一种直流绝缘监测电路的制作方法

专利2022-06-29  62


本实用新型属于电路的监测技术领域,尤其涉及一种直流绝缘监测电路。



背景技术:

随着充电市场不断扩大,双边同时漏电事件时有发生,现有的绝缘检测方式仅能满足单边绝缘检测,若出现了双边漏电检测容易造成漏电误判,远远不能满足现有实用需求。

目前技术不能满足双边漏电同时检测,但本专利电路可以满足双边同时漏电的阻值检测,基于简单的电路采样即可满足3%精度的检测要求。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于提供一种通过不平衡电桥的特点、分别通过两次开关切换使上端(或下端)电压产生较大幅度变换的直流绝缘监测电路。

本实用新型提供一种直流绝缘监测电路,其包括:电源、第一等效电阻、第二等效电阻、第三等效电阻、第四等效电阻、第五等效电阻、第六等效电阻、第七等效电阻、第八等效电阻、第九等效电阻、第十等效电阻、连接在第七等效电阻和第八等效电阻之间的第一采样电路、连接在第九等效电阻和第十等效电阻之间的第二采样电路、第一投切开关以及第二投切开关;

其中,第一等效电阻、第三等效电阻和第五等效电阻并联连接,第一等效电阻的一端、第三等效电阻的一端、第五等效电阻的一端和第七等效电阻的一端均与电压源的正极输入端连接,第一等效电阻的另一端和第五等效电阻的另一端均接地,第三等效电阻的另一端和第一投切开关的一端连接,第一投切开关的另一端接地;第五等效电阻、第七等效电阻、第一采样电路和第八等效电阻连接为一个回路;

第二等效电阻、第四等效电阻和第六等效电阻并联连接,第二等效电阻的一端、第四等效电阻的一端、第六等效电阻的一端和第十等效电阻的一端均与电源的负极输入端连接,第二等效电阻的另一端和第六等效电阻的另一端均接地,第四等效电阻的另一端和第二投切开关的一端连接,第二投切开关的另一端接地;第六等效电阻、第九等效电阻、第二采样电路和第十等效电阻连接为一个回路。

进一步地,还包括接地连接的第三投切开关、与第三投切开关连接且位于电源正极输入端和电源负极输入端之间的服务器;所述第三等效电阻连接在电源正极输入端和第一投切开关之间,所述第四等效电阻连接在电源负极输入端和第二投切开关之间,所述第一等效电阻连接在电源正极输入端和服务器之间,所述第二等效电阻连接在电源负极输入端和服务器之间。

进一步地,所述第一等效电阻相当于串联连接的多个第三电阻,第二等效电阻相当于串联连接的多个第四电阻,第三等效电阻相当于串联连接的多个第一电阻,第四等效电阻相当于串联连接的多个第二电阻。

进一步地,还包括正极电压采样的第一差分电路和负极电压采样的第二差分电路,所述第一差分电路连接在电源正极输入端和服务器之间,所述第二差分电路连接在电源负极输入端和服务器之间。

进一步地,所述第一差分电路包括与电源正极输入端连接且串联连接的多个第五电阻、与服务器连接且串联连接的多个第六电阻以及连接在最后一个第五电阻和最后一个第六电阻之间的采样电路;所述第二差分电路包括与电源负极输入端连接且串联连接的多个第七电阻、与服务器连接且串联连接的多个第八电阻以及连接在最后一个第七电阻和最后一个第八电阻之间的采样电路。

进一步地,所述第五等效电阻相当于串联连接的多个第五电阻和串联连接的多个第六电阻并联,所述第六等效电阻相当于串联连接的多个第八电阻和串联连接的多个第七电阻并联。

进一步地,第七等效电阻相当于串联连接的多个第九电阻,第八等效电阻相当于串联连接的多个第十电阻,第九等效电阻相当于串联连接的多个第十一电阻,第十等效电阻相当于串联连接的多个第十二电阻。

