【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及剩余電流信號(hào)發(fā)生器，更具體地說(shuō)，是涉及一種剩余電流信號(hào)發(fā)生器電路。
技術(shù)介紹
1、剩余電流是指低壓配電線路中電流矢量和不為零的電流，通常被稱(chēng)為漏電。剩余電流存在正弦交流、脈動(dòng)直流、平滑直流等不同類(lèi)型。其中，平滑直流漏電在電動(dòng)汽車(chē)充電過(guò)程中尤為常見(jiàn)，主要是由于保護(hù)地線不連續(xù)、電纜絕緣層損壞等原因產(chǎn)生。
2、要想監(jiān)測(cè)剩余電流，實(shí)現(xiàn)報(bào)警觸發(fā)等功能，需要用到剩余電流傳感器。目前，國(guó)內(nèi)充電樁大多使用a型剩余電流傳感器，沒(méi)有對(duì)平滑直流剩余電流做出保護(hù)要求。相應(yīng)的，現(xiàn)有用于生成模擬剩余電流的信號(hào)發(fā)生器大多只能生成a型或ac型剩余電流。
3、其次，現(xiàn)有的a/ac型剩余電流發(fā)生器普遍使用正弦波振蕩電路產(chǎn)生信號(hào)，頻率選擇部分由電阻和電容構(gòu)成，容易受到外界因素的影響，容易導(dǎo)致振蕩頻率不穩(wěn)定。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專(zhuān)利技術(shù)提供一種剩余電流信號(hào)發(fā)生器電路，不僅具備多種剩余電流波形發(fā)生能力，還能夠保證振蕩頻率穩(wěn)定。
2、本專(zhuān)利技術(shù)技術(shù)方案如下所述：一種剩余電流信號(hào)發(fā)生器電路，包括dc-dc電源電路、微控制器與外部晶振電路和信號(hào)放大及驅(qū)動(dòng)電路，所述dc-dc電源電路將輸入電壓轉(zhuǎn)換為3.3v直流輸出電壓，為所述微控制器與外部晶振電路供電，所述微控制器與外部晶振電路用于將波形數(shù)字量的高12位轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號(hào)以向所述信號(hào)放大及驅(qū)動(dòng)電路輸出電壓，所述信號(hào)放大及驅(qū)動(dòng)電路對(duì)輸入的電壓進(jìn)行處理以驅(qū)動(dòng)外接電阻h10在回路上產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的剩余電流信號(hào)；>
3、所述微控制器與外部晶振電路包括微控制器u7，所述微控制器u7的引腳pb15用于接收命令，所述微控制器u7運(yùn)行命令指定的剩余電流波形生成程序，將輸入的12位數(shù)字模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換輸出拓展為16位，波形數(shù)字量的高12位轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號(hào)以通過(guò)所述微控制器u7的引腳pa4輸出，將波形數(shù)字量的低4位分別通過(guò)所述微控制器u7的引腳pa0、引腳pa1、引腳pa2、引腳pa3分別輸出。
4、進(jìn)一步地，所述dc-dc電源電路包括dc-dc轉(zhuǎn)換模塊u2、第一電容組、第二電容組，所述dc-dc轉(zhuǎn)換模塊u2的adj引腳接地，所述dc-dc轉(zhuǎn)換模塊u2的vout引腳和所述dc-dc轉(zhuǎn)換模塊u2的tab引腳連接，以輸出+3.3v電源電壓；所述dc-dc轉(zhuǎn)換模塊u2的tab引腳通過(guò)所述第二電容組接地；所述dc-dc轉(zhuǎn)換模塊u2的vin引腳與+5v電壓端連接，所述dc-dc轉(zhuǎn)換模塊u2的vin引腳通過(guò)所述第一電容組接地。
