本實(shí)用新型涉及電壓檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電動(dòng)汽車直流充電樁三合一隔離采樣電路。

背景技術(shù)：

在電動(dòng)汽車直流充電樁產(chǎn)品上，監(jiān)控模塊需要采樣系統(tǒng)充電模塊直流輸出側(cè)絕緣電阻、電池側(cè)直流電壓及電池反接檢測，且充電模塊輸出側(cè)與電池側(cè)之間串聯(lián)有一接觸器，如果要進(jìn)行上述三種采樣監(jiān)測，目前市面上通用做法是將模塊輸出側(cè)絕緣電阻采樣（兼模塊輸出電壓采樣）、電池電壓采樣電路甚至電池反接采樣電路分別單獨(dú)作為一個(gè)電路進(jìn)行采樣，即需要少至兩個(gè)多至三個(gè)電路進(jìn)行采樣，則存在以下幾方面弊端：電路器件多，單板成本較高；每個(gè)單板面積較大，使整個(gè)電路結(jié)構(gòu)體積、內(nèi)部布局走線受影響，且不易進(jìn)行維修。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，有必要提供一種將直流絕緣電阻采樣、電池直流電壓采樣及電池反接采樣三項(xiàng)功能集于一體的隔離采樣電路。

一種直流充電樁三合一隔離采樣電路，包括光耦開關(guān)電路、光耦電橋電路、隔離運(yùn)放電路、差分運(yùn)放電路、同相跟隨電路、反相運(yùn)放電路及微處理器；所述光耦開關(guān)電路輸入端連接至直流母線電壓或電池電壓，輸出端與所述光耦電橋電路輸入端相連，所述光耦電橋電路輸出端與所述隔離運(yùn)放電路輸入端相連；所述隔離運(yùn)放電路的輸出端與所述差分運(yùn)放電路的輸入端相連；所述差分運(yùn)放電路的輸出端分別與所述同相跟隨電路、反相運(yùn)放電路的輸入端相連；所述同相跟隨電路、反相運(yùn)放電路的輸出端與微處理器相連；所述光耦開關(guān)電路和光耦電橋電路設(shè)有不同的光電耦繼電器。

進(jìn)一步地，所述光耦開關(guān)電路包括光耦繼電器IC1A、光耦繼電器IC1B、電阻R1、電阻R2和電阻R3，所述光耦繼電器IC1A的發(fā)光二極管陽極通過電阻R1接電源VCC1，所述光耦繼電器IC1A的發(fā)光二極管陰極接開關(guān)K2，所述光耦繼電器IC1A的輸入端接直流母線正電壓，所述光耦繼電器IC1A的輸出端接所述光耦電橋電路輸入端；所述光耦繼電器IC1B的發(fā)光二極管陽極通過電阻R2接電源VCC1，所述光耦繼電器IC1B的發(fā)光二極管陰極接開關(guān)K1，所述光耦繼電器IC1B的輸入端接直流電池正電壓，所述光耦繼電器IC1B的輸出端通過電阻R3接所述光耦電橋電路輸入端。

進(jìn)一步地，所述光耦電橋電路包括光耦繼電器IC2A、光耦繼電器IC2B、光耦繼電器IC3B、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10和電阻R11；所述光耦繼電器IC2B的發(fā)光二極管陽極通過電阻R4接電源VCC1，所述光耦繼電器IC2B的發(fā)光二極管陰極接開關(guān)K3，光耦繼電器IC2B輸入端通過電阻R6接光耦電橋電路輸入端，光耦繼電器IC2B輸出端分別接光耦繼電器IC3B輸入端、光耦繼電器IC2A輸出端，再接地；所述光耦繼電器IC2A的發(fā)光二極管陽極通過電阻R11接電源VCC1，所述光耦繼電器IC2A的發(fā)光二極管陰極接開關(guān)K5，光耦繼電器IC2A輸入端通過電阻R8接光耦電橋電路輸入端，電阻R8、R10和R9串聯(lián)；所述光耦繼電器IC3B的發(fā)光二極管陽極通過電阻R5接電源VCC1，所述光耦繼電器IC3B的發(fā)光二極管陰極接開關(guān)K4，光耦繼電器IC3B輸出端通過電阻R7接直流母線負(fù)電壓，電阻R7與電阻R9串聯(lián)，電阻R8和電阻R10之間接隔離運(yùn)放電路第一輸入端，電阻R9和電阻R10之間接隔離運(yùn)放電路第二輸入端。