进一步地,还包括第四投切开关和第五投切开关;第四投切开关、第二投切开关、串联连接的多个第九电阻、串联连接的多个第十电阻以及第一采样电路组成枪电压采样电路,所述第四投切开关连接在电源正极输入端和第一个第九电阻之间;与电源正极输入端连接且串联连接的第十一电阻、与电源负极输入端连接且串联连接的多个第十二电阻、第五投切开关以及第二采样电路组成模块电压采样电路,所述第五投切开关连接在电源负极输入端和第一个第十电阻之间。

进一步地,第一差分电路的采样电路、第二差分电路的采样电路、枪电压采样电路的第一采样电路以及模块电压采样电路的第二采样电路均包括第十三电阻、第十四电阻、第一电容、第二电容、串联连接的第一二极管和第二二极管、放大器、第三电容、串联连接的第三二极管和第四二极管、第十五电阻、第十六电阻、第四电容、第十七电阻和第五电容;其中,第十三电阻、第十四电阻和第一电容并联连接,第一二极管的正极、第一二极管的负极、第二二极管的正极、二二极管的负极依序连接,第四二极管的负极、第四二极管的正极、第三二极管的负极、第三二极管的正极依序连接,第一电容的一端接地,第一电容的另一端与第一二极管的负极连接,第三电容的一端接地,第三电容的另一端与第三二极管的正极连接。

进一步地,对于第一差分电路的采样电路,第一二极管的正极和第二二极管的负极之间连接串联连接的最后一个第五电阻;第四二极管的正极和第三二极管的负极之间连接串联连接的最后一个第六电阻;放大器的正向输入端连接串联连接的最后一个第五电阻,放大器的反向输入端连接串联连接的最后一个第六电阻;第十五电阻、第十六电阻、第四电容并联连接且连接的最后一个第六电阻和放大器的输出端之间;放大器的输出端、第十七电阻和第五电容的一端依序连接并输出第一差分电路的正极电压采样,第五电容的另一端接地;

对于第二差分电路的采样电路,第一二极管的正极和第二二极管的负极之间连接串联连接的最后一个第八电阻;第四二极管的正极和第三二极管的负极之间连接串联连接的最后一个第七电阻;放大器的正向输入端连接串联连接的最后一个第八电阻,放大器的反向输入端连接串联连接的最后一个第七电阻;第十五电阻、第十六电阻、第四电容并联连接且连接的最后一个第七电阻和放大器的输出端之间;放大器的输出端、第十七电阻和第五电容的一端依序连接并输出第二差分电路的负极电压采样,第五电容的另一端接地;

对于枪电压采样电路的第一采样电路,第一二极管的正极和第二二极管的负极之间连接串联连接的最后一个第九电阻;第四二极管的正极和第三二极管的负极之间连接串联连接的最后一个第十电阻;放大器的正向输入端连接串联连接的最后一个第九电阻,放大器的反向输入端连接串联连接的最后一个第十电阻;第十五电阻、第十六电阻、第四电容并联连接且连接的最后一个第十电阻和放大器的输出端之间;放大器的输出端、第十七电阻和第五电容的一端依序连接并输出枪电压采样电压,第五电容的另一端接地;

对于模块电压采样电路的第二采样电路,第一二极管的正极和第二二极管的负极之间连接串联连接的最后一个第十一电阻;第四二极管的正极和第三二极管的负极之间连接串联连接的最后一个第十二电阻;放大器的正向输入端连接串联连接的最后一个第十一电阻,放大器的反向输入端连接串联连接的最后一个第十二电阻;第十五电阻、第十六电阻、第四电容并联连接且连接的最后一个第十二电阻和放大器的输出端之间;放大器的输出端、第十七电阻和第五电容的一端依序连接并输出模块电压采样电压,第五电容的另一端接地。

本实用新型充分通过不平衡电桥的特点,分别通过两次开关切换使上端(或下端)电压产生较大幅度的变化,从而可以在很大程度上提高精度,本实用新型直流绝缘监测电路是配合单片机进行采集的,通过计算和转换即可得到漏电阻值rx和ry,通过模型建立可以在最大程度上提高检测精度,并分析出误差来源,可以满足充电桩输出侧双边同时平衡漏电检测的要求。

