[发明专利]一种线性信号的高精度隔离电路及采集方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车电子领域，尤其涉及一种线性信号的高精度隔离电路及采集方法。

背景技术

目前，在新能源车辆领域，车上很多电子零部件都是高低压混合在一起的控制电子系统，如空调控制器、主电机控制器、电池管理系统、充电系统等，都需要检测外围的连续高压线性信号，如电压、电流等，这一些信号都需要与控制电路系统进行隔离，也就是高压系统和低压系统是不共地的控制系统，为此必须对这些线性信号进行隔离处理后，才可以输入低压控制系统。否则，高低压系统混杂在一起进行控制和运算，出现系统损坏的机率会大大增加，甚至威胁车辆和人身的安全，造成严重的后果。

现有方案1，如图1所示，传统的高压信号采集领域，如高压电流和电压信号，很多采用的是电压电流互感器，把高压大电流信号等比列的衰减为低压低电流的电信号，在经过先高采集电路，把这些信号转化为MCU可以识别的有效信号进行处理。这种采集方法比较容易受到原边影响，而且比较采集系统比较庞大。

现有方案2，如图2所示，在新能源车辆领域，如空调控制器、主电机控制器、电池管理系统、充电机等，检测信号，有一种采集电路，就是先把外界的线性信号进行模数转化，把信号转化为数字量，再通过数字光耦把信号传输到控制单元，通过MCU系统去读取和识别，最后进行控制元算。这种采集电路比较复杂，产品的工程化比较困难。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷或不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种线性信号的高精度隔离电路及采集方法，可以有效的把高压信号和低压进行隔离，并且把外围的高压信号，进行相应的线性处理，让MCU的模数转化口ADC可以识别与处理，该电路简单实用，线性信号的采集精度也高。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为提供一种线性信号的高精度隔离电路及采集方法，外界的信号经过分压限幅电路单元把信号进行衰减，再经过滤波电路单元把信号调理为隔离电路可以有效识别的信号，然后再隔离电路内部进行AD与DA转化，并且隔离，之后再经过滤波放大电路单元处理，送进MCU系统单元处理。

作为本发明的进一步改进，所述分压限幅电路单元是把高压信号处理变为电压性质的信号，把信号缩减或者衰减为隔离电路可以识别的电压幅值，并且还需要对信号进行限幅保护处理。

作为本发明的进一步改进，所述滤波电路单元使用RC滤波电路或者二阶滤波电路。

作为本发明的进一步改进，所述隔离电路是把外界的信号，先进行模数转化（AD），把模拟信号转化为数值信号；然后数值信号经过内部的隔离器件进行光电隔离，传输到副边电路；最后副边电路的数值信号再进行数模转化（DA），把隔离后的数值信号化为模拟信号进行输出。

作为本发明的进一步改进，所述隔离电路的原副边电源单元须满足2000VRMS/1min的绝缘耐压，以保证原边的高压信号不影响到低压控制信号。

作为本发明的进一步改进，所述滤波放大电路单元是进行滤波放大电路处理，使最后的线性电压信号转化为满足MCU的模数输入要求，并且还需要对信号进行最后一级滤波处理，滤除干扰尖刺。

作为本发明的进一步改进，所述原副边电源单元为两路独立的隔离电源，分别提供给原、副边电路。

作为本发明的进一步改进，所述隔离电源的电压幅值为5V±5%，电流在50mA内；并且原边电源电路，和原边的隔离信号之间必须满足隔离要求，所述隔离要求为2000VRMS/1min。

一种线性信号的高精度隔离电路，包括原副边电源单元及依次连接的分压限幅电路、滤波电路、隔离电路、滤波放大电路；所述原副边电源单元与隔离电路连接，提供隔离的电源；所述分压限幅电路把线性信号进行衰减，所述滤波单元对衰减后的线性信号调理为隔离电路可以有效识别的信号，所述隔离电路对有效识别的信号进行AD和DA转换并且隔离，所述滤波放大电路单元对线性信号进行滤波放大处理，滤除干扰尖刺。

本发明的有益效果是：在安装方面，因为比较小巧，可以直接放置在PCB电路板上面，节省空间；在成本上面，这种采集方法不是很贵，小于传统的互感器方式，控制精度高，MCU采集的方法和算法简单，在工程应用上面比较实用。目前在新能源车辆的高压信号采集领域已经广泛使用，如电机控制器，充电机，电池管理系统等。

附图说明

图1是现有方案1的信号采集电路功能框图；

图2是现有方案2的信号采集电路功能框图；

图3是本发明的信号采集电路框图；

图4是本发明线性信号隔离采集电路在系统中的功能框图；