5、進(jìn)一步地，所述第一電容組包括電容c1和電容c2，所述電容c1的一端和所述電容c2的一端分別連接于所述dc-dc轉(zhuǎn)換模塊u2的vin引腳，所述電容c1的另一端和所述電容c2的另一端接地。
6、進(jìn)一步地，所述第二電容組包括電容c36和電容c37，所述電容c36的一端和所述電容c37的一端分別連接于所述dc-dc轉(zhuǎn)換模塊u2的tab引腳，所述電容c36的另一端和所述電容c37的另一端接地。
7、進(jìn)一步地，所述微控制器與外部晶振電路還包括外部晶體振蕩器x2，所述外部晶體振蕩器x2的gnd引腳接地，所述外部晶體振蕩器x2的vdd引腳和所述微控制器u7的vdd引腳連接于+3.3v電源電壓端，所述外部晶體振蕩器x2的output引腳和所述微控制器u7的ph0-osc_in引腳連接。
8、進(jìn)一步地，所述信號(hào)放大及驅(qū)動(dòng)電路包括輸出電壓緩沖單元、電壓放大單元、運(yùn)放緩沖單元和電流驅(qū)動(dòng)單元，所述輸出電壓緩沖單元用于緩沖所述微控制器u7的引腳pa4的輸出電壓，所述電壓放大單元用于將輸出電壓進(jìn)行放大兩倍；所述運(yùn)放緩沖單元用于對(duì)所述電壓放大單元輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行兩級(jí)運(yùn)放緩沖，所述電流驅(qū)動(dòng)單元用于增大電流驅(qū)動(dòng)能力，以驅(qū)動(dòng)外接電阻h10在回路上產(chǎn)生剩余電流信號(hào)。
9、進(jìn)一步地，所述輸出電壓緩沖單元包括運(yùn)算放大器u8.1、電阻r17、電阻r18、電阻r20、電阻r28、電阻r29、電阻r34、電阻r35、電阻r36、電阻r37、電阻r38和電阻r39，所述運(yùn)算放大器u8.1的正相輸入端和所述微控制器u7的引腳pa4連接，所述運(yùn)算放大器u8.1的反相輸入端和所述運(yùn)算放大器u8.1的輸出端均通過(guò)所述電阻r17連接于所述電壓放大單元，所述運(yùn)算放大器u8.1的+vcc端連接+5v電源電壓端，且所述運(yùn)算放大器u8.1的+vcc端通過(guò)電容c50接地；所述運(yùn)算放大器u8.1的-vcc端連接-5v電源電壓端，且所述運(yùn)算放大器u8.1的-vcc端通過(guò)電容c51接地，所述電阻r18和所述微控制器u7的引腳pa0連接，所述電阻r20和所述微控制器u7的引腳pa1連接，所述電阻r28和所述微控制器u7的引腳pa2連接，所述電阻r29和所述微控制器u7的引腳pa3連接，所述電阻r18通過(guò)所述電阻r34接地，所述電阻r35一端和所述電阻r18連接，所述電阻r35另一端和所述電阻r20連接，所述電阻r36一端和所述電阻r20連接，所述電阻r36另一端和所述電阻r28連接，所述電阻r37一端和所述電阻r28連接，所述電阻r37另一端連接于所述電阻r29和所述電阻r38，所述電阻r38通過(guò)所述電阻r39連接于所述電壓放大單元。
10、進(jìn)一步地，所述電壓放大單元包括運(yùn)算放大器u8.2、電阻r46和電容c58，所述運(yùn)算放大器u8.2的正相輸入端通過(guò)所述電阻r17與所述運(yùn)算放大器u8.1的輸出端連接，所述運(yùn)算放大器u8.2的正相輸入端通過(guò)所述電阻r39與所述電阻r38連接，所述運(yùn)算放大器u8.2的反相輸入端通過(guò)電阻r45連接，所述電阻r46的一端和所述運(yùn)算放大器u8.2的反相輸入端連接，所述電阻r46的另一端和所述運(yùn)算放大器u8.2的輸出端連接，所述電容c58的一端和所述運(yùn)算放大器u8.2的反相輸入端連接，所述電容c58的另一端和所述運(yùn)算放大器u8.2的輸出端連接，所述運(yùn)算放大器u8.2的輸出端通過(guò)電阻r44和所述運(yùn)放緩沖單元連接。
