CN102944724A - 一种电流电压转换器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电流电压转换器，它包括依次连接的缓冲器电路、一积分电路、一比较电路、一复合脉冲电路、一脉冲放大电路和一滤波整流电路，还包括一连接在所述积分电路的输入端与地之间的多段取样电路，其中，所述多段取样电路接收一外部输入的电流信号，所述比较电路还接收一外部输入的阈值电压信号，所述复合脉冲电路还接收一外部输入的载波脉冲。本发明可以通过采用多段取样电路对电流信号实施多个线性段内的取样，并取得与电流信号成正比的隔离大电压信号，从而保证了大范围的I/V转换器的线性度，并使其工作稳定、误差减小。
Description
技术领域
本发明涉及一种I/V（电流/电压）转换器的电路结构。
背景技术
泄漏电流的泄漏全电流（以下简称全电流）包含了容性泄漏电流（以下简称容性电流）和阻性泄漏电流（以下简称阻性电流）两个部分。其中阻性电流是真正反映泄漏电流运行状态的技术参数。
由于阻性电流的检测常规上必须采样全电流和电压，通过计算电压和全电流的夹角，然后利用三角函数关系推算出阻性电流。
阻性电流通常情况下只占全电流的10%——15%，经过两次乘法计算得出的阻性电流值误差已经比较大。造成常规检测方法的两个致命缺陷：
1、 检测精度较差、无法真实反映泄漏电流工作状态；
2、 检测成本较高，由于需要使用采样电压的高压PT，无法推广。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种高精度、高稳定度的I/V（电流/电压）转换器电路，以提供I/V转换器足够大的线性动态范围，从而解决刀片式位置探测器的测量精度和重复性的问题。
本发明所述的一种电流/电压转换器电路，它包括依次连接的缓冲器电路、一积分电路、一比较电路、一复合脉冲电路、一脉冲放大电路和一滤波整流电路，还包括一连接在所述积分电路的输入端与地之间的多段取样电路，其中，所述多段取样电路接收一外部输入的电流信号，所述比较电路还接收一外部输入的阈值电压信号，所述复合脉冲电路还接收一外部输入的载波脉冲，所述滤波整流电路输出一隔离大电压信号。
在上述的I/V转换器电路中，所述多段取样电路包括在其各自的第一端串联的一第一取样开关和一第一取样电阻、串联的一第二取样开关和一第二取样电阻、串联的一第三取样开关和一第三取样电阻以及串联的一第四取样开关和一第四取样电阻，其中，所述第一至第四取样开关的第二端相连至所述积分电路的输入端，并接收所述电流信号，所述第一至第四取样电阻的第二端分别接地。
所述缓冲器电路的的输入端与所述第四取样开关的第二端相连，输出端与所述积分电路通过一第五电阻相连；
所述积分电路包括一第一运算放大器，该第一运算放大器的一输入端通过一第五电阻与所述缓冲器电路的输出端相连，其另一输入端通过一第一电容与该第一运算放大器的输出端相连。
所述比较电路包括一第二运算放大器，该第二运算放大器的一输入端与所述第一运算放大器的输出端连接，其另一输入端接收所述阈值电压信号。
所述复合脉冲电路包括一与门，该与门的一输入端与所述第二运算放大器的输出端连接，其另一输入端接收所述载波脉冲。
所述脉冲放大电路包括一达林顿管、一第一二极管和一变压器，且该变压器包括一初级线圈和一次级线圈，所述达林顿管的基极与所述与门的输出端连接，其射极接地，其集电极与所述第一二极管的正极连接，所述变压器的初级线圈的两端分别连接在所述第一二极管的正负两极。
所述滤波整流电路包括一第二二极管、一第二电容和一第六电阻，所述第二二极管的正极与所述变压器的次级线圈的一端连接，其负极分别经过所述第二电容和第六电阻与所述次级线圈的另一端连接至地。
在上述的I/V转换器电路中，所述第一取样电阻的阻值分别是所述第二至第四取样电阻的阻值的二倍、四倍和八倍。