附图说明

下面将以明确易懂的方式,结合附图说明优选实施方式,对本实用新型予以进一步说明。

图1为本实用新型直流绝缘监测电路的部分电路示意图;

图2为本实用新型直流绝缘监测电路的投切电路和绝缘电压采样电路的电路示意图;

图3为图2所示投切电路和绝缘电压采样电路的部分电路的放大图;

图4为图2所示投切电路和绝缘电压采样电路的另外部分电路的放大图;

图5为本实用新型直流绝缘监测电路的枪电压采样电路和模块电压采样电路的电路示意图;

图6为图5所示枪电压采样电路和模块电压采样电路的部分电路放大图;

图7为图5所示枪电压采样电路和模块电压采样电路的另外部分电路放大图;

图8为本实用新型直流绝缘监测电路的等效电路的示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,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,还可以根据这些附图获得其他的附图,并获得其他的实施方式。

为使图面简洁,各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分,它们并不代表其作为产品的实际结构。另外,以使图面简洁便于理解,在有些图中具有相同结构或功能的部件,仅示意性地绘示了其中的一个,或仅标出了其中的一个。在本文中,“一个”不仅表示“仅此一个”,也可以表示“多于一个”的情形。

下面以具体实施例详细介绍本实用新型的技术方案。

本实用新一种直流绝缘监测电路,其包括投切电路、绝缘电压采样电路、枪电压采样电路30和模块电压采样电路40。

如图1所示,投切电路包括电源正极输入端(dc )、电源负极输入端(dc-)、第一投切开关sw1、第二投切开关sw2、接地连接的第三投切开关sw3、与第三投切开关sm3连接且位于电源正极输入端(dc )和电源负极输入端(dc-)之间的服务器(pe_samp)、连接在电源正极输入端(dc )和第一投切开关sw1之间且串联连接的多个第一电阻r1、连接在电源负极输入端(dc-)和第二投切开关sw2之间且串联连接的多个第二电阻r2、连接在电源正极输入端(dc )和服务器(pe_samp)之间且串联连接的多个第三电阻r3、连接在电源负极输入端(dc-)和服务器(pe_samp)之间且串联连接的多个第四电阻r4;其中第一电阻r1和第二电阻r2均为5个且电阻值相同,均为22kbhms;第三电阻r3和第四电阻r4均为5个且电阻值相同,均为270kbhms。

投切电路采用不平衡电桥方式,第一投切开关sw1和第二投切开关sw2可以保证电源正极输入端(dc )与服务器(pe_samp)之间的电压与服务器(pe_samp)与电源负极输入端(dc-)之间的电压产生较大的变化,从而提高精度,第三投切开关sw3可以保证停止绝缘后,均压电阻不影响电源正极输入端(dc )的正常运行,第一投切开关sw1和第二投切开关sw2特点需要满足切断直流信号的开关,第三投切开关sw3需要使用宽间隙的开关。

如图2至图4所示,绝缘电压采样电路包括正极电压采样的第一差分电路10和负极电压采样的第二差分电路20,第一差分电路10连接在电源正极输入端(dc )和服务器(pe_samp)之间,第二差分电路20连接在电源负极输入端(dc-)和服务器(pe_samp)之间。

第一差分电路10包括与电源正极输入端(dc )连接且串联连接的多个第五电阻r5(具体为7个,每个电阻为330kohms)、与服务器(pe_samp)连接且串联连接的多个第六电阻r6(具体为7个、每个电阻为330kohms)以及连接在最后一个第五电阻r5和最后一个第六电阻r6之间的采样电路,第一差分电路10用于正极电压采样(gfd_n_vout)。

第二差分电路20包括与电源负极输入端(dc-)连接且串联连接的多个第七电阻r7(具体为7个,每个电阻为330kohms)、与服务器(pe_samp)连接且串联连接的多个第八电阻r8(具体为7个、每个电阻为330kohms)以及连接在最后一个第七电阻r7和最后一个第八电阻r8之间的采样电路。第二差分电路20用于负极电压采样(gfd_n_vout)。

