悬浮电池电压采集系统

donglw · 发表于 2024-8-17 02:34:36

本帖最后由 bg1trk 于 2024-8-17 07:34 编辑

BT1处于悬浮状态，这是一个比较简易测量悬浮电池电压的电路。

无标题.png

悬浮电池电压采集系统.zip (6.79 KB, 下载次数: 57)

补充内容 (2024-8-17 16:01):
根据超级夜猫子的建议进行了修改，详见楼层6#

补充内容 (2024-8-18 14:41):
实用的悬浮电池电压采集电路，详见楼层35#

donglw · 发表于 2024-8-18 14:25:05

本帖最后由 donglw 于 2024-8-18 15:44 编辑

超级夜猫子发表于 2024-8-18 10:01
同意MF35_的观点，我认为两个接地点之间完全没有直流电流通过才能被看成悬浮接地，像很多音频功放线路上的 ...

我在谈电池的测量，没有说音频功放。假设测量表最大量程是5V，一节电池为4.5V，两节电池是9V。测第一节电池是接地测量，测第二节电池采用浮地测量。
在电源测量称为浮地测量！
国内翻译美国编写的几本开关电源书籍，也把这种情况称为浮地测量。
锂电个体偏差超过0.25V无法实现均衡，新能源汽车高压达500V，这样的ADC还没有生产出来。目前用于电压测量常用最高的ADC是16位，几乎没有人用23位主要是价格的原因。
另外你说的是电池静止的状态，真正测量电路涉及到三个方面，充电状态、放电状态、均衡状态。这些电压值都是动态变化的。

donglw · 发表于 2024-8-18 14:38:39

实用的悬浮电池电压采集电路.zip (9.78 KB, 下载次数: 58)

donglw · 发表于 2024-8-18 15:49:01

本帖最后由 donglw 于 2024-8-18 16:05 编辑

MT4S301 发表于 2024-8-18 15:42
犯错一次得到原谅，屡次犯错便是油盐不进。
楼主可以买本童诗白的模电课本学学，也可以下载德州仪器的运 ...

先看一下ADA4099-1的数据手册再回复！及楼层26#的电路图！
重点看一下运放内部电路原理图，它与普通运放有本质的区别！
另我使用的运算放大器是ADI公司，不是Ti公司的。

donglw · 发表于 2024-8-18 16:31:52

注意楼层35#最多能串接18组磷酸铁锂电池，下面18组串接磷酸铁锂电池测量，以19个组磷酸铁锂电池的负极作为模拟悬浮接地点，运放及MCU的地通过磁珠连在一起便可，以此类推，......

MF35_ · 发表于 2024-8-18 00:05:56

donglw 发表于 2024-8-17 22:38
电池组的地是模拟地，运算放大器和MCU的地是数字地，模拟地和数字地通过磁珠接在一起，运算放大器和MCU使 ...

那你这就不是悬浮测量了，悬浮的意思是不共地，你既然电池的地和运放的地是通过磁珠接在一起的，那就不是浮地，所以共模电压来自被测电池，只要被测量点对地的电压不超过运放的共模电压范围，就可以工作

但问题是，你的标题是“悬浮电池电压采集系统”，而从你的描述看，它并不是悬浮的

MF35_ · 发表于 2024-8-17 21:41:36

bg1trk 发表于 2024-8-17 21:21
揣摩贴主的意图，估计是想用差分放大实现平衡--非平衡转换。
电路还没琢磨清楚，匆匆画了个有残缺的 ...