11、進(jìn)一步地，所述運(yùn)放緩沖單元包括運(yùn)算放大器u9.1和運(yùn)算放大器u9.2，所述運(yùn)算放大器u9.1的正相輸入端通過(guò)電阻r40和所述電阻r44連接，所述運(yùn)算放大器u9.1的反相輸入端和所述運(yùn)算放大器u9.1的輸出端均通過(guò)電阻r42與所述運(yùn)算放大器u9.2的正相輸入端相連接，所述運(yùn)算放大器u9.1的輸出端通過(guò)電容c55和所述電阻r44連接；所述運(yùn)算放大器u9.2的反相輸入端通過(guò)電容c53和所述運(yùn)算放大器u9.2的輸出端連接，所述運(yùn)算放大器u9.2的輸出端和所述電流驅(qū)動(dòng)單元連接。
12、進(jìn)一步地，所述電流驅(qū)動(dòng)單元包括三極管q3、三極管q4、電容c54和電流輸出模塊h8，所述三極管q3的基極和所述運(yùn)算放大器u9.2的輸出端連接，所述三極管q3的發(fā)射極和所述三極管q4的發(fā)射極相連接，所述三極管q3的集電極連接-5v電源電壓端，所述電容c54一端分別連接于所述三極管q3的基極和所述三極管q4的基極，所述電容c54另一端分別連接于所述三極管q3的發(fā)射極和所述三極管q4的發(fā)射極，所述三極管q4的集電極本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種剩余電流信號(hào)發(fā)生器電路，包括DC-DC電源電路、微控制器與外部晶振電路和信號(hào)放大及驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述DC-DC電源電路將輸入電壓轉(zhuǎn)換為3.3V直流輸出電壓，為所述微控制器與外部晶振電路供電，所述微控制器與外部晶振電路用于將波形數(shù)字量的高12位轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號(hào)以向所述信號(hào)放大及驅(qū)動(dòng)電路輸出電壓，所述信號(hào)放大及驅(qū)動(dòng)電路對(duì)輸入的電壓進(jìn)行處理以驅(qū)動(dòng)外接電阻H10在回路上產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的剩余電流信號(hào)；
2.如權(quán)利要求1所述的一種剩余電流信號(hào)發(fā)生器電路，其特征在于：所述DC-DC電源電路包括DC-DC轉(zhuǎn)換模塊U2、第一電容組、第二電容組，所述DC-DC轉(zhuǎn)換模塊U2的ADJ引腳接地，所述DC-DC轉(zhuǎn)換模塊U2的VOUT引腳和所述DC-DC轉(zhuǎn)換模塊U2的TAB引腳連接，以輸出+3.3V電源電壓；所述DC-DC轉(zhuǎn)換模塊U2的TAB引腳通過(guò)所述第二電容組接地；所述DC-DC轉(zhuǎn)換模塊U2的VIN引腳與+5V電壓端連接，所述DC-DC轉(zhuǎn)換模塊U2的VIN引腳通過(guò)所述第一電容組接地。
3.如權(quán)利要求2所述的一種剩余電流信號(hào)發(fā)生器電路，其特征在于：所述第一電容組包括電容C
4.如權(quán)利要求2所述的一種剩余電流信號(hào)發(fā)生器電路，其特征在于：所述第二電容組包括電容C36和電容C37，所述電容C36的一端和所述電容C37的一端分別連接于所述DC-DC轉(zhuǎn)換模塊U2的TAB引腳，所述電容C36的另一端和所述電容C37的另一端接地。
5.如權(quán)利要求4所述的一種剩余電流信號(hào)發(fā)生器電路，其特征在于：所述微控制器與外部晶振電路還包括外部晶體振蕩器X2，所述外部晶體振蕩器X2的GND引腳接地，所述外部晶體振蕩器X2的VDD引腳和所述微控制器U7的VDD引腳連接于+3.3V電源電壓端，所述外部晶體振蕩器X2的OUTPUT引腳和所述微控制器U7的PH0-OSC_IN引腳連接。
