專利名稱：電池模擬電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及穩(wěn)壓電路，尤其是涉及一種電池模擬電路。
技術(shù)背景當(dāng)需要多路電壓輸出的測(cè)試電路時(shí)，尤其是需要電壓路數(shù)多于50以上 的電源電路時(shí)，就須使用串聯(lián)的電壓穩(wěn)壓源電路?，F(xiàn)有的普通電壓穩(wěn)壓源 大多采用如圖1所示的基本電路。在圖l的穩(wěn)壓電路中，穩(wěn)壓管和三極管 的的工作點(diǎn)隨溫度變化較大，漏電流大，影響三極管的輸出，故其輸出電 壓抗干擾等級(jí)低，精度難以符合試驗(yàn)的要求。而目前的高精度電壓源存在 價(jià)格昂貴的問題，并且使用高精度電壓源時(shí)，串聯(lián)的單組電壓源個(gè)數(shù)仍很 難符合多路電壓輸出的測(cè)試要求，如果以此類電壓源做供電電源，用阻容 器件串聯(lián)做負(fù)載，模擬輸出電池組電壓，其精度低，抗干擾差，而且單組 電壓對(duì)整體輸出電壓影響大。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是彌補(bǔ)上述缺陷，提出一種電池模擬 電路。本實(shí)用新型的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案予以解決。這種電池模擬電路，包括變壓器、第一整流電路、調(diào)壓電路和輸出電 路，第一整流電路的輸入端與變壓器的一輸出端連接，第一整流電路的輸 出端與調(diào)壓電路的一輸入端連接。這種電池模擬電路的特點(diǎn)是設(shè)有包括基準(zhǔn)電壓電路、取樣電路、比 較電路的比較器;所述基準(zhǔn)電壓電路的輸出端與比較電路的一輸入端連接; 所述取樣電路的輸入端與調(diào)壓電路的輸出端連接，取樣電路的一輸出端與 比較電路的一輸入端連接，取樣電路的另一輸出端與輸出電路的輸入端連 接；所述比較電路的輸出端與調(diào)壓電路的一輸入端連接。所述比較器還設(shè)有放大電路，所述比較電路的輸出端通過放大電路與 調(diào)壓電路的一輸入端連接。還包括第二整流電路，所述第二整流電路的輸出端分別與比較器的基 準(zhǔn)電壓電路的輸入端、比較電路的電源輸入端以及放大電路的一輸入端連 接。所述變壓器包括第一輸出繞組和第二輸出繞組，所述第一輸出繞組的 輸出端與第一整流電路的輸入端連接，所述第二輸出繞組的輸出端與第二整流電路的輸入端連接。所述第二整流電路包括整流橋堆電路和三端穩(wěn)壓模塊電路，整流橋堆 電路的輸入端與第二輸出繞組的輸出端連接，整流橋堆電路的輸出端與三 端穩(wěn)壓模塊電路的輸入端連接，三端穩(wěn)壓模塊電路的輸出端分別與比較器 的基準(zhǔn)電壓電路的輸入端、比較電路的電源輸入端以及放大電路的一輸入 端連接。所述輸出電路為串聯(lián)輸出模擬電路，所述串聯(lián)輸出模擬電路包括至少 一組串聯(lián)的單體模擬電池，每組單體模擬電池包括并聯(lián)的電阻和電容。 本實(shí)用新型的電池模擬電路與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果 電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，制作簡單；由于兼有一般恒壓源與恒流源的特點(diǎn)及運(yùn)算放大器的精密性，可以輸出高穩(wěn)定性的模擬電壓作為高精度的穩(wěn)壓源；由于主工作電壓源和輔助工作電壓源從變壓器的不同副邊繞組接出， 整個(gè)電源電路的安全性得到提高；由于輸出工作電流小，且是恒流源，可以降低輸入電源對(duì)串聯(lián)輸出電 壓穩(wěn)定性的影響，具有較高的抗干擾能力；還可以實(shí)現(xiàn)多達(dá)100組以上的單體模擬電池串聯(lián)應(yīng)用，而且其中一組 單體模擬電池出現(xiàn)故障，不會(huì)影響其他各組的電壓穩(wěn)定性。


