CN103743946B - 一种高频除尘电源谐振电流的积分电路 - Google Patents

一种高频除尘电源谐振电流的积分电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高频除尘电源谐振电流的积分电路,包括电流检测电路、绝对值电路、光耦隔离电路、反相电路、积分电路、限幅滤波电路和积分开关电路,其中电流检测电路、绝对值电路、光耦隔离电路、反相电路和积分电路依次相连,限幅滤波电路和积分开关电路均与积分电路相连。该电路原理简单,抗干扰能力强,能精准的反应测量值,线性度好,实用性强,易于实现。

Description

一种高频除尘电源谐振电流的积分电路
技术领域
本发明涉及一种高频除尘电源谐振电流的积分电路。
背景技术
随着科学与技术的进步和社会的发展,新型的高频除尘电源应运而生,如何实现对电源的有效控制,必然离不开对电源信号的检测,而由于高频高压电源的电场与磁场环境复杂,干扰严重,目前常用的信号检测电路已经很难达到对信号的检测要求,抗干扰能力弱,测量信号范围小,很难适应高频高压电源的电场与磁场环境。
发明内容
针对现有的信号检测电路不能适应高频高压电源的问题,本发明的目的是提供一种高频除尘电源谐振电流的积分电路,该电路采用霍尔电流互感器采样高频谐振电流信号,通过并联电阻将电流信号变换成电压信号,模拟电路对高频电压信号进行处理,将交流信号取绝对值后进行光耦隔离处理,将模拟信号与数字信号隔离,减少互相影响,再对信号进行取反并积分,并且积分是可控的,最后把经过滤波处理的信号送入DSP。本电路能对高频除尘电源的谐振电流有效检测。
本发明的目的采用以下技术方案实现:
一种高频除尘电源谐振电流的积分电路,其特征在于:该电路包括电流检测电路、绝对值电路、光耦隔离电路、反相电路、积分电路、限幅滤波电路和积分开关电路,其中电流检测电路、绝对值电路、光耦隔离电路、反相电路和积分电路依次相连,限幅滤波电路和积分开关电路均与积分电路相连。
所述的电流检测电路中,霍尔电流互感器感应高频谐振电流,并联接入电阻R1,将输出侧的感应电流变换为电压,通过并联电容C1和瞬态抑制二极管T1减少干扰信号对电路的影响。
所述的绝对值电路包括:运算放大器U11、U12、电阻R2-R10、二极管D1、D2、电容C2,其中:电阻R2与运算放大器U11负相相连,电阻R3与运算放大器U11正相相连,运算放大器U11负相与输出端并联二极管D1,二极管D2接运算放大器U11的输出端,电阻R4、R5串联,并联在运算放大器U11的负相与二极管D2阳极之间,电阻R7串接在二极管D2阳极与运算放大器U12负相之间,电阻R8、R9串联后与电容C2并联,同时并联在运算放大器U12负相与输出端之间,电阻R6并接在运算放大器U12负相与电阻R2输入端之间,运算放大器U12正相接电阻R10,同时电阻R10另一端接模拟地。通过调节电阻R5、R8实现对绝对值电路的微调,此绝对值电路能不失真的对高频电压信号取绝对值。
所述的光耦隔离电路包括:运算放大器U21、U41、光耦U3、电阻R11-R13和电容C13,其中:电阻R11与运算放大器U21负相连接,电容C3并联在运算放大器U21的负相与输出端之间,电阻R12连接运算放大器U21输出端与光耦U3的1号引脚,运算放大器U21负相接模拟地,电容C4与电阻R13并联后接在运算放大器U41输出端与负相之间,光耦U3的5脚与运算放大器U41的负相接数字地,实现模拟信号与数字信号的隔离,减少了信号干扰。
所述的反相电路包括:运算放大器U51、电阻R14-R17和电容C5-C7,其中:电阻R14与运算放大器U51负相相连,电阻R16、R17串联后与电容C5并联,并接在运算放大器U51负相与输出端之间,其中电阻R17可以对运算放大器的放大倍数实现微调,电容C5起到降噪的作用,电阻R15与运算放大器U51正相相连后接数字地,电容C6与C7分别于运算放大器U51的供电端相连,然后再与数字地相连,起到滤波的作用,本电路实现对信号的取反。
所述的积分电路包括:运算放大器U52、电阻R18、R19和电容C8,其中:电阻R18与运算放大器U52的负相相连,电阻R19与运算放大器U52的正相相连,电容C8连接在运算放大器U52的负相与输出端之间,对信号进行积分。
所述的限幅滤波电路包括:电阻R20、电容C9、稳压二极管D3,其中:电容C9与稳压二极管D3并联后一端与电阻R20输出端连接,另一端接数字地,电阻R20将运算放大器U52输出的信号输送给DSP处理,其中稳压二极管D3起到稳压的作用,将输出的电压信号维持在一定范围内,电阻R20与电容C9组成低通滤波电路,对信号进行滤波处理。
所述的积分开关电路包括:电阻R21-R24、电容C10、稳压二极管D4、电子开关U6和光耦U7,其中:来自DSP的控制信号经过电阻R24送给光耦U7的4脚,电阻R22与稳压二极管D4串联构成钳位电路,并与电子开关U6的5脚和光耦U7的7、8两脚相连,同时连接电容C10进行滤波处理,电阻R23连接在电子开关U6的4脚和光耦U7的7脚之间,同时电子开关U6的4脚和光耦U7的6脚短路,电子开关U6的1、2两脚并联在电容C8上,实现对积分电路的开关。
