一种隔离型电压采样电路的制作方法

1.本公开涉及电压采样电路技术领域，具体涉及一种隔离型电压采样电路。


背景技术：

2.近年来，随着节能减排概念的深入推广，电池已广泛应用于各类交通工具中作为动力来源，以减少汽油使用量，降低碳排放。电池保护板顾名思义是一种用于锂电池充放电保护的集成电路板，通常包括控制ic、mos开关、精密电阻及辅助器件ntc、id存储器等元件。在电池的生产和实际使用过程中，需要采集电池保护板的电压信号，以进行电压监测、欠压过压保护等过程。
3.现有的电池保护板的电压采样电路，由于只具有一个电压输入通道，通常只能同时采样电路保护板上一个点的电压，这样在需要同时对电路保护板多个点进行电压采样时就需要设置多个电压采样电路，这会造成电路结构冗杂，增加电路体积和成本，同时现有的电压采样电路还无法采集隔离电压，存在一定的局限性。


技术实现要素：

4.为了解决上述现有技术存在的问题，本公开目的在于提供一种隔离型电压采样电路。本公开可同时采样多路电压，可同时对多个点进行电压采样，可简化电路结构，减小电路体积和成本，并可采集隔离的电压。
5.本公开所述的一种隔离型电压采样电路，包括：
6.控制模块；
7.通讯模块，所述通讯模块与所述控制模块通信连接，用于与外部设备通信；
8.电压采样模块，所述电压采样模块包括用于提供多路输入通道的输入多路复用器以及多个用于分压的第一电阻，多个所述第一电阻的阻值各不相同，每路所述输入通道均至少接入一个第一电阻，多路所述输入通道在接入所述第一电阻后共接模拟地；所述电压采样模块的信号输出端与所述控制模块的信号输入端电连接；
9.电源模块，所述电源模块分别与所述控制模块、所述电压采样模块电连接用于供电。
10.优选地，所述控制模块包括fm33系列mcu。
11.优选地，所述通讯模块包括：
12.rs485通讯芯片；所述rs485通讯芯片与所述控制模块通信连接，用于与外部设备通信；
13.通讯隔离电源，所述通讯隔离电源与所述rs485通讯芯片电连接用于为所述rs485通讯芯片供电。
14.优选地，所述电压采样模块包括：
15.模数转换芯片ads1115，所述模数转换芯片ads1115的四路输入通道用于至多同时接入四路采样电压；所述模数转换芯片ads1115的信号输出端与所述控制模块的信号输入
端电连接。
16.优选地，所述电压采样模块还包括分压滤波单元，所述分压滤波单元包括：
17.至少四个第二电阻，所述第二电阻接入在所述模数转换芯片ads1115与所述控制模块之间，所述模数转换芯片ads1115的每路输入通道均通过至少一个所述第二电阻接入模拟地；
18.至少四个第一电容，所述第一电容接入在所述模数转换芯片ads1115与所述控制模块之间，所述模数转换芯片ads1115的每路输入通道均通过至少一个所述第一电容接入模拟地；至少一个所述第二电阻与至少一个所述第一电容并接后一端连接单路输入通道，另一端接入模拟地。
19.优选地，所述电压采样模块还包括两个差分滤波单元，每个所述差分滤波单元均与所述模数转换芯片ads1115的其中两路输入通道电连接，每个所述差分滤波单元均包括三个首尾依次连接成闭环的第二电容，所述差分滤波单元的一处节点接入模拟地，其中一个所述第二电容的一端与所述模数转换芯片ads1115的其一输入通道电连接，另一端与所述模数转换芯片ads1115的另一输入通道电连接。
20.优选地，所述电源模块包括dc隔离电源芯片b0515s。
21.优选地，所述电源模块还包括并接的第一稳压单元和第二稳压单元；
22.所述第一稳压单元的电压输入端与所述dc隔离电源芯片b0515s的电压输出端电连接，电压输出端与所述控制模块电连接用于为所述控制模块供电；
23.所述第二稳压单元的电压输入端与所述dc隔离电源芯片b0515s的电压输出端电连接，电压输出端与所述电压采样模块电连接用于为所述电压采样模块供电。
24.优选地，所述第一稳压单元和所述第二稳压单元均为线性稳压器ldo。
25.优选地，所述电源模块还包括：
26.buck降压单元，所述buck降压单元的电压输入端用于接入外部电压，电压输出端与所述dc隔离电源芯片b0515s的电压输入端电连接。
27.本公开所述的一种隔离型电压采样电路，其优点在于：
28.1、本公开通过设置具有多路输入通道的输入多路复用器，可提供多路输入通道，通过单个电路即可同时对电路保护板的多个点进行电压采样，无需设置多个电压采样电路，可简化电路结构，减小电路体积和成本；
