[發明專利]一種直流電壓隔離采樣電路

有效

• 申請號: 201310288268.5
• 申請日: 2013-07-10
• 公開（公告）號: CN103344813A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 張東來;施凱敏;劉賀;張迪
• 申請（專利權）人: 深圳市航天新源科技有限公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 李淑琴;肖偉

技術領域

本發明涉及直流電壓隔離采樣電路。

背景技術

電壓、電流、溫度、壓力、應力及流量等測量是工業及過程控制應用中的重要組成部分。此類應用環境常會設計危險級電壓、瞬態信號、共模電壓及不穩定電位，可能會損壞測量系統，降低測量精度。為了克服以上缺陷，工業應用中的測量系統設計會加入電氣隔離。

光電耦合器是通過光信號的傳送實現耦合的，輸入和輸出之間沒有直接的電氣聯系，具有很強的隔離作用。但是由于光耦具有非線性電流傳輸、抗輻噪能力弱及易老化等缺點，無法應用于高等級、長壽命等場合。

電容耦合方法采用了頻率調制技術，通過對輸入電壓數字編碼和差動電容勢壘耦合，準確地隔離和傳輸模擬信號。目前，TI公司已有采用該隔離方式的集成芯片，但是售價較貴，同時無高等級芯片。

磁耦合隔離方式是最常用的隔離方式。目前，各廠家的電壓互感器、隔離放大器都采用這種方式。與電容方式類似，采用此方式的隔離放大器及電壓互感器同樣存在成本較高、無高等級器件等問題。

發明內容

為了解決現有采樣磁隔離的直流電壓隔離采樣電路存在成本高、無高級器件的技術問題，本發明一種直流電壓隔離采樣電路，包括依次連接的預處理電路、壓頻振蕩電路、磁隔離電路和整流電路，還包括壓降補償電路和濾波放大電路，整流電路的輸出端與濾波放大電路的一個輸入端連接，壓降補償電路的輸出端與濾波放大電路的另一個輸入端連接；預處理電路用于對輸入信號進行緩沖和濾波后，輸出至壓頻振蕩電路，壓頻振蕩電路調制出高頻信號，經磁隔離電路傳輸至整流電路，整流電路將交流信號轉換為直流信號，經壓降補償電路補償之后，再通過濾波放大電路輸出。

進一步的，預處理電路包括依此連接的濾波電路、跟隨電路和功率放大電路。

更進一步的，濾波電路包括運放器U₁₁、電阻R₁₁、電阻R₁₂、電阻R₁₃和電容C₁₁；跟隨電路包括運放器U₁₂；功率放大電路包括NPN型三極管Q₁₁、電阻R₁₄和電阻R₁₅；預處理電路的輸入端經過電阻R₁₁與運放器U₁₁的同相輸入端連接，運放器U₁₁的同相輸入端又經過電容C₁₁接地；運放器U₁₁的反相輸入端經過電阻R₁₂接地，其又經過電阻R₁₃與其輸出端連接；運放器U₁₁的輸出端接運放器U₁₂的同相輸入端，運放器U₁₂的輸出端經過電阻R₁₄與NPN型三極管Q₁₁的基極連接，NPN型三極管Q₁₁的集電極經過電阻R₁₅接工作電源，其發射極分別與運放器U₁₂的反相輸入端和壓頻振蕩電路的輸入端連接。

進一步的，壓頻振蕩電路選用壓控振蕩芯片CD4047。

進一步的，磁隔離電路包括為高頻變壓器T₃。

進一步的，整流電路為橋式整流器。

更進一步的，壓降補償電路包括穩壓器、電阻R₅₁、運放器U₅₁和電阻R₅₂；穩壓器的輸出端與運放器U₅₁的同相輸入端連接，運放器U₅₁的反相輸入端與輸出端之間接有電阻R₅₂，運放器U₅₁的輸出端作為壓降補償電路的輸出端。

再進一步的，橋式整流器主要由四個二極管D₄₀組成，穩壓器主要由與橋式整流器中的二極管型號相同的二極管D₅₀組成。