基于分流器的隔离型蓄电池电流测量电路的制作方法

本实用新型涉及电流测量领域，特别涉及一种基于分流器的隔离型蓄电池电流测量电路。

背景技术：

分流器是测量直流电流用的，根据直流电流通过阻值很小的电阻时在电阻两端产生电压的原理制成。在实际通信电源中，当要测量一个很大的充、放电流值时，单如果没有大量程的电流表测量其电流，则分流器就可以产生作用了。分流器的两端产生毫伏级直流电压信号，使并接在该分流器两端的通信电源监控测量电压值，分流器的电阻是定值，通过计算得到实际测量的电流值，并在监控显示界面上显示电流值。

传统通信电源监控在测量蓄电池充、放电电流都面临着以下缺陷：1、由于运放精度问题，蓄电池在充电电流与放电电流的零点附近，会产生极大的误差，通信电源监控甚至无法准确判断通信电源系统充放电状态；2、由于通信电源要直接面对自然界恶劣的雷击浪涌干扰，所以通信电源监控上的蓄电池电流测量电路需要隔离保护，但是传统的蓄电池电流测量电路并未采取隔离保护；3、传统的蓄电池电流测量电路的采样精度与线性度不好。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种能提高蓄电池电流测量电路的安全性、采样精度和线性度的基于分流器的隔离型蓄电池电流测量电路。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于分流器的隔离型蓄电池电流测量电路，包括依次连接的分流器、前级放大电路、A/D转换电路和信号隔离保护电路，所述前级放大电路包括运算放大电路和电压跟随电路，所述运算放大电路包括第八十三电阻、第八十四电阻、第八十六电阻、第九十电阻、第九十一电阻、第一百电阻、第十电感、第十一电感、第八十七电容、第九十一电容、第九十九电容、第一百电容和运算放大器，所述电压跟随电路包括电压跟随器、第一百零三电阻、第一百零六电阻、第一百一十电阻和第一百零七电容；

所述分流器的第一引脚分别与所述第九十电阻的一端和第十电感的一端连接，所述分流器的第二引脚分别与所述第九十电阻的另一端和第十一电感的一端连接，所述第十电感的另一端分别与所述第九十九电容的一端和第八十四电阻的一端连接，所述第十一电感的另一端分别与所述第一百电容的一端和第九十一电阻的一端连接，所述第九十九电容的另一端和第一百电容的另一端均接地，所述运算放大器的反相输入端分别与所述第八十四电阻的另一端、第八十三电阻的一端和第八十七电容的一端连接，所述运算放大器的输出端分别与所述第八十三电阻的另一端、第八十七电容的另一端和第八十六电阻的一端连接，所述运算放大器的同相输入端分别与所述第九十一电阻的另一端、第九十一电容的一端和第一百电阻的一端连接，所述第九十一电容的另一端和第一百电阻的另一端连接，所述运算放大器的接地引脚接地，所述运算放大器的电源引脚连接第一供电电源；

所述电压跟随器的同向输入端通过所述第一百一十电阻分别与所述第一百零七电容的一端、第一百零三电阻的一端和第一百零六电阻的一端连接，所述第一百零七电容的另一端和第一百零三电阻的另一端均接地，所述第一百零六电阻的另一端连接所述第一供电电源，所述电压跟随器的反相输入端与其输出端连接，所述电压跟随器的输出端与所述第九十一电容的另一端连接，所述电压跟随器的接地引脚接地，所述电压跟随器的电源引脚连接所述第一供电电源。

在本实用新型所述的基于分流器的隔离型蓄电池电流测量电路中，所述A/D转换电路包括第九十四电容、A/D转换芯片、第七十五电容和第九十六电容，所述第九十四电容的一端与所述第八十六电阻的另一端连接，所述第九十四电容的另一端与所述电压跟随器的输出端连接，所述A/D转换芯片的第一引脚与所述第九十四电容的一端连接，所述A/D转换芯片的第六引脚与所述第九十四电容的另一端连接，所述A/D转换芯片的第二引脚接地，所述A/D转换芯片的第三引脚和第四引脚均与所述信号隔离保护电路连接，所述A/D转换芯片的第五引脚分别与所述第九十六电容的一端、第七十五电容的一端和第一供电电源连接，所述第九十六电容的另一端和第七十五电容的另一端均接地。