6.如權(quán)利要求5所述的一種剩余電流信號(hào)發(fā)生器電路，其特征在于：所述信號(hào)放大及驅(qū)動(dòng)電路包括輸出電壓緩沖單元、電壓放大單元、運(yùn)放緩沖單元和電流驅(qū)動(dòng)單元，所述輸出電壓緩沖單元用于緩沖所述微控制器U7的引腳PA4的輸出電壓，所述電壓放大單元用于將輸出電壓進(jìn)行放大兩倍；所述運(yùn)放緩沖單元用于對(duì)所述電壓放大單元輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行兩級(jí)運(yùn)放緩沖，所述電流驅(qū)動(dòng)單元用于增大電流驅(qū)動(dòng)能力，以驅(qū)動(dòng)外接電阻H10在回路上產(chǎn)生剩余電流信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的一種剩余電流信號(hào)發(fā)生器電路，其特征在于：所述輸出電壓緩沖單元包括運(yùn)算放大器U8.1、電阻R17、電阻R18、電阻R20、電阻R28、電阻R29、電阻R34、電阻R35、電阻R36、電阻R37、電阻R38和電阻R39，所述運(yùn)算放大器U8.1的正相輸入端和所述微控制器U7的引腳PA4連接，所述運(yùn)算放大器U8.1的反相輸入端和所述運(yùn)算放大器U8.1的輸出端均通過(guò)所述電阻R17連接于所述電壓放大單元，所述運(yùn)算放大器U8.1的+Vcc端連接+5V電源電壓端，且所述運(yùn)算放大器U8.1的+Vcc端通過(guò)電容C50接地；所述運(yùn)算放大器U8.1的-Vcc端連接-5V電源電壓端，且所述運(yùn)算放大器U8.1的-Vcc端通過(guò)電容C51接地，所述電阻R18和所述微控制器U7的引腳PA0連接，所述電阻R20和所述微控制器U7的引腳PA1連接，所述電阻R28和所述微控制器U7的引腳PA2連接，所述電阻R29和所述微控制器U7的引腳PA3連接，所述電阻R18通過(guò)所述電阻R34接地，所述電阻R35一端和所述電阻R18連接，所述電阻R35另一端和所述電阻R20連接，所述電阻R36一端和所述電阻R20連接，所述電阻R36另一端和所述電阻R28連接，所述電阻R37一端和所述電阻R28連接，所述電阻R37另一端連接于所述電阻R29和所述電阻R38，所述電阻R38通過(guò)所述電阻R39連接于所述電壓放大單元。
8.如權(quán)利要求7所述的一種剩余電流信號(hào)發(fā)生器電路，其特征在于：所述電壓放大單元包括運(yùn)算放大器U8.2、電阻R46和電容C58，所述運(yùn)算放大器U8.2的正相輸入端通過(guò)所述電阻R17與所述運(yùn)算放大器U8.1的輸出端連接，所述運(yùn)算放大器U8.2的正相輸入端通過(guò)所述電阻R39與所述電阻R38連接，所述運(yùn)算放大器U8.2的反相輸入端通過(guò)電阻R45連接，所述電阻R46的一端和所述運(yùn)算放大器U8.2的反相輸入端連接，所述電阻R46的另一端和所述運(yùn)算放大器U8.2的輸出端連接，所述電容C58的一端和所述運(yùn)算放大器U8.2的反相輸入端連接，所述電容C58的另一端和所述運(yùn)算放大器U8.2的輸出端連...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種剩余電流信號(hào)發(fā)生器電路，包括dc-dc電源電路、微控制器與外部晶振電路和信號(hào)放大及驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述dc-dc電源電路將輸入電壓轉(zhuǎn)換為3.3v直流輸出電壓，為所述微控制器與外部晶振電路供電，所述微控制器與外部晶振電路用于將波形數(shù)字量的高12位轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號(hào)以向所述信號(hào)放大及驅(qū)動(dòng)電路輸出電壓，所述信號(hào)放大及驅(qū)動(dòng)電路對(duì)輸入的電壓進(jìn)行處理以驅(qū)動(dòng)外接電阻h10在回路上產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的剩余電流信號(hào)；
