CN101789686A - 小型高压隔离v/v变换器模块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种小型高压隔离V/V变换器模块。包括封装在壳体内的高压隔离变换器电路，高压隔离变换器电路上焊接有数根引针，高压隔离变换器电路包括电压频率变换电路、输入辅助电路、频率电压变换电路，电压频率变换电路与频率电压变换电路连接，所述输入辅助电路与电压频率变换电路连接。本发明的有益效果是：实现模拟数据的完全隔离传送；功耗低、温漂小、转换精度高、稳定性好；外形尺寸小，重量轻，易于PCB安装。
Description
技术领域
本发明涉及一种广泛应用于模拟数据的隔离传送、悬浮高压电源的隔离控制等方面的小型高压隔离V/V变换器模块。
背景技术
市场上出现的变换器多数是单一V/F或F/V变换器，其主要用于远距离A/D或D/A转换，随着科技发展，在高压电源的应用领域中，特别是在对悬浮高压的调节控制方面，普遍存在着体积大、控制精度不高、响应速度慢等问题。
发明内容
鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种体积小、可靠性及稳定性好、输出线性度高、响应速度快的小型高压隔离V/V变换器模块。
本发明为实现上述目的，所采取的技术方案是：一种小型高压隔离V/V变换器模块，包括封装在壳体内的高压隔离变换器电路，高压隔离变换器电路上焊接有数根引针，其特征在于：所述高压隔离变换器电路包括电压频率变换电路、输入辅助电路、频率电压变换电路，所述电压频率变换电路与频率电压变换电路连接，所述输入辅助电路与电压频率变换电路连接。
所述电压频率变换电路中控制芯片U1的1脚与6脚相连，电阻R6与电容C4并联，电阻R6的一端接控制芯片U1的1脚，电阻R6的另一端通过电阻R7接输入地G1，控制芯片U1的2脚通过电阻R4与控制芯片U1的4脚相连并接输入地G1，电容C1的正极分别接输入供电电压端+V1、控制芯片U1的8脚、光电耦合器U4的1脚及电阻R3的一端，电容C1的负极接输入地G1，光电耦合器U4的2脚通过电阻R8接控制芯片U1的3脚，控制芯片U1的5脚分别接电容C2的一端和电阻R3的另一端，控制芯片U1的7脚分别接电阻R1、电阻R5及电容C3的一端，电阻R1的另一端分别接电阻R2的一端和输入信号电压端Vi，电阻R2的另一端与电容C2及电容C3的另一端相连并接输入地G1。
所述输入辅助电路中控制芯片U5的3脚接输入地G1，控制芯片U5的2脚接电容C12的正极，电容C12的负极接控制芯片U5的4脚，控制芯片U5的5脚分别接电阻R22和电容C14的一端，电阻R22的另一端分别接电容C13的一端、二极管D1的负极和电压频率变换电路中电阻R5的另一端，二极管D1的正极与电容C13及电容C14的另一端相连并接输入地G1。
所述频率电压变换电路中控制芯片U2的3脚与4脚相连并接输出地G2，电容C11的正极分别接输出供电电压端+V2、控制芯片U2的8脚、光电耦合器U4的4脚、电阻R11和电阻R12的一端、电阻R14和电阻R16及电阻R20的一端，电容C11的负极接输出地G2，电阻R20的另一端分别接电容C10的一端和放大器U3A的8脚，电容C10的另一端接输出地G2，控制芯片U2的2脚通过电阻R17接输出信号电压调节端Wj，电阻R18与电容C8并联，控制芯片U2的1脚分别接电阻R18和电阻R19的一端，电阻R19的另一端分别接放大器U3A的3脚和电容C9的一端，电阻R18的另一端和电容C9的另一端连并接输出地G2，放大器U3A的1脚和2脚相连并接电阻R21的一端及输出信号电压端Vo，电阻R21的另一端与放大器U3A的4脚相连并接输出地G2，控制芯片U2的5脚分别接电容C7的一端和电阻R16的另一端，控制芯片U2的7脚分别接电阻R15的一端和电阻R14的另一端，控制芯片U2的6脚分别接电阻R13的一端、电容C6的一端和电阻R12的另一端，电容C7的另一端与电阻R13及电阻R15的另一端相连并接输出地G2，电容C6的另一端分别接电阻R11的另一端和三极管T1的集电极，电阻R10与电容C5并联，电阻R10的一端接三极管T1的基极，电阻R10的另一端分别接光电耦合器U4的3脚和电阻R9的一端，电阻R9的另一端与三极管T1的发射极相连并接输出地G2。
本发明的有益效果是：实现模拟数据的完全隔离传送；功耗低、温漂小、转换精度高、稳定性好；外形尺寸小，重量轻，易于PCB安装。
附图说明
图1为本发明的示意图。
图2为图1的仰视图。
图3为本发明的电路连接框图。
图4为本发明的电路原理图。
具体实施方式
