[發明專利]一種基于光耦的模擬信號隔離電路

在審

• 申請號: 201911033856.8
• 申請日: 2019-10-25
• 公開（公告）號: CN110635799A
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 楊培;仲啟亮;張翔
• 申請（專利權）人: 北京機械設備研究所
• 主分類號: H03K19/0175
• 分類號: H03K19/0175
• 代理公司: 11386 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 李明里

1.一種基于光耦的模擬信號隔離電路，其特征在于，包括濾波與壓縮電路、升壓電路、隔離電路和放大與濾波電路；

所述濾波與壓縮電路，用于將輸入模擬信號V_i進行濾波后，按照設定的壓縮比進行幅度壓縮，輸出幅度壓縮后的模擬信號V_1i；

所述升壓電路，用于對所述幅度壓縮后的模擬信號V_1i進行升壓，得到正電壓信號V_2i；

所述隔離電路，采用光耦進行信號隔離，用于按照設定的傳輸比，對輸入的正電壓信號V_2i進行隔離傳輸，輸出隔離后的正電壓信號V_3i；

所述放大與濾波電路，用于對隔離后的正電壓信號V_3i進行降壓、放大和濾波后，輸出隔離后的模擬信號V_o。

2.根據權利要求1所述的模擬信號隔離電路，其特征在于，所述輸入模擬信號V_i包括幅度在設定范圍內的包含有負電壓的交流信號。

3.根據權利要求1或2所述的模擬信號隔離電路，其特征在于，所述設定的壓縮比，用于匹配所述輸入模擬信號V_i與隔離電路中光耦的工作線性區的幅度范圍；使幅度壓縮后的模擬信號V_1i的幅度范圍不大于光耦工作線性區的幅度范圍。

4.根據權利要求3所述的模擬信號隔離電路，其特征在于，所述濾波與壓縮電路包括電阻R1、R2、R3、R4、電容C1和運放芯片U1；

所述電阻R1和電容C1串聯后與電阻R2并聯在模擬信號V_i的輸入端與地線GND1之間；

電阻R1和電容C1連接端與運放芯片U1的同相輸入端5腳連接，運放芯片U1的反向輸入端6腳與輸出端7腳連接；

運放芯片U1的輸出端7腳與地線GND1之間串聯電阻R3與R4；

電阻R3與R4的連接端輸出幅度壓縮后的模擬信號V_1i；

所述設定的壓縮比為R4：(R3+R4)。

5.根據權利要求3所述的模擬信號隔離電路，其特征在于，所述升壓電路包括運放AD620AR，所述運放AD620AR的2腳通過電阻R5接地，3腳接入幅度壓縮后的模擬信號V_1i，4腳接入電源Vss，5腳接入參考正電壓V_ref1，7腳接入電源Vcc，6腳輸出正電壓信號V_2i；實現同向加法運算V_2i＝V_1i+V_ref1。

6.根據權利要求3所述的模擬信號隔離電路，其特征在于，所述隔離電路包括運放芯片U3、光耦芯片U4、電阻R7、R8、R9、R10；所述光耦芯片U4為HCNR201-300；

所述運放芯片U3的同相輸入端通過電阻R7連接正電壓信號V_2i，反向輸入端通過電阻R9連接地線GND1，運放芯片U3的輸出端通過電阻R8連接光耦芯片U4的2腳；

光耦芯片U4的1腳連接地線GND1，3腳與所述運放芯片U3的供電電源Vcc1連接，4腳通過電阻R9連接地線GND1，6腳連接電源Vcc2,5腳通過電阻R10連接地線GND2；5腳與電阻R10的連接端輸出隔離后的正電壓信號V_3i；

所述電源Vcc1、地線GND1與電源Vcc2和地線GND2隔離；

所述設定的傳輸比為R9：R10。

7.根據權利要求6所述的模擬信號隔離電路，其特征在于，所述R9與R10的電阻值相等，電阻值誤差控制在1％以內，電源Vcc1和Vcc2相等，使所述隔離電路的傳輸比為1:1。