29.2、本公开通过在每路输入通道上接入用于分压的第一电阻，多路输入通道在接入第一电阻后共接模拟地，使得电压采样模块可采样到不同地上的电压，即可采样到隔离的电压，能更好地满足实际采样需求；
30.3、本公开通过在多路输入通道上接入不同阻值第一电阻，使得多路输入通道可采用不同大小的电压，使得电压采样模块具有多档位，可根据实际采样电压的大小选用合适的输入通道进行采样，使得采样过程更加灵活；且通过对第一电阻的阻值进行设计，可使得电压采样模块的采样范围广，适用性更加广泛。
附图说明
31.图1是本公开所述一种隔离型电压采样电路的结构框图；
32.图2是本公开所述控制模块的电路结构示意图；
33.图3是本公开所述rs485通讯芯片的电路结构示意图；
34.图4是本公开所述通讯隔离电源的电路结构示意图；
35.图5是本公开所述电压采样模块的电路结构示意图；
36.图6是本公开所述电源模块的电路结构示意图；
37.图7是本公开所述buck降压单元的电路结构示意图。
38.附图标记说明：1-控制模块，2-通讯模块，3-电压采样模块，4-电源模块。
具体实施方式
39.如图1-图7所示，本公开所述的一种隔离型电压采样电路，包括：
40.控制模块1，控制模块1用于对采样的电压信号进行处理转换。
41.通讯模块2，通讯模块2与控制模块1通信连接，用于与外部设备，如电脑等上位机进行通信，以将采样的电压信号输出到上位机中供下一步操作。
42.电压采样模块3，电压采样模块3用于进行电压采样。请详细参阅图5，电压采样模块3包括用于提供多路输入通道的输入多路复用器，以及多个用于分压的第一电阻，多个第一电阻的阻值各不相同，以使每个第一电阻的分压效果各不相同，使得各路输入通道可用于采样不同大小的电压。每路输入通道均至少接入一个第一电阻，多路输入通道在接入第一电阻后共接模拟地，使得该电压采样模块3可采用到接入在不同的地上的电压，这样就能采集到隔离的电压。
43.电源模块4，电源模块4分别与控制模块1、电压采样模块3电连接用于供电。
44.本公开的隔离型电压采样电路的工作过程如下所述，在各个需要采用的电压点位置分别接入所述的输入通道，使电压点位置的电压输入到输入通道中，在输入通道中经过分压电阻的分压作用后输入到控制模块1中，控制模块1对输入的电压信号进行处理转换，然后通过通讯模块2向外与电脑等上位机通信，使得操作人员能实时监测到各个电压点位置的电压。
45.本公开通过设置具有多路输入通道的输入多路复用器，可提供多路输入通道，通过单个电路即可同时对电路保护板的多个点进行电压采样，无需设置多个电压采样电路，可简化电路结构，减小电路体积和成本；
46.本公开通过在每路输入通道上接入用于分压的第一电阻，多路输入通道在接入第一电阻后共接模拟地，使得电压采样模块3可采样到不同地上的电压，即可采样到隔离的电压，能更好地满足实际采样需求；
47.本公开通过在多路输入通道上接入不同阻值第一电阻，使得多路输入通道可采用不同大小的电压，使得电压采样模块3具有多档位，可根据实际采样电压的大小选用合适的输入通道进行采样，使得采样过程更加灵活；且通过对第一电阻的阻值进行设计，可使得电压采样模块3的采样范围广，适用性更加广泛。
48.进一步的，本实施例中，请详细参阅图2，控制模块1包括fm33系列mcu，其引脚接线图具体如图2所示，fm33系列mcu具有能耗低、体积小、控制稳定的优点。
49.进一步的，本实施例中，请详细参阅图3、图4，通讯模块2包括：
50.rs485通讯芯片，rs485通讯芯片与控制模块1通信连接，用于通过rs485协议与外部设备进行通信，rs485通讯芯片具有传输效率高、抗干扰能力强、传输稳定的优点。
51.通讯隔离电源，通讯隔离电源的电路结构图如图4所示，其主要用于向rs485通讯芯片提供一组5v的隔离电压，以使得rs485通讯芯片可有单独的电源供电工作，不受干扰。
52.进一步的，本实施例中，请详细参阅图5，电压采样模块3包括：
53.模数转换芯片ads1115，模数转换芯片ads1115可进行模拟信号-数字信号的转换，电压信号(模拟信号)从输入通道输入到模数转换芯片ads1115中，经过模数转换芯片ads1115的ad转换变为数字信号，然后通过i ic总线传输给mcu，由mcu进行处理。模数转换芯片ads1115具有四路输入通道，可最多同时采样四路电压，且转换速度快、能耗低、处理过程稳定。
