控制導(dǎo)引信號采集電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種控制導(dǎo)引信號采集電路，包括信號濾波電路、信號隔離放大電路和模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路；所述信號隔離放大電路包括電壓/電流變換器，電流/電壓變換器，光電耦合器U3；其中所述電壓/電流變換器的輸入端與所述信號濾波電路連接，所述電壓/電流變換器的輸出端與所述光電耦合器U3連接，所述電流/電壓變換器的輸入端與所述光電耦合器U3連接，所述電流/電壓變換器的輸出端與所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：電路更簡潔，線性度也更好，實現(xiàn)電平的線性轉(zhuǎn)換和不把現(xiàn)場電噪聲干擾引入單片機控制系統(tǒng)。
【專利說明】
控制導(dǎo)引信號采集電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及控制電路領(lǐng)域，具體設(shè)及一種控制導(dǎo)引信號采集電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 設(shè)計用于電動汽車與充電粧設(shè)備之間信號傳輸和通信的電路，由于該信號用于： 電動汽車與充電粧的連接確認、充電連接裝置載流能力和供電設(shè)備供電功率的識別、充電 過程的監(jiān)測、充電系統(tǒng)的停止，非常重要；同時由于汽車充電粧的使用現(xiàn)場大都在戶外，工 況復(fù)雜，沖擊大電流、雷電會引發(fā)電磁噪聲干擾，運種傳導(dǎo)輸入系統(tǒng)的噪聲，如果不加 W有 效抑制，將嚴重影響控制導(dǎo)引信號采集電路，引起系統(tǒng)誤判，從而引發(fā)誤動作。另外根據(jù)安 全規(guī)范要求，還需要有電擊防護的功能，也要求該信號隔離，W免發(fā)生人身傷害;如果導(dǎo)引 電路的絕緣性能設(shè)計不合理，將影響用戶的正常使用，甚至損壞充電粧等供電設(shè)備。為了實 現(xiàn)電平的線性轉(zhuǎn)換和不把現(xiàn)場電噪聲干擾引入單片機控制系統(tǒng)，一般采用光電隔離法和隔 離放大器法二種常用的方法。光電隔離電路更簡潔，線性度也更好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種適用于電動汽車交(直)流充電 粧的控制導(dǎo)引信號采集電路。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種控制導(dǎo)引信號采集電路，包括信號濾波電 路、信號隔離放大電路和模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路;所述信號隔離放大電路包括電壓/電流變換器，電 流/電壓變換器，光電禪合器U3;其中所述電壓/電流變換器的輸入端與所述信號濾波電路 連接，所述電壓/電流變換器的輸出端與所述光電禪合器U3連接，所述電流/電壓變換器的 輸入端與所述光電禪合器U3連接，所述電流/電壓變換器的輸出端與所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路連 接。
[0005] 優(yōu)選地，所述電壓/電流變換器包括電阻R3、電阻R4、光電二極管PD1、L邸和前級運 算放大器U1A;其中所述電阻R3的一端與所述信號濾波電路;所述前級運算放大器U1A的反 相輸入端與所述電阻R3的另一端連接，所述前級運算放大器U1A的正相輸入端接地;所述 L邸與所述光電禪合器U3連接，所述L邸的負極與所述前級運算放大器U1A的輸出端連接，所 述Lm)的正極與電源連接;在所述前級運算放大器U1A的輸出端與所述L邸之間串聯(lián)電阻R4; 所述光電二極管PD1與所述光電禪合器U3連接，所述光電二極管PD1的負極與所述電阻R3的 另一端連接，所述光電二極管PD1的正極接地。
[0006] 優(yōu)選地，所述電流/電壓變換器包括電阻R5、電阻R6、光電二極管PD2和后級運算放 大器U2A;其中所述光電二極管PD2與所述光電禪合器U3連接，所述光電二極管PD2的負極與 所述后級運算放大器U2A的反相輸入端連接，所述光電二極管PD2的正極通過所述電阻R6接 地;所述后級運算放大器U2A的正極與所述光電二極管PD2的正極連接;所述電阻R5連接在 所述后級運算放大器U2A的反相輸入端與所述后級運算放大器U2A的輸出端之間。
[0007] 優(yōu)選地，所述光電禪合器U3為雙光電二極管的線性光電禪合器。
[0008] 優(yōu)選地，所述信號濾波電路包括電感L和電容C;其中所述電感L的一端與輸入二極 管D的負極連接，所述電感L的另一端通過所述電容C接地。
[0009] 優(yōu)選地，還包括電阻R1，所述電阻R1的一端連接在所述電感L與所述電容C的連接 點，所述電阻R1的另一端與所述電阻R3的一端連接。
[0010] 優(yōu)選地，還包括分壓電阻R2，所述分壓電阻R2的一端連接在所述電阻R1與所述電 阻R3的連接點，所述電阻R2的另一端接地。
[0011] 優(yōu)選地，在所述后級運算放大器U2A的輸出端還連接有限流電阻R7。
