的输出端。
    [0004] 4.根据权利要求1所述的电压转电流采样电路，其特征在于，所述输出电路由一个电阻组成，或由至少两个电阻并联而成。
    [0005] 5.根据权利要求1至4任意一项所述的电压转电流采样电路，其特征在于，所述输出信号处理模块包括运放U2、电阻R10和电容C4，所述运放U2的正相输入端连接反馈电路的输出端，运放U2的反相输入端、输出端均连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端为采样输出端，运放U2的正电源端连接第二正电源，运放U2的负电源端接地，第二正电源通过电容C4接地。
    [0006] 6.根据权利要求5所述的电压转电流采样电路，其特征在于，所述输出信号处理模块还包括由电容C5和电压钳位管Q2，电压钳位管Q2的阳极连接第二正电源，电压钳位管Q2的阴极接地，电压钳位管Q2的中节点连接采样输出端。
    [0007] 7.根据权利要求1所述的电压转电流采样电路，其特征在于，所述电压转电流模块还包括稳压二极管D1，稳压二极管D1的阳极接第一负电源或地，稳压二极管D1的阴极连接第一正电源，稳压二极管D1的两端并联有至少一个电容。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    CN104079164A|2014-10-01|一种有源emi滤波器及电源管理装置
    CN214335057U|2021-10-01|电压转电流采样电路
    CN204203687U|2015-03-11|一种模拟量输出电路
    CN202014236U|2011-10-19|一种输入/输出隔离模块
    CN102857208A|2013-01-02|基于双光耦的高速双向通信隔离电路
    CN208675263U|2019-03-29|具有保护作用的交换机
    CN207339648U|2018-05-08|一种用于物联单点数据采集的电压转换电路
    CN210155221U|2020-03-17|相序检测电路
    CN109282856A|2019-01-29|一种同时检测温度/电压/电流信号的单芯片传感器
    CN204948102U|2016-01-06|一种can收发模块
    CN109213711A|2019-01-15|一种串口转换电路
    CN204462920U|2015-07-08|基于可控精密稳压源的电压信号调理电路
    CN214337887U|2021-10-01|信号电平转换电路
    CN214045595U|2021-08-24|一种伺服驱动器的脉冲接口电路
    CN207518568U|2018-06-19|一种基于双光耦的高速双向通信隔离电路
    CN210518267U|2020-05-12|低速率的电平转换电路
    CN204117011U|2015-01-21|一种基于可控精密稳压源的电压信号调理电路
    CN203706007U|2014-07-09|一种以太网交换机稳压电路
    CN214670132U|2021-11-09|一种用于英语教学记忆机的控制器
    CN211699187U|2020-10-16|蓝牙控制电路以及电气设备
    CN206805992U|2017-12-26|具有背光驱动的无纸记录仪
    CN208689541U|2019-04-02|电脑来电自动开机装置
    CN211457113U|2020-09-08|一种高速脉冲接收和输入io口的复用电路
    CN206743200U|2017-12-12|一种伺服驱动信号控制电路
    CN108667480A|2018-10-16|车载系统
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2021-10-01| GR01| Patent grant|
    2021-10-01| GR01| Patent grant|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    CN202022936646.4U|CN214335057U|2020-12-10|2020-12-10|电压转电流采样电路|CN202022936646.4U| CN214335057U|2020-12-10|2020-12-10|电压转电流采样电路|
    [返回顶部]