在本实用新型所述的基于分流器的隔离型蓄电池电流测量电路中，所述A/D转换芯片为18位A/D转换芯片。

在本实用新型所述的基于分流器的隔离型蓄电池电流测量电路中，所述信号隔离保护电路包括第九十四电阻、第一百零四电阻、磁藕隔离芯片、第一百零五电阻和第一百零七电阻，所述第九十四电阻的一端和第一百零四电阻的一端均连接所述第一供电电源，所述第九十四电阻的另一端分别与所述A/D转换芯片的第四引脚和磁藕隔离芯片的第七引脚连接，所述第一百零四电阻的另一端分别与所述A/D转换芯片的第三引脚和磁藕隔离芯片的第六引脚连接，所述磁藕隔离芯片的第一引脚连接第二供电电源，所述磁藕隔离芯片的第二引脚与所述第一百零五电阻的一端连接，所述磁藕隔离芯片的第三引脚与所述第一百零七电阻的一端连接，所述第一百零五电阻的另一端和第一百零七电阻的另一端均连接所述第二供电电源，所述磁藕隔离芯片的第四引脚和第五引脚均接地，所述磁藕隔离芯片的第八引脚连接所述第一供电电源。

实施本实用新型的基于分流器的隔离型蓄电池电流测量电路，具有以下有益效果：由于包括依次连接的分流器、前级放大电路、A/D转换电路和信号隔离保护电路，前级放大电路包括运算放大电路和电压跟随电路，运算放大电路包括运算放大器，电压跟随电路包括电压跟随器，蓄电池充放电电流流过分流器产生电压信号，通过分流器进入前级放大电路，经过适当的放大电压信号，由A/D转换电路将已经放大的电压信号转换为数字信号，将数字信号传送到信号隔离保护电路，然后通过I2C方式将数据传输给单片机，电压跟随器能将通过前级放大电路放大的正负电压信号抬升为对地的正电压信号，这样A/D转换电路直接读取正电压信号，在一定程度上能消除正负电压在零点附近的读取误差，所以能提高蓄电池电流测量电路的安全性、采样精度和线性度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型基于分流器的隔离型蓄电池电流测量电路一个实施例中的结构示意图；

图2为所述实施例中前级放大电路的电路原理图；

图3为所述实施例中A/D转换电路和信号隔离保护电路的电路原理图；

图4为所述实施例中电池电流精度测量表。

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，而不是全部的实施例。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的范围。

在本实用新型基于分流器的隔离型蓄电池电流测量电路实施例中，该基于分流器的隔离型蓄电池电流测量电路的结构示意图如图1所示。图1中，该基于分流器的隔离型蓄电池电流测量电路包括依次连接的分流器LK5、前级放大电路、A/D转换电路和信号隔离保护电路。

图2为实施例中前级放大电路的电路原理图，图2中，前级放大电路包括运算放大电路和电压跟随电路，运算放大电路包括第八十三电阻R83、第八十四电阻R84、第八十六电阻R86、第九十电阻R90、第九十一电阻R91、第一百电阻R100、第十电感L10、第十一电感L11、第八十七电容C87、第九十一电容C91、第九十九电容C99、第一百电容C100和运算放大器U20A，电压跟随电路包括电压跟随器U24、第一百零三电阻R103、第一百零六电阻R106、第一百一十电阻R110和第一百零七电容C107。

分流器LK5的第一引脚分别与第九十电阻R90的一端和第十电感L10的一端连接，分流器LK5的第二引脚分别与第九十电阻R90的另一端和第十一电感L11的一端连接，第十电感L10的另一端分别与第九十九电容C99的一端和第八十四电阻R84的一端连接，第十一电感L11的另一端分别与第一百电容C100的一端和第九十一电阻R91的一端连接，第九十九电容C99的另一端和第一百电容C100的另一端均接地，运算放大器U20A的反相输入端分别与第八十四电阻R84的另一端、第八十三电阻R83的一端和第八十七电容C87的一端连接，运算放大器U24A的输出端分别与第八十三电阻R83的另一端、第八十七电容C87的另一端和第八十六电阻R86的一端连接，运算放大器U24A的同相输入端分别与第九十一电阻R91的另一端、第九十一电容C91的一端和第一百电阻R100的一端连接，第九十一电容C91的另一端和第一百电阻R100的另一端连接，运算放大器U24A的接地引脚接地VAD，运算放大器U24A的电源引脚连接第一供电电源VAD。