由于采用了上述的技术解决方案，本发明通过采用多段取样电路对泄漏电流信号实施多个线性段内的取样，从而取得对应的取样电压信号，并使该取样电压信号依次经过积分电路、比较电路、复合脉冲电路、脉冲放大电路和滤波整流电路后形成与电流信号成正比的隔离大电压信号，以保证大范围的I/V转换器的线性度，并使其工作稳定、误差减小，从而泄漏的测量精度和重复性提高。
附图说明
图1是本发明所述一种I/V转换器的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施例进行详细说明。
如图1所示，本发明所述的一种I/V（电流/电压）转换器，它包括依次连接的缓冲器电路、一积分电路2、一比较电路3、一复合脉冲电路4、一脉冲放大电路5和一滤波整流电路6，还包括一连接在积分电路2的输入端与地之间的多段取样电路1。
其中，多段取样电路1包括在各自的第一端串联的第一取样开关K1和第一取样电阻R1、串联的第二取样开关K2和第二取样电阻R2、串联的第三取样开关K3和第三取样电阻R3以及串联的第四取样开关K4和第四取样电阻R4。其中，第一至第四取样开关K1至K4的第二端相连至积分电路2的输入端，并接收一外部输入的电流信号I。第一至第四取样电阻R1至R4的第二端分别接地，且第一取样电阻R1的阻值分别是第二至第四取样电阻R2至R4的阻值的二倍、四倍和八倍，即R1=2R2=4R3=8R4（在本实施例中，设定第一取样电阻R1的阻值为100KΩ）。因此，通过不同的取样开关，即第一至第四取样开关K1至K4的闭合状态组合，能形成不同的阻值来对电流信号I进行取样，并在A点处形成与之一一对应的取样电压信号。
缓冲器电路的输入端与第四取样开关K4的第二端相连，输出端与所述积分电路2通过一第五电阻R5相连。
积分电路2包括一第一运算放大器A1，该第一运算放大器A1的一输入端通过第五电阻R5与缓冲器电路B的输出端相连，其另一输入端通过一第一电容C1与该第一运算放大器A1的输出端相连，并在B点处形成一锯齿波的积分电压信号。在本实施例中，设定由第五电阻R5和第一电容C1组成的积分常数τ= R5×C1=50uS，远小于电流信号I的变化。
比较电路3包括一第二运算放大器A2，该第二运算放大器A2的一输入端与第一运算放大器A1的输出端连接，其另一输入端接收一外部输入的阈值电压信号Vf，即第二运算放大器A2将B点处形成的锯齿波的积分电压信号与阀值电压信号Vf（在本实施例中，设定Vf=5V）比较，并在其输出端，即C点处形成一脉冲宽度与电流信号I成正比的PWM脉冲波形。
复合脉冲电路4包括一与门F，该与门F的一输入端与第二运算放大器A2的输出端连接，其另一输入端接收一外部输入的载波脉冲Fc，即与门F将C点处形成的PWM脉冲波形与载波脉冲Fc（在本实施例中，设定Fc=10KHz）合成，并在其输出端，即D点处形成一载波PWM脉冲。
脉冲放大电路5用于将D点处的载波PWM脉冲驱动放大，并隔离输出。脉冲放大电路5包括一达林顿管BG、一第一二极管D1和一变压器T，且变压器T进一步包括一初级线圈T1和一次级线圈T2，达林顿管BG的基极与与门F的输出端连接，其射极接地，其集电极与第一二极管D1的正极连接，变压器T的初级线圈T1的两端分别连接在第一二极管D1的正负两极。
滤波整流电路6用于将载波PWM脉冲转换成E点处的与电流信号I成正比的隔离大电压信号。滤波整流电路6包括一第二二极管D2、一第二电容C2和一第六电阻R6（在本实施例中，设定第二电容C2=47U，第六电阻R6=200KΩ），第二二极管D2的正极与变压器T的次级线圈T2的一端连接，其负极分别经过第二电容C2和第六电阻R6与次级线圈T2的另一端连接至地。