進(jìn)一步地，所述隔離運(yùn)放電路包括隔離光耦I(lǐng)C4、電容C1、電容C2、電容C3、電阻R12、電阻R13、電阻R14和電阻R15；所述隔離運(yùn)放電路第一輸入端通過接電容C1接地，通過接電阻R12與隔離光耦I(lǐng)C4正向輸入端相連，所述隔離運(yùn)放電路第二輸入端通過接電容C2接地，通過接電阻R13與隔離光耦I(lǐng)C4反向輸入端相連，電容C3并聯(lián)在電阻R12和電阻R13之間，隔離光耦I(lǐng)C4同相輸出端和反向輸出端分別通過電阻R14、電阻R15接差分運(yùn)放電路輸入端。

進(jìn)一步地，所述差分運(yùn)放電路包括運(yùn)算放大器IC5A、電容C4、電阻C5、電阻R16、電阻R17；所述運(yùn)算放大器IC5A的同相輸入端IN+通過并聯(lián)的電阻R16和電容C4接地，所述電阻R17和電容C5并聯(lián)在所述運(yùn)算放大器IC5A的同相輸入端IN-與輸出端之間，運(yùn)算放大器IC5A輸出端與同相跟隨電路和反相運(yùn)放電路輸入端連接。

進(jìn)一步地，所述同相跟隨電路包括運(yùn)算放大器IC6B、電容C6、電阻R18、電阻R19、二極管D1和二極管D3；所述運(yùn)算放大器IC6B的同相輸入端IN+接電阻R18，運(yùn)算放大器IC6B輸出端串聯(lián)二極管D1和電阻R19，運(yùn)算放大器IC6B的同相輸入端IN-接于二極管D1和電阻R19之間，電阻R19通過接電容C6接地，電阻R19并聯(lián)二極管D3接微處理器。

進(jìn)一步地，所述反相運(yùn)放電路包括運(yùn)算放大器IC6A、電容C7、電阻R20、電阻R21、電阻R22和二極管D2和二極管D4；所述運(yùn)算放大器IC6A的同相輸入端IN-接電阻R20，運(yùn)算放大器IC6A的同相輸入端IN+接地，運(yùn)算放大器IC6A輸出端串聯(lián)二極管D2和電阻R22，運(yùn)算放大器IC6A的同相輸入端IN-通過電阻R21接于二極管D2和電阻R22之間，電阻R22通過接電容C7接地，電阻R22并聯(lián)二極管D4接微處理器。

進(jìn)一步地，保持所述光耦繼電器IC1A閉合，光耦繼電器IC1B斷開，光耦繼電器IC2A、光耦繼電器IC2B、光耦繼電器IC3B閉合，組成直流絕緣電阻采樣電路。

進(jìn)一步地，保持所述光耦繼電器IC1B閉合，光耦繼電器IC1A、光耦繼電器IC2A、光耦繼電器IC2B、光耦繼電器IC3B斷開， 組成電池直流電壓采樣電路。

進(jìn)一步地，保持所述光耦繼電器IC1B閉合，光耦繼電器IC1A、光耦繼電器IC2A、光耦繼電器IC2B和光耦繼電器IC3B斷開，組成電池反接采樣電路。

上述直流充電樁三合一隔離采樣電路采用簡單的光耦繼電器、隔離運(yùn)放、普通運(yùn)放、二極管、電阻和電容，通過光電耦繼電器的斷開或閉合來實(shí)現(xiàn)直流絕緣電阻采樣、電池直流電壓采樣及電池反接采樣等三項(xiàng)功能于一體的隔離采樣電路。本實(shí)用新型大大精簡了電路，具有成本低、面積小、可靠性高、精度高、應(yīng)用范圍寬等特點(diǎn)，可應(yīng)用于所有電動(dòng)汽車直流充電樁產(chǎn)品。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例直流充電樁三合一隔離采樣電路的原理框圖。

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例直流充電樁三合一隔離采樣的電路圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。

請參閱圖1和圖2，一種直流充電樁三合一隔離采樣電路10，包括光耦開關(guān)電路20、光耦電橋電路30、隔離運(yùn)放電路40、差分運(yùn)放電路50、同相跟隨電路60、反相運(yùn)放電路70及微處理器80；所述光耦開關(guān)電路20輸入端連接至直流母線電壓或電池電壓，輸出端與所述光耦電橋電路30輸入端相連，所述光耦電橋電路30輸出端與所述隔離運(yùn)放電路40輸入端相連；所述隔離運(yùn)放電路40的輸出端與所述差分運(yùn)放電路50的輸入端相連；所述差分運(yùn)放電路50的輸出端分別與所述同相跟隨電路60、反相運(yùn)放電路70的輸入端相連；所述同相跟隨電路60、反相運(yùn)放電路70的輸出端與微處理器80相連；所述光耦開關(guān)電路20和光耦電橋電路30設(shè)有不同的光電耦繼電器，通過不同的光電耦繼電器的閉合與斷開實(shí)現(xiàn)直流絕緣電阻采樣電路、電池直流電壓采樣電路及電池反接采樣電路。

