CN212950218U - 一种低成本非隔离的充电桩 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种低成本非隔离的充电桩，包括控制***和检测模块，控制***和检测模块连接同一组电源供电，电源、检测模块和控制***的地线均与零线相连接，零线作为参考地，检测模块连接了220V的火线、零线，零线与检测模块、控制***和电源的地线相连接，在控制***和检测模块中设有钳位滤波电路；本实用新型采用与零线共地的方案，使用合金采样电阻检测功率值，既能省掉电压互感器、电流互感器，又能不使用双电源供电，把充电桩检测方案的成本降到最低；使用热敏电阻、压敏电阻、瞬态抑制二极管保护供电电路，保证使用安全。

Description

一种低成本非隔离的充电桩
技术领域
本实用新型涉及充电桩，具体是一种低成本非隔离的充电桩。
背景技术
国内的电动车行业快速发展，相应的充电桩产业链也随着发展起来，从原始的投币充电，再到刷卡充电，最后到如今的扫码充电；充电桩发展地越来越智能化，同时对于充电桩的性能和安全性也不断地提高，从原始的倒计时，再发展到如今的智能识别，检测充电环境和充电过程中的电压、电流、功率。
充电桩中核心的一部分是检测电压、电流、功率，这一部分的功能决定了充电桩的安全性能；对于许多企业，在前期为了快速占有市场，同时保证充电桩的安全性能，因此该功能部分的设计方案都是采用保险安全简单的方案。
目前市面上存在多种检测方案，如图1为其中一种，该方案同时采用了电压互感器、电流互感器把高压电隔离，***和检测芯片与供电电源同在一个隔离地，获取到的也是低压安全无干扰的信号，因此该方案是最为安全简单稳定的一种，但是由于每个充电端口都需要电压电流互感器，其成本也是最高昂的；如图2为另一种，该方案取消了电压互感器、电流互感器，节省了很大一部分的成本，但是该方案需要改进供电源，使供电电源能独立隔离供应两组电源，一组供给控制***，一组供给检测模块。该方案虽然解决了互感器的成本，但是却提高了供电***的成本。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种低成本非隔离的充电桩，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种低成本非隔离的充电桩，包括控制***和检测模块，控制***和检测模块连接同一组电源供电，电源、检测模块和控制***的地线均与零线相连接，零线作为参考地，检测模块连接了220V的火线、零线，零线与检测模块、控制***和电源的地线相连接，在控制***和检测模块中设有钳位滤波电路。
所述检测模块包括芯片U1，芯片U1连接MCU，在芯片U1和MCU之间连接有电阻R33、电阻R34、电阻R35和电阻R36，MCU的引脚为开漏模式，芯片U1通过7个电阻与市电220V火线输入线连接，芯片U1具有差分输入脚I_1P和差分输入脚I_1N，差分输入脚I_1P和差分输入脚I_1N之间的差分线连接在采样电阻R61两端，采样电阻R61串联在被测负载两端；所述电源还连接有保护电路，保护电路包括芯片JP2和芯片U2，芯片U2连接有热敏电阻PTC1和压敏电阻RV1；芯片JP2和芯片U2之间设有瞬态抑制二极管TVS1、电容C5和电容C7，瞬态抑制二极管TVS1型号为SMJ5.0CA，电容C5采用的是470uF的铝电解电容；电容C7采用100nF的陶瓷电容。
所述芯片U1的型号为钜泉光电科技的ATT7053的计量芯片，所述芯片JP2的型号为XH2.45-4P，芯片U2的型号为HLK-PM01。
作为本实用新型的优选方案：所述芯片U1还连接有信号接收电路，所述信号接收电路包括芯片P1、芯片U3和芯片U11，芯片U3和芯片U11均与芯片P1相连接，所述芯片P1的型号为XH2.45-4P，芯片U3和U11的型号为PC817D。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1、采用与零线共地的方案，使用合金采样电阻检测功率值，既能省掉电压互感器、电流互感器，又能不使用双电源供电，把充电桩检测方案的成本降到最低。
2、使用热敏电阻、压敏电阻、瞬态抑制二极管保护供电电路，保证使用安全。
附图说明
图1-2为现有的两种检测方案。
图3为本实用新型的检测方案。
图4为本实用新型检测模块的电路图。
图5为本实用新型中保护电路的电路图。
图6为本实用新型中信号接收电路的电路图。
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。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
实施例1：
请参阅图3-4，一种低成本非隔离的充电桩，包括控制***和检测模块，控制***和检测模块连接同一组电源供电，电源、检测模块和控制***的地线均与零线相连接，零线作为参考地，具体的，检测模块连接了220V的火线、零线，零线与检测模块、控制***和电源的地线相连接，在控制***和检测模块中设有钳位滤波电路，通过钳位滤波电路保证***整体的稳定性。
