一种直流电压隔离采集电路论文和设计-韩丰娟

全文摘要

公开了一种直流电压隔离采集电路，包括直流信号输入端、信号输出端、隔离传递电路、整流滤波电路、输出信号反馈电路和驱动控制电路，其中隔离传递电路一端与直流信号输入端连接，另一端分别与整流滤波电路和输出信号反馈电路连接；整流滤波电路一端与隔离传递电路连接，另一端与信号输出端连接，用于按比例还原出直流输入信号；输出信号反馈电路的第一端与隔离传递电路连接，第二端与驱动控制电路连接，用于产生反馈信号，使输出信号与直流输入信号保持固定比例。上述直流电压隔离采集电路能在高电压、高干扰的环境下，完成电压信号的隔离采集且保证采集精度好。

主设计要求

1.一种直流电压隔离采集电路，包括直流信号输入端、信号输出端，其特征在于，所述直流电压隔离采集电路还包括隔离传递电路、整流滤波电路、输出信号反馈电路和驱动控制电路，其中，隔离传递电路一端与直流信号输入端连接，另一端分别与整流滤波电路和输出信号反馈电路连接；整流滤波电路一端与隔离传递电路连接，另一端与信号输出端连接，用于按比例还原出直流输入信号；输出信号反馈电路的第一端与隔离传递电路连接，第二端与驱动控制电路连接，用于产生反馈信号，使输出信号与直流输入信号保持固定比例；驱动控制电路一端与隔离传递电路连接，另一端与输出信号反馈电路连接，用于根据输出信号反馈电路的状态动态调整，使输出信号和直流输入信号之间保持固定比例，其中，所述隔离传递电路包括同一个变压器磁芯绕制的第一绕组、第二绕组和第三绕组，其中第一绕组用于检测直流输入信号，第二绕组用于形成输出信号，第三绕组用于形成输出信号反馈。

设计方案

1.一种直流电压隔离采集电路，包括直流信号输入端、信号输出端，其特征在于，所述直流电压隔离采集电路还包括隔离传递电路、整流滤波电路、输出信号反馈电路和驱动控制电路，

其中，隔离传递电路一端与直流信号输入端连接，另一端分别与整流滤波电路和输出信号反馈电路连接；整流滤波电路一端与隔离传递电路连接，另一端与信号输出端连接，用于按比例还原出直流输入信号；输出信号反馈电路的第一端与隔离传递电路连接，第二端与驱动控制电路连接，用于产生反馈信号，使输出信号与直流输入信号保持固定比例；驱动控制电路一端与隔离传递电路连接，另一端与输出信号反馈电路连接，用于根据输出信号反馈电路的状态动态调整，使输出信号和直流输入信号之间保持固定比例，

其中，所述隔离传递电路包括同一个变压器磁芯绕制的第一绕组、第二绕组和第三绕组，其中第一绕组用于检测直流输入信号，第二绕组用于形成输出信号，第三绕组用于形成输出信号反馈。

2.根据权利要求1所述的直流电压隔离采集电路，其特征在于，所述直流电压隔离采集电路还包括平衡电路，其中，平衡电路包括用于输出信号反馈电路的第一平衡负载以及用于输出信号的第二平衡负载，平衡电路设置为补偿器件的偏差。

3.根据权利要求1所述的直流电压隔离采集电路，其特征在于，所述直流电压隔离采集电路还包括辅助供电电路，辅助供电电路一端与直流信号输入端连接，另一端与驱动控制电路连接，用于给驱动控制电路供电。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种直流电压隔离采集电路。

背景技术

目前直流电压隔离采集电路主要有如下三种：(1)采用隔离检测芯片采集信号。这种隔离检测芯片需要单独供电，且无法接受5V以上电压信号，因此电路复杂，成本高，无法适应高压输入信号。(2)采用光耦隔离采集方式，通过线性光耦隔离、传输模拟信号。这种方式不但电路复杂，而且在不同温度时受光耦传输特的限制，会发生较大的温漂问题。(3)采用直流霍尔元件检测信号。这种方式体积大，造价高，而且还需要提供外部电源。

