[發明專利]一種高精度電池電壓采樣電路

在審

• 申請號: 202010181836.1
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111398656A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 郭仲杰;李青;陳浩;何帥
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R31/382;H03G3/20
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 曾慶喜

本發明公開了一種高精度電池電壓采樣電路，包括電壓轉換電路，電壓轉換電路由運算放大器OP1和運算放大器OP2這兩個結構相同的放大器構成，運算放大器OP2的輸入端為Vn+，由動態鉗位電路B提供運算放大器OP2的電源地，運算放大器OP1的輸入端為Vn?，由動態鉗位電路A提供運算放大器OP1的電源地，動態鉗位電路A和動態鉗位電路B結構相同；電壓轉換電路還與負反饋控制電路連接，負反饋控制電路還與自舉電路連接，通過負反饋電路提高電壓轉換電路的精度和穩定性，通過自舉電路提供高于電源的電壓，實現較高的采樣精度和系統穩定性。本發明解決了現有技術中存在的電池電壓采樣電路采樣精度低的問題。

技術領域

本發明屬于采樣電路技術領域，具體涉及一種高精度電池電壓采樣電路。

背景技術

電池電壓的采樣精度反映的是對于實際電池電壓的采樣誤差。多節串聯電池組的電壓可達到幾十伏，很難直接采樣，因此需要將高壓轉換為相對地的低壓，在高壓到低壓的轉換過程中，會產生誤差，從而導致采樣精度降低。而在采樣過程中產生的誤差越小，采樣精度越高。

傳統的電池電壓采樣電路采用電阻分壓網絡實現高壓到低壓的轉換，然而在電壓采樣的過程中，選通電池的開關管存在導通電阻，產生一定的電壓降，使得采集精度受到影響。另外電池電壓是動態模擬量，采樣精度還與電路的響應速度有關。現有的技術往往采用以下兩種方式來提高采樣精度：

方法1，電池電壓連接到單位增益緩沖器，再傳輸至電阻分壓網絡，減少直接用開關管傳輸產生的電壓降。但是，緩沖器結構中運算放大器的輸入電壓隨著電池電壓變化，若采用分布式結構，即每節電池都有對應的運算放大器，那么對于多節串聯的電池組來說，芯片的面積過大，并且運算放大器處理高電壓要用高壓管，而高壓管的綜合性能不如普通低壓管，導致芯片性能下降。

方法2，通過增加負反饋控制，電壓轉換電路的輸出電壓，或一定比例系數的電池電壓，作為負反饋控制結構的輸入，負反饋控制結構為：由運算放大器和共源放大器所構成的單位增益緩沖器，經過電阻產生電流，由電流鏡將此電流反饋至電壓轉換電路，從而構成負反饋機制。但是，在電路中的最高電壓為VCC1，由串聯電池組的最高電壓提供，當選擇采樣最高節電池時，負反饋結構中的電流鏡源極和漏極電壓都為VCC1，電流鏡無法正常工作，所以造成在讀取最高節電池時，負反饋控制結構無法正常工作，與讀取其他節電池相比，采樣精度明顯降低。

發明內容

本發明的目的是提供一種高精度電池電壓采樣電路，解決了現有技術中存在的電池電壓采樣電路采樣精度低的問題。

本發明所采用的技術方案是，一種高精度電池電壓采樣電路，包括電壓轉換電路，電壓轉換電路由運算放大器OP1和運算放大器OP2這兩個結構相同的放大器構成，運算放大器OP2的輸入端為Vn+，由動態鉗位電路B提供運算放大器OP2的電源地，動態鉗位電路B將Vn+電壓降低2V_GS作為運算放大器OP2的地，再通過5個串聯二極管連接的PMOS升高5V_GS作為運算放大器OP2的電源，運算放大器OP2的電源地電壓差始終為5V_GS，且電源地電壓跟隨輸入電壓變化，運算放大器OP1的輸入端為Vn-，由動態鉗位電路A提供運算放大器OP1的電源地，動態鉗位電路A和動態鉗位電路B結構相同；

電壓轉換電路還與負反饋控制電路連接，負反饋控制電路還與自舉電路連接，通過閉環負反饋電路提高電壓轉換電路的精度和穩定性，通過自舉電路提供高于電源的電壓，使得負反饋電路的工作范圍展寬，實現較高的采樣精度和系統穩定性。

本發明的特點還在于，