圖1是現(xiàn)有的串聯(lián)電壓源電路圖； 圖2是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
的電路組成方框圖； 圖3是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
的電路圖。
具體實(shí)施方式
如圖2、 3所示的具有100組單體模擬電池的電池模擬電路，包括變壓 器、第一整流電路、第二整流電路、調(diào)壓電路、串聯(lián)輸出模擬電路以及由 比較電路、放大電路、基準(zhǔn)電壓電路和取樣電路組成的比較器。變壓器T有三組繞組， 一組輸入繞組，兩組輸出繞組。第一輸出繞組 Ll輸出主電路工作電壓，第二輸出繞組L2輸出輔助電路工作電壓。第一整流濾波電路對(duì)第一輸出繞組Ll的輸出交流電壓整流濾波，輸 出主電路直流工作電壓。第二整流濾波電路對(duì)第二輸出繞組L2輸出的交 流電壓整流濾波，輸出輔助電路直流工作電壓。第一整流濾波電路包括整流二極管D1、電容C1組成。第一輸出繞組 Ll 一引腳與整流二極管D1正極相連，另一引腳與濾波電容C1負(fù)極相連， 整流二極管D1負(fù)極與電容C1正極相連輸出主電路工作電壓，經(jīng)分壓電阻 Rl接電流調(diào)整管的集電極。第二整流濾波電路包括整流橋堆電路和三端穩(wěn)壓模塊電路，整流橋堆 電路包括整流橋堆D2、電容C2，三端穩(wěn)壓模塊電路包括三端穩(wěn)壓電源模 塊LM7812和電容C3。第二輸出繞組L2 —引腳接整流橋堆D2的第一引 腳，第二輸出繞組L2另一引腳接整流橋堆D2的第三引腳。整流橋堆D2 的第四引腳接濾波電容C2正極，同時(shí)連接三端穩(wěn)壓電源模塊LM7812的 第一引腳。整流橋堆D2第二引腳接濾波電容C2負(fù)極，并接輔助電路電源 地GND2，同時(shí)接三端穩(wěn)壓電源模塊LM7812的第二引腳。三端穩(wěn)壓電源 模塊LM7812的第三引腳接二次濾波電容C3正極，并提供比較電路、放大電路和基準(zhǔn)電壓電路工作電源，經(jīng)電阻R9接放大管Q2的集電極，以及 接運(yùn)算放大器UA 、電壓跟蹤器UB的工作電源輸入端。濾波電容C3負(fù) 極接輔助電路地端GND2。調(diào)壓電路與由基準(zhǔn)電壓電路、取樣電路、比較電路、放大電路組成的 比較器構(gòu)成恒流電流源。串聯(lián)輸出模擬電路的輸入端連接恒流電流源的輸 出端，串聯(lián)輸出模擬電路的輸出端模擬電池組的連接方式。由于串聯(lián)輸出 模擬電路的輸入是恒流源，而輸出是電阻串連的方式，在串聯(lián)電阻阻值相 等的情況下，每個(gè)電阻的壓降相等，從而可以模擬穩(wěn)定的電池電壓輸出。調(diào)壓電路包括電阻R1、電阻R2、調(diào)整管Q1。電阻R1是一分壓電阻， 串聯(lián)在整流二極管D1與調(diào)整管Q1之間，電阻R2是一分流電阻，接在調(diào) 整管Q1的集電極與發(fā)射極間。比較電路包括電阻R4 R7、運(yùn)算放大器UA和電壓跟蹤器UB。運(yùn)算 放大器UA和電壓跟蹤器UB同電阻R4 R7組成一減法比較電路。電壓跟 蹤器UB的輸入信號(hào)是電阻R10和電阻Rll分壓點(diǎn)提供的反饋信號(hào)Up， 輸出端連接運(yùn)算放大器UA的一輸入端。運(yùn)算放大器UA的正向輸入信號(hào) 是基準(zhǔn)電壓電路提供的基準(zhǔn)電壓Uref和電壓跟蹤器UB的輸出信號(hào)，反向 輸入信號(hào)是電阻R6、電阻R7的分壓信號(hào)，運(yùn)算放大器UA的輸出端經(jīng)保 護(hù)電阻R8與放大管Q2基極相連接。放大電路包括放大管Q2、電阻R8、集電極限流電阻R9。放大管Q2 是電流放大管，其發(fā)射極與調(diào)整管Q1的基極連接，電阻R9接第二整流濾 波電路提供的電源。