具體地，所述直流母線電壓或電池電壓經(jīng)過光耦開關(guān)電路20傳輸?shù)焦怦铍姌螂娐?0，經(jīng)比例衰減后傳輸?shù)礁綦x運(yùn)放電路40及差分運(yùn)放電路50，經(jīng)隔離比例放大后再傳輸?shù)酵喔S電路60及反相運(yùn)放電路70，最后再傳輸?shù)轿⑻幚砥?0進(jìn)行采樣計(jì)算。

進(jìn)一步地，所述光耦開關(guān)電路20包括光耦繼電器IC1A、光耦繼電器IC1B、電阻R1、電阻R2和電阻R3，所述光耦繼電器IC1A的發(fā)光二極管陽極通過電阻R1接電源VCC1，所述光耦繼電器IC1A的發(fā)光二極管陰極接開關(guān)K2，所述光耦繼電器IC1A的輸入端接直流母線正電壓，所述光耦繼電器IC1A的輸出端接所述光耦電橋電路輸入端；所述光耦繼電器IC1B的發(fā)光二極管陽極通過電阻R2接電源VCC1，所述光耦繼電器IC1B的發(fā)光二極管陰極接開關(guān)K1，所述光耦繼電器IC1B的輸入端接直流電池正電壓，所述光耦繼電器IC1B的輸出端通過電阻R3接所述光耦電橋電路輸入端。所述光耦開關(guān)電路20用于控制電路的直流母線電壓或電池電壓的輸入。

進(jìn)一步地，所述光耦電橋電路30包括光耦繼電器IC2A、光耦繼電器IC2B、光耦繼電器IC3B、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10和電阻R11；所述光耦繼電器IC2B的發(fā)光二極管陽極通過電阻R4接電源VCC1，所述光耦繼電器IC2B的發(fā)光二極管陰極接開關(guān)K3，光耦繼電器IC2B輸入端通過電阻R6接光耦電橋電路輸入端，光耦繼電器IC2B輸出端分別接光耦繼電器IC3B輸入端、光耦繼電器IC2A輸出端，再接地；所述光耦繼電器IC2A的發(fā)光二極管陽極通過電阻R11接電源VCC1，所述光耦繼電器IC2A的發(fā)光二極管陰極接開關(guān)K5，光耦繼電器IC2A輸入端通過電阻R8接光耦電橋電路輸入端，電阻R8、R10和R9串聯(lián)；所述光耦繼電器IC3B的發(fā)光二極管陽極通過電阻R5接電源VCC1，所述光耦繼電器IC3B的發(fā)光二極管陰極接開關(guān)K4，光耦繼電器IC3B輸出端通過電阻R7接直流母線負(fù)電壓，電阻R7與電阻R9串聯(lián)，電阻R8和電阻R10之間接隔離運(yùn)放電路第一輸入端，電阻R9和電阻R10之間接隔離運(yùn)放電路第二輸入端。所述光耦電橋電路30用于對電信號(hào)進(jìn)行比例衰減，再將比例衰減的電信號(hào)傳輸?shù)礁綦x運(yùn)放電路40。

進(jìn)一步地，所述隔離運(yùn)放電路40包括隔離光耦I(lǐng)C4、電容C1、電容C2、電容C3、電阻R12、電阻R13、電阻R14和電阻R15；所述隔離運(yùn)放電路第一輸入端通過接電容C1接地，通過接電阻R12與隔離光耦I(lǐng)C4正向輸入端相連，所述隔離運(yùn)放電路第二輸入端通過接電容C2接地，通過接電阻R13與隔離光耦I(lǐng)C4反向輸入端相連，電容C3并聯(lián)在電阻R12和電阻R13之間，隔離光耦I(lǐng)C4同相輸出端和反向輸出端分別通過電阻R14、電阻R15接差分運(yùn)放電路輸入端。所述隔離運(yùn)放電路40用于隔離、阻抗匹配、增強(qiáng)電路輸出能力，再將處理過的電信號(hào)傳輸?shù)讲罘诌\(yùn)放電路50中。

進(jìn)一步地，所述差分運(yùn)放電路50包括運(yùn)算放大器IC5A、電容C4、電阻C5、電阻R16、電阻R17；所述運(yùn)算放大器IC5A的同相輸入端IN+通過并聯(lián)的電阻R16和電容C4接地，所述電阻R17和電容C5并聯(lián)在所述運(yùn)算放大器IC5A的同相輸入端IN-與輸出端之間，運(yùn)算放大器IC5A輸出端與同相跟隨電路和反相運(yùn)放電路輸入端連接。所述差分運(yùn)放電路50用于電信號(hào)的比例放大，再將處理過的電信號(hào)傳輸?shù)酵喔S電路或反相運(yùn)放電路中。

