专利名称：一种电气隔离式的电压取样�？榈缏返闹谱鞣椒�
技术领域：
本发明涉及电压取样技术领域，特别是一种电气隔离式的电压取样�？榈缏�。
背景技术：
电压取样包括直流电压取样和交流电压取样，取样的线性度可以对逆变器、UPS、变频器等交流输出的电源装置的输出电压精度特性等产生极大的影响，现有技术中的电压隔离取样有以下几种设备方式交流电压互感器、霍尔传感器、电阻分压等，但现有技术中的这些电压隔离取样设备均存在着很多不足之处，如电压互感器体积较大，只能用于取样交流电压，在小型装置中由于体积的限制并不合适。霍尔传感器价格贵，且在温度变化时输出容易发生漂移；同时在取样高电压直流时会有很大的功率损耗，隔离取样前级与后级需要多组辅助电源，加大了电路消耗，而且会影响传感器的測量精度。普通的电阻分压结构简单，用电阻网络将高压进行分压，得到按比例縮小的低电压，但不带电气隔离，測量系统与被测信号“共地”引入的干扰会造成測量系统的不稳定，从而影响微机系统的正常工作，严重时会导致“死机”现象出现。
发明内容为解决现有技术中电压取样所存在的缺陷和问题，提供一种电气隔离式的电压取样�？榈缏�。本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是本发明的电气隔离式的电压取样�？榈缏吩谑淙�12V直流后经DC/DC自激振荡转换电路、变压器、整流电路后输出两组隔离的电源，为后面电气隔离的电压取样�？榈脑朔盘峁┑缭矗缪咕ゼ醯缏�、运放后连接到线性光藕的输入端，线性光藕输出电压与输入电压成线性关系。电气隔离采用高精度光电耦合器隔离，光电耦合器包括ー个高性能的发光二极管LED和两个同种エ艺制成的光电ニ极管PDl和光电ニ极管TO2。本发明的有益效果是与现有技术相比，本发明的电气隔离式的电压取样�？榈缏凡捎昧四？榛杓疲夤奂蚪啵杀靖停褂酶臃奖悖闪俗约ふ竦赐仆斓缭矗褂檬敝恍柰饨萤`组12V的直流电源即可，同时具有很高的线性度和灵敏度，可精确地传送电压信号，可以测量电压高到2000伏特直流信号，使用范围更广；在測量高电压直流时的功率损耗比用霍尔传感器降低ー个数量级以上，降低了整个系统的热损耗及温升，提高了系统的效率；还具有被测信号与測量系统不共地，不会将强电侧的电磁干扰耦合到控制系统中，降低了被测信号对测量系统的干扰，提高了測量系统及控制系统的稳定性；具有体积小、寿命长、抗干扰性强、隔离电压高、高速度、与TTL电平兼容等优点。
以下结合附图
和具体实施方式
对本发明的电气隔离式的电压取样�？榈缏纷鹘`步说明。[0008]图I为本发明的电气隔离式的电压取样�？榈缏返淖约ふ竦醋坏缏吠迹煌�2为本发明的电气隔离式的电压取样�？榈缏返母衾肴⊙坏缏吠迹煌�3为本发明的电气隔离式的电压取样�？榈缏返母呔裙獾珩詈掀鞯缏吠迹煌�4为本发明的电气隔离式的电压取样模块电路的基准电压产生电路图。
具体实施方式
如图I至图4所示，本发明的电气隔离式的电压取样�？榈缏吩谑淙�12V直流后经DC/DC自激振荡转换电路、变压器、整流电路后输出两组隔离的电源，为后面电气隔离的电压取样�？榈脑朔盘峁┑缭矗缪咕ゼ醯缏贰⒃朔藕罅拥较咝怨馀旱氖淙攵耍咝怨馀菏涑龅缪褂胧淙氲缪钩上咝怨叵�。米用交直一体的电压取样电路，取样电压(交流或直流)经过电阻衰减后经运放放大,运放的工作电源为自激推挽产生的±12V电源。经运放放 大后的电压与基准电压相加，再经过运放，后接到线性光藕的输入端。通过这种方式，使用过程中不用考虑前级输入的电压是直流或交流，电路都可以正常工作，避免因交流、直流电压因极性的不同而需要更多的辅助器件，从而使得电路更加的简洁，使用更加方便。为设置偏置与消除偏置所需的基准电压产生，采用电压基准芯片，这样所产生的电压具精确，电路又简单，由于前后电压不共地，因此需要两组这样的电压。如图I所示，自激振荡转换电路为采样�？樘峁┧枰母ㄖ缭矗捎米约ね仆炷Ｊ剑�12V电源输入到变压器的变压，然后经过三极管回到12V电源的负端，同时通过RC自激振荡产生三极管所需要的驱动，变压器后级经整流电路后产生两组+12V的电压及两组-12V的电压，为取样�？樘峁┑缭�。