CN111722004A - 一种基于分流器的采集电路 - Google Patents
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Abstract
基于分流器的采集电路，包括：分流器；分别与分流器两端相连的第一滤波电路和第二滤波电路；第一输入端与第一滤波电路的输出端相连、第二输入端与第二滤波电路的输出端相连、输出端与数据采集芯片的模拟量采集口相连的放大电路；第一端与第一滤波电路的输出端以及数据采集芯片的VCOM接口相连、第二端接地的分压电路；第一端与分流器的第一输出端以及数据采集芯片的第一ISENSE接口相连的第一热插拔电路；第一端与分流器的第二输出端以及数据采集芯片的第二ISENSE接口相连的第二热插拔电路；第一端与第一热插拔电路的第一端相连、第二端与第二热插拔电路的第一端相连的共模抑制电路；数据采集芯片，提高了分流器采集电路的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及电路设计技术领域，具体涉及一种基于分流器的采集电路。
背景技术
现有的技术中，对于分流器的电路仅仅只有一路通道采集电流数据，在这一路通道中增加简单的滤波参数，且在滤波电路中设计，整个电路的可靠性较低。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种基于分流器的采集电路，以提高一种基于分流器的采集电路的可靠性。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种基于分流器的采集电路，包括：
分流器；
第一滤波电路，所述第一滤波电路的第一端与所述分流器的第一输出端相连，所述第一滤波电路的第二端接地；
第二滤波电路，所述第二滤波电路的第一端与所述分流器的第二输出端相连，所述第二滤波电路的第二端接地；
放大电路，所述放大电路中运放器的第一输入端与所述第一滤波电路的输出端相连，所述放大电路中运放器的第二输入端与所述第二滤波电路的输出端相连，所述放大电路中运放器的输出端与数据采集芯片的模拟量采集口相连；
分压电路，所述分压电路的第一端与所述第一滤波电路的输出端以及所述数据采集芯片的VCOM接口相连，所述分压电路的第二端接地；
第一热插拔电路，所述第一热插拔电路的第一端与所述分流器的第一输出端以及所述数据采集芯片的第一ISENSE接口相连；
第二热插拔电路，所述第二热插拔电路的第一端与所述分流器的第二输出端以及所述数据采集芯片的第二ISENSE接口相连；
共模抑制电路，所述共模抑制电路的第一端与所述第一热插拔电路的第一端相连，所述共模抑制电路的第二端与所述第二热插拔电路的第一端相连；
数据采集芯片，所述数据采集芯片具有VCOM接口、模拟量采集口、第一ISENSE接口和第二ISENSE接口。
优选的，上述基于分流器的采集电路中，所述数据采集芯片设置有第一比较器和第二比较器；
所述第一比较器的第一输入端与所述VCOM接口相连，所述第一比较器的第二输入端与所述第一ISENSE接口相连；
所述第二比较器的第一输入端与所述模拟量采集口相连，所述第二比较器的第二输入端与所述第二ISENSE接口相连；
所述数据采集芯片还具有故障输出接口，所述故障输出接口用于输出故障信号。
优选的，上述基于分流器的采集电路中，所述第一滤波电路和第二滤波电路结构相同，所述第一滤波电路和第二滤波电路包括：
第一电阻和第一滤波电容；
所述第一电阻的第一端作为所述第一滤波电路和第二滤波电路的第一端与所述分流器的第一输出端相连；
所述第一滤波电容的第一端与所述第一电阻的第二端相连，所述第一滤波电容的第一端作为所述第一滤波电路和第二滤波电路的输出端，所述第一滤波电容的第二端作为所述第一滤波电路和第二滤波电路的第二端接地。
优选的，上述基于分流器的采集电路中，还包括：
第二滤波电容、第三滤波电容、第四滤波电容、第五滤波电容、第一防静电电路和第二防静电电路；
所述第二滤波电容的第一端与所述分压电路的输出端相连，所述第二滤波电容的第二端接地；
所述第三滤波电容的第一端与所述放大电路的输出端相连，所述第三滤波电容的第二端接地；