基準(zhǔn)電壓電路包括電阻R3、電容C4與穩(wěn)壓二極管D3，給比較電路 提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓Uref，其輸出端經(jīng)電阻R4與運(yùn)算放大器UA的正向 輸入端連接。取樣電路包括電阻RIO、電阻Rll，電阻R10與電阻R11串聯(lián)在調(diào)整管Q1發(fā)射極，從電阻RIO、電阻R11之間引出反饋信號(hào)提供給比較電路， 該反饋信號(hào)接入電壓跟蹤器UB的一輸入端。串聯(lián)輸出模擬電路包括相互串并聯(lián)的電阻BR1、 BR2……BR100，電容BC1、 BC2......BC100。電阻BR1、 BR2......BR100分別與相應(yīng)的電容BC1、 BC2 BC100并聯(lián)組成一單體模擬電池，再相互串聯(lián)成100組單體模擬電池。電阻BR1、電容BC1上端接恒流電流源的輸出，即經(jīng)電阻 RIO、 Rll連接在調(diào)整管Q1的發(fā)射極；電阻BR100、電容BR100下端連 接在主電路地端GND1，并從每個(gè)串聯(lián)電容的正極和電容BR100的負(fù)極引 出串聯(lián)輸出模擬電路的電壓測(cè)試端口。電路的工作過程如下工頻交流電壓AC220V經(jīng)變壓器T隔離、第一整流濾波電路整流濾波 形成直流工作電壓，經(jīng)電阻Rl限流加至調(diào)整管Ql集電極。運(yùn)算放大器 UA的正向輸入信號(hào)是基準(zhǔn)電壓電路提供的基準(zhǔn)電壓Uref和電壓跟蹤器 UB的輸出信號(hào)，反向輸入信號(hào)是電阻R6、電阻R7的分壓信號(hào)。電壓跟 蹤器UB的輸入信號(hào)是電阻R10和電阻Rll分壓點(diǎn)提供的反饋信號(hào)Up， 此信號(hào)Up經(jīng)電壓跟蹤器UB跟蹤輸入到運(yùn)算放大器UA，基準(zhǔn)電壓Uref 與Up相加后加到運(yùn)算放大器UA正向輸入端，經(jīng)運(yùn)算放大器UA電壓放 大，再經(jīng)過調(diào)整管Q1、放大管Q2電流放大，在調(diào)整管Q1發(fā)射極輸出電 壓信號(hào)Uo， Uo=Uerf+Up。當(dāng)選定R4=R5=R6=R7時(shí)，通過電阻RIO 的電流lRH)- (Uo—Up) /R10=Uerf/R10。因此，恒流源電路輸出的電流， 只與基準(zhǔn)電壓Uref和電阻RIO的值有關(guān),保證了輸入到串聯(lián)輸出模擬電路 電流的穩(wěn)定性及抗干擾性能。在串聯(lián)輸出模擬電路中，如果某一路出現(xiàn)短 路，由于輸入到串聯(lián)輸出模擬電路的電流保持穩(wěn)定不變，系統(tǒng)通過調(diào)整調(diào) 整管Q1上壓降，保持串聯(lián)輸出模擬電路各單元回路電壓的穩(wěn)定輸出。當(dāng)電網(wǎng)電壓在正常工作范圍如180V-270V時(shí)，比較器根據(jù)基準(zhǔn)電壓及8電流反饋信號(hào)，經(jīng)運(yùn)算放大器放大，輸出恒定的電流控制信號(hào)，保證電池 模擬電壓源的可靠穩(wěn)定性。當(dāng)電網(wǎng)電壓偏低或偏高時(shí)，比較器因基準(zhǔn)電壓穩(wěn)定不變，通過控制調(diào) 整管Q1的輸出調(diào)節(jié)，保證輸出電壓恒定，使電池模擬電壓源輸出穩(wěn)定可靠。對(duì)于外界的干擾信號(hào)，如輸入電源的干擾信號(hào)，利用比較器和調(diào)整電 路組成的恒流電流源的高抗干擾特性給于可靠的濾除。如果電池模擬電壓源輸出端的其中一組單體模擬電池出現(xiàn)故障，不會(huì) 影響其他各組模擬電池的電壓穩(wěn)定性。