如图1、2、3、4所示，小型高压隔离V/V变换器模块，包括封装在壳体1内的高压隔离变换器电路，高压隔离变换器电路上焊接有数根引针2，高压隔离变换器电路包括电压频率变换电路、输入辅助电路、频率电压变换电路，电压频率变换电路分别与频率电压变换电路及输入辅助电路连接。
电压频率变换电路中控制芯片U1的1脚与6脚相连，电阻R6与电容C4并联，电阻R6的一端接控制芯片U1的1脚，电阻R6的另一端通过电阻R7接输入地G1，控制芯片U1的2脚通过电阻R4与控制芯片U1的4脚相连并接输入地G1，电容C1的正极分别接输入供电电压端+V1、控制芯片U1的8脚、光电耦合器U4的1脚及电阻R3的一端，电容C1的负极接输入地G1，光电耦合器U4的2脚通过电阻R8接控制芯片U1的3脚，控制芯片U1的5脚分别接电容C2的一端和电阻R3的另一端，控制芯片U1的7脚分别接电阻R1、电阻R5及电容C3的一端，电阻R1的另一端分别接电阻R2的一端和输入信号电压端Vi，电阻R2的另一端与电容C2及电容C3的另一端相连并接输入地G1。
输入辅助电路中控制芯片U5的3脚接输入地G1，控制芯片U5的2脚接电容C12的正极，电容C12的负极接控制芯片U5的4脚，控制芯片U5的5脚分别接电阻R22和电容C14的一端，电阻R22的另一端分别接电容C13的一端、二极管D1的负极和电压频率变换电路中电阻R5的另一端，二极管D1的正极与电容C13及电容C14的另一端相连并接输入地G1。
频率电压变换电路中控制芯片U2的3脚与4脚相连并接输出地G2，电容C11的正极分别接输出供电电压端+V2、控制芯片U2的8脚、光电耦合器U4的4脚、电阻R11和电阻R12的一端、电阻R14和电阻R16及电阻R20的一端，电容C11的负极接输出地G2，电阻R20的另一端分别接电容C10的一端和放大器U3A的8脚，电容C10的另一端接输出地G2，控制芯片U2的2脚通过电阻R17接输出信号电压调节端Wj，电阻R18与电容C8并联，控制芯片U2的1脚分别接电阻R18和电阻R19的一端，电阻R19的另一端分别接放大器U3A的3脚和电容C9的一端，电阻R18的另一端和电容C9的另一端连并接输出地G2，放大器U3A的1脚和2脚相连并接电阻R21的一端及输出信号电压端Vo，电阻R21的另一端与放大器U3A的4脚相连并接输出地G2，控制芯片U2的5脚分别接电容C7的一端和电阻R16的另一端，控制芯片U2的7脚分别接电阻R15的一端和电阻R14的另一端，控制芯片U2的6脚分别接电阻R13的一端、电容C6的一端和电阻R12的另一端，电容C7的另一端与电阻R13及电阻R15的另一端相连并接输出地G2，电容C6的另一端分别接电阻R11的另一端和三极管T1的集电极，电阻R10与电容C5并联，电阻R10的一端接三极管T1的基极，电阻R10的另一端分别接光电耦合器U4的3脚和电阻R9的一端，电阻R9的另一端与三极管T1的发射极相连并接输出地G2。
电路采用动态范围宽、非线性失真小、频率范围宽、变换精度高的转换控制芯片，使电路结构简单，控制方便；增加输入补偿电路，减小V/V变换器模块输出的非线性失真；选用低噪声、低温漂、稳定性好的元器件，确保长期的可靠性及稳定性；合理的PCB布局，确保输入与输出间的隔离绝缘要求。
高压隔离V/V变换器模块采用金属外壳，用户可根据实际使用情况，将壳体接输入地或输出地，能有很好的电磁屏蔽作用，提高变换器模块的抗干扰能力。
数根引针2露于壳体1外，一侧为三根引针2，按输入供电电压端+V1、输入信号电压端Vi、输入地G1顺序排列，另一侧为四根引针2，按输出供电电压端+V2、输出信号电压端Vo、输出信号电压调节端Wj、输出地G2顺序排列。
工作原理
在电压频率变换电路中，控制芯片U1的5脚为内部定时比较器的时间设置端，定时时间的长短取决于电阻R3和电容C2的乘积；模拟信号从输入信号电压端Vi输入，经电阻R1和电容C3组成的输入滤波后，加到控制芯片U1的7脚，该脚是芯片内部输入比较器的同相端，根据上述内部两个比较器输入端电压的变化，使它们周期性的控制内部触发器的翻转，并在控制芯片U1的3脚输出一定频率的方波，进而驱动光电耦合器U4。
另外，为提高输出变换精度，减少非线性失真，由控制芯片U5、电容C12等组成输入补偿电路，并通过电阻R5加到控制芯片U1的7脚，以抵消输入失调的影响。
在频率电压变换电路中，控制芯片U2的5脚为内部定时比较器的时间设置端，定时时间的长短取决于电阻R16和电容C7的乘积；从光电耦合器U4隔离传送过来的一定频率的脉冲信号，通过三极管T1并经电阻R12和电容C6组成的微分电路，产生的尖脉冲与电阻R12及电阻R13的分压叠加后，加到控制芯片U2的6脚，即芯片内部输入比较器的反相端。经芯片内部的各环节控制，在控制芯片U2的1脚，即电容C8上获得电荷积累，脉冲频率越高，电容C8上的电压越高。得到的模拟电压，又经过放大器U3A构成的跟随器，将隔离传送来的一定频率的脉冲信号，最终还原回与输入模拟电压相同的电压。
