CN217212904U - 一种配网自动化终端电池电压和电流采集电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种配网自动化终端电池电压和电流采集电路，包括电流采集电路、电压采集电路，电流采集电路包括采集接口，采集接口分别电连接有第二电阻、蓄电池两端和电流采集电路；电流采集电路包括电流检测器，电流检测器与第二电阻并联；电流检测器电连接电压采集电路，电压采集电路包括包括第三电阻，第三电阻的一端电连接有第四电阻的一端和转换芯片；第三电阻另一端电连接有蓄电池的一极，第四电阻的另一端电连接有蓄电池的另一极形成回路。本实用新型具有高的增益输入范围、采样高精度，双通道的设计，满足配网自动化终端蓄电池电压电流的采集，提高配网自动化终端的续航能力。

Description

一种配网自动化终端电池电压和电流采集电路

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，尤其涉及一种配网自动化终端电池电压和电流采集电路。

背景技术

随着配网自动化终端部对电池智能管理和功能的需求不断增长，对高精度，低功耗的蓄电池电压、电流监测的需求也变得越来越强烈。传统方式，配置为差分放大器，搭建在***中的多个电压、电流监测放大器执行此类电压电流监测。电压和电流测量之间的延迟较大，增益放大器需要靠外置运算放大器搭建，传统12位ADC不能满足对电池智能管理和功能的需求的增长。

传统方式，电流采集往往需要对电流信号做增益放大处理，传统的增益放大器需要靠外置运算放大器搭建共模，输入范围低，并且单片机内部12位ADC采集数据精度不能满足对电池智能管理和功能的需求的增长，同时不具备瞬态保护，容易受到电网电压波动而损坏，为了提高电压电流采样的共模输入范围，提高采样精度和抗干扰保护能力，因此提出了一种配网自动化终端电池电压和电流采集电路。

实用新型内容

为解决在配网自动化终端装置电池实际使用过程中，由于无法对其电压、电流进行准确监测，而引起的电池的过充、过放、电流过流损坏等问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种配网自动化终端电池电压和电流采集电路，包括电流采集电路、电压采集电路，所述电流采集电路包括采集接口，所述采集接口分别电连接有第二电阻、蓄电池两端和电流采集电路；所述电流采集电路包括INA282电流检测器，所述INA282电流检测器与第二电阻并联；所述INA282电流检测器电连接电压采集电路，所述电压采集电路包括第三电阻，所述第三电阻的一端电连接有第四电阻的一端和MCP3422AD转换芯片；所述第三电阻另一端电连接有蓄电池的一极，所述第四电阻的另一端电连接有蓄电池的另一极形成回路。

进一步的改进，所述电流采集电路包括采集接口，所述采集接口上设有第九管脚和第十管脚，所述第九管脚电连接有第二电阻和第五电阻，所述第十管脚电连接有蓄电池BAT-极；所述第二电阻电连接有蓄电池BAT+极和第一电阻；所述第一电阻电连接有电流检测器的第八管脚；所述第五电阻电连接有电流检测器的第一管脚；所述第八管脚电连接有第一保护二极管和第二电容，所述第一管脚电连接有第二保护二极管和第五电容；所述第一保护二极管、第二保护二极管、第二电容、第五电容均接地；所述第八管脚和第一管脚之间电连接有第三电容；所述电流检测器的第二管脚、第三管脚和第七管脚均接地；所述电流检测器的第六管脚电连接有电源和第一电容，所述第一电容接地；所述电流检测器的第五管脚电连接MCP3422AD转换芯片的第十一管脚。

进一步的改进，所述第三电阻一端电连接有蓄电池BAT+，所述第三电阻的另一端电连接有MCP3422AD转换芯片的第十四管脚，所述第四电阻的另一端电连接有蓄电池BAT-；所述MCP3422AD转换芯片的第十六管脚电连接有电源和第四电容，所述第四电容接地；所述AD转换芯片的第十二管脚、第十三管脚和第十五管脚均接地。

