ncigray 发表于 2011-3-27 10:40:09

想实现一个电池自供电的电池电压采样电路，大家来帮忙看一下这个方案的具体实现方法

电池充放电时，电压一般浮动在10v-16v，实际主要在11-15v，如果对其线性分压后用8位或10位进行采样，则采样值的精确度会比较低，于是，我想找一个能够卡去电池电压不需要检测的部分，就是只检测9-16v的部分。又考虑运放为非轨到轨，所以这样简单设计了电路形式，下面的图只是表示设计想法，如何采用元器件或方案如何改进请大家给提个建议。
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_37/ourdev_625824PBXHY3.JPG
(原文件名:电池自供电采样.JPG)
如有更好更成熟的方法希望大家告诉我。
那两个稳压管不知道怎么选取或者改变，一般的稳压管肯定不精确，而改成tl431的那种又需要外扩其他器件，有没有精确稳压与tl431原理相似但只有两个引脚的稳压管（不需外扩其他电路元件）。

刚翻orcad的元件库，找到zra系列稳压管，如zra400这样的二端稳压。不知道容不容易买到，常见的有哪些?

zxq6 发表于 2011-3-27 10:56:48

TL431本身就是基准源的啊。

physis 发表于 2011-3-27 11:01:47

运放的事俺不懂

但不知道lz对成本控制有什么要求
要我说，还不如直接用带12bit AD的mcu,比如stm8L15x和msp430，测量范围从0-20v,也能精确到小数点后两位

lz的图，用稳压管，根本没什么精度可言
省掉运放，用TL431直接给mcu供电，又能做基准

ncigray 发表于 2011-3-27 11:02:37

回复【1楼】zxq6 小马哈
tl431本身就是基准源的啊。
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额，是，我表达错误了，我的意思是tl431还需要Vref。我再编辑一下。

ncigray 发表于 2011-3-27 11:20:04

回复【2楼】physis
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实际上，MCU还要与采样光耦隔离的，因为还要牵扯到功率电路的驱动部分。

虽然对成本不太敏感，但我还是不想用那种增大AD位数和采样范围的方法，感觉有点大材小用。

另外，MSP430可以对0-20v内电压直接进行采样吗？AVCC直接加20v参考？之前我没仔细看过msp430的文档，以为只能分压至3.3v才能采样。

shsyf 发表于 2011-3-27 12:49:18

运放有减法器的接法.

比如负相设定为9V,正相检测10-16V, 输出的就是正相减负相的电位.

physis 发表于 2011-3-27 12:54:40

回复【4楼】ncigray

实际上，mcu还要与采样光耦隔离的，因为还要牵扯到功率电路的驱动部分。
虽然对成本不太敏感，但我还是不想用那种增大ad位数和采样范围的方法，感觉有点大材小用。
另外，msp430可以对0-20v内电压直接进行采样吗？avcc直接加20v参考？之前我没仔细看过msp430的文档，以为只能分压至3.3v才能采样。
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你说光耦隔离，和AD电压采样有什么关系？隔离也是采样和mcu这一端和其他部分隔离吧
既然成本不敏感，那么稳定可靠并且易于实现才是最重要的。msp430可能稍贵些，但stm8L并不贵，即使cortex-M3的stm32F100也就10块钱
不管什么mcu都不能对20v电压直接采样，肯定要电阻分压的。

jrcsh 发表于 2011-3-27 13:08:42

回复【楼主位】ncigray
电池充放电时，电压一般浮动在10v-16v，实际主要在11-15v，如果对其线性分压后用8位或10位进行采样，则采样值的精确度会比较低，于是，我想找一个能够卡去电池电压不需要检测的部分，就是只检测9-16v的部分。又考虑运放为非轨到轨，所以这样简单设计了电路形式，下面的图只是表示设计想法，如何采用元器件或方案如何改进请大家给提个建议。


(原文件名:电池自供电采样.jpg)
引用图片
如有更好更成熟的方法希望大家告诉我。
那两个......
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则采样值的精确度会比较低，其实我觉得你想得太深了 .
别说 8位就是 4位的精度也行了就个电池充电要控制电压的误差在什么精度!
0.1V ? 0.01V    8位 在5V下都有 精度在 mV 一级   16V的最高值 一个 1/4~1/5比例的分压电路 ok了mV级在 被放大4~5倍也有0.01V以下的精度