所述第四滤波电容的第一端与所述共模抑制电路的第一端相连，所述第四滤波电容的第二端接地；
所述第五滤波电容的第一端与所述共模抑制电路的第二端相连，所述第五滤波电容的第二端接地；
第一防静电电路，所述第一防静电电路的第一端与所述分流器的第一输出端相连，所述第一防静电电路的第二端接地；
第二防静电电路，所述第二防静电电路的第一端与所述分流器的第二输出端相连，所述第二防静电电路的第二端接地。
优选的，上述基于分流器的采集电路中，所述采集电路中的滤波电容均由至少两个相串联的陶瓷滤波电容构成。
优选的，上述基于分流器的采集电路中，所述共模抑制电路由两个相串联的陶瓷滤波电容构成。
优选的，上述基于分流器的采集电路中，所述第一热插拔电路和第二热插拔电路结构相同，且所述第一热插拔电路和第二热插拔电路均由两个反向串联的稳压二极管构成。
优选的，上述基于分流器的采集电路中，所述放大电路包括：
运算放大器、第二电阻和第三电阻；
所述运算放大器的同相输入端作为所述放大电路的第一输入端，所述运算放大电路的反相输入端作为所述放大电路的反相输入端，所述运算放大电路的电源端与所述分压电路的输出端相连；
所述第二电阻的第一端与所述运算放大器的反相输入端相连，所述第二电阻的第二端与所述运算放大器的输出端相连；
所述第三电阻的第一端与所述运算放大器的输出端相连，所述第三电阻的第二端作为所述放大电路的输出端。
优选的，上述基于分流器的采集电路中，所述分流器由一个第四电阻构成，所述第四电阻的第一端作为所述分流器的第一输出端，所述第四电阻的第二端作为所述分流器的第二输出端。
优选的，上述基于分流器的采集电路中，所述数据采集芯片为MC33771B芯片。
基于上述技术方案，本发明实施例提供的上述一种基于分流器的采集电路，通过配置多条冗余电流采集电路，当所述基于分流器的采集电路的、共模抑制电路相连的两条电流采集支路失效，无法正常采集分流器的电路数据后，可以通过这两条冗余电流采集电路来进行数据采集，提高了电路的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例公开的一种基于分流器的采集电路的结构示意图；
图2为本申请另一实施例公开的一种基于分流器的采集电路的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
为了提高基于分流器的采集电路的可靠性，本申请基于现有的分流器shunt采集电路进行改进，提供了一种可靠性较高的基于分流器的采集电路，参见图1，所述一种基于分流器的采集电路包括：
分流器shunt、第一滤波电路1、第二滤波电路2、放大电路3、分压电路4、第一热插拔电路5、第二热插拔电路6、共模抑制电路7和数据采集芯片8；
所述分流器是指测量直流电流用的电路器件，所述分流器根据直流电流通过电阻时在电阻两端产生电压的原理制成。分流器实际就是一个阻值很小的电阻，当有直流电流通过时，产生压降，电阻的两端作为所述分流器的第一输出端和第二输出端，例如，参见图2，所述分流器shunt由一个第四电阻R4构成，所述第四电阻R4的第一端作为所述分流器shunt的第一输出端SHUNT+，所述第四电阻R4的第二端作为所述分流器shunt的第二输出端SHUNT-；
所述第一滤波电路1的第一端与所述分流器shunt的第一输出端相连，所述第一滤波电路1的第二端接地；所述第二滤波电路2的第一端与所述分流器shunt的第二输出端相连，所述第二滤波电路2的第二端接地；其中，所述第一滤波电路1和第二滤波电路2可以为由串联的电阻和电容构成的滤波电路，其中，电阻未与电容相连的一端作为滤波电路的第一端，电容未与电阻相连的一端作为滤波电路的第二端，电阻和电容的公共端作为滤波电路的输出端，例如，参见图2，所述第一滤波电路1和第二滤波电路2结构相同，所述第一滤波电路1和第二滤波电路2包括：第一电阻R1和第一滤波电容C1；所述第一电阻R1的第一端作为所述第一滤波电路1和第二滤波电路2的第一端与所述分流器shunt的第一输出端相连；所述第一滤波电容C1的第一端与所述第一电阻R1的第二端相连，所述第一滤波电容C1的第一端作为所述第一滤波电路1和第二滤波电路2的输出端，所述第一滤波电容C1的第二端作为所述第一滤波电路1和第二滤波电路2的第二端接地；