进一步的改进，所述第一电阻和第五电阻均为阻值10Ω的限流电阻。

进一步的改进，所述第一电容、第二电容、第三电容、第四电容和第五电容均为0.1uF的滤波电容。

进一步的改进，所述第二电阻为0.1Ω的电流取样电阻。

进一步的改进，所述第三电阻和第四电阻均为电压采样电阻，所述第三电阻的阻值为30KΩ，所述第四电阻的阻值为1.2KΩ。

本实用新型的优点：

1.本实用新型电路具有高的增益输入范围和瞬时保护范围，采样的精度高；

2.采用双通道的设计满足配网自动化终端蓄电池电压电流的采集，提高配网自动化终端的续航能力。

附图说明

图1为本实用新型的电路结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。

实施例1

如图1所示的一种配网自动化终端电池电压和电流采集电路，包括电流采集电路：J1和R2串联后，R2连接至蓄电池电源BAT+极，J1的第十管脚连接至蓄电池电源BAT-极，R1的一端和BAT+连接另一端连接至U2的第八管脚，R5的一端和J1的第九管脚相连，另一端连接至U2的第一管脚。D1阴极接U2的第八管脚，阳极接地，D2阴极接U2的第一管脚，阳极接地，C3并联在U2的第一管脚和第八管脚之间，C1的一端接U2的第八管脚，另一端接地，C5的一端接U2的第一管脚，另一端接地，U2的第二、第三、第七管脚接地，第四管脚为空，第五管脚连接至U3的第一管脚，U2的第六管脚接电源VDD和电容C1的一端，电容C1的另外一端接地。

电压采集电路：电阻R3和R4串联后并接在蓄电池电源BAT+极和BAT-负极之间，R3的一端连接BAT+；另一端连接至U3的第十四管脚，R4的一端连接BAT-；另一端连接至U3的第十四管脚,U3的第十二、第十三、第十五管脚接地，第十六管脚接VDD，同时并连电容C4，C4的另外一端接地，U3的第十七管脚接MCU_SDA,U3的十八管脚接MCU_SCL,U3的十九管脚接ADDR0；U3的第二十管脚接ADDR1。

工作原理：

图中，J1为配网自动化终端负载LOAD的采集接口，R2为电流取样电阻0.1Ω；R1和R5为10Ω限流电阻，D1和D2为TVS保护二极管，U2为INA282为电流检测器，R3和R4为电压采样电阻，分别为30KΩ、1.2KΩ；MCP3422为AD转换芯片。C1、C2、C3、C4、C5为0.1uF滤波电容。

电流采集过程

INA282是一款高精度，宽共模输入范围的双向电流检测器，这款芯片能够准确地测量-14V至+80V电压范围内的压降，具有宽共模输入范围，电源工作范围可以是+2.7V到+18V之间，可以工作在-40℃至+125℃，体积小，封装为SOIC-8。瞬态保护内部增益可以达到50V/V。瞬态保护范围从12V电池反接到高达+80V的瞬态；达到这些级别无需额外的保护组件。

配网自动化终端上电后，通过蓄电池内部存储的电量为装置供电，流经R2，0.1Ω的取样电阻；R1和R5为10Ω限流电阻，限制INA282的输入电流，D1和D2为TVS保护二极管，能保护电路因电网电压波动，瞬时电压过大而损坏电流检测器，电流检测电流U2会把R2采样电阻的电压放大50倍后输出，根据计算公式，U2电流检测电压:VOUT＝I(load)*R2*50，I(load)为蓄电池供电时，流经R2两端的负载电流大小。

(2)电压采集过程

蓄电池电压采集电压信号量的检测采用双电阻分压模式，取两个合适阻值的电阻串联分压，分压后的电压信号送入，R3和R4为电压采样电阻，分别为30KΩ、1.2KΩ；根据计算公式:Vch2＝Vbat*R4/(R3+R4)，Vch2为U3模数转换芯片的通道2的输入电压，Vbat为蓄电池电压，即Vch2＝Vbat*1.2/(30+1.2)

MCP3422为AD转换芯片，提供差分输入的18位ADC具有高分辨率、低功耗的特点，第十四管脚的设计，刚好满足配网自动化终端蓄电池电压电流的采集，内部集成的可编程增益放大器、电压参考及振荡器，新型ADC大大减少了所需的外部元件数量、缩小PCB板设计体积，进行3V连续转换只消耗135mA电流，提高配网自动化终端的续航能力。直接IIC接口MCU_SDA和MCU_SCL输出，提供至单片机处理，能彼此独立地变化。尽可能减小电压和电流测量之间的延迟。