实用新型内容

本实用新型提供一种直流电压隔离采集电路，目的在于通过直流电压隔离采集电路，将直流电压信号，通过本电路隔离，传递到信号采集端，且具有较高的精度。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

本实用新型提供一种直流电压隔离采集电路，包括直流信号输入端、信号输出端，其特征在于，所述直流电压隔离采集电路还包括隔离传递电路、整流滤波电路、输出信号反馈电路和驱动控制电路，

例如，所述直流电压隔离采集电路还包括平衡电路，其中，平衡电路包括用于输出信号反馈电路的第一平衡负载以及用于输出信号的第二平衡负载，平衡电路设置为补偿器件的偏差。

例如，所述直流电压隔离采集电路还包括辅助供电电路，辅助供电电路一端与直流信号输入端连接，另一端与驱动控制电路连接，用于给驱动控制电路供电。

本实用新型的有益效果为：1)由于直流输入信号端和采集信号端没有电气上的直接联系，能承受一定强度的隔离耐压。2)在高电压、高干扰的环境下，能够完成电压信号的隔离采集，且保证采集精度好。3)不需要外加电源，电路简单，可以根据外部环境灵活设置传输比例。4)成本较低、体积小。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本实用新型的一些实施例，而非对本实用新型的限制。

图1是本实用新型一实施例的直流电压隔离采集电路的方框图；

图2是本实用新型一实施例的直流电压隔离采集电路的电路图；

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1是本实用新型一实施例的直流电压隔离采集电路的方框图。如图1所示，直流电压隔离采集电路包括直流信号输入端10、信号输出端80，还包括隔离传递电路20、整流滤波电路30、输出信号反馈电路60和驱动控制电路50。其中，直流信号输入端10分别与隔离传递电路20和辅助供电电路40连接，用于向隔离传递电路20和辅助供电电路40输入直流信号。隔离传递电路20一端与直流信号输入端10连接，用于在磁隔离的条件下传递来自直流信号输入端10的直流输入信号；另一端分别与整流滤波电路30和输出信号反馈电路60连接，用于在磁隔离的条件下传递来自信号输出端的输出信号。整流滤波电路30一端与隔离传递电路20连接，另一端与信号输出端80连接，用于实现整流、滤波功能，以实现按比例还原出直流输入信号的功能。输出信号反馈电路60的第一端与隔离传递电路20连接，第二端与驱动控制电路50连接，用于产生反馈信号以补偿信号变动导致的偏差，使输出信号与直流输入信号保持固定比例。驱动控制电路50一端与隔离传递电路20连接，另一端与输出信号反馈电路60连接，用于根据输出信号反馈电路的状态动态调整，使输出信号和直流输入信号保持固定比例。信号输出端80输出与直流输入信号成比例的直流输出信号。

例如，所述直流电压隔离采集电路还包括平衡电路70。平衡电路70包括用于输出信号反馈电路60的第一平衡负载以及用于信号输出端80的第二平衡负载，平衡电路70设置为补偿器件的固定偏差。

例如，所述直流电压隔离采集电路还包括辅助供电电路40，辅助供电电路40的一端与直流信号输入端10连接，另一端与驱动控制电路50连接，用于给驱动控制电路50供电。

例如，隔离传递电路20包括同一个变压器磁芯绕制的第一绕组、第二绕组和第三绕组，其中第一绕组用于检测直流输入信号，第二绕组用于形成输出信号，第三绕组用于形成输出信号反馈。隔离传递电路20还可以包括第四绕组，第四绕组有助于提高辅助供电40的供电能力。