所述放大电路3中的运放器的第一输入端与所述第一滤波电路1的输出端相连，所述放大电路3中运放器的第二输入端与所述第二滤波电路2的输出端相连，所述运放器的第一输入端可以指的是所述运放器的同相输入端，所述运放器的第二输入端可以指的是所述运放器的反相输入端，所述放大电路3中运放器的输出端与数据采集芯片8的模拟量采集口AN_1相连，使得所述分流器shunt的第一输出端SHUNT+和分流器的第二输出端SHUNT-的输出信号经过所述放大电路3放大以后输入给所述数据采集芯片8；
所述分压电路4的第一端与所述第一滤波电路1的输出端以及所述数据采集芯片8的VCOM接口相连，所述分压电路4的第二端接地，在本方案中所述分压电路4由串联的电阻R41和电阻R42构成，所述电阻R41和电阻R42的公共端作为所述分压电路4的第一端，所述电阻R42未与所述电阻R41相连的一端作为所述分压电路4的第二端，所述电阻R41未与所述电阻R42相连的一端作为所述分压电路4的输出端；
所述第一热插拔电路5的第一端与所述分流器shunt的第一输出端以及所述数据采集芯片8的第一ISENSE接口相连；所述第二热插拔电路6的第一端与所述分流器shunt的第二输出端以及所述数据采集芯片8的第二ISENSE接口相连，在本申请实施例公开的技术方案中，所述第一热插拔电路5和第二热插拔电路6的结构相同，两者可以均由两个反向串联的稳压二极管构成，例如，参见图2，所述第一热插拔电路5和第二热插拔电路6均包括第一稳压二极管Z1和第二稳压二极管Z2，所述第一稳压二极管Z1的阳极作为所述第一热插拔电路5和第二热插拔电路6的第一端，所述第二稳压二极管Z2的阳极作为所述第一热插拔电路5和第二热插拔电路6的第二端，所述第一稳压二极管Z1的阴极与所述第二稳压二极管Z2的阴极相连；
所述共模抑制电路7的第一端与所述第一热插拔电路5的第一端相连，所述共模抑制电路7的第二端与所述第二热插拔电路6的第一端相连，在本申请实施例公开的技术方案中所述共模抑制电路7可以由两个串联的电容构成，参见图2，所述共模抑制电路7可以包括电容C71和电容C72，所述电容C71和电容C72相互串联，电容C71未与电容C72相连的一端作为所述共模抑制电路7的第一端，所述电容C72未与电容C71相连的一端作为所述共模抑制电路7的第二端，所述电容C71和电容C72可以均为陶瓷滤波电容；
数据采集芯片8，所述数据采集芯片8具有VCOM接口、模拟量采集口、第一ISENSE接口和第二ISENSE接口，所述数据采集芯片8的具体选型可以依据用户需求自行选择，例如，在本申请实施例公开的技术方案中，所述数据采集芯片8可以为MC33771B芯片。
在本申请上述实施例公开的技术方案中，通过在基于分流器的采集电路设置两条冗余电流采集电路(其中一条冗余电流采集电路由第一滤波电路1和分压电路4构成，另一条荣誉电路由第二滤波电路2和放大电路3构成)，当所述基于分流器的采集电路的、共模抑制电路相连的两条电流采集支路失效，无法正常采集分流器的电路数据后，可以通过这两条冗余电流采集电路来进行数据采集，提高了电路的可靠性。
其中，上述方案中，所述放大电路的具体结构和类型可以依据用户需求自行设定，例如，参见图2，所述放大电路3可以包括：
运算放大器U、第二电阻R2和第三电阻R3；
所述运算放大器U的同相输入端作为所述放大电路3的第一输入端，所述运算放大电路3的反相输入端作为所述放大电路3的反相输入端，所述运算放大电路3的电源端与所述分压电路4的输出端相连，并且，所述运算放大器U的电源端与所述分压电路的输出端相连，由所述分压电路的输出端采集工作电源；
所述第二电阻R2的第一端与所述运算放大器U的反相输入端相连，所述第二电阻R2的第二端与所述运算放大器U的输出端相连；
所述第三电阻R3的第一端与所述运算放大器U的输出端相连，所述第三电阻R3的第二端作为所述放大电路3的输出端。