电压跟随器U24的同向输入端通过第一百一十电阻R110分别与第一百零七电容C107的一端、第一百零三电阻R103的一端和第一百零六电阻R106的一端连接，第一百零七电容C107的另一端和第一百零三电阻R103的另一端均接地GAD，第一百零六电阻R106的另一端连接第一供电电源VAD，电压跟随器U24的反相输入端与其输出端连接，电压跟随器U24的输出端与第九十一电容C91的另一端连接，电压跟随器U24的接地引脚接地GAD，电压跟随器U24的电源引脚连接第一供电电源VAD。

蓄电池充放电电流流过分流器LK15产生±75mV电压信号，通过分流器LK15进入前级放大电路，前级放大电路对±75mV电压信号进行适当放大，然后通过A/D转换电路将已经放大的电压信号转换为数字信号，由信号隔离保护电路将数字信号经过隔离保护后，通过I2C方式将数据传输给单片机。

电压跟随器U24能将通过前级放大电路放大的正负电压信号抬升为对地的正电压信号，这样A/D转换电路直接读取正电压信号，在一定程度上能消除正负电压在零点附近的读取误差，所以能提高蓄电池电流测量电路的安全性、采样精度和线性度。

图3为本实施例中A/D转换电路和信号隔离保护电路的电路原理图。图3中，A/D转换电路包括第九十四电容C94、A/D转换芯片U18、第七十五电容C75和第九十六电容C96，第九十四电容C94的一端与第八十六电阻R86的另一端连接，第九十四电容C94的另一端与电压跟随器U24的输出端连接，A/D转换芯片U18的第一引脚与第九十四电容C94的一端连接，A/D转换芯片U18的第六引脚与第九十四电容C94的另一端连接，A/D转换芯片U18的第二引脚接地，A/D转换芯片U18的第三引脚和第四引脚均与信号隔离保护电路连接，A/D转换芯片U18的第五引脚分别与第九十六电容C96的一端、第七十五电容C75的一端和第一供电电源VAD连接，第九十六电容C96的另一端和第七十五电容C75的另一端均接地。本实施例中，上述A/D转换芯片U18为18位A/D转换芯片。

本实施例中，电压跟随电路其实就是一个VAD/2的电压跟随器，电压跟随器U24将VAD/2输出给A/D转换芯片U18的第六引脚，能将通过前级放大电路放大的正负电压信号抬升为对地GAD的正电压信号，这样A/D转换芯片U18直接读取正电压信号，在一定程度上消除了正负电压在零点附近的读取误差。

本实施例中，信号隔离保护电路包括第九十四电阻R94、第一百零四电阻R104、磁藕隔离芯片U25、第一百零五电阻R105和第一百零七电阻R107，第九十四电阻R94的一端和第一百零四电阻R104的一端均连接第一供电电源VAD，第九十四电阻R94的另一端分别与A/D转换芯片U18的第四引脚和磁藕隔离芯片的第七引脚连接，第一百零四电阻的另一端分别与A/D转换芯片的第三引脚和磁藕隔离芯片U25的第六引脚连接，磁藕隔离芯片U25的第一引脚连接第二供电电源VCC33，磁藕隔离芯片U25的第二引脚与第一百零五电阻R105的一端连接，磁藕隔离芯片U25的第三引脚与第一百零七电阻R107的一端连接，第一百零五电阻R105的另一端和第一百零七电阻R107的另一端均连接第二供电电源VCC33，磁藕隔离芯片U25的第四引脚和第五引脚均接地GAD，磁藕隔离芯片U25的第八引脚连接第一供电电源VAD。

设将从分流器LK15进来的±75mV范围的电压信号为X，按照公式Vo＝-(X/0.05)+2.5进行放大，电压信号Vo经过由A/D转换芯片U18转换为18位数字信号。18位数字信号从A/D转换芯片U18的第四引脚和第四引脚进入信号隔离保护电路，18位数字信号由磁藕隔离芯片U25的第二引脚和第三引脚通过I2C方式将数据传输给单片机。

图4为本实施例中电池电流精度测量表通过对电池电流精度进行测量，最终得到试验精度≤1％，精度较高。

总之，由于采用分流器LK5、前级放大电路、A/D转换电路和信号隔离保护电路，使得该基于分流器的隔离型蓄电池电流测量电路的安全性、采样精度和线性度较高。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。