CN103762971A - 高精度电流电压隔离转换模块 - Google Patents

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Abstract

本发明的高精度电流电压隔离转换模块，它包括桥式整流电路、信号整合滤波电路、电阻R3、隔离发射电路、稳压电源电路、比例放大电路、箝位保护电路，桥式整流电路、信号整合滤波电路、电阻R3、隔离发射电路、比例放大电路、箝位保护电路安书讯依次连接，稳压电源电路连接到隔离发射电路上。该电路中，通过桥式整流电路实现了对输入端的保护，防止因为极性输入错误造成损坏；通过R3的设置，保证了第一次采样的精度，并且通过设置多个精度电阻，大大降低了误差；通过HCNR201和LM358的应用，不仅进一步的降低了信号传递过程中的误差，而且提高了传输的稳定性；由于使用的电子元器件大大减少，从而有效减少了生产成本。

Description

高精度电流电压隔离转换模块
技术领域
本发明涉及一种转换电路，尤其涉及一种高精度电流电压隔离转换模块。
背景技术
工业现场，采集远距离的传感器信号，进行信号传输时，往往存在干扰，造成系统不稳定甚至误操作。一般情况下，设备外壳需要接大地，电路系统也要有公共参考地。但是，由于各仪表设备的参考点之间存在电势差，因而形成接地环路，由于地线环流会带来共模及差模噪声及干扰，常常造成系统不能正常工作。为了排除干扰，需要利用隔离模块对设备进行电气隔离，减少相互之间的干扰。
 现有的的隔离模块内部电路往往比较复杂，不仅稳定性不高，而且成本较高；现有的隔离模块往往需要多种电源进行供电；现有的隔离模块误差较大，一般为1%；现有的隔离模块不具备保护功能。 
发明内容
为解决上述现有技术中的缺陷，本发明提供了高精度电流电压隔离转换模块，该模块解决了稳定性低、成本高、误差大的问题，并且具有单电源供电和正负极保护的功能。
为解决上述技术问题，本发明方案包括：高精度电流电压隔离转换模块，其特征在于，包括桥式整流电路、信号整合滤波电路、电阻R3、隔离发射电路、稳压电源电路、比例放大电路、箝位保护电路，
所述的桥式整流点路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4，D1正极分别连接电流输入端负极和D3负极，D1的负极连接D2的负极，D2正极分别连接电流输入端正极和D4负极，D4正极连接D3正极；
所述的信号整合滤波电路包括运算放大器U1、电容C1、电阻R2、电阻R4和线性光耦HCNR201，U1的第一引脚连接C1的一端，C1另一端连接U1的第二引脚，U1第二引脚连接R2一端，R2另一端连接HCNR201的第三引脚，U1第三引脚连接HCNR201的第四引脚，U1第四引脚连接HCNR201的第三引脚，U1第八引脚连接D2负极，R4一端连接HCNR201的第四引脚，R4另一端连接D4正极；
R3一端连接U1的第四引脚，R3另一端连接D4正极；
所述的隔离发射电路包括三极管Q1、电阻R1和线性光耦HCNR201，Q1基极连接U1的第一引脚，Q1集电极连接U1的第四引脚，Q1发射极连接R1一端，R1另一端连接HCNR201的第一引脚，HCNR201的第二引脚连接U1的第八引脚；
所述的稳压电源电路包括稳压二极管D5、电容C2、电容C3和电容C4，D5正极连接Q1集电极，D5负极连接HCNR201的第二引脚，C2、C3和C4分别与D5并联；
所述的比例放大电路包括运算放大器U2、可变电阻R5、电阻R6和电容C5，U2的第一引脚连接R5一端，R5另一端连接R6一端，R6另一端连接U2的第二引脚，C5的两端分别连接U2第一引脚和U2第二引脚，U2的第一引脚连接U2的第五引脚，U2的第二引脚连接HCNR201的第六引脚，U2的第三引脚分别连接HCNR201的第五引脚和U2的第四引脚，U2的第四引脚接地，U2第六引脚分别连接U2第七引脚和电压输出端，U2的第八引脚连接+12V电源；
所述的箝位保护电路包括箝位二极管D6和箝位二极管D7，D6负极连接3.6V基准电压，D6正极分别连接电压输出端和D7负极，D7正极接地。
进一步的，+12V电压与接地端之间设有电容C6。
进一步的，U2的第一引脚和第五引脚之间设有OR电阻R7，U2第七引脚与电压输出端之间设有OR电阻R8。
进一步的，所述的U1和U2均为芯片LM358。
本发明的有益效果是：该电路中，通过桥式整流电路实现了对输入端的保护，防止因为极性输入错误造成损坏；通过R3的设置，保证了第一次采样的精度，并且通过设置多个精度电阻，大大降低了误差；通过HCNR201和LM358的应用，不仅进一步的降低了信号传递过程中的误差，而且提高了传输的稳定性；由于使用的电子元器件大大减少，从而有效减少了生产成本，便于生产推广。
附图说明
图1是本发明的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施进行说明，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示的高精度电流电压隔离转换模块，INI1+为电流输入端正极，INI1-为电流输入端负极，GINI1为电压输出端，整个模块包括桥式整流电路、信号整合滤波电路、电阻R3、隔离发射电路、稳压电源电路、比例放大电路、箝位保护电路和电容C6，所述的桥式整流点路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4，D1正极分别连接电流输入端负极和D3负极，D1的负极连接D2的负极，D2正极分别连接电流输入端正极和D4负极，D4正极连接D3正极；