这就是很多人对差分的理解误区了

差分信号只是个逻辑概念，而处理差分信号的电路，是物理存在的，只要是物理存在的电路，就必然是基于共模的，任何电路必然是基于共模来处理信号的，当共模电压无法确定时，意味着电路状态是未知的，也就不能工作，所以悬浮测量是可以的，但需要测量电路能够自己产生确定的共模电压（非悬浮测量信号自带共模电压）

MF35_ · 发表于 2024-8-17 21:13:34

本帖最后由 MF35_ 于 2024-8-17 21:15 编辑

donglw 发表于 2024-8-17 15:56
谢谢！根据你的建议。进行了修改：

哎，你还是没懂

不管怎么改，共模电压怎么来？你自己计算一下共模电压，是确定的吗？共模电压无法确定的情况下，运放能工作吗？运放只能在合理的共模电压范围内处理信号，所以首先的解决共模电压的问题，才能解决信号的问题

MT4S301 · 发表于 2024-8-18 16:04:45

donglw 发表于 2024-8-18 15:49
先看一下ADA4099-1的数据手册再回复！及楼层26#的电路图！
重点看一下运放内部电路原理图，它与普通运 ...

4099手册里，电池与4099共地！你的电路图，电池相对4099悬浮！

MT4S301 · 发表于 2024-8-18 15:42:09

donglw 发表于 2024-8-18 14:38

犯错一次得到原谅，屡次犯错便是油盐不进。
楼主可以买本童诗白的模电课本学学，也可以下载德州仪器的运放教学文档

MF35_ · 发表于 2024-8-18 09:29:09

donglw 发表于 2024-8-18 02:07
当电池电压高于运算放大器的共模电压时，如共模电压为20伏。通常取电池的电压为18V为第二组测量的悬浮 ...

你这种理解我也真是无语了，都磁珠连接了，还悬浮呢？磁珠不导电的吗？算了不说了，你爱怎么理解怎么理解吧

超级夜猫子 · 发表于 2024-8-18 10:01:51

本帖最后由超级夜猫子于 2024-8-18 10:04 编辑

同意MF35_的观点，我认为两个接地点之间完全没有直流电流通过才能被看成悬浮接地，像很多音频功放线路上的直流地通过串一只电阻加一只电容再接倒金属外壳（交流地）上，这时交流通，而直流是断开的，这样才是悬浮接地。而楼主通过磁珠把两个地连接起来，直流通了，交流反倒受阻，而且被测电池的下端还有电池，楼主打算怎么接，下端的电池电压很有可能造成运放的正负输入端（也就是MF35_说的共模电压）都超过运放的电源电压，还有上端的电池，又会对这个运放造成什么影响也是未知数。楼主是没有对电池组的检测进行系统化的考虑，其实检测电池组每节电池的电压没那么复杂，都用上MCU了，以常见MCU的12位ADC来说，即使电池组有100V的电压，对应测量精度也可以达到0.025V（100V除以4096，如需要更高的精度或更高的电压，还可采用16位及以上的ADC），剩下需要考虑的就是输入端数量够不够、保证取样电阻的精度以及算法等这些问题了。虽说也可以对每节电池单独用电源（或直接用电池本身）然后用光电隔离也能行，但那样线路太过复杂了（主要是价钱贵

，精度较高的模拟量光耦可不便宜），还要考虑耗电量的问题（假如用被测电池做电源）。

Jambalaya · 发表于 2024-8-18 09:03:46

donglw 发表于 2024-8-18 02:07
当电池电压高于运算放大器的共模电压时，如共模电压为20伏。通常取电池的电压为18V为第二组测量的悬浮 ...

你要退休了就老实别发所谓技术贴，要没退就好好看书学习。

t3486784401 · 发表于 2024-8-17 23:04:12

楼主加油吧，如果打板做实验，记得注意安全。

冒烟了炸管了人安全就好，测不测的准都是说不准的对吧

st.you · 发表于 2024-8-17 08:41:41

PMOS缺了体二极管。

xiaoduan · 发表于 2024-8-17 08:56:37

恒流源……我就提一个问题，现实中48V磷酸铁锂电池组一般用16串，如果用你这个电路采集每一串电池的电压……

MF35_ · 发表于 2024-8-17 13:07:01

本帖最后由 MF35_ 于 2024-8-17 13:17 编辑

共模电压从哪来？
PMOS有体二极管，能这样接？

超级夜猫子 · 发表于 2024-8-17 14:22:55

这个线路只是电池组和运放、MCU没有共地，猜想楼主是想多个运放测串联电池组中每个单节电池的电压，如果是这样，不同运放和MCU之间总要共地吧（图上也是），这时候不同运放的输入级压差就会很大（超过+5V电源电压），这时运放还能正常工作吗？楼主再想想。MOS管的接法实在是没看懂。

donglw · 发表于 2024-8-17 15:56:28

本帖最后由 bg1trk 于 2024-8-17 20:06 编辑

超级夜猫子发表于 2024-8-17 14:22
这个线路只是电池组和运放、MCU没有共地，猜想楼主是想多个运放测串联电池组中每个单节电池的电压，如果是 ...