并且，进一步的，所述数据采集芯片8也可以通过将VCOM接口与第一ISENSE接口采集到的数据进行对比的方式，来判断所述第一ISENSE接口相连接的采集支路是否失效，通过将模拟量采集口与第二ISENSE接口采集到的数据进行对比的方式，来判断所述第二ISENSE接口相连接的采集支路是否失效，例如，可以通过在所述数据采集芯片设置有第一比较器和第二比较器的方式来实现，所述第一比较器的第一输入端与所述VCOM接口相连，所述第一比较器的第二输入端与所述第一ISENSE接口相连；所述第二比较器的第一输入端与所述模拟量采集口相连，所述第二比较器的第二输入端与所述第二ISENSE接口相连；所述数据采集芯片还具有故障输出接口，所述故障输出接口用于输出故障信号。通过所述第一比较器和第二比较器的输出结果可以判断所述基于分流器的采集电路中是否存在失效的采集支路，所述第一比较器或第二比较器的输出结果为预设的第一结果时，由所述数据采集芯片的存储器中调取并执行预设的指令，并通过所述故障输出接口输出该指令，控制所述基于分流器的采集电路进入一个预设的安全状态，例如，进入告警状态，以提示基于分流器的采集电路存在故障，从而能够识别该电路失效，进而达到功能安全ASIL C等级的要求。
进一步的，降低分流器采集到的毛刺波形对采集结果的影响，在本申请上述基于分流器的采集电路中还设置有多个滤波电容，例如，参见图2，上述基于分流器的采集电路中还包括：第二滤波电容C2、第三滤波电容C3、第四滤波电容C4、第五滤波电容C5、第一防静电电路9和第二防静电电路10；所述第二滤波电容C2的第一端与所述分压电路4的输出端相连，所述第二滤波电容C2的第二端接地；所述第三滤波电容C3的第一端与所述放大电路3的输出端相连，所述第三滤波电容C3的第二端接地；所述第四滤波电容C4的第一端与所述共模抑制电路7的第一端相连，所述第四滤波电容C4的第二端接地；所述第五滤波电容C5的第一端与所述共模抑制电路7的第二端相连，所述第五滤波电容C5的第二端接地；第一防静电电路9，所述第一防静电电路9的第一端与所述分流器shunt的第一输出端相连，所述第一防静电电路9的第二端接地；第二防静电电路10，所述第二防静电电路10的第一端与所述分流器shunt的第二输出端相连，所述第二防静电电路10的第二端接地。
为了保证电路的安全可靠，在本申请实施例公开的所述一种基于分流器的采集电路中所用到的各个电容均为串联的陶瓷电容构成。所述陶瓷电容的失效方式为短路和开路，如果上述一种基于分流器的采集电路中所用到的各个电容均单电容，那么从功能安全的安全分析来看，陶瓷电容的开路不会造成电路的失效，而陶瓷电容的短路会造成电路的失效，此失效会造成一定的安全风险，如果需要达到ASIL C等级的要求，则需要对此电容失效单独增加安全机制。因此，将一种基于分流器的采集电路中所用到的各个电容均设置为串联的陶瓷电容的形式，当陶瓷电容的串联使用时，当其中一颗陶瓷电容短路失效后，不会造成电路的失效，此电路的设计满足ASIL C等级的要求，不需要额外增加安全机制，例如，参见图2，所述第二滤波电容C2、第三滤波电容C3、第四滤波电容C4、第五滤波电容C5、第一防静电电路9和第二防静电电路10均由两个相互串联陶瓷电容构成。
参见图2，在本申请实施例公开的技术方案中，为了防止采集支路中的电流过大，上述电路中还可以设置有降压电阻R5和降压电阻R6，其中，所述电阻R5设置于所述分流器shunt的第一输出端与所述共模抑制电路7的第一端之间，所述降压电阻R6设置于所述分流器shunt的第二输出端与所述共模抑制电路7的第二端之间，以对两条采集支路中的电流进行降压。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种基于分流器的采集电路，其特征在于，包括：
分流器；
第一滤波电路，所述第一滤波电路的第一端与所述分流器的第一输出端相连，所述第一滤波电路的第二端接地；
第二滤波电路，所述第二滤波电路的第一端与所述分流器的第二输出端相连，所述第二滤波电路的第二端接地；
放大电路，所述放大电路中运放器的第一输入端与所述第一滤波电路的输出端相连，所述放大电路中运放器的第二输入端与所述第二滤波电路的输出端相连，所述放大电路中运放器的输出端与数据采集芯片的模拟量采集口相连；