所述的信号整合滤波电路包括LM358型号的运算放大器U1、电容C1、电阻R2、电阻R4和线性光耦HCNR201，U1的第一引脚连接C1的一端，C1另一端连接U1的第二引脚，U1第二引脚连接R2一端，R2另一端连接HCNR201的第三引脚，U1第三引脚连接HCNR201的第四引脚，U1第四引脚连接HCNR201的第三引脚，U1第八引脚连接D2负极，R4一端连接HCNR201的第四引脚，R4另一端连接D4正极；
R3一端连接U1的第四引脚，R3另一端连接D4正极；
所述的隔离发射电路包括三极管Q1、电阻R1和线性光耦HCNR201，Q1基极连接U1的第一引脚，Q1集电极连接U1的第四引脚，Q1发射极连接R1一端，R1另一端连接HCNR201的第一引脚，HCNR201的第二引脚连接U1的第八引脚；
所述的稳压电源电路包括稳压二极管D5、电容C2、电容C3和电容C4，D5正极连接Q1集电极，D5负极连接HCNR201的第二引脚，C2、C3和C4分别与D5并联；
所述的比例放大电路包括LM358型号的运算放大器U2、可变电阻R5、电阻R6和电容C5，U2的第一引脚连接R5一端，R5另一端连接R6一端，R6另一端连接U2的第二引脚，C5的两端分别连接U2第一引脚和U2第二引脚，U2的第一引脚通过OR电阻R7连接到U2的第五引脚上，U2的第二引脚连接HCNR201的第六引脚，U2的第三引脚分别连接HCNR201的第五引脚和U2的第四引脚，U2的第四引脚接地，U2第六引脚连接U2第七引脚，U2第七引脚通过OR电阻R8与电压输出端连接，U2的第八引脚连接+12V电源；
所述的箝位保护电路包括箝位二极管D6和箝位二极管D7，D6负极连接3.6V基准电压，D6正极分别连接电压输出端和D7负极，D7正极接地；
电容C6一端连接+12V电源，另一端接地。
在上述电路中，桥式整流电路起到保护作用，防止输入端因输入极性错误而造成的后级模块损坏。
R3为0.1%精度的电阻，保证采样精度。
信号整合滤波电路中，U1为处理核心，进行加法运算，C1为滤波电容。R2、R4为配置电阻，保证放大比例。
隔离发射电路保证信号按比例进行发射，R4为限流保护电阻。
稳压电源电路中，D5为5.1V稳压管，保证电压在5.1V ；C2 、C3 、C4为滤波电容。
比例放大电路接收HCNR201接收U1第五引脚和第六引脚传来的信号，并进行放大，还原输入信号范围至0~4V的范围，其中R6为0.1%精度的电阻，R5为调节电阻，C5用来消除传递的异常信号。
U2的供电电压为隔离电源输出+12V电源，U2的第五引脚、第六引脚和第七引脚构成电压跟随电路，增强信号的驱动能力。
钳位保护电路保证输出电压在合理范围内，钳位二极管D4外界保护电压3.6V 电源；0R电阻R7和R8起保护作用。
应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换、简单组合等多种变形，这些均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.高精度电流电压隔离转换模块，其特征在于，包括桥式整流电路、信号整合滤波电路、电阻R3、隔离发射电路、稳压电源电路、比例放大电路、箝位保护电路，所述的桥式整流点路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4，D1正极分别连接电流输入端负极和D3负极，D1的负极连接D2的负极，D2正极分别连接电流输入端正极和D4负极，D4正极连接D3正极；所述的信号整合滤波电路包括运算放大器U1、电容C1、电阻R2、电阻R4和线性光耦HCNR201，U1的第一引脚连接C1的一端，C1另一端连接U1的第二引脚，U1第二引脚连接R2一端，R2另一端连接HCNR201的第三引脚，U1第三引脚连接HCNR201的第四引脚，U1第四引脚连接HCNR201的第三引脚，U1第八引脚连接D2负极，R4一端连接HCNR201的第四引脚，R4另一端连接D4正极；R3一端连接U1的第四引脚，R3另一端连接D4正极；所述的隔离发射电路包括三极管Q1、电阻R1和线性光耦HCNR201，Q1基极连接U1的第一引脚，Q1集电极连接U1的第四引脚，Q1发射极连接R1一端，R1另一端连接HCNR201的第一引脚，HCNR201的第二引脚连接U1的第八引脚；所述的稳压电源电路包括稳压二极管D5、电容C2、电容C3和电容C4，D5正极连接Q1集电极，D5负极连接HCNR201的第二引脚，C2、C3和C4分别与D5并联；所述的比例放大电路包括运算放大器U2、可变电阻R5、电阻R6和电容C5，U2的第一引脚连接R5一端，R5另一端连接R6一端，R6另一端连接U2的第二引脚，C5的两端分别连接U2第一引脚和U2第二引脚，U2的第一引脚连接U2的第五引脚，U2的第二引脚连接HCNR201的第六引脚，U2的第三引脚分别连接HCNR201的第五引脚和U2的第四引脚，U2的第四引脚接地，U2第六引脚分别连接U2第七引脚和电压输出端，U2的第八引脚连接+12V电源；所述的箝位保护电路包括箝位二极管D6和箝位二极管D7，D6负极连接3.6V基准电压，D6正极分别连接电压输出端和D7负极，D7正极接地。
2.根据权利要求1所述的高精度电流电压隔离转换模块，其特征在于，+12V电压与接地端之间设有电容C6。
3.根据权利要求1或2所述的高精度电流电压隔离转换模块，其特征在于，U2的第一引脚和第五引脚之间设有OR电阻R7，U2第七引脚与电压输出端之间设有OR电阻R8。
4.根据权利要求3所述的高精度电流电压隔离转换模块，其特征在于，所述的U1和U2均为芯片LM358。
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