如图5至图7所示,枪电压采样电路30包括第四投切开关sw4、第二投切开关sw2、串联连接的多个第九电阻r9(具体为7个,每个电阻为330kohms)、串联连接的多个第十电阻r10(具体为7个,每个电阻为330kohms)以及连接在最后一个第九电阻r9和最后一个第十电阻r10之间的采样电路。其中,第四投切开关sw4。枪电压采样电路30用于枪电压采样(gun3_vout)。

模块电压采样电路40包括与电源正极输入端(dc )连接且串联连接的第十一电阻r11(具体为7个,每个电阻为330kohms)、与电源负极输入端(dc-)连接且串联连接的多个第十二电阻r12(具体为7个,每个电阻为330kohms)、第五投切开关sw5以及连接在最后一个第十一电阻r11和最后一个第十二电阻r12之间的采样电路。其中,第五投切开关sw5连接在电源负极输入端(dc-)和第一个第十电阻r10之间。模块电压采样电路40用于模块电压采样(dc_vout)。

如图4所示,第一差分电路10的采样电路、第二差分电路20的采样电路以及模块电压采样电路40的采样电路的电路结构相同,如图7所示,枪电压采样电路30的采样电路与模块电压采样电路40的采样电路相比,多一个第零电阻r0(电阻值为5.1kohms),即 3v电压、第零电阻r0和第十七电阻r17依序连接。 3v电压和第零电阻r0作为电平抬升处理,主要为考虑枪电压采样电路30的输出端有负电压。

采样电路均包括第十三电阻r13(电阻为20kohms)、第十四电阻r14(电阻为10kohms)、第一电容c1、第二电容c2、串联连接的第一二极管d1和第二二极管d2、放大器u1、第三电容c3、串联连接的第三二极管d3和第四二极管d4、第十五电阻r15(电阻为10kohms)、第十六电阻r16(电阻为20kohms)、第四电容c4、第十七电阻r17(电阻为1kohms)和第五电容c5。

其中,第十三电阻r13、第十四电阻r14和第一电容c1并联连接。

对于第一差分电路10的采样电路,第十三电阻r13的一端、第十四电阻r14的一端和第一电容c1的一端均与串联连接的最后一个第五四电阻r5连接;对于第二差分电路20的采样电路,第十三电阻r13的一端、第十四电阻r14的一端和第一电容c1的一端均与串联连接的最后一个第六电阻r6连接;对于枪电压采样电路30的采样电路,第十三电阻r13的一端、第十四电阻r14的一端和第一电容c1的一端均与串联连接的最后一个第九电阻r9连接;对于模块电压采样电路40的采样电路,第十三电阻r13的一端、第十四电阻r14的一端和第一电容c1的一端均与串联连接的最后一个第十一电阻r11连接。

第十三电阻r13的另一端、第十四电阻r14的另一端和第一电容c1的另一端接地。

-5v电压、第一二极管d1的正极、第一二极管d1的负极、第二二极管d2的正极、二二极管d2的负极和 5v电压依序连接, 5v电压接入放大器u1, 5v电压、第四二极管d4的负极、第四二极管d4的正极、第三二极管d3的负极、第三二极管d3的正极和-5v电压依序连接,-5v电压接入放大器u1。

第一电容c1的一端接地,第一电容c1的另一端与第一二极管d1的负极连接。第三电容c3的一端接地,第三电容c3的另一端与第三二极管d3的正极连接。

对于第一差分电路10的采样电路,第一二极管d1的正极和第二二极管d2的负极之间连接串联连接的最后一个第五电阻r5;第四二极管d4的正极和第三二极管d3的负极之间连接串联连接的最后一个第六电阻r6。放大器u1的正向输入端连接串联连接的最后一个第五电阻r5,放大器u1的反向输入端连接串联连接的最后一个第六电阻r6。第十五电阻r15、第十六电阻r16、第四电容c4并联连接且连接的最后一个第六电阻r6和放大器u1的输出端之间。放大器u1的输出端、第十七电阻r17和第五电容c5的一端依序连接并输出第一差分电路10的正极电压采样(gfd_p_vout),第五电容c5的另一端接地。