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：電路更簡潔，線性度也更好，實現(xiàn)電平 的線性轉(zhuǎn)換和不把現(xiàn)場電噪聲干擾引入單片機控制系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0013] 通過閱讀參照W下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征目 的和優(yōu)點將會變得更明顯。
[0014] 圖1為本發(fā)明控制導(dǎo)引信號采集電路原理圖。
【具體實施方式】
[0015] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。W下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員進一步理解本發(fā)明，但不W任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可W做出若干變化和改進。運些都屬于本發(fā)明 的保護范圍。
[0016] 如圖1所示，本發(fā)明提供一種控制導(dǎo)引信號采集電路，包括信號濾波電路、信號隔 離放大電路和模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路;信號隔離放大電路包括電壓/電流變換器，電流/電壓變換 器，光電禪合器U3;其中電壓/電流變換器的輸入端與信號濾波電路連接，電壓/電流變換器 的輸出端與光電禪合器U3連接，電流/電壓變換器的輸入端與光電禪合器U3連接，電流/電 壓變換器的輸出端與模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接。
[0017] 電壓/電流變換器包括電阻R3、電阻R4、光電二極管PD1、L抓和前級運算放大器 U1A;其中電阻R3的一端與信號濾波電路;前級運算放大器U1A的反相輸入端與電阻R3的另 一端連接，前級運算放大器U1A的正相輸入端接地;L抓與光電禪合器U3連接，L抓的負極與 前級運算放大器U1A的輸出端連接，L邸的正極與電源連接;在前級運算放大器U1A的輸出端 與LED之間串聯(lián)電阻R4;光電二極管PD1與光電禪合器U3連接，光電二極管PD1的負極與電阻 R3的另一端連接，光電二極管PD1的正極接地。
[0018] 電流/電壓變換器包括電阻R5、電阻R6、光電二極管PD2和后級運算放大器U2A;其 中光電二極管PD2與光電禪合器U3連接，光電二極管PD2的負極與后級運算放大器U2A的反 相輸入端連接，光電二極管PD2的正極通過電阻R6接地;后級運算放大器U2A的正極與光電 二極管PD2的正極連接；電阻R5連接在后級運算放大器U2A的反相輸入端與后級運算放大器 U2A的輸出端之間。
[0019] 光電禪合器U3為雙光電二極管的線性光電禪合器。信號濾波電路包括電感L和電 容C;其中電感L的一端與輸入二極管D的負極連接，電感L的另一端通過電容C接地。還包括 電阻R1，電阻R1的一端連接在電感L與電容C的連接點，電阻R1的另一端與電阻R3的一端連 接。還包括分壓電阻R2,分壓電阻R2的一端連接在電阻R1與電阻R3的連接點，電阻R2的另一 端接地。在后級運算放大器U2A的輸出端還連接有限流電阻R7。
[0020] 信號濾波電路，是作為充電粧控制導(dǎo)引信號采集電路前級。信號濾波電路用作抑 制和濾除外界電磁高頻噪聲對信號的干擾。
[0021] 濾波電路采用LC二階低通濾波器。一般來講，濾波器的品質(zhì)由過渡帶的帶寬和通 帶紋波等參數(shù)評價。電感L和電容C組成了 LC低通無源濾波器。過渡帶睹度與濾波器類型有 關(guān)，但是，最主要的決定因數(shù)還是濾波器的階數(shù)。對于只有一個L、C或只有一個電阻R、C元件 的濾波器而言，LC濾波器是二階濾波器，電阻RC濾波器是一階濾波器，二階濾波器的過渡帶 帶寬要窄很多，W低通濾波器為例，其阻帶衰減要快很多，因此，一般來說，LC的效果較電阻 R切子。所需采樣的信號在一些狀態(tài)下，會有1曲Z頻率左右的方波信號，而在另些狀態(tài)下，只 是電平信號。根據(jù)運一特定條件，設(shè)計采用LC低通濾波器。
[0022] 信號隔離放大電路，是作為充電粧控制導(dǎo)引信號采集電路后級，起電信號放大、電 氣隔離作用。
[0023] W流經(jīng)光禪內(nèi)含的光電二極管的電流作為輸入前級運算放大器的反饋變量。而另 一光電二極管作為模擬信號的輸出，經(jīng)放大供后級電路測量，滿足了即隔離，又能精確測量 的要求。
[0024] 電阻R3,電阻R4,光電二極管PD1，L抓和前級運算放大器U1A組成閉環(huán)的U/I變換 器，電阻R5,電阻R6,光電二極管PD2和后級運算放大器U2A組成閉環(huán)的I/U變換器。
[0025] 光電禪合器U3是具有雙光電二極管的線性光電禪合器，當發(fā)光二極管流過電流If 時，其所發(fā)出的光會使得在二只相似的光電二極管中，正比與發(fā)光強度的電流Idl，Id2。
[0026] Idl=KXId2，K為常數(shù)，約等于l。
[0027] 利用運放"虛短"、"虛斷"的基本原理，可W得到下式：