ncigray 发表于 2011-3-27 13:51:40

回复【6楼】physis
回复【4楼】ncigray   
实际上，mcu还要与采样光耦隔离的，因为还要牵扯到功率电路的驱动部分。
虽然对成本不太敏感，但我还是不想用那种增大ad位数和采样范围的方法，感觉有点大材小用。
另外，msp430可以对0-20v内电压直接进行采样吗？avcc直接加20v参考？之前我没仔细看过msp430的文档，以为只能分压至3.3v才能采样。
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你说光耦隔离，和ad电压采样有什么关系？隔离也是采样和mcu这一端和其他部分隔离吧
既然成本不敏感，那么稳定可靠并且易于实现才是最重要的。msp430可能稍贵些，但stm8l并不贵，即使cortex-m3的stm32f100也就10块钱
不管什么mcu都不能对20v电压直接采样，肯定要电阻分压的。
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光耦隔离是回复“省掉运放，用TL431直接给mcu供电，又能做基准”

实际上我现在并不确定MCU具体类型，目前用的是8位的ad，还没有到做产品的考虑，只是实验室研究。所以想尽可能的提高分辨率（精确度这个表达不合适，应该用分辨率准确些），给MCU留有充分的余度。

ncigray 发表于 2011-3-27 13:58:32

回复【7楼】jrcsh 邪恶的小会会
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如果用电阻分压，线性采样的话，按电池电压浮动范围0-16v，则8位采样分辨率只有16/256=0.0625
10位采样精度也才0.015625，还没到毫伏级别。
电池充电方法为脉冲式，要求精度尽量高，目前用的8位AD，0.0625这个分辨率不能接受。

xivisi 发表于 2011-3-27 14:05:05

回复【8楼】ncigray
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看了LZ的电路图，用稳压二级挂还不如直接用三个电阻分压（根据需要设定比例）。并且运放配置成差分输入模式（选择共模抑制比高，共模电压大一些的运放，带宽不需要很高），反馈根据需要配置
如果考虑分辨率的话，那肯定是用位数更多的ADC，或者如你所说分段测量。

（16V-9V）/256=0.02734375V
         /4096=0.001708984375V

12bit ADC 就可以达到2mV的分辨率了

ncigray 发表于 2011-3-27 14:13:00

回复【10楼】xivisi LiYong
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想不出怎么用三个电阻分压后差分，差分的“被减数”应该怎么获得?能简单指点一下，或给个简单的电路图吗？

个人理解，电阻分压则是齐次线性关系，无法提高分辨率。

xivisi 发表于 2011-3-27 14:16:19

用光耦也是可行的 这样就不需要大电压的运放了不过运放需要配置成互阻放大器

shsyf 发表于 2011-3-27 14:24:33

http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_37/ourdev_625875E979XD.jpg
(原文件名:3271.jpg)

xivisi 发表于 2011-3-27 14:26:35

比如电阻 从上到下分压 Ra,Rb,Rc如果取 9 到16 之间变化 则Rb 变化电压为 5Rb/(Ra+Rb+Rc)V该电压小于5V是高无疑问的，假设取Rb/(Ra+Rb+Rc)为0.01，则单运放差分输入再放大100倍就是5V电压，共模部分就靠运放的共模抑制比解决了

xivisi 发表于 2011-3-27 14:28:10

回复【13楼】shsyf
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谢谢 帮忙贴图

ncigray 发表于 2011-3-27 16:35:17

回复【14楼】xivisi LiYong
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差分放大我很明白，可是这样也没什么意义啊，分辨率没有提升，和普通线性分压分辨率是相同的。而精度却反而可能因误差也被放大100倍而降低。

这种线性网络无法提升分辨率的。解释一下：如果我要计算分压的话，假设我得到采样电路的电压值为5v，按放大100倍，则对应的Rb上的电压为0.05，按你的意思，这个值对应的是16v。而采样电路输出值为0v，此事对应的输入也是0v，前后完全是线性的关系，0-5v对应0-16v，和普通线性分压一样，分辨率没变，而精度反而更容易降低。

eworker 发表于 2011-3-27 16:53:58

回复【1楼】zxq6 小马哈
tl431本身就是基准源的啊。
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xivisi 发表于 2011-3-27 17:07:24

回复【16楼】ncigray
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你弄错了，0-5V 对应 9-16V(理想运放) 所谓差分目的就是去掉共模（虽然不是真正的去掉，只是被缩小的很小）