对于第二差分电路20的采样电路,第一二极管d1的正极和第二二极管d2的负极之间连接串联连接的最后一个第八电阻r8;第四二极管d4的正极和第三二极管d3的负极之间连接串联连接的最后一个第七电阻r7。放大器u1的正向输入端连接串联连接的最后一个第八电阻r8,放大器u1的反向输入端连接串联连接的最后一个第七电阻r7。第十五电阻r15、第十六电阻r16、第四电容c4并联连接且连接的最后一个第七电阻r7和放大器u1的输出端之间。放大器u1的输出端、第十七电阻r17和第五电容c5的一端依序连接并输出第二差分电路20的负极电压采样(gfd_n_vout),第五电容c5的另一端接地。

对于枪电压采样电路30的采样电路,第一二极管d1的正极和第二二极管d2的负极之间连接串联连接的最后一个第九电阻r9;第四二极管d4的正极和第三二极管d3的负极之间连接串联连接的最后一个第十电阻r10。放大器u1的正向输入端连接串联连接的最后一个第九电阻r9,放大器u1的反向输入端连接串联连接的最后一个第十电阻r10。第十五电阻r15、第十六电阻r16、第四电容c4并联连接且连接的最后一个第十电阻r10和放大器u1的输出端之间。放大器u1的输出端、第十七电阻r17和第五电容c5的一端依序连接并输出枪电压采样电压(gun3_vout),第五电容c5的另一端接地。

对于模块电压采样电路40的采样电路,第一二极管d1的正极和第二二极管d2的负极之间连接串联连接的最后一个第十一电阻r11;第四二极管d4的正极和第三二极管d3的负极之间连接串联连接的最后一个第十二电阻r12。放大器u1的正向输入端连接串联连接的最后一个第十一电阻r11,放大器u1的反向输入端连接串联连接的最后一个第十二电阻r12。第十五电阻r15、第十六电阻r16、第四电容c4并联连接且连接的最后一个第十二电阻r12和放大器u1的输出端之间。放大器u1的输出端、第十七电阻r17和第五电容c5的一端依序连接并输出模块电压采样电压(dc_vout),第五电容c5的另一端接地。

第一差分电路10和第二差分电路20主要实现同时采集上端或者下端电压的功能,差分前端电阻为330kω*7pcs电阻组成,放大倍数为7.5k/(330k*7),例如为750v电压输入时,采集到cpu的电压值为7.5/(330*7)*750=2.44v,可以满足mcu的ad检测口3.3v的要求。其中330kω串联7个目的主要考虑到均压的,增加了二极管钳位和保护功能,输出至mcu一段做了rc滤波,提高采样精度。

枪电压采样电路30的第四投切开关sw4和模块电压采样电路40的第五投切开关sw5为其余电路必须采用的,并且枪电压采样和模块电压采样(模块和枪的定义依据接线位置定义,只是一个名称,对绝缘部分无实际意义)为外部必须实现的功能。在执行绝缘时,第四投切开关sw4和第五投切开关sw5会吸合,此时电流几乎为0,因此默认两端电压一致。其中枪电压采样电路30和模块电压采样电路40也是差分电路,和第二部分的缩小倍数计算方法一致,唯一的区别在与枪电压采样做了一个电平抬升处理,主要为考虑枪电压采样电路30的输出端有负电压。

图8为本直流绝缘监测电路的等效电路,其中,vin代表电源,第一等效电阻rx相当于串联连接的多个第三电阻r3(具体为5个第三电阻r3),第二等效电阻ry相当于串联连接的多个第四电阻r4(具体为5个第四电阻r4),第三等效电阻ra相当于串联连接的多个第一电阻r1(具体为5个第一电阻r1),第四等效电阻rb相当于串联连接的多个第二电阻r2(具体为5个第二电阻r5),第五等效电阻rc相当于串联连接的多个第五电阻r5(具体为7个第五电阻r5)和串联连接的多个第六电阻r6(具体为7个第六电阻r6)并联,第六等效电阻rd相当于串联连接的多个第八电阻r8(具体为7个第八电阻r8)和串联连接的多个第七电阻r7(具体为7个第七电阻r7)并联,第七等效电阻rs(即最上面的rs)相当于串联连接的多个第九电阻r9(具有为7个第九电阻r9),第八等效电阻rs(即第二个rs)相当于串联连接的多个第十电阻r10(具体为7个第十电阻r10),第九等效电阻rs(第三个rs)相当于串联连接的多个第十一电阻r11(具体为7个第十一电阻r11),第十等效电阻rs(即最下面一个rs)相当于串联连接的多个第十二电阻r12(具体为7个第十二电阻r12),第一采样电路s1连接在第七等效电阻rs和第八等效电阻rs之间,第二采样电路s2连接在第九等效电阻rs和第十等效电阻rs之间。