分压电路，所述分压电路的第一端与所述第一滤波电路的输出端以及所述数据采集芯片的VCOM接口相连，所述分压电路的第二端接地；
第一热插拔电路，所述第一热插拔电路的第一端与所述分流器的第一输出端以及所述数据采集芯片的第一ISENSE接口相连；
第二热插拔电路，所述第二热插拔电路的第一端与所述分流器的第二输出端以及所述数据采集芯片的第二ISENSE接口相连；
共模抑制电路，所述共模抑制电路的第一端与所述第一热插拔电路的第一端相连，所述共模抑制电路的第二端与所述第二热插拔电路的第一端相连；
数据采集芯片，所述数据采集芯片具有VCOM接口、模拟量采集口、第一ISENSE接口和第二ISENSE接口。
2.根据权利要求1所述的基于分流器的采集电路，其特征在于，所述数据采集芯片设置有第一比较器和第二比较器；
所述第一比较器的第一输入端与所述VCOM接口相连，所述第一比较器的第二输入端与所述第一ISENSE接口相连；
所述第二比较器的第一输入端与所述模拟量采集口相连，所述第二比较器的第二输入端与所述第二ISENSE接口相连；
所述数据采集芯片还具有故障输出接口，所述故障输出接口用于输出故障信号。
3.根据权利要求1所述的基于分流器的采集电路，其特征在于，所述第一滤波电路和第二滤波电路结构相同，所述第一滤波电路和第二滤波电路包括：
第一电阻和第一滤波电容；
所述第一电阻的第一端作为所述第一滤波电路和第二滤波电路的第一端与所述分流器的第一输出端相连；
所述第一滤波电容的第一端与所述第一电阻的第二端相连，所述第一滤波电容的第一端作为所述第一滤波电路和第二滤波电路的输出端，所述第一滤波电容的第二端作为所述第一滤波电路和第二滤波电路的第二端接地。
4.根据权利要求1所述的基于分流器的采集电路，其特征在于，还包括：
第二滤波电容、第三滤波电容、第四滤波电容、第五滤波电容、第一防静电电路和第二防静电电路；
所述第二滤波电容的第一端与所述分压电路的输出端相连，所述第二滤波电容的第二端接地；
所述第三滤波电容的第一端与所述放大电路的输出端相连，所述第三滤波电容的第二端接地；
所述第四滤波电容的第一端与所述共模抑制电路的第一端相连，所述第四滤波电容的第二端接地；
所述第五滤波电容的第一端与所述共模抑制电路的第二端相连，所述第五滤波电容的第二端接地；
第一防静电电路，所述第一防静电电路的第一端与所述分流器的第一输出端相连，所述第一防静电电路的第二端接地；
第二防静电电路，所述第二防静电电路的第一端与所述分流器的第二输出端相连，所述第二防静电电路的第二端接地。
5.根据权利要求1所述的基于分流器的采集电路，其特征在于，所述采集电路中的滤波电容均由至少两个相串联的陶瓷滤波电容构成。
6.根据权利要求1所述的基于分流器的采集电路，其特征在于，所述共模抑制电路由两个相串联的陶瓷滤波电容构成。
7.根据权利要求1所述的基于分流器的采集电路，其特征在于，所述第一热插拔电路和第二热插拔电路结构相同，且所述第一热插拔电路和第二热插拔电路均由两个反向串联的稳压二极管构成。
8.根据权利要求1所述的基于分流器的采集电路，其特征在于，所述放大电路包括：
运算放大器、第二电阻和第三电阻；
所述运算放大器的同相输入端作为所述放大电路的第一输入端，所述运算放大电路的反相输入端作为所述放大电路的反相输入端，所述运算放大电路的电源端与所述分压电路的输出端相连；
所述第二电阻的第一端与所述运算放大器的反相输入端相连，所述第二电阻的第二端与所述运算放大器的输出端相连；
所述第三电阻的第一端与所述运算放大器的输出端相连，所述第三电阻的第二端作为所述放大电路的输出端。
9.根据权利要求1所述的基于分流器的采集电路，其特征在于，所述分流器由一个第四电阻构成，所述第四电阻的第一端作为所述分流器的第一输出端，所述第四电阻的第二端作为所述分流器的第二输出端。
10.根据权利要求1所述的基于分流器的采集电路，其特征在于，所述数据采集芯片为MC33771B芯片。
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