本发明过程如下:首先由电流检测电路将谐振电流信号转化成电压信号,同时由绝对值电路对电压信号取绝对值,并经光耦隔离电路进行隔离处理,再由反相电路对信号取反,取反后再由积分电路对信号进行积分,最后经过限幅滤波电路送往DSP处理,而积分电路由积分开关电路进行控制。
与现在技术相比,本发明具有以下有益效果:第一、用模拟电路对高频高压电源的谐振电流进行处理,电路简单,易于实现;第二、通过电路处理可以实现交流信号前后两个半波的积分比较;第三、通过模拟信号与数字信号的隔离,大大的减少了外部的干扰,增加检测信号的实用性;第四、积分后的电压信号经过限幅滤波电路可直接送给DSP处理。
附图说明
图1是本发明的结构框图。
图2是本发明的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图1和图2对本发明的实施例做详细说明:
如图1所示,本实施例包括:电流检测电路1、绝对值电路2、光耦隔离电路3、反相电路4、积分电路5、限幅滤波电路6、积分开关电路7。其中电流检测电路、绝对值电路、光耦隔离电路、反相电路和积分电路依次相连,限幅滤波电路和积分开关电路均与积分电路相连。
电流检测电路中,霍尔电流互感器CT(型号LT308-S7)感应高频高压电源一次侧的电流I,并联电阻R1将感应电流变换成电压,再并联电容C1和瞬态抑制二极管T1,电容C1主要起到滤波降噪的作用,瞬态抑制二极管T1可以有效地保护电子线路中的精密元器件,免受各种浪涌脉冲的损坏。
绝对值电路中,电阻R2与运算放大器U11(型号AD8034)负相相连,电阻R3与运算放大器U11正相相连,运算放大器U11负相与输出端并联二极管D1,二极管D2接运算放大器U11的输出端,电阻R4、R5串联,并联在运算放大器U11的负相与二极管D2阳极之间,电阻R7串接在二极管D2阳极与运算放大器U12(型号AD8034)负相之间,电阻R8、R9串联后与电容C2并联,同时并联在运算放大器U12负相与输出端之间,电阻R6并接在运算放大器U12负相与电阻R2输入端之间,运算放大器U12正相接电阻R10,同时R10接模拟地。通过调节电阻R5、R8实现对绝对值电路的微调,此绝对值电路能够不失真的对高频电压信号取绝对值。
光耦隔离电路中,电阻R11与运算放大器U21(型号AD8034)负相连接,电容C3并联在运算放大器U21的负相与输出端之间,电阻R12连接运算放大器U21输出端与光耦U3(型号HCNR201)的1号引脚,运算放大器U21负相接模拟地,电容C4与电阻R13并联后接在运算放大器U41(型号AD8034)输出端与负相之间,光耦U3的5脚与运算放大器U41的负相接数字地,实现模拟信号与数字信号的隔离,减少了信号干扰。
反相电路中,电阻R14与运算放大器U51(型号AD8034)负相相连,电阻R16、R17串联后与电容C5并联,并接在运算放大器U51负相与输出端之间,其中电阻R17可以对运算放大器的放大倍数实现微调,电容C5起到降噪的作用,电阻R15与运算放大器U51正相相连后接数字地,电容C6、C7分别于运算放大器U51的供电端相连,然后再与数字地相连,起到滤波的作用,本电路实现对信号的取反。
积分电路中,电阻R18与运算放大器U52(型号AD8034)的负相相连,电阻R19与运算放大器U52的正相相连,电容C8连接在运算放大器U52的负相与输出端之间,对信号进行积分。
限幅滤波电路中,电容C9与稳压二极管D3(稳压值5V)并联后一端与电阻R20输出端连接,另一端接数字地,电阻R20将运算放大器U52输出的信号输送给DSP处理,其中稳压管D3将电压限幅在5V以内,电阻R20与电容C9组成低通滤波电路,对信号进行滤波处理。
积分开关电路中,来自DSP的控制信号经过电阻R24送给光耦U7(型号HCPL-600)的4脚,电阻R22与稳压二极管D4(稳压值5V)串联构成钳位电路,并与开关U6(型号MAX4626)的5脚和光耦U7的7、8两脚相连,同时连接电容C10进行滤波处理,电阻R23连接在开关U6的4脚和光耦U7的7脚之间,同时开关U6的4脚和光耦U7的6脚短路,开关U6的1、2两脚并联在电容C8上,实现对积分电路的开关。
本发明首先由电流检测电路将谐振电流信号转化成电压信号,同时由绝对值电路对电压信号取绝对值,并经光耦隔离电路进行隔离处理,再由反相电路对信号取反,取反后再由积分电路对信号进行积分,最后经过限幅滤波电路送往DSP处理,而积分电路由积分开关电路进行控制。为了减少电路间的相互干扰,本电路采用了不同的电源供电,同时,模拟地与数字地分开,其中V1、V2的大小都为12V,U11与U12、U51与U52分别集成在一个芯片中,采用同一个电源给芯片供电。