连接在第九等效电阻rs和第十等效电阻rs之间。第一开关s1相当于第一投切开关sw1,第二开关s2相当于第二投切开关sw2,vx0和vy0代表在两个开关sw1和sw2分别接地的电压值。

其中,第一等效电阻rx、第三等效电阻ra和第五等效电阻rc并联连接,第一等效电阻rx的一端、第三等效电阻ra的一端、第五等效电阻rc的一端和第七等效电阻rs的一端均与电源vin的正极输入端连接,第一等效电阻rx的另一端和第五等效电阻rc的另一端均接地,第三等效电阻ra的另一端和第一投切开关sw1的一端连接,第一投切开关sw1的另一端接地;第五等效电阻rc、第七等效电阻rs、第一采样电路s1和第八等效电阻rs连接为一个回路。

第二等效电阻ry、第四等效电阻rb和第六等效电阻rd并联连接,第二等效电阻ry的一端、第四等效电阻rb的一端、第六等效电阻rd的一端和第十等效电阻rs的一端均与电源vin的负极输入端连接,第二等效电阻ry的另一端和第六等效电阻rd的另一端均接地,第四等效电阻rb的另一端和第二投切开关sw2的一端连接,第二投切开关sw2的另一端接地;第六等效电阻rd、第九等效电阻rs、第二采样电路s2和第十等效电阻rs连接为一个回路。

本实用新型使用不平衡电桥的方式进行电阻检测,通过内部的地串联构成分压网络,通过分别投切2个电阻(即与sw1和sw2连在一起的电阻,5个串联连接的r1和5个串联连接的r2)实现不平衡,按照一定的逻辑顺序组合得到方程组后进行计算rx和ry。

其中rx和ry分别代表外部对地的漏电流,rc=rd=1350kω,ra=rb=110kω

通过分别第一开关s1和第二开关s2提高检测精度,并不局限vx和vy的采样方式,即使存在偏差也可以通过线性校准满足全电压范围的精度要求。

本实用新型通过开第一开关s1和第二开关s2切换逻辑可以实现vx前后大幅度变化,提高绝缘检测精度;误差精度的校准方法,通过一组设置数据和实测数据做比值,在excel中拟合曲线并添加趋势线得到公式,将趋势线录入到软件中即可执行校准。

本实用新型充分通过不平衡电桥的特点,分别通过两次开关切换使上端(或下端)电压产生较大幅度的变化(即:先投切sw1,采集电压vx1和vy1,再断开sw1,随后投切sw2,采集电压vx2和vy2,再断开sw2),从而可以在很大程度上提高精度,本实用新型直流绝缘监测电路是配合单片机进行采集的,待软件(指的是单板机内部通过公式进行计算的软件)通过计算和转换即可得到漏电阻值rx和ry,通过模型建立可以在最大程度上提高检测精度,并分析出误差来源,可以满足充电桩输出侧双边同时平衡漏电检测的要求。

应当说明的是,上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,但是本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在本实用新型的技术构思范围内,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,对本实用新型的技术方案进行多种等同变换,这些改进、润饰和等同变换也应视为本实用新型的保护范围。


技术特征:

1.一种直流绝缘监测电路,其特征在于,其包括:电源、第一等效电阻、第二等效电阻、第三等效电阻、第四等效电阻、第五等效电阻、第六等效电阻、第七等效电阻、第八等效电阻、第九等效电阻、第十等效电阻、连接在第七等效电阻和第八等效电阻之间的第一采样电路、连接在第九等效电阻和第十等效电阻之间的第二采样电路、第一投切开关以及第二投切开关;

