[发明专利]一种高压隔离直流电压采集电路

说明书

技术领域

本发明涉及电压采集技术领域，尤其涉及一种高压隔离直流电压采集电路。

背景技术

在许多系统中都需要采集高压直流电压，但是目前的高压直流电压采集电路大部分都存在着可靠性和精度低或者成本高的问题。

例如，以混合动力汽车电机控制器和纯电动汽车电机控制器上的高压直流电压采集为例来进行说明。混合动力汽车和纯电动汽车采用的驱动电机80％以上为永磁同步电机，而电机控制器上的直流母线电压采集技术是实现永磁同步电机低速矢量控制和高速弱磁控制算法的必要条件之一。传统上的直流母线电压采集一般采用电阻分压、电容分压和电压霍尔采集等措施。电阻分压和电容分压的特点是结构简单，造价低廉，缺点是直接将高电位无隔离地引入采集系统，安全性能差且对电机驱动系统会造成传导干扰；电压霍尔采集的优点是采集响应快、精度高、高压隔离，但造价高且还需额外提供双电源供电。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种可靠性好、精度高、成本低的高压隔离直流电压采集电路。

为了实现以上目的，本发明提供的高压隔离直流电压采集电路包括：输入分压模块，其并联在被测高压的正极和负极之间，用于将所述被测高压转换为低电压信号；模数隔离转换模块，其用于将通过输入分压模块转换的低电压信号转换为数字量电压信号；和信号积分模块，其用于将通过模数隔离转换模块转换的数字量信号处理为模拟量电压信号。

优选地，所述输入分压模块为由多个电阻构成的电阻分压电路。

优选地，所述模数隔离转换模块包括磁隔离运算放大器或者光偶隔离运算放大器。

优选地，所述信号积分模块为由电阻和电容构成的积分电路。

优选地，所述电路还包括：滤波限流模块，其用于对通过输入分压模块转换的低电压信号进行滤波限流；和过压保护模块，其用于防止输入到模数隔离转换模块的电压高于预定值。

优选地，所述滤波限流模块为由电阻和电容构成的π型滤波电路。

优选地，所述过压保护模块为瞬态电压抑制二极管。

优选地，所述电路还包括：输出比例调节模块，其用于对通过信号积分模块处理的模拟量电压信号作电压跟随、比例运算和滤波处理。

优选地，所述输出比例调节模块包括由运算放大器、电阻和电容构成的减法和比例运算电路。

本发明的高压直流电压采集电路以低成本实现高压采集物理隔离，抗干扰能力强、可靠性高、采集电压量程范围可调节。

附图说明

图1是本发明的高压隔离直流电压采集电路的结构示意图；

图2是本发明的高压隔离直流电压采集电路的优选结构示意图；

图3是本发明的一个实施例的高压隔离直流电压采集电路的部分电路图；

图4是图3所示高压隔离直流电压采集电路的另一部分电路图。

具体实施方式

以下，将参照附图和实施例对本发明进行描述。

图1是本发明的高压隔离直流电压采集电路的结构示意图。如图1所示，该高压隔离直流电压采集电路包括输入分压模块10、模数隔离转换模块20和信号积分模块30。其中，输入分压模块10并联在被测高压(POWER_VCC)的正极和负极之间，用于将被测高压转换为低电压信号。输入分压模块10可以是例如由多个电阻构成的电阻分压电路。模数隔离转换模块20用于将通过输入分压模块10转换的低电压信号转换为数字量电压信号。模数隔离转换模块20可包括例如磁隔离运算放大器或者光偶隔离运算放大器。信号积分模块30用于将通过模数隔离转换模块20转换的数字量电压信号处理为模拟量电压信号。信号积分模块30可以是例如由电阻和电容构成的积分电路。通过这种电路结构，即可实现高压采集物理隔离，而且，这些模块均可采用通用的元器件(电阻和电容)来实现，因此，造价低廉。

此外，为了实现高压采集电路的高可靠性，如图2所示，本发明的高压隔离直流电压采集电路还可包括连接在输入分压模块10和模数隔离转换模块20之间的滤波限流模块40和过压保护模块50，其中，滤波限流模块40用于对通过输入分压模块10转换的低电压信号进行滤波限流，可以是例如由电阻和电容构成的π型滤波电路；过压保护模块50用于防止输入到模数隔离转换模块20的电压高于预定值，可以是例如瞬态电压抑制(TVS)二极管。