[发明专利]基于恒流转换器系统的离线绝缘电阻采样电路

权利要求书

1.基于恒流转换器系统的离线绝缘电阻采样电路，其特征在于，包括AD/DC模块、DC/DC模块、采样电路、驱动电路、MCU模块、通信模块与外部电阻；

AD/DC模块用于输入电源电压以及电压转换；AD/DC模块通过DC/DC模块与主功率回路相连；采样电路的输入端与主功率回路、AD/DC模块输出端相连；采样电路的输出端与MCU模块相连；MCU模块通过驱动电路与主功率回路相连；MCU模块与通信模块相连；通信模块用于连接上位机；MUC模块通过驱动电路与DC/DC模块相连；驱动电路用于主功率回路、DC/DC模块的通断控制；采样电路用于采集主功率回路电压采样；

主功率回路包括第一继电器；MCU模块连接第一继电器；第一继电器常开触点第一端接主功率回路输入端；第一继电器常开触点第二端接主功率回路输出端；主功率回路输出端连接外部电阻；

采样电路包括12V直流电源、升压电源、第一电阻、第二电阻、第三电阻、至少一个第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电压跟随与差分放大电路、第二电压跟随与差分放大电路、第二继电器、第三继电器、第四继电器与三极管；升压电源与第一电阻第一端、第二继电器第一端相连；第一电阻第二端接第三继电器常开触点第一端、第四继电器常开触点第一端；第三继电器常开触点第二端通过第六电阻接主功率回路第一输出端；主功率回路第二输出端通过第七电阻接第四继电器常开触点第二端；第二电阻第二端接第一电压跟随与差分放大电路输入端、第三电阻第一端；第一电压跟随与差分放大电路输出端接MCU模块；第三电阻第二端接三极管发射极、第五电阻第二端且接地；三极管集电极接第四电阻第二端；第四电阻第一端接第五电阻第一端、第二电压跟随与差分放大电路输入端、第五继电器常开触点；第二电压跟随与差分放大电路接MCU模块；MCU模块与第二继电器第一端、第三继电器第一端、第四继电器第一端、第五继电器第一端相连；第二继电器第二端、第三继电器第二端、第四继电器第二端、第五继电器第二端接12V直流电源。

2.根据权利要求1所述基于恒流转换器系统的离线绝缘电阻采样电路，其特征在于，所述通信模块为CAN总线模块。

3.基于权利要求1所述基于恒流转换器系统的离线绝缘电阻采样电路的离线绝缘电阻采样方法，其特征在于，包括步骤：

输入高电平绝缘电阻检测信号至MCU模块；

MCU模块输出电平信号至第一继电器，控制主功率回路通断，MCU模块控制升压电源输出，用于为采样电路提供参考电压；

电压信号经过电压跟随与差分放大输出至MCU模块计算出升压电源实际的电压值；

MCU模块控制第四继电器常开触点、第五继电器常开触点闭合，升压电源输出经过第一电阻、第四继电器、第五继电器、第五电阻、第三电阻、第二电阻回到升压电源负端形成回路，在第五电阻产生一个电压信号Vs，这个电压信号Vs输入至MCU模块；

电压信号经过电压跟随与差分放大输出至MCU模块计算出外部电阻大小。

4.基于权利要求3所述离线绝缘电阻采样方法，其特征在于，所述计算出外部电阻大小过程包括：

设外部电阻为Rz；DC/DC模块输出电压为V0，第二电压跟随与差分放大电路包括第一电压跟随器、第八电阻R8、第一电容、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第一运算放大器与第十三电阻；第四电阻第一端通过第一电压跟随器接第八电阻第二端；第八电阻第一端接第一电容第一端、第九电阻第二端；第九电阻第一端接第十电阻第一端、第一运算放大器同向输入端；第十电阻第二端、第十一电阻第二端接地；第十一电阻第一端接第十二电阻第二端、第一运算放大器反向输入端；第十二电阻第一端接第一运算放大器输出端、第十三电阻第二端；第十三电阻第一端接MCU模块。

将Rz分成6个段：Rz100Mohm，100MohmRz10Mohm，10MohmRz1Mohm，1MohmRz100kohm，100kohmRz10kohm，10kohmRz；

如果测得的Vs电压小于0.3V，则Rz大于100Mohm；

如果测得3VVs0.3V，Rz＝V/Vs*(Rf/Re)*R5-Rf-R5；

如果测得Vs3V，则Rz10Mohm；

MCU控制三极管三极管导通，让R4和R5并联，得到电阻Rm＝1/(1/R4+1/R5)，产生电压Vs1，如果MCU测得的Vs1电压小于0.3V，则Rz大于10Mohm；

如果MCU测得3VVs0.3V，通过Vs＝V0*Rm/(Rf+Rm+Rz)*(Rf/Re),计算得出Rz＝V0/Vs*(Rf/Re)*Rm-Rf-Rm；

如果MCU测得Vs3V，则Rz1Mohm；

通过测试Vs的值和改变MCU的B脚位和A脚位来测得1MohmRz100kohm，100kohmRz10kohm，10kohmRz的阻值，测试完成后关闭RLY2继电器；

MCU控制第三继电器闭合，以此来测试主电路正端对大地的绝缘电阻值；

关闭第三继电器，得到外部电阻Rz的最小值，然后通过LED显示绝缘电阻在哪个范围端，并把绝缘电阻值通过CAN发送给到上位机；

依次关闭第五继电器连接地线的继电器，第二继电器继电器，关闭电源，恢复主功率的第一继电器触点。