变压器的中心抽头抽12V的输入，Q1、Q2是型号相同的三极管，以推挽方式存于电路中，各负责正负周的波形放大任务，电路工作时，两只对称的功率开关管只有ー个导通，开关变压器磁芯利用率高所以导通损耗小效率高。通过RC自振荡，为Q1、Q2提供驱动电路，变压器的次级绕组经整流、滤波、稳压后产生所需要的电源，其中每组+12V与-12V共用一个绕组，且共地，整个取样电路可以绘制在很小的印刷电路板上，方便安装在需要取样信号的地方，測量高压直流电，采用自激推挽模式，使得电路结构更加简洁，所需要的原器件少，成本更低，�？榈奶寤哺�。如图2和图3所不，电气隔离米用高精度光电稱合器隔离,光电稱合器包括ー个高性能的发光二极管LED和两个同种エ艺制成且具有严格比例关系的光电ニ极管PDl和光电ニ极管PD2，是线性光藕的内部结构图，LED是光藕的发光部分，光电ニ极管PDl与光电ニ极管PD2是光藕接收光的部分，LED发出的光被两者接收，运放后的电压接到发光二极管LED与光电ニ极管PDl组成隔离转换电路的输入路部并形成负反�。獾绁思躊D2构成隔离转换电路的输出部分，由于整个电路输入部分构成负反馈回路，因而只要负反馈通道的发光二极管LED和光电ニ极管PDl关系确定，隔离转换输入部分就稳定。又因为光电ニ极管PD2与光电ニ极管PDl严格成比例，这样就可以通过适当的电路使输出信号与输入信号成稳定的比例关系。光电ニ极管TO2输出经运放后与基准电压相减，再经过运放后，就是整体�？榈氖涑觯庋凹痘嫉闹绷髌孟沟谜瞿？榈氖涑鲇胧淙氤上咝怨叵担壹砸恢拢苊饽诓客獠康缏芬蚪拥氐悴煌鶐±吹奈蟛睿煌北；つ诓康缏访馐芡獠康缏饭收系挠跋�。综上所述，与现有技术相比，本发明的电气隔离式的电压取样�？榈缏凡捎昧四？榛杓疲夤奂蚪啵杀靖停褂酶臃奖悖闪俗约ふ竦赐仆斓缭矗褂檬敝恍柰饨萤`组12V的直流电源即可，同时具有很高的线性度和灵敏度，可精确地传送电压信号，可以測量电压高到2000伏特直流信号，使用范围更广；在測量高电压直流时的功率损耗比用霍尔传感器降低ー个数量级以上，降低了整个系统的热损耗及温升，提高了系统的效率；还具有被测信号与測量系统不共地，不会将强电侧的电磁干扰耦合到控制系统中，降低了被测信号对测量系统的干扰，提高了測量系统及控制系统的稳定性；具有体积小、寿命长、抗干扰性强、隔离电压高、高速度、与TTL电平兼容等优点。 根据本发明的实施例已对本发明进行了说明性而非限制性的描述，但应理解，在不脱离由权利要求所限定的相关保护范围的情况下，本领域的技术人员可以做出变更和/或修改。
权利要求1.一种电气隔离式的电压取样�？榈缏�,其特征在于，所述的电压取样�？榈缏吩谑淙�12V直流后经DC/DC自激振荡转换电路、变压器、整流电路后输出两组隔离的电源，为后面电气隔离的电压取样�？榈脑朔盘峁┑缭矗缪咕ゼ醯缏贰⒃朔藕罅拥较咝怨馀旱氖淙攵耍龅南咝怨馀菏涑龅缪褂胧淙氲缪钩上咝怨叵怠�
2.根据权利要求I所述的电气隔离式的电压取样�？榈缏罚涮卣髟谟冢龅牡缙衾氩捎酶呔裙獾珩詈掀鞲衾耄龅墓獾珩詈掀靼ㄒ桓龈咝阅艿姆⒐舛躄ED和两个同种工艺制成的光电二极管PDl和光电二极管TO2。
专利摘要本实用新型涉及电压取样技术领域，特别是一种电气隔离式的电压取样�？榈缏罚胂钟屑际跸啾龋玫缙衾胧降牡缪谷⊙？榈缏吩谑淙�12V直流后经DC/DC自激振荡转换电路、变压器、整流电路后输出两组隔离的电源，为后面电气隔离的电压取样�？榈脑朔盘峁┑缭矗缪咕ゼ醯缏�、运放后连接到线性光藕的输入端，线性光藕输出电压与输入电压成线性关系，具有很高的线性度和灵敏度，可精确地传送电压信号，在测量高电压直流时的功率损耗比用霍尔传感器降低一个数量级以上，降低了整个系统的热损耗及温升，被测信号与测量系统不共地，提高了测量系统及控制系统的稳定性；具有体积小、寿命长、抗干扰性强、隔离电压高、高速度、与TTL电平兼容等优点。
文档编号G01R15/22GK202471808SQ20122006491
公开日2012年10月3日 申请日期2012年2月26日 优先权日2012年2月26日
发明者叶青, 陈一逢, 陈航 申请人:厦门市爱维达电子有限公司
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