谢谢！根据你的建议。进行了修改：

悬浮电压采集系统（修）.zip (7.9 KB, 下载次数: 48)
这个电路是为锂电测量系统设计的。

st.you · 发表于 2024-8-17 16:15:45

donglw 发表于 2024-8-17 15:56
谢谢！根据你的建议。进行了修改。详见附件！

这个电路是为锂电测量系统设计的。

实际可行吗？MOS传递什么信号？

donglw · 发表于 2024-8-17 16:39:28

st.you 发表于 2024-8-17 16:15
实际可行吗？MOS传递什么信号？

1、MOS导通后阻抗是毫欧姆，因为R1和R2是KΩ级，运算放大器变成了电压跟随器；2、起到隔离的作用！

st.you · 发表于 2024-8-17 18:01:38

donglw 发表于 2024-8-17 16:39
1、MOS导通后阻抗是毫欧姆，因为R1和R2是KΩ级，运算放大器变成了电压跟随器；2、起到隔离的作用！

既然MOS导通了，也就是一个开关，那不就是R1和R3直接分压了？

超级夜猫子 · 发表于 2024-8-17 18:03:06

楼主啊，我之前不是建议，只是说了部分问题，结合其它楼层的提的问题，你的线路图每一个原件都要改，首先从原理上就不行，即使是改后的图也是：1.运放是准备用来干什么的？它在什么条件下才能正常工作？输出是模拟量还是开关量？能起到隔离作用吗？2.两个二极管是干什么的？它们导致MOS管的栅极被钳位在0.7V左右（改后的图），MOS管还能导通吗？3.准备用MOS管干什么，如果它不导通，输出0V，如果它能导通了还能起到隔离作用吗？4.MCU能采集什么量？它的输入电压范围是多少？在此我郑重建议楼主先看看前人已经做好并被测试过的线路图，认真研究每个元件的作用，计算其工作状态和参数，都研究透了然后再自己设计画图。

JuncoJet · 发表于 2024-8-17 18:10:48

不明觉厉
电路好抽象

donglw · 发表于 2024-8-17 19:59:53

本帖最后由 donglw 于 2024-8-17 20:53 编辑

超级夜猫子发表于 2024-8-17 18:03
楼主啊，我之前不是建议，只是说了部分问题，结合其它楼层的提的问题，你的线路图每一个原件都要改，首先从 ...

R1和R2构成比较电路，D1和D2限位不能超过栅极的最大电压！
正在选取元器件，提供实用电路。

bg1trk · 发表于 2024-8-17 20:55:35

donglw 发表于 2024-8-17 19:59
R1和R2构成比较电路，D1和D2限位不能超过栅极的最大电压！
正在选取元器件，提供实用电路。

弄了个仿真，您可以按自己的设计意图修改电阻阻值，看看能不能实现预期功能。

截图：

仿真文件：

1.zip (107.82 KB, 下载次数: 40)

超级夜猫子 · 发表于 2024-8-17 21:08:10

支持楼上的，楼主可以采用仿真的方式看能不能实现目标，虽说仿真不能代替实做，但如果仿真都通不过，实做肯定不行。

locky_z · 发表于 2024-8-17 21:12:43

这个电路，被测电池必然和运放的地有电气连接，否则BT1-》R1->VT1->R3->GND这个途径怎样实现形成回路？

如果有电气连接，那么运放的+输入端电压是等于BT?的电压，这个电压是不能超过运放供电电压电压的，否则就会超出运放的电压输入范围。

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