[0031] 顯然，被測電壓Vin和輸出電壓Vout存在比例關(guān)系，只要適當?shù)倪x取電阻R1，電阻 R2,電阻R3,和電阻R5,電阻R6的電阻值，就能得到與輸入成正比且電氣隔離的輸出電壓值。
[0032] 模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路，包含在LPC1778單片機內(nèi)。經(jīng)濾波、放大、隔離的信號送入模/數(shù)轉(zhuǎn) 換電路，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量化的數(shù)字信號，供單片機用作判定系統(tǒng)的工作狀態(tài)。工作 狀態(tài)穩(wěn)定后，信號可分為：12￥0(：、9￥0(：、9￥?￥1、6￥?￥1。上述信號分別對應(yīng)的工作狀態(tài)為:待 機/結(jié)束停機、確認連接/準備就緒、信息通信、能量傳遞。
[0033] W上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述 特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可W在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，運并不影 響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請的實施例和實施例中的特征可W任意相 互組合。
【主權(quán)項】
1. 一種控制導(dǎo)引信號采集電路，包括信號濾波電路、信號隔離放大電路和模/數(shù)轉(zhuǎn)換電 路； 其特征在于，所述信號隔離放大電路包括電壓/電流變換器，電流/電壓變換器，光電耦 合器U3;其中 所述電壓/電流變換器的輸入端與所述信號濾波電路連接，所述電壓/電流變換器的輸 出端與所述光電耦合器U3連接，所述電流/電壓變換器的輸入端與所述光電耦合器U3連接， 所述電流/電壓變換器的輸出端與所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制導(dǎo)引信號采集電路，其特征在于，所述電壓/電流變換器 包括電阻R3、電阻R4、光電二極管H)1、LED和前級運算放大器U1A;其中 所述電阻R3的一端與所述信號濾波電路； 所述前級運算放大器U1A的反相輸入端與所述電阻R3的另一端連接，所述前級運算放 大器U1A的正相輸入端接地； 所述LED與所述光電耦合器U3連接，所述LED的負極與所述前級運算放大器U1A的輸出 端連接，所述LED的正極與電源連接； 在所述前級運算放大器U1A的輸出端與所述LED之間串聯(lián)電阻R4; 所述光電二極管roi與所述光電耦合器U3連接，所述光電二極管roi的負極與所述電阻 R3的另一端連接，所述光電二極管ro 1的正極接地。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制導(dǎo)引信號采集電路，其特征在于，所述電流/電壓變換器 包括電阻R5、電阻R6、光電二極管TO2和后級運算放大器U2A;其中 所述光電二極管TO2與所述光電耦合器U3連接，所述光電二極管TO2的負極與所述后級 運算放大器U2A的反相輸入端連接，所述光電二極管TO2的正極通過所述電阻R6接地； 所述后級運算放大器U2A的正極與所述光電二極管PD2的正極連接； 所述電阻R5連接在所述后級運算放大器U2A的反相輸入端與所述后級運算放大器U2A 的輸出端之間。4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的控制導(dǎo)引信號采集電路，其特征在于，所述光電耦合器 U3為雙光電二極管的線性光電耦合器。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制導(dǎo)引信號采集電路，其特征在于，所述信號濾波電路包括 電感L和電容C;其中 所述電感L的一端與輸入二極管D的負極連接，所述電感L的另一端通過所述電容C接 地。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制導(dǎo)引信號采集電路，其特征在于，還包括電阻R1，所述電 阻R1的一端連接在所述電感L與所述電容C的連接點，所述電阻R1的另一端與所述電阻R3的 一端連接。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制導(dǎo)引信號采集電路，其特征在于，還包括分壓電阻R2,所 述分壓電阻R2的一端連接在所述電阻R1與所述電阻R3的連接點，所述電阻R2的另一端接 地。8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制導(dǎo)引信號采集電路，其特征在于，在所述后級運算放大器 U2A的輸出端還連接有限流電阻R7。
【文檔編號】H03K19/0175GK106059563SQ201610549780
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月13日
【發(fā)明人】施建華, 劉景龍, 李正清
【申請人】上海富電科技有限公司