比如：9V 和16V 的共模电压就是9V 一般运放的共模抑制比80dB以上 好的90，专用仪表放大的共模抑制比更大，建议看看运放相关的书

cowboy 发表于 2011-3-27 17:09:50

用运放，减法器，把10~16V变换为0~5V或0~3V再ADC。当然要有电压基准源。

ncigray 发表于 2011-3-27 18:18:28

回复【18楼】xivisi LiYong
回复【16楼】ncigray   
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你弄错了，0-5v 对应 9-16v(理想运放) 所谓差分目的就是去掉共模（虽然不是真正的去掉，只是被缩小的很小）
比如：9v 和16v 的共模电压就是9v 一般运放的共模抑制比80db以上 好的90，专用仪表放大的共模抑制比更大，建议看看运放相关的书
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虽然我对模拟电路掌握并不是很好，但共模抑制比是什么我清楚，减法器是可以抑制共模，但通过三个电阻分压的方法是不可能抑制共模的。不然你推导一下方程就能知道了。

设待测电压为V，设K1=Rb/（Ra+Rb+Rc),则VI1-VI2 =K1*V
而减法器满足差分放大的关系，所以Vo=K2*(VI1-VI2)=K2*K1*V。这个关系完全是线性的。

我同意19楼的观点，没基准源或类似的器件，只用线性网络是不能把10-16变成0-5的。

cowboy 发表于 2011-3-27 18:48:58

举个例子，电池电压10~16V，对应输出电压0~3V，使用2.5V基准电压，可由MSP430内部引出。
输出电压接近0V时不是很好，是因为LM358不是轨到轨输出，用LMV358可解决。
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_37/ourdev_625922PPW35R.PNG
(原文件名:未命名.PNG)

gzhuli 发表于 2011-3-27 18:56:11

回复【21楼】cowboy
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LMV358供电最高5.5V，所以不能用VBAT，要用单片机的。 :)

cowboy 发表于 2011-3-27 19:09:50

回复【22楼】gzhuli 咕唧霖
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谢谢提醒，我一直还以为和LM358电源范围一样的......

shsyf 发表于 2011-3-27 19:12:34

没有听说过什么电池有超过9V的啊.

如果是串联的,需要这种精度吗?

很好奇啊!

shsyf 发表于 2011-3-27 19:23:33

回复【15楼】xivisi LiYong
回复【13楼】shsyf   
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谢谢 帮忙贴图
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不用客气. 随手借来表达个意思罢了.文明人啊!

ncigray 发表于 2011-3-27 19:32:56

回复【24楼】shsyf
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铅酸蓄电池单体电压都是12V左右。

准备在电动汽车上用的，可能会牵扯到很多功能，因此要求比较高。

shsyf 发表于 2011-3-27 19:45:19

回复【26楼】ncigray
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铅酸蓄电池单体电压都是12v左右。
准备在电动汽车上用的，可能会牵扯到很多功能，因此要求比较高。
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12V铅电有6个单格串联.如果你只是监控整个个12V, 那么就算精度只到0.1V都多多有余.

因为短板在电池内部. 对12V的监控,只是聊胜于无.

所以,你的方案本身,就好似沙滩上建楼房,还是不打地基的那种.

······
串联的电池,会牵扯到很多问题，因此要求比较高。

ncigray 发表于 2011-3-27 19:57:22

回复【27楼】shsyf
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我没说过要串联使用啊。全是并联使用，而且是厂家给做好了的那种，即可以简单当一节电池用。

“所以,你的方案本身,就好似沙滩上建楼房,还是不打地基的那种.”？？？？？？？？？、

我什么方案？我只是检测电池电压啊，至于以后具体的应用我并没有说什么呀。何谓沙滩，何来高楼？

shsyf 发表于 2011-3-27 20:19:07

回复【27楼】shsyf
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我没说过要串联使用啊。全是并联使用，而且是厂家给做好了的那种，即可以简单当一节电池用。
“所以,你的方案本身,就好似沙滩上建楼房,还是不打地基的那种.”？？？？？？？？？、
我什么方案？我只是检测电池电压啊，至于以后具体的应用我并没有说什么呀。何谓沙滩，何来高楼？
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串联后再并联?那就更犯傻啦!
有谁把电池先串联再并联的啊?

别再说这12V的是单体啊,这单体中还有6格,那六格是串联的.单格才是真正的最小单元.

你不会连每个单格是2V都不知道吧.

xivisi 发表于 2011-3-27 20:19:23

回复【26楼】ncigray
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刚看到，是我想当然了。。。。两个输入都在同比列变化

shsyf 发表于 2011-3-27 20:31:25

回复【30楼】xivisi LiYong
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刚看到，是我想当然了。。。。两个输入都在同比列变化
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咱也学了一招.

sos9616 发表于 2015-7-31 16:51:30

我去搭起来试试
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