C1、C2、C3、C4、C5为0.1uF滤波电容。电压、电流采集需要电源旁路电容器来实现稳定性。抑制电源噪声。将旁路电容器连接到接近器件引脚的位置。

提高***采样精度和稳定性

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但并不仅仅限于说明书和实施方案中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里所示。

Claims (7)

1.一种配网自动化终端电池电压和电流采集电路，包括电流采集电路、电压采集电路，其特征在于，所述电流采集电路包括采集接口(J1)，所述采集接口(J1)分别电连接有第二电阻(R2)、蓄电池两端和电流采集电路；所述电流采集电路包括INA282电流检测器(U2)，所述INA282电流检测器(U2)与第二电阻(R2)并联；所述INA282电流检测器(U2)电连接电压采集电路，所述电压采集电路包括第三电阻(R3)，所述第三电阻(R3)的一端电连接有第四电阻(R4)的一端和MCP3422AD转换芯片(U3)；所述第三电阻(R3)另一端电连接有蓄电池的一极，所述第四电阻(R4)的另一端电连接有蓄电池的另一极形成回路。

2.如权利要求1所述的一种配网自动化终端电池电压和电流采集电路，其特征在于，所述采集接口(J1)上设有第九管脚(9)和第十管脚(10)，所述第九管脚(9)电连接有第二电阻(R2)和第五电阻(R5)，所述第十管脚(10)电连接有蓄电池BAT-极；所述第二电阻(R2)电连接有蓄电池BAT+极和第一电阻(R1)；所述第一电阻(R1)电连接有电流检测器(U2)的第八管脚(8)；所述第五电阻(R5)电连接有电流检测器(U2)的第一管脚(1)；所述第八管脚(8)电连接有第一保护二极管(D1)和第二电容(C2)，所述第一管脚(1)电连接有第二保护二极管(D2)和第五电容(C5)；所述第一保护二极管(D1)、第二保护二极管(D2)、第二电容(C2)、第五电容(C5)均接地；所述第八管脚(8)和第一管脚(1)之间电连接有第三电容(C3)；所述电流检测器(U2)的第二管脚(2)、第三管脚(3)和第七管脚(7)均接地；所述电流检测器(U2)的第六管脚(6)电连接有电源和第一电容(C1)，所述第一电容(C1)接地；所述电流检测器(U2)的第五管脚(5)电连接MCP3422AD转换芯片(U3)的第十一管脚(11)。

3.如权利要求2所述的一种配网自动化终端电池电压和电流采集电路，其特征在于，所述第三电阻(R3)一端电连接有蓄电池BAT+，所述第三电阻(R3)的另一端电连接有MCP3422AD转换芯片(U3)的第十四管脚(14)，所述第四电阻(R4)的另一端电连接有蓄电池BAT-；所述MCP3422AD转换芯片(U3)的第十六管脚(16)电连接有电源和第四电容(C4)，所述第四电容(C4)接地；所述AD转换芯片(U3)的第十二管脚(12)、第十三管脚(13)和第十五管脚(15)均接地。

4.如权利要求2所述的一种配网自动化终端电池电压和电流采集电路，其特征在于，所述第一电阻(R1)和第五电阻(R5)均为阻值10Ω的限流电阻。

5.如权利要求3所述的一种配网自动化终端电池电压和电流采集电路，其特征在于，所述第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第四电容(C4)和第五电容(C5)均为0.1uF的滤波电容。

6.如权利要求1所述的一种配网自动化终端电池电压和电流采集电路，其特征在于，所述第二电阻(R2)为0.1Ω的电流取样电阻。

7.如权利要求1所述的一种配网自动化终端电池电压和电流采集电路，其特征在于，所述第三电阻(R3)和第四电阻(R4)均为电压采样电阻，所述第三电阻(R3)的阻值为30KΩ，所述第四电阻(R4)的阻值为1.2KΩ。

Images