Claims (2)
1.一种小型高压隔离V/V变换器模块，包括封装在壳体(1)内的高压隔离变换器电路，高压隔离变换器电路上焊接有数根引针(2)，其特征在于：所述高压隔离变换器电路包括电压频率变换电路、输入辅助电路、频率电压变换电路，所述电压频率变换电路分别与频率电压变换电路及输入辅助电路连接；
所述电压频率变换电路中控制芯片U1的1脚与6脚相连，电阻R6与电容C4并联，电阻R6的一端接控制芯片U1的1脚，电阻R6的另一端通过电阻R7接输入地G1，控制芯片U1的2脚通过电阻R4与控制芯片U1的4脚相连并接输入地G1，电容C1的正极分别接输入供电电压端+V1、控制芯片U1的8脚、光电耦合器U4的1脚及电阻R3的一端，电容C1的负极接输入地G1，光电耦合器U4的2脚通过电阻R8接控制芯片U1的3脚，控制芯片U1的5脚分别接电容C2的一端和电阻R3的另一端，控制芯片U1的7脚分别接电阻R1、电阻R5及电容C3的一端，电阻R1的另一端分别接电阻R2的一端和输入信号电压端Vi，电阻R2的另一端与电容C2及电容C3的另一端相连并接输入地G1；
所述输入辅助电路中控制芯片U5的3脚接输入地G1，控制芯片U5的2脚接电容C12的正极，电容C12的负极接控制芯片U5的4脚，控制芯片U5的5脚分别接电阻R22和电容C14的一端，电阻R22的另一端分别接电容C13的一端、二极管D1的负极和电压频率变换电路中电阻R5的另一端，二极管D1的正极与电容C13及电容C14的另一端相连并接输入地G1；
所述频率电压变换电路中控制芯片U2的3脚与4脚相连并接输出地G2，电容C11的正极分别接输出供电电压端+V2、控制芯片U2的8脚、光电耦合器U4的4脚、电阻R11和电阻R12的一端、电阻R14和电阻R16及电阻R20的一端，电容C11的负极接输出地G2，电阻R20的另一端分别接电容C10的一端和放大器U3A的8脚，电容C10的另一端接输出地G2，控制芯片U2的2脚通过电阻R17接输出信号电压调节端Wj，电阻R18与电容C8并联，控制芯片U2的1脚分别接电阻R18和电阻R19的一端，电阻R19的另一端分别接放大器U3A的3脚和电容C9的一端，电阻R18的另一端和电容C9的另一端连并接输出地G2，放大器U3A的1脚和2脚相连并接电阻R21的一端及输出信号电压端Vo，电阻R21的另一端与放大器U3A的4脚相连并接输出地G2，控制芯片U2的5脚分别接电容C7的一端和电阻R16的另一端，控制芯片U2的7脚分别接电阻R15的一端和电阻R14的另一端，控制芯片U2的6脚分别接电阻R13的一端、电容C6的一端和电阻R12的另一端，电容C7的另一端与电阻R13及电阻R15的另一端相连并接输出地G2，电容C6的另一端分别接电阻R11的另一端和三极管T1的集电极，电阻R10与电容C5并联，电阻R10的一端接三极管T1的基极，电阻R10的另一端分别接光电耦合器U4的3脚和电阻R9的一端，电阻R9的另一端与三极管T1的发射极相连并接输出地G2。
2.根据权利要求1所述的小型高压隔离V/V变换器模块，其特征在于：所述数根引针(2)露于壳体(1)外，一侧为三根引针(2)，按输入供电电压端+V1、输入信号电压端Vi、输入地G1顺序排列，另一侧为四根引针(2)，按输出供电电压端+V2、输出信号电压端Vo、输出信号电压调节端Wj、输出地G2顺序排列。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102298409A (zh) * | 2011-08-10 | 2011-12-28 | 天津市东文高压电源厂 | 一种小型高压隔离vv变换器的性能改进电路 |
| CN102307011A (zh) * | 2011-09-19 | 2012-01-04 | 东文高压电源（天津）有限公司 | 一种由lm331构成的小型高压隔离vv变换器模块 |
| CN103595027B (zh) * | 2013-11-07 | 2017-05-03 | 浪潮集团有限公司 | 一种防止电源输出电流倒灌的方法 |
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2010
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