所述检测模块包括芯片U1，芯片U1连接MCU，在芯片U1和MCU之间连接有电阻R33、电阻R34、电阻R35和电阻R36，MCU的引脚为开漏模式，芯片U1通过7个电阻与市电220V火线输入线连接，芯片U1具有差分输入脚I_1P和I_1N，用来检测通道的电流值，I_1P和I_1N之间的差分线连接在采样电阻R61两端，采样电阻R61串联在被测负载两端；实际情况下可选用2m电阻R阻值的采样电阻，提高采样的信号值，信号值越高电阻的发热量会越大，采样电阻需要选用封装为2512的合金电阻，如锰铜电阻，但价格较贵，因此选用千分之一精度的合金电阻能满足使用需求并降低成本。
参阅图5，所述电源还连接有保护电路，保护电路包括芯片JP2和芯片U2，芯片U2连接有热敏电阻PTC1和压敏电阻RV1，热敏电阻的作用是当电网异常或者负载异常导致电流过大时，流过热敏电阻的线路发热，热敏电阻随着温度的升高电阻约大，电阻越大，就能抑制该线路流过的电流，当这个大电流流过之后，线路恢复正常，温度下降，热敏电阻的阻值也会随着变小，保障线路的流通；因此热敏电阻在负载突然变大时能起到保护作用；在热敏电阻前还并联了一个压敏电阻，该电阻是抑制电网电压过高，一般充电桩都安装在室外，不仅要经历太阳暴晒，还要承受雷电的打击，在雷雨天气中，雷电很容易对路边的电线产生干扰，使电网带有一个突变的高压，但这个高压达到压敏电阻的电压值时，压敏电阻的阻值会变小，把这部分高压能量吸收掉，从而保障后续电路的电压在它的嵌位值下。
热敏电阻和压敏电阻主要保护开关电源输入的正常，但是输入的电网不稳定，开关电源的输出波动也会不稳定，芯片JP2和芯片U2之间设有瞬态抑制二极管TVS1、电容C5和电容C7，开关电源输出的是5V电压，瞬态抑制二极管TVS1型号为SMJ5.0CA，这是一个双向瞬态抑制二极管，也就是说正极出现波动或者是负极出现波动，只要波动电压超过了5V，瞬态抑制二极管TVS1就会瞬间导通吸收，经过瞬态抑制二级管的钳位后，再流经电容C5和电容C7，电容C5采用的是470uF的铝电解电容，主要是作为储能滤波用，当负载有瞬间的大功率跳动，铝电解电容可以为这瞬间的大负载提供能量，保持供电电路的稳定，不会被负载拉低；电容C7采用100nF的陶瓷电容，主要是用于滤除供电线路中的高频信号。
具体的，所述芯片U1的型号为钜泉光电科技的ATT7053的计量芯片，该芯片支持检测一路电压和两路电流，可以通过SPI与芯片通讯获取功率值；所述芯片JP2的型号为XH2.45-4P，芯片U2的型号为HLK-PM01。
实施例2：
在实施例1的基础之上，由于充电桩的安全防护是依赖外部的绝缘外壳，避免人体触碰造成安全隐患，同时为了方便对充电桩进行配置参数，所述芯片U1还连接有信号接收电路，如图6所示，所述信号接收电路包括芯片P1、芯片U3和芯片U11，芯片U3和芯片U11均与芯片P1相连接，芯片U3用于接收外部发送的串口信号，芯片U11和芯片U1连接用于将芯片U3接收的串口信号进行传递。
具体的，所述芯片P1的型号为XH2.45-4P，芯片U3和U11的型号为PC817D。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种低成本非隔离的充电桩，包括控制***和检测模块，其特征在于，控制***和检测模块连接同一组电源供电，电源、检测模块和控制***的地线均与零线相连接，零线作为参考地，检测模块连接了220V的火线、零线，零线与检测模块、控制***和电源的地线相连接，在控制***和检测模块中设有钳位滤波电路。
2.根据权利要求1所述的一种低成本非隔离的充电桩，其特征在于，所述检测模块包括芯片U1，芯片U1连接MCU，在芯片U1和MCU之间连接有电阻R33、电阻R34、电阻R35和电阻R36，MCU的引脚为开漏模式，芯片U1通过7个电阻与市电220V火线输入线连接，芯片U1具有差分输入脚I_1P和差分输入脚I_1N，差分输入脚I_1P和差分输入脚I_1N之间的差分线连接在采样电阻R61两端，采样电阻R61串联在被测负载两端；所述电源还连接有保护电路，保护电路包括芯片JP2和芯片U2，芯片U2连接有热敏电阻PTC1和压敏电阻RV1；芯片JP2和芯片U2之间设有瞬态抑制二极管TVS1、电容C5和电容C7。
3.根据权利要求2所述的一种低成本非隔离的充电桩，其特征在于，瞬态抑制二极管TVS1型号为SMJ5.0CA，电容C5采用的是470uF的铝电解电容；电容C7采用100nF的陶瓷电容。
4.根据权利要求2所述的一种低成本非隔离的充电桩，其特征在于，所述芯片U1的型号为钜泉光电科技的ATT7053的计量芯片，所述芯片JP2的型号为XH2.45-4P，芯片U2的型号为HLK-PM01。
5.根据权利要求2所述的一种低成本非隔离的充电桩，其特征在于，所述芯片U1还连接有信号接收电路，所述信号接收电路包括芯片P1、芯片U3和芯片U11，芯片U3和芯片U11均与芯片P1相连接。
6.根据权利要求5所述的一种低成本非隔离的充电桩，其特征在于，所述芯片P1的型号为XH2.45-4P，芯片U3和U11的型号为PC817D。
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