[發明專利]一種隔離放大器裝置

在審

• 申請號: 201910548451.1
• 申請日: 2019-06-24
• 公開（公告）號: CN110190837A
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 管懷軍;呂華平;吳圣帆
• 申請（專利權）人: 鎮江英創電力電子有限公司
• 主分類號: H03K7/08
• 分類號: H03K7/08;H01F27/28;H01F27/36;H01F38/20
• 代理公司: 深圳市智科友專利商標事務所 44241
• 代理人: 周小年

本發明公開一種隔離放大器裝置，包括將待測的輸入信號進行調理的調理電路和放大輸出電路，設置在調理電路和放大輸出電路之間的電磁隔離電路；所述的電磁隔離電路，包括PWM閉環控制電路、高隔離度的PCB內嵌耦合互感器、PWM解調電路；所述的待測的輸入信號經調理電路調理后輸出接PWM閉環控制電路，在PWM閉環控制電路調制以后輸出PWM調制信號，接高隔離度的PCM內嵌耦合互感器的初級線圈，高隔離度的PCB內嵌耦合互感器的次級線圈接PWM解調電路，PWM解調電路解調輸出，接線性積分電路，接放大輸出電路。本發明提出了一種使用常規元器件即可實現高隔離多量程精密程控放大器裝置。本裝置占用了很小的PCB面積，非常容易小型化，抗干擾能力強，電磁兼容性好。

技術領域

本發明涉及隔離放大器，特別涉及一種電力電子測量領域的高隔離多量程精密程控放大器裝置，是一種基于電磁隔離PWM技術的隔離放大器裝置。

背景技術

隨著科學技術的發展，在軌道交通、工業控制、電力電網、新能源等大功率設備中都采用較高的工作電壓，對這些高壓系統的監控，主要是保障人身和設備的安全。而在這些大功率設備中，都存在著高共模的電壓信號，對這些信號的監測，必須采用高隔離、高可靠性、高精度的監測設備。

目前，監控電路中，對高壓系統的待測信號進行調理，調理信號通過隔離以后，進行輸出放大，最后形成監控信號輸出。這些電路中，隔離技術是安全檢測的保證，為了確保輸入信號和輸出信號之間的隔離效果，目前一般采用霍爾技術、光電隔離技術、電磁隔離PWM技術等，而霍爾傳感器測量功耗大、精度低，難以滿足高精度、多檔位的測量需求。目前光電耦合器件的隔離電壓很難做到10kV以上。

電磁隔離PWM技術隔離電壓較高，傳輸信號幾乎不受漏感影響，非常適合高隔離、高精度的電壓、電流監測場合，但是，實際應用中還存在著以下問題：

1、如PWM調制電路采用三角波與輸入信號比較實現調制，由振蕩器產生的并由電容充放電形成的三角波，其邊沿的線性度直接影響測量的精度，而其線性度受元器件的影響很明顯，對產品的輸出信號的零點和增益精確度影響較大。

2、現有的高隔離放大器中所采用的高隔離互感器和高隔離電源變壓器，其內部線圈的設計是通過漆包線在磁芯上繞制而成，每組線圈在高隔離電壓下很難做到完全屏蔽，這就導致產品在惡劣的電磁環境下抗輻射干擾能力差，且高隔離互感器和高隔離電源變壓器的體積較大，產品很難做到小型化。

3、PWM調制電路經過隔離互感器后輸出的是交流信號，其高低電平隨占空比的變化而變化。對于解調電路來說這是個浮動的信號，必須對其進行電平的精準固定處理，如果處理不當則會影響信號的零點和動態范圍。

發明內容

本發明是針對目前監控電路中采用電磁隔離PWM技術所帶來的不足，提供一種隔離放大器裝置，該裝置中采用高隔離PCB內嵌耦合互感器。

本發明為實現其技術目的所采用的技術方案是：一種隔離放大器裝置，包括將待測的輸入信號進行調理的調理電路和放大輸出電路，設置在調理電路和放大輸出電路之間的電磁隔離電路；所述的電磁隔離電路，包括PWM閉環控制電路、高隔離度的PCB內嵌耦合互感器、PWM解調電路；所述的待測的輸入信號經調理電路調理后輸出接PWM閉環控制電路，在PWM閉環控制電路調制以后輸出PWM調制信號，接高隔離度的PCM內嵌耦合互感器的初級線圈，高隔離度的PCB內嵌耦合互感器的次級線圈接PWM解調電路，PWM解調電路解調輸出接放大輸出電路。

本發明提出了一種使用常規元器件即可實現高隔離多量程精密程控隔離放大器裝置。本裝置占用了很小的PCB面積，非常容易小型化，抗干擾能力強，電磁兼容性好。