其中,第一等效电阻、第三等效电阻和第五等效电阻并联连接,第一等效电阻的一端、第三等效电阻的一端、第五等效电阻的一端和第七等效电阻的一端均与电压源的正极输入端连接,第一等效电阻的另一端和第五等效电阻的另一端均接地,第三等效电阻的另一端和第一投切开关的一端连接,第一投切开关的另一端接地;第五等效电阻、第七等效电阻、第一采样电路和第八等效电阻连接为一个回路;

第二等效电阻、第四等效电阻和第六等效电阻并联连接,第二等效电阻的一端、第四等效电阻的一端、第六等效电阻的一端和第十等效电阻的一端均与电源的负极输入端连接,第二等效电阻的另一端和第六等效电阻的另一端均接地,第四等效电阻的另一端和第二投切开关的一端连接,第二投切开关的另一端接地;第六等效电阻、第九等效电阻、第二采样电路和第十等效电阻连接为一个回路。

2.根据权利要求1所述的直流绝缘监测电路,其特征在于:还包括接地连接的第三投切开关、与第三投切开关连接且位于电源正极输入端和电源负极输入端之间的服务器;所述第三等效电阻连接在电源正极输入端和第一投切开关之间,所述第四等效电阻连接在电源负极输入端和第二投切开关之间,所述第一等效电阻连接在电源正极输入端和服务器之间,所述第二等效电阻连接在电源负极输入端和服务器之间。

3.根据权利要求2所述的直流绝缘监测电路,其特征在于:所述第一等效电阻相当于串联连接的多个第三电阻,第二等效电阻相当于串联连接的多个第四电阻,第三等效电阻相当于串联连接的多个第一电阻,第四等效电阻相当于串联连接的多个第二电阻。

4.根据权利要求2所述的直流绝缘监测电路,其特征在于:还包括正极电压采样的第一差分电路和负极电压采样的第二差分电路,所述第一差分电路连接在电源正极输入端和服务器之间,所述第二差分电路连接在电源负极输入端和服务器之间。

5.根据权利要求4所述的直流绝缘监测电路,其特征在于:所述第一差分电路包括与电源正极输入端连接且串联连接的多个第五电阻、与服务器连接且串联连接的多个第六电阻以及连接在最后一个第五电阻和最后一个第六电阻之间的采样电路;所述第二差分电路包括与电源负极输入端连接且串联连接的多个第七电阻、与服务器连接且串联连接的多个第八电阻以及连接在最后一个第七电阻和最后一个第八电阻之间的采样电路。

6.根据权利要求5所述的直流绝缘监测电路,其特征在于:所述第五等效电阻相当于串联连接的多个第五电阻和串联连接的多个第六电阻并联,所述第六等效电阻相当于串联连接的多个第八电阻和串联连接的多个第七电阻并联。

7.根据权利要求6所述的直流绝缘监测电路,其特征在于:第七等效电阻相当于串联连接的多个第九电阻,第八等效电阻相当于串联连接的多个第十电阻,第九等效电阻相当于串联连接的多个第十一电阻,第十等效电阻相当于串联连接的多个第十二电阻。

8.根据权利要求7所述的直流绝缘监测电路,其特征在于:还包括第四投切开关和第五投切开关;第四投切开关、第二投切开关、串联连接的多个第九电阻、串联连接的多个第十电阻以及第一采样电路组成枪电压采样电路,所述第四投切开关连接在电源正极输入端和第一个第九电阻之间;与电源正极输入端连接且串联连接的第十一电阻、与电源负极输入端连接且串联连接的多个第十二电阻、第五投切开关以及第二采样电路组成模块电压采样电路,所述第五投切开关连接在电源负极输入端和第一个第十电阻之间。