進(jìn)一步地，所述同相跟隨電路60包括運(yùn)算放大器IC6B、電容C6、電阻R18、電阻R19、二極管D1和二極管D3；所述運(yùn)算放大器IC6B的同相輸入端IN+接電阻R18，運(yùn)算放大器IC6B輸出端串聯(lián)二極管D1和電阻R19，運(yùn)算放大器IC6B的同相輸入端IN-接于二極管D1和電阻R19之間，電阻R19通過接電容C6接地，電阻R19并聯(lián)二極管D3接微處理器。所述同相跟隨電路60用于將接收的電信號(hào)傳輸?shù)轿⑻幚砥髦羞M(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算。所述反相運(yùn)放電路70包括運(yùn)算放大器IC6A、電容C7、電阻R20、電阻R21、電阻R22和二極管D2和二極管D4；所述運(yùn)算放大器IC6A的同相輸入端IN-接電阻R20，運(yùn)算放大器IC6A的同相輸入端IN+接地，運(yùn)算放大器IC6A輸出端串聯(lián)二極管D2和電阻R22，運(yùn)算放大器IC6A的同相輸入端IN-通過電阻R21接于二極管D2和電阻R22之間，電阻R22通過接電容C7接地，電阻R22并聯(lián)二極管D4接微處理器。所述反相運(yùn)放電路70用于將接收的電信號(hào)傳輸?shù)轿⑻幚砥髦羞M(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算。所述微處理器接80收到同相跟隨電路和反相運(yùn)放電路的電信號(hào)后進(jìn)行轉(zhuǎn)換，計(jì)算出相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，保持所述光耦繼電器IC1A閉合，光耦繼電器IC1B斷開，光耦繼電器IC2A、光耦繼電器IC2B、光耦繼電器IC3B閉合，組成直流絕緣電阻采樣電路。保持所述光耦繼電器IC1B閉合，光耦繼電器IC1A、光耦繼電器IC2A、光耦繼電器IC2B、光耦繼電器IC3B斷開， 組成電池直流電壓采樣電路。保持所述光耦繼電器IC1B閉合，光耦繼電器IC1A、光耦繼電器IC2A、光耦繼電器IC2B和光耦繼電器IC3B斷開，組成電池反接采樣電路。

具體地，絕緣電阻采樣原理：保持IC1A閉合，IC1B斷開，后級(jí)即生成由IC2A、IC2B、IC3B光耦繼電器等組成的經(jīng)典非平衡電橋絕緣電阻監(jiān)測電路；通過光耦繼電器IC2A、IC2B、IC3B的組合開關(guān)，由分壓定律及采樣得到的母線電壓、采樣電阻R10電壓，得到兩組由正負(fù)母線絕緣電阻Rx、Ry組成的二元一次方程，通過解該方程組，計(jì)算出正負(fù)母線絕緣電阻Rx、Ry阻值。

具體地，電池電壓正向采樣原理：保持IC1B閉合，IC1A、IC2A、IC2B、IC3B斷開，通過電阻分壓將R10正向電壓接入隔離光耦I(lǐng)C4采樣，經(jīng)IC4隔離采樣放大后接入差分比例運(yùn)放IC5A，經(jīng)IC5A差分放大后接入跟隨器IC6B，經(jīng)IC6B正向跟隨接入微處理器進(jìn)行A/D采樣處理后，即可計(jì)算出電池正接電壓。

具體地，電池電壓反接采樣原理：保持IC1B閉合，IC1A、IC2A、IC2B、IC3B斷開，通過電阻分壓將R10反向電壓接入隔離光耦I(lǐng)C4采樣，經(jīng)IC4隔離采樣放大后接入差分比例運(yùn)放IC5A，經(jīng)IC5A差分放大后接入反相比例運(yùn)放IC6A，經(jīng)IC6A反相放大后接入微處理器進(jìn)行AD采樣處理后，即可計(jì)算出電池反接電壓。

上述直流充電樁三合一隔離采樣電路采用簡單的光耦繼電器、隔離運(yùn)放、普通運(yùn)放、二極管、電阻和電容，通過光電耦繼電器的斷開或閉合來實(shí)現(xiàn)直流絕緣電阻采樣、電池直流電壓采樣及電池反接采樣等三項(xiàng)功能于一體的隔離采樣電路。利用不同的光電耦開關(guān)的斷開與閉合實(shí)現(xiàn)不同的電路功能。本實(shí)用新型大大精簡了電路，具有成本低、面積小、可靠性高、精度高、應(yīng)用范圍寬等特點(diǎn)，可可應(yīng)用于所有電動(dòng)汽車直流充電樁產(chǎn)品，值得大力推廣。

需要說明的是，本實(shí)用新型并不局限于上述實(shí)施方式，根據(jù)本實(shí)用新型的創(chuàng)造精神，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以做出其他變化，這些依據(jù)本實(shí)用新型的創(chuàng)造精神所做的變化，都應(yīng)包含在本實(shí)用新型所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。