2.如權(quán)利要求1所述的一種剩余電流信號(hào)發(fā)生器電路，其特征在于：所述dc-dc電源電路包括dc-dc轉(zhuǎn)換模塊u2、第一電容組、第二電容組，所述dc-dc轉(zhuǎn)換模塊u2的adj引腳接地，所述dc-dc轉(zhuǎn)換模塊u2的vout引腳和所述dc-dc轉(zhuǎn)換模塊u2的tab引腳連接，以輸出+3.3v電源電壓；所述dc-dc轉(zhuǎn)換模塊u2的tab引腳通過(guò)所述第二電容組接地；所述dc-dc轉(zhuǎn)換模塊u2的vin引腳與+5v電壓端連接，所述dc-dc轉(zhuǎn)換模塊u2的vin引腳通過(guò)所述第一電容組接地。
3.如權(quán)利要求2所述的一種剩余電流信號(hào)發(fā)生器電路，其特征在于：所述第一電容組包括電容c1和電容c2，所述電容c1的一端和所述電容c2的一端分別連接于所述dc-dc轉(zhuǎn)換模塊u2的vin引腳，所述電容c1的另一端和所述電容c2的另一端接地。
4.如權(quán)利要求2所述的一種剩余電流信號(hào)發(fā)生器電路，其特征在于：所述第二電容組包括電容c36和電容c37，所述電容c36的一端和所述電容c37的一端分別連接于所述dc-dc轉(zhuǎn)換模塊u2的tab引腳，所述電容c36的另一端和所述電容c37的另一端接地。
5.如權(quán)利要求4所述的一種剩余電流信號(hào)發(fā)生器電路，其特征在于：所述微控制器與外部晶振電路還包括外部晶體振蕩器x2，所述外部晶體振蕩器x2的gnd引腳接地，所述外部晶體振蕩器x2的vdd引腳和所述微控制器u7的vdd引腳連接于+3.3v電源電壓端，所述外部晶體振蕩器x2的output引腳和所述微控制器u7的ph0-osc_in引腳連接。
6.如權(quán)利要求5所述的一種剩余電流信號(hào)發(fā)生器電路，其特征在于：所述信號(hào)放大及驅(qū)動(dòng)電路包括輸出電壓緩沖單元、電壓放大單元、運(yùn)放緩沖單元和電流驅(qū)動(dòng)單元，所述輸出電壓緩沖單元用于緩沖所述微控制器u7的引腳pa4的輸出電壓，所述電壓放大單元用于將輸出電壓進(jìn)行放大兩倍；所述運(yùn)放緩沖單元用于對(duì)所述電壓放大單元輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行兩級(jí)運(yùn)放緩沖，所述電流驅(qū)動(dòng)單元用于增大電流驅(qū)動(dòng)能力，以驅(qū)動(dòng)外接電阻h10在回路上產(chǎn)生剩余電流信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的一種剩余電流信號(hào)發(fā)生器電路，其特征在于：所述輸出電壓緩沖單元包括運(yùn)算放大器u8.1、電阻r17、電阻r18、電阻r20、電阻r28、電阻r29、電阻r34、電阻r35、電阻r36、電阻r37、電阻r38和電阻r39，所述運(yùn)算放大器u8.1的正相輸入端和所述微控制器u7的引腳pa4連接，所述運(yùn)算放大器u8.1的反相輸入端和所述運(yùn)算放大器u8.1的輸出端均通過(guò)所述電阻r17連接于所述電壓放大單元，所述運(yùn)算放大器u8.1的+v...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：譚杰波，饒安邦，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：深圳市森瑟科技發(fā)展有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
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