9.根据权利要求8所述的直流绝缘监测电路,其特征在于:第一差分电路的采样电路、第二差分电路的采样电路、枪电压采样电路的第一采样电路以及模块电压采样电路的第二采样电路均包括第十三电阻、第十四电阻、第一电容、第二电容、串联连接的第一二极管和第二二极管、放大器、第三电容、串联连接的第三二极管和第四二极管、第十五电阻、第十六电阻、第四电容、第十七电阻和第五电容;其中,第十三电阻、第十四电阻和第一电容并联连接,第一二极管的正极、第一二极管的负极、第二二极管的正极、二二极管的负极依序连接,第四二极管的负极、第四二极管的正极、第三二极管的负极、第三二极管的正极依序连接,第一电容的一端接地,第一电容的另一端与第一二极管的负极连接,第三电容的一端接地,第三电容的另一端与第三二极管的正极连接。

10.根据权利要求9所述的直流绝缘监测电路,其特征在于:

对于第一差分电路的采样电路,第一二极管的正极和第二二极管的负极之间连接串联连接的最后一个第五电阻;第四二极管的正极和第三二极管的负极之间连接串联连接的最后一个第六电阻;放大器的正向输入端连接串联连接的最后一个第五电阻,放大器的反向输入端连接串联连接的最后一个第六电阻;第十五电阻、第十六电阻、第四电容并联连接且连接的最后一个第六电阻和放大器的输出端之间;放大器的输出端、第十七电阻和第五电容的一端依序连接并输出第一差分电路的正极电压采样,第五电容的另一端接地;

对于第二差分电路的采样电路,第一二极管的正极和第二二极管的负极之间连接串联连接的最后一个第八电阻;第四二极管的正极和第三二极管的负极之间连接串联连接的最后一个第七电阻;放大器的正向输入端连接串联连接的最后一个第八电阻,放大器的反向输入端连接串联连接的最后一个第七电阻;第十五电阻、第十六电阻、第四电容并联连接且连接的最后一个第七电阻和放大器的输出端之间;放大器的输出端、第十七电阻和第五电容的一端依序连接并输出第二差分电路的负极电压采样,第五电容的另一端接地;

对于枪电压采样电路的第一采样电路,第一二极管的正极和第二二极管的负极之间连接串联连接的最后一个第九电阻;第四二极管的正极和第三二极管的负极之间连接串联连接的最后一个第十电阻;放大器的正向输入端连接串联连接的最后一个第九电阻,放大器的反向输入端连接串联连接的最后一个第十电阻;第十五电阻、第十六电阻、第四电容并联连接且连接的最后一个第十电阻和放大器的输出端之间;放大器的输出端、第十七电阻和第五电容的一端依序连接并输出枪电压采样电压,第五电容的另一端接地;

对于模块电压采样电路的第二采样电路,第一二极管的正极和第二二极管的负极之间连接串联连接的最后一个第十一电阻;第四二极管的正极和第三二极管的负极之间连接串联连接的最后一个第十二电阻;放大器的正向输入端连接串联连接的最后一个第十一电阻,放大器的反向输入端连接串联连接的最后一个第十二电阻;第十五电阻、第十六电阻、第四电容并联连接且连接的最后一个第十二电阻和放大器的输出端之间;放大器的输出端、第十七电阻和第五电容的一端依序连接并输出模块电压采样电压,第五电容的另一端接地。

技术总结
本实用新型提供一种直流绝缘监测电路,其包括:电源、第一等效电阻、第二等效电阻、第三等效电阻、第四等效电阻、第五等效电阻、第六等效电阻、第七等效电阻、第八等效电阻、第九等效电阻、第十等效电阻、第一采样电路、第二采样电路、第一投切开关以及第二投切开关。本实用新型充分通过不平衡电桥的特点,分别通过两次开关切换使上端(或下端)电压产生较大幅度的变化,从而可以在很大程度上提高精度,本实用新型直流绝缘监测电路是配合单片机进行采集的,通过计算和转换即可得到漏电阻值Rx和Ry,通过模型建立可以在最大程度上提高检测精度,并分析出误差来源,可以满足充电桩输出侧双边同时平衡漏电检测的要求。

技术研发人员:刘君;郭科成;周代文
受保护的技术使用者:深圳市盛弘电气股份有限公司
技术研发日:2019.06.17
技术公布日:2020.06.09

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