Claims (7)

1.一种高频除尘电源谐振电流的积分电路,其特征在于:该电路包括电流检测电路(1)、绝对值电路(2)、光耦隔离电路(3)、反相电路(4)、积分电路(5)、限幅滤波电路(6)和积分开关电路(7),其中电流检测电路(1)、绝对值电路(2)、光耦隔离电路(3)、反相电路(4)和积分电路(5)依次相连,限幅滤波电路(6)和积分开关电路(7)均与积分电路(5)相连;所述的绝对值电路(2)包括:运算放大器U11、U12、电阻R2-R10、二极管D1、D2、电容C2,其中:电阻R2与运算放大器U11负相相连,电阻R3与运算放大器U11正相相连,运算放大器U11负相与输出端并联二极管D1,二极管D2的阴极接运算放大器U11的输出端,电阻R4、R5串联,并联在运算放大器U11的负相与二极管D2阳极之间,电阻R7串接在二极管D2阳极与运算放大器U12负相之间,电阻R8、R9串联后与电容C2并联,同时并联在运算放大器U12负相与输出端之间,电阻R6并接在运算放大器U12负相与电阻R2输入端之间,运算放大器U12正相接电阻R10,同时电阻R10另一端接模拟地;通过调节电阻R5、R8实现对绝对值电路的微调。
2.根据权利要求1所述的高频除尘电源谐振电流的积分电路,其特征在于:所述的电流检测电路(1)中,霍尔电流互感器感应高频谐振电流,并联接入电阻R1、滤波电容C1、瞬态抑制二极管T1,并联电阻R1将输出侧的感应电流变换成电压信号,霍尔电流互感器的负相接模拟地,精确反应原边电流的电流变化。
3.根据权利要求1所述的高频除尘电源谐振电流的积分电路,其特征在于:所述的光耦隔离电路(3)包括:运算放大器U21、U41、光耦U3、电阻R11-R13和电容C13其中:电阻R11与运算放大器U21负相连接,电容C3并联在运算放大器U21的负相与输出端之间,电阻R12连接运算放大器U21输出端与光耦U3的1号引脚,运算放大器U21正相接模拟地,电容C4与电阻R13并联后接在运算放大器U41输出端与负相之间,光耦U3的5脚与运算放大器U41的正相接数字地,实现模拟信号与数字信号的隔离,减少了信号干扰。
4.根据权利要求1所述的高频除尘电源谐振电流的积分电路,其特征在于:所述的反相电路(4)包括:运算放大器U51、电阻R14-R17和电容C5-C7,其中:电阻R14与运算放大器U51负相相连,电阻R16、R17串联后与电容C5并联,并接在运算放大器U51负相与输出端之间,其中电阻R17对运算放大器的放大倍数实现微调,电容C5起到降噪的作用,电阻R15与运算放大器U51正相相连后接数字地,电容C6、C7分别与运算放大器U51的供电端相连,然后再与数字地相连,起到滤波的作用,实现对信号的取反。
5.根据权利要求1所述的高频除尘电源谐振电流的积分电路,其特征在于:所述的积分电路(5)包括:运算放大器U52、电阻R18、R19和电容C8,其中:电阻R18与运算放大器U52的负相相连,电阻R19与运算放大器U52的正相相连,电容C8连接在运算放大器U52的负相与输出端之间,对信号进行积分。
6.根据权利要求1所述的高频除尘电源谐振电流的积分电路,其特征在于:所述的限幅滤波电路(6)包括:电阻R20、电容C9、稳压二极管D3,其中:电容C9与稳压二极管D3并联后一端与电阻R20输出端连接,另一端接数字地,电阻R20将运算放大电路U52输出的信号输送给DSP处理,其中稳压二极管D3起到限幅的作用,将输出的电压信号维持在一定范围内,电阻R20与电容C9组成低通滤波电路,对信号进行滤波处理,使信号更加平滑。
7.根据权利要求1所述的高频除尘电源谐振电流的积分电路,其特征在于:所述的积分开关电路(7)包括:电阻R21-R24、电容C10、稳压二极管D4、电子开关U6和光耦U7,其中:来自DSP的控制信号经过电阻R24送给光耦U7的2脚,电阻R22与稳压二极管D4串联构成钳位电路,并与电子开关U6的5脚和光耦U7的7、8两脚相连,同时连接电容C10进行滤波处理,电阻R23连接在电子开关U6的4脚和光耦U7的7脚之间,同时电子开关U6的4脚和光耦U7的6脚短路,电子开关U6的1、2两脚并联在电容C8上,实现对积分电路的开关。
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