[發明專利]具備高防護能力的板級高精度隔離直流電壓電流采集模塊

在審

• 申請號: 202011621394.4
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112816771A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 吳銀福;王梓驊;葉品勇;魯通;王鶴群;劉欽歡
• 申請（專利權）人: 南京愛睦能源自動化有限公司
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明公開了一種具備高防護能力的板級高精度隔離直流電壓電流采集模塊，PCB板上焊接有用于采集直流量的精密放大器，PCB板上還焊接有EMC防護電路和濾波電路，EMC防護電路用于對輸入信號進行處理，將穩定的位于精密放大器輸入范圍內的信號輸送給精密放大器電路；濾波電路用于對接入精密放大器電路的供電電源進行濾波；PCB板上包括強電部分和弱電部分，強電部分用于焊接所述EMC防護電路，弱電部分用于焊接濾波電路；強電部分和弱電部分之間符合安規距離。優點：本發明能夠實現小型封裝，可以與普通互感器封裝兼容；可以被當成普通互感器來使用，不需要對單板進行任何改動；該模塊增加了器件外圍的防護電路，提高電磁防護能力。

技術領域

本發明涉及一種具備高防護能力的板級高精度隔離直流電壓電流采集模塊，屬于電路技術領域。

背景技術

裝置或單板（直流量采集裝置或板卡）通過外置的信號隔離變送器模塊進行直流電壓或電流采樣雖然輸出精度高，溫漂低，EMC防護水平高, 并且測量電壓電流范圍僅需通過更換隔離變送器模塊來實現，對單板無需任何改動。但外接的信號隔離變送器模塊體積往往較為龐大，需要在裝置之外另外增加空間面積來安裝隔離變送器模塊，不僅增加成本而且在某些空間受限制的情況下增加了裝置安裝和使用維護的難度。同時外接模塊與裝置通信需通過RS485/RS232通信, 需要占用裝置/單板的通信接口。而且外部模塊還需要增加獨立電源給其供電, 增加了成本及接線難度。

單板上使用精密放大器器件配合簡單防護加電阻分壓實現直流量采集方案體積小巧,精度及溫漂特性優異。然而高精度隔離放大器本身的電磁兼容性能較弱,在靜電放電,快速瞬時脈沖抗擾測試,雷擊突波抗擾測試中只能達到B級。而隨著我國質量體系的不斷提高, 設備尤其是電力設備電磁兼容檢測通過標準需達到A級,在電磁兼容性(EMC)實驗時, 有極大的風險因為精密放大器本身抗干擾能力不夠而造成整裝置的損壞。另外,外部測量的直流量可能為4～20mA、0～10V、0～100V、0～200V等多種直流電流電壓信號,具體工程時候需按照每個通道測量的直流量類型對單板上器件(如電阻)進行選焊和適配,在單板上直接焊接焊接精密放大器件并配合電阻分壓的方案不便于接線和工程維護。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種具備高防護能力的板級高精度隔離直流電壓電流采集模塊。

為解決上述技術問題，本發明提供一種具備高防護能力的板級高精度隔離直流電壓電流采集模塊，包括PCB板，所述PCB板上焊接有用于采集直流量的精密放大器，

所述PCB板上還焊接有EMC防護電路和濾波電路，所述EMC防護電路用于對輸入信號進行處理，將穩定的位于精密放大器輸入范圍內的信號輸送給精密放大器電路；所述濾波電路用于對接入精密放大器電路的供電電源進行濾波；

所述PCB板上包括強電部分和弱電部分，所述強電部分用于焊接所述EMC防護電路，弱電部分用于焊接所述濾波電路；強電部分和弱電部分之間符合安規距離。

進一步的，所述EMC防護電路包括：

用于在輸入信號突然施加超過精密放大器輸入范圍的電壓時，泄放掉大部分能量的壓敏電阻，

用于限流及分壓的電阻，

用于在更持久施加超過精密放大器輸入范圍的電壓時的情況下,保證輸入電壓不高于他的額定鉗位值的瞬態抑制二極管。

進一步的，所述EMC防護電路包括壓敏電阻RV1、電阻DR1、電阻DR2、瞬態抑制二極管TVS1、電容CY1、電容CY2、電容C3；

其中，電容CY2的一端接地，另一端分別接壓敏電阻RV1的一端、電阻DR2的一端、瞬態抑制二極管TVS1的一端，電容C3的一端、精密放大器的信號輸入負端和信號輸入的負端；

精密放大器的信號輸入正端分別接電容C3的另一端、瞬態抑制二極管TVS1的的另一端、電阻DR2的另一端、電阻DR1的一端；

電阻DR1的另一端分別接電容CY1的一端、壓敏電阻RV1的另一端和信號輸入的正端；