54.进一步的，本实施例中，请继续参与图5，电压采样模块3还包括分压滤波单元，分压滤波单元包括：
55.至少四个第二电阻，第二电阻接入在模数转换芯片ads1115与控制模块1之间，模数转换芯片ads1115的每路输入通道均通过至少一个第二电阻接入模拟地；
56.至少四个第一电容，第一电容接入在模数转换芯片ads1115与控制模块1之间，模数转换芯片ads1115的每路输入通道均通过至少一个第一电容接入模拟地；对于单条输入通道而言，至少一个第二电阻和至少一个第一电容形成并接结构，并接后一端连接该输入通道，另一端接入模拟地。电压信号在输入到该输入通道后，可经过第二电阻的进一步分压以及第一电容的滤波作用后再输入到模数转换芯片ads1115中，可使输入的电压信号无杂波，抑制和防止输入的电压信号中的干扰。本实施例中，电压采样模块3可提供四个单端输入通道，可供四个电压信号同时输入。
57.进一步的，本实施例中，请继续参阅图5，电压采样模块3还包括两个差分滤波单元，每个差分滤波单元均与模数转换芯片ads1115的其中两路输入通道电连接，以图5中的标示为例，将四个输入通道由上而下依次编号为通道0、通道1、通道2和通道3，其中第一个差分滤波单元与通道0、通道1电连接，第二个差分滤波单元与通道2、通道3电连接。以第一个差分滤波单元为例，第一个差分滤波单元包括三个首尾依次连接成闭环的第二电容，第一个差分滤波单元的一处节点接入模拟地，其中一个第二电容的一端与模数转换芯片ads1115的通道0电连接，另一端与模数转换芯片ads1115的通道1电连接，通过差分滤波单元将通道0和通道1连接起来，这样通道0和通道1就可以用来输入一个差分输入电压，模数转换芯片ads1115就可输入两组差分输入电压。第二个差分滤波单元的结构与第一个相似，可参照上文描述进行理解，在此不再赘述。
58.上述结构中，分压滤波单元和差分滤波单元择一设置，使得该电压采样模块3可具有四路单端输入或是两路差分输入，可根据实际采样需求选择设置，使得本公开的隔离型电压采样电路能满足多样化的采样需求，适用性更加广泛。
59.进一步的，本实施例中，请详细参阅图6，电源模块4包括dc隔离电源芯片b0515s,dc隔离电源芯片b0515s可提供稳定的直流电压，以供控制模块1和电压采样模块3稳定工作，同时提供的电压为隔离电压，可单独工作，不会与其他电源互相干扰。
60.进一步的，本实施例中，请继续参阅图6，电源模块4还包括并接的第一稳压单元和第二稳压单元；
61.第一稳压单元的电压输入端与dc隔离电源芯片b0515s的电压输出端电连接，电压输出端与控制模块1电连接用于为控制模块1供电，dc隔离电源芯片b0515s输出12v隔离电
压后通过第一稳压单元的降压稳压作用向控制模块1，即mcu输出3.3v电压为mcu供电。
62.第二稳压单元的电压输入端与dc隔离电源芯片b0515s的电压输出端电连接，电压输出端与电压采样模块3电连接用于为所述电压采样模块3供电，dc隔离电源芯片b0515s输出12v隔离电压后通过第二稳压单元的降压稳压作用向电压采样模块3，即模数转换芯片ads1115输出5v电压为模数转换芯片ads1115供电。上述的稳压单元结构可对dc隔离电源芯片b0515s输出的隔离电压进行降压稳压，以将隔离电压转换至对应元器件的工作电压，并可提供稳定的电压输出。
63.进一步的，本实施例中，第一稳压单元和第二稳压单元均为线性稳压器ldo，是一种低压差线性稳压器，适用于输入输出两端压差小的芯片稳压过程中，适合作为mcu和模数转换芯片ads1115的稳压元件。
64.进一步的，本实施例中，请详细参阅图7，电源模块4还包括：
65.buck降压单元，buck降压单元的电压输入端用于接入外部电压，电压输出端与dc隔离电源芯片b0515s的电压输入端电连接，buck降压单元用于将外部的12v供电降压至dc隔离电源芯片b0515s和通讯隔离电源所需的5v输入电压，buck降压单元具有降压准确稳定的优点。
66.在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制。
67.对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本公开权利要求的保护范围之内。