综上所述，本发明可以对泄漏电流信号I实施多个线性段内的取样，并取得与电流信号I成正比的隔离大电压信号，以保证大范围的I/V转换器的线性度，并使其工作稳定、误差减小，从而使测量精度和重复性提高。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种电流电压转换器，其特征在于，所述转换器电路包括依次连接的缓冲器电路、一积分电路、一比较电路、一复合脉冲电路、一脉冲放大电路和一滤波整流电路，还包括一连接在所述积分电路的输入端与地之间的多段取样电路，其中，所述多段取样电路接收一外部输入的电流信号，所述比较电路还接收一外部输入的阈值电压信号，所述复合脉冲电路还接收一外部输入的载波脉冲，所述滤波整流电路输出一隔离大电压信号。
2.根据权利要求1所述的电流电压转换器，其特征在于，
所述多段取样电路包括在各自的第一端串联的一第一取样开关和一第一取样电阻、串联的一第二取样开关和一第二取样电阻、串联的一第三取样开关和一第三取样电阻，以及串联的一第四取样开关和一第四取样电阻，其中，所述第一至第四取样开关的第二端相连至所述积分电路的输入端，并接收所述电流信号，所述第一至第四取样电阻的第二端分别接地。
3.根据权利要求2所述的电流电压转换器，其特征在于，
所述缓冲器电路的的输入端与所述第四取样开关的第二端相连，输出端与所述积分电路通过一第五电阻相连；
所述积分电路包括一第一运算放大器，该第一运算放大器的一输入端通过一第五电阻与所述缓冲器电路的输出端相连，其另一输入端通过一第一电容与该第一运算放大器的输出端相连。
4.根据权利要求3所述的电流电压转换器，其特征在于，
所述比较电路包括一第二运算放大器，该第二运算放大器的一输入端与所述第一运算放大器的输出端连接，其另一输入端接收所述阈值电压信号。
5.根据权利要求4所述的电流电压转换器，其特征在于，
所述复合脉冲电路包括一与门，该与门的一输入端与所述第二运算放大器的输出端连接，其另一输入端接收所述载波脉冲。
6.根据权利要求5所述的电流电压转换器，其特征在于，
所述脉冲放大电路包括一达林顿管、一第一二极管和一变压器，且该变压器包括一初级线圈和一次级线圈，所述达林顿管的基极与所述与门的输出端连接，其射极接地，其集电极与所述第一二极管的正极连接，所述变压器的初级线圈的两端分别连接在所述第一二极管的正负两极。
7.根据权利要求6所述的电流电压转换器，其特征在于，
所述滤波整流电路包括一第二二极管、一第二电容和一第六电阻，所述第二二极管的正极与所述变压器的次级线圈的一端连接，其负极分别经过所述第二电容和第六电阻与所述次级线圈的另一端连接至地。
8.根据权利要求1~7中任意一项所述的电流电压转换器，其特征在于，所述第一取样电阻的阻值分别是所述第二至第四取样电阻的阻值的二倍、四倍和八倍。
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| CN201210520523XA CN102944724A (zh) | 2012-12-07 | 2012-12-07 | 一种电流电压转换器 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021143122A1 (zh) * | 2020-01-13 | 2021-07-22 | 神盾股份有限公司 | 信号处理电路 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202085151U (zh) * | 2011-03-10 | 2011-12-21 | 上海信诚电子技术工程有限公司 | 一种i/v转换器电路 |
| CN203101475U (zh) * | 2012-12-07 | 2013-07-31 | 上海市电力公司 | 一种电流电压转换器 |
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2012
- 2012-12-07 CN CN201210520523XA patent/CN102944724A/zh active Pending
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