CN103323660A - 一种h半桥ipm模块母线电压检测电路 - Google Patents

一种h半桥ipm模块母线电压检测电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种H半桥IPM模块母线电压检测电路包括：差分输入电路，其输入端与H半桥IPM模块母线电压正、负输出端连接；阻抗变换电路，其输入端与差分输入电路输出端连接；A/D转换电路，其输入端与阻抗变换电路输出端连接，用于对输入信号进行模数转换；光耦隔离高速传输电路，其输入端与A/D转换电路输出端连接。本发明检测电路采用差分测量方式，直接测量母线电压，解决了共模干扰和电阻温漂问题，且电路简单、成本低；此外，本发明检测电路设有光耦隔离高速传输电路，可实现电气隔离与远距离传输。

Description

一种H半桥IPM模块母线电压检测电路
技术领域
本发明涉及一种电压检测电路，尤其是一种风机变流器的H半桥IPM模块母线电压检测电路。
背景技术
风机变流器工作时，需要实时监控功率模块（IPM）的母线电压，才能对系统进行有功、无功控制。在功率模块（IPM）的母线电压测量过程中，需要解决共模干扰、远距离传输、电气隔离等问题，才能使主控系统准确、可靠的检测功率模块（IPM）的母线电压。
目前功率模块（IPM）的母线电压测量主要方式为：1、采用电压霍尔直接测量；2、采用分压电阻间接测量，即使用串联电阻分压，测量分压电阻上的电压。对于第一种采用电压霍尔的方案，其缺点是价格高、信号延迟大；对于第二种采用分压电阻间接测量的方案，其缺点是易受到共模干扰、温度高时误差大、可靠性不高。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种H半桥IPM模块母线电压检测电路。
本发明采用的技术方案是：一种H半桥IPM模块母线电压检测电路，包括：
差分输入电路，其正、负输入端与H半桥IPM模块母线电压正、负输出端连接；
阻抗变换电路，其输入端与差分输入电路输出端连接；
A/D转换电路，其输入端与阻抗变换电路输出端连接，用于对输入信号进行模数转换；
光耦隔离高速传输电路，其输入端与A/D转换电路输出端连接。
所述差分输入电路包括：由外部直流供电的第一差分放大器；分别设置在H半桥IPM模块母线电压正、负输出端与第一差分放大器的正、负输入端之间的第一电阻、第二电阻；设置在第一差分放大器的正输入端与地之间且并连着的第三电阻和第一电容；设置在第一差分放大器的负输入端与输出端之间的第四电阻；其中，所述第一差分放大器的输出端为所述差分输入电路的输出端。
所述差分输入电路还设置有二极管钳位保护电路，所述二极管钳位保护电路包括均第一二极管和第二二极管、第三二极管和第四二极管；所述第一二极管和第二二极管的负极相连且接电源正输入，第一二极管和第二二极管的正极分别第一差分放大器的正、负输入端；所述第三二极管和第四二极管的正极相连且接电源负输入，第三二极管和第四二极管的负极分别连接第一差分放大器的正、负输入端。
所述阻抗变换电路包括第二差分放大器，所述第二差分放大器的正输入端与所述差分输入电路输出端连接，所述第二差分放大器的负输入端与其输出端连接，所述第二差分放大器的输出端为所述阻抗变换电路的输出端。
所述第一差分放大器和第二差分放大器的型号为TL082。
所述阻抗变换电路输出端与地之间并联有第五电阻和TVS管，所述TVS管的正极接地。
所述A/D转换电路为AD转换芯片，其型号为MAX1241。
所述光耦隔离高速传输电路包括与A/D转换电路输出端相连的时钟光耦电路、控制光耦电路、电压输出光耦电路。
本发明的有益效果：本发明检测电路采用差分测量方式，直接测量母线电压，解决了共模干扰和电阻温漂问题，且电路简单、成本低；此外，本发明检测电路设有光耦隔离高速传输电路，可实现电气隔离与远距离传输。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
图1是本发明H半桥IPM模块母线电压检测电路的原理框图；
图2是差分输入电路的电路图；
图3是阻抗变换电路的电路图；
图4是A/D转换电路的电路图；
图5是光耦隔离高速传输电路的电路图。
具体实施方式
如图1所示，一种H半桥IPM模块母线电压检测电路，包括：
差分输入电路1，其正、负输入端+Vin、-Vin与H半桥IPM模块母线电压正、负输出端连接；
阻抗变换电路2，其输入端与差分输入电路1输出端连接；
A/D转换电路3，其输入端与阻抗变换电路2输出端连接，用于对输入信号进行模数转换；
光耦隔离高速传输电路4，其输入端与A/D转换电路3输出端连接。
参考图2，本发明的差分输入电路1包括：由外部直流±15V供电的第一差分放大器U1B；分别设置在H半桥IPM模块母线电压正、负输出端与第一差分放大器U1B的正、负输入端之间的第一电阻R1、第二电阻R2；设置在第一差分放大器U1B的正输入端与地之间且并连着的第三电阻R3和第一电容C1；设置在第一差分放大器U1B的负输入端与输出端之间的第四电阻R4；其中，所述第一差分放大器U1B的输出端为所述差分输入电路1的输出端。