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì) 說明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本實(shí)用新 型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下， 還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型由所提交的 權(quán)利要求書確定的專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種電池模擬電路，包括變壓器、第一整流電路、調(diào)壓電路和輸出電路，第一整流電路的輸入端與變壓器的一輸出端連接，第一整流電路的輸出端與調(diào)壓電路的一輸入端連接，其特征在于設(shè)有包括基準(zhǔn)電壓電路、取樣電路、比較電路的比較器；所述基準(zhǔn)電壓電路的輸出端與比較電路的一輸入端連接；所述取樣電路的輸入端與調(diào)壓電路的輸出端連接，取樣電路的一輸出端與比較電路的一輸入端連接，取樣電路的另一輸出端與輸出電路的輸入端連接；所述比較電路的輸出端與調(diào)壓電路的一輸入端連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的電池模擬電路，其特征在于所述比較器還設(shè)有放大電路，所述比較電路的輸出端通過放大電路與 調(diào)壓電路的一輸入端連接。
3. 如權(quán)利要求2所述的電池模擬電路，其特征在于還包括第二整流電路，所述第二整流電路的輸出端分別與比較器的基 準(zhǔn)電壓電路的輸入端、比較電路的電源輸入端以及放大電路的一輸入端連 接。
4. 如權(quán)利要求3所述的電池模擬電路，其特征在于-所述變壓器包括第一輸出繞組和第二輸出繞組，所述第一輸出繞組的 輸出端與第一整流電路的輸入端連接，所述第二輸出繞組的輸出端與第二 整流電路的輸入端連接。
5. 如權(quán)利要求4所述的電池模擬電路，其特征在于-所述第二整流電路包括整流橋堆電路和三端穩(wěn)壓模塊電路，整流橋堆 電路的輸入端與第二輸出繞組的輸出端連接，整流橋堆電路的輸出端與三 端穩(wěn)壓模塊電路的輸入端連接，三端穩(wěn)壓模塊電路的輸出端分別與比較器的基準(zhǔn)電壓電路的輸入端、比較電路的電源輸入端以及放大電路的一輸入 端連接。
6.如權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的電池模擬電路，其特征在于所述輸出電路為串聯(lián)輸出模擬電路，所述串聯(lián)輸出模擬電路包括至少 一組串聯(lián)的單體模擬電池，每組單體模擬電池包括并聯(lián)的電阻和電容。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種電池模擬電路，包括變壓器、第一整流電路、第二整流電路、調(diào)壓電路、串聯(lián)輸出模擬電路以及由取樣電路、基準(zhǔn)電壓電路、比較電路、放大電路組成的放大器。變壓器、第一整流電路和第二整流電路提供工作電源。比較電路的輸入端連接取樣電路的輸出端和基準(zhǔn)電壓電路的輸出端，比較電路的輸出端接放大電路。放大電路的輸出端接調(diào)壓電路的控制輸入端。調(diào)壓電路通過取樣電路的另一輸出端連接串聯(lián)輸出模擬電路的輸入端，串聯(lián)輸出模擬電路可以模擬100組以上的單體電池。本實(shí)用新型的電池模擬電路結(jié)合電壓源與電流源的特點(diǎn)及放大器的精密性，產(chǎn)生高穩(wěn)定性的模擬電壓，能夠作為高精度的穩(wěn)壓源；電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，制作簡單。
文檔編號(hào)G05F1/10GK201110982SQ200720122169
公開日2008年9月3日 申請(qǐng)日期2007年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月17日
發(fā)明者夏道龍 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司