图2是本实用新型一实施例的直流电压隔离采集电路的电路图。如图2所示，直流信号输入端10包括输入端P1和P2，直流输入信号为加在P1和P2之间的直流电压信号。隔离传递电路20由变压器T1实现，与之相配合的器件是晶体管VM1、VD1至VD4。整流滤波电路30包括晶体管VD1、VD3、电感器L1和电容C1，共同完成信号整流、滤波功能，以便于按比例还原出直流输入信号。驱动控制电路50根据输出信号反馈电路的状态动态调整，使直流输入信号和输出信号保持比例关系。输出信号反馈电路60包括晶体管VD2、VD4、电感器L2、电容C2、C3、电阻R3、R4、R5和运算放大器N1A，用于获得和直流输入信号成比例的直流信号，并且该信号和P3、P4之间的信号也成比例关系。输出信号反馈电路60具有与整流滤波电路相同的电子器件以复制相似的信号输出。例如，整流滤波电路具有晶体管VD1、VD3、电感器L1、电容C1，输出信号反馈电路60具有相似的晶体管VD2、VD4、电感器L2、电容C2。平衡电路70包括电阻R2，R2形成输出信号的平衡负载，还包括R4及R3共同形成输出反馈信号的平衡负载，通过调节R2可以使输出信号和反馈信号形成严格的比例关系。信号输出端80包括P3和P4，P3和P4之间的信号为直流电压隔离采集电路处理后传递出来，与直流输入信号成比例的直流信号。该直流信号可以被直流分压或AD采集等电路进一步处理，由于该部分电路不属于本实用新型重点阐述的内容，图中未示出。

下面以图2为例描述本实用新型的直流电压隔离采集电路的工作原理。直流输入信号通过P1和P2端输入后，进入隔离传递电路，与此同时，可以经过辅助供电处理，给各个控制电路供电。当直流输入信号进入隔离传递电路后，变压器1、2之间的绕组用于检测直流输入信号，变压器5、6之间的绕组用于形成输出信号，变压器7、8之间的绕组用于形成输出信号反馈。因此，输出信号和直流输入信号的理论比例关系由变压器5、6之间绕组匝数和变压器1、2之间绕组匝数的比值决定。反馈信号和输出信号之间的理论比例关系由变压器7、8之间绕组匝数和变压器5、6之间绕组匝数的比值决定。由于以上三个绕组保持固定比例关系，且通过信号同向传递的方式(例如正激，推挽，全桥，半桥等拓扑)，使反馈信号、输出信号与直流输入信号保持固定的比例。首先，调节R3和R4的阻值，获得合适的信号反馈比例K1，K1等于反馈信号和输出信号的理论比例。然后，调节R2的阻值，使得最终输出信号和直流输入信号的比例等于希望的比例。输出信号和直流输入信号通过电压隔离采集电路得到了磁隔离，但是保持了固定的比例关系。

本实施例的直流电压隔离采集电路中，由于三个绕组保持固定比例关系，使反馈信号、输出信号与输入信号保持固定的比例。通过输出信号和反馈信号端电阻阻抗平衡，校正了输出信号和输入信号的比例。

本实施例的直流电压隔离采集电路具有以下有益效果：1)由于输入信号端和采集信号端没有电气上的直接联系，能承受一定强度的隔离耐压。2)在高电压、高干扰的环境下，能够完成电压信号的隔离采集，且保证采集精度好。3)不需要外加电源，电路简单，可以根据外部环境灵活设置传输比例。4)成本较低、体积小。

以上实施例中所描述的特征、结构或特性可以任何其他合适的方式结合到一个或多个实施例中。在上面的描述中，提供一些具体的细节，例如电路、器件等，以提供对本实用新型的实施例的全面理解。然而，本领域技术人员应当理解，本实用新型无需上述一个或多个具体的细节便可实现，或者也可采用其他元器件、材料、方法等实现。在其他实例中，周知的结构、材料或操作并未详细示出或描述以免模糊本实用新型的各个方面。

设计图

一种直流电压隔离采集电路论文和设计

一种直流电压隔离采集电路论文和设计-韩丰娟

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

相关信息详情

猜你喜欢