此外，差分输入电路1还设置有二极管钳位保护电路5，所述二极管钳位保护电路5包括均第一二极管D1和第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4；第一二极管D1和第二二极管D2的负极相连且接电源正输入+15V，第一二极管D1和第二二极管D2的正极分别第一差分放大器U1B的正、负输入端；所述第三二极管D3和第四二极管D4的正极相连且接电源负输入-15V，第三二极管D3和第四二极管D4的负极分别连接第一差分放大器U1B的正、负输入端。
图3所示为本发明的阻抗变换电路2包括第二差分放大器U1A，第二差分放大器U1A的正输入端与所述差分输入电路1输出端连接，第二差分放大器U1A的负输入端与其输出端连接，所述第二差分放大器U1A的输出端为所述阻抗变换电路2的输出端。
其中，上述第一差分放大器U1B和第二差分放大器U1A的型号为TL082。
为防止高压冲击，阻抗变换电路2输出端与地之间并联有第五电阻R5和TVS管TVS1， TVS管TVS1的正极接地。
如图4所示，A/D转换电路3为AD转换芯片U2，其型号为MAX1241，其包括：与DC5v连接的第一端口VDD、第二端口AIN、第四端口REF、以及与阻抗变换电路2的输出端连接的第三端口SHDN、接地的第五端口GND、第六端口DOUT、第七端口CS、第八端口SCLK。
如图5所示，光耦隔离高速传输电路4包括与A/D转换电路3输出端相连的时钟光耦电路、控制光耦电路、电压输出光耦电路。其中，时钟光耦电路与第八端口SCLK连接，为主控系统对本电压检测电路的时钟控制；控制光耦电路与第七端口CS连接，主控系统通过此通道对本电压检测电路实施控制；电压输出光耦电路的输入端VDC-OUT与第六端口DOUT连接，供主控系统接收检测到的电压信号。
本发明检测电路采用差分测量方式，直接测量母线电压，解决了共模干扰和电阻温漂问题，且电路简单、成本低；此外，本发明检测电路设有光耦隔离高速传输电路4，可实现电气隔离与远距离传输。
以上所述仅为本发明的优先实施方式，本发明并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种H半桥IPM模块母线电压检测电路，其特征在于包括：
差分输入电路（1），其正、负输入端（+Vin、-Vin）分别与H半桥IPM模块母线电压正、负输出端连接；
阻抗变换电路（2），其输入端与差分输入电路（1）输出端连接；
A/D转换电路（3），其输入端与阻抗变换电路（2）输出端连接，用于对输入信号进行模数转换；
光耦隔离高速传输电路（4），其输入端与A/D转换电路（3）输出端连接。
2.根据权利要求1所述的一种H半桥IPM模块母线电压检测电路，其特征在于：所述差分输入电路（1）包括：由外部直流供电的第一差分放大器（U1B）；分别设置在H半桥IPM模块母线电压正、负输出端与第一差分放大器（U1B）的正、负输入端之间的第一电阻（R1）、第二电阻（R2）；设置在第一差分放大器（U1B）的正输入端与地之间且并联着的第三电阻（R3）和第一电容（C1）；设置在第一差分放大器（U1B）的负输入端与输出端之间的第四电阻（R4）；其中，所述第一差分放大器（U1B）的输出端为所述差分输入电路（1）的输出端。
3.根据权利要求2所述的一种H半桥IPM模块母线电压检测电路，其特征在于：所述差分输入电路（1）还设置有二极管钳位保护电路（5），所述二极管钳位保护电路（5）包括第一二极管（D1）、第二二极管（D2）、第三二极管（D3）和第四二极管（D4）；所述第一二极管（D1）和第二二极管（D2）的负极相连且接电源正输入，第一二极管（D1）和第二二极管（D2）的正极分别第一差分放大器（U1B）的正、负输入端；所述第三二极管（D3）和第四二极管（D4）的正极相连且接电源负输入，第三二极管（D3）和第四二极管（D4）的负极分别连接第一差分放大器（U1B）的正、负输入端。
4.根据权利要求1所述的一种H半桥IPM模块母线电压检测电路，其特征在于：所述阻抗变换电路（2）包括第二差分放大器（U1A），所述第二差分放大器（U1A）的正输入端与所述差分输入电路（1）输出端连接，所述第二差分放大器（U1A）的负输入端与其输出端连接，所述第二差分放大器（U1A）的输出端为所述阻抗变换电路（2）的输出端。
5.根据权利要求2或3所述的一种H半桥IPM模块母线电压检测电路，其特征在于：所述第一差分放大器（U1B）的型号为TL082。
6.根据权利要求4所述的一种H半桥IPM模块母线电压检测电路，其特征在于：所述第二差分放大器（U1A）的型号为TL082。
7.根据权利要求4所述的一种H半桥IPM模块母线电压检测电路，其特征在于：所述阻抗变换电路（2）输出端与地之间并联有第五电阻（R5）和TVS管（TVS1），所述TVS管（TVS1）的正极接地。
8.根据权利要求1所述的一种H半桥IPM模块母线电压检测电路，其特征在于：所述A/D转换电路（3）为AD转换芯片（U2），其型号为MAX1241。
9.根据权利要求1所述的一种H半桥IPM模块母线电压检测电路，其特征在于：所述光耦隔离高速传输电路（4）包括与A/D转换电路（3）输出端相连的时钟光耦电路、控制光耦电路、电压输出光耦电路。
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