CN104914295A - 一种ad电压调理电路 - Google Patents

Abstract

本发明创造涉及电压调理电路，特别涉及一种AD电压调理电路，该调理电路包括分压电路和电压平移电路，分压电路和电压平移电路共用输出端，通过将分压电路和电压平移电路集成在一起，两者共用输出端，分压电路和电压平移电路之间不需要通过隔离电路进行隔离也可以在实现将AD电压进行调理到合适的值的同时将原来的调理电路需使用三个运算单元缩减到仅使用两个运算单元，将原来调理电路的分压电路和平移电路需用四个电阻缩减到仅使用三个电阻，简化电路，对于批量生产来说，将大大降低成本和提高电路板的组装效率。

Description

一种AD电压调理电路

技术领域

本发明创造涉及电压调理电路，特别涉及一种输入DSP的AD电压调理电路。

背景技术

在UPS（不间断电源）或光伏储能逆变器中，通常需要隔离采样输出电流或输入电流，在实际产品中经常采用霍尔电流传感器。常用的霍尔电流传感器有两种类型，一种是电流输出型，一种是电压输出型。由于电压输出型霍尔电流传感器价格相对便宜，获得了越来越多的使用。电压输出型霍尔电流传感器输出与检测电流成一定比例的电压，最大输出电压在器件内部已经通过内部检测电路设定好，一般设定为4V。霍尔电流传感器采样的信号需要输送到控制系统，而对于采用DSP作为控制芯片的控制系统，其AD端口的电压输入范围为0-3V。需要采用调理电路将霍尔电流传感器的输出信号范围调节到DSP的AD端口允许的电压范围内。

现有技术中，调理电路常用分压电路将信号衰减和平移电路将信号负值部分变成正值以满足DSP的AD端口要求。如图2所示，调理电路包括由电阻R1和电容C1组成的滤波电路、由运算单元U1A组成的第一隔离电路、由电阻R3和R7组成的分压电路、由运算单元U1B组成的第二隔离电路、由电阻R4、R5和直流电压端子Vo组成的电压平移电路、由运算单元U2A组成的缓冲电路以及由电阻R5和电容C2组成的低通滤波电路。由于如果不对分压电路和电压平移电路进行隔离，则分压电路和电压平移电路将会互相影响，导致分压电路和电压平移电路的输出值产生偏移，因此电路设计者使用第二隔离电路进行隔离后，分压电路和电压平移电路就能输出正确的值，然而这种调理电路需使用到三个运算单元U1A、U1B和U2A，成本较高。

发明内容

本发明创造的目的是提供一种AD电压调理电路，该调理电路可简化电路，降低成本。

为此给出一种AD电压调理电路，包括用于将待调理的电压衰减的分压电路和用于将负值电压抬高为非负值电压的电压平移电路，本发明中，所述分压电路和电压平移电路共用输出端。

其中，所述分压电路和电压平移电路包括电阻R2、电阻R3、电阻R5和直流电压端子Vo，电阻R3和电阻R5串联后接于待调理电压的输出端和地之间，电阻R2接于电阻R3和电阻R5之间的节点与直流电压端子Vo之间，电阻R3和电阻R5之间的节点为共用的输出端，电阻R2的阻值等于电阻R3和电阻R5并联后的阻值。

其中，所述待调理的电压经隔离电路再接入所述分压电路。

其中，所述隔离电路包括运算放大器的一个运算单元U1A，所述运算单元U1A的正输入端连接待调理的电压，所述运算单元U1A的负输入端和输出端连接。

其中，所述电阻R3和电阻R5串联后接于运算单元U1A的输出端和地之间。

其中，所述隔离电路的前端接有低通滤波器。

其中，所述低通滤波器包括电阻R1和电容C1，电阻R1和电容C1串联且接于待调理

的电压与地之间，电阻R1和电容C1之间的节点接运算单元U1A的正输入端。

其中，所述分压电路的输出端接所述运算放大器的另一个运算单元U1B的正输入端，

所述运算单元U1B的负输入端和输出端连接。

其中，所述运算单元U1B的后端接有低通滤波器。

其中，所述低通滤波器包括电阻R4和电容C2，电阻R4和电容C2串联且接于运算单

元U1B的输出端和地之间，电阻R4和电容C2之间的节点为低通滤波器的输出端。

有益效果：本发明的AD电压调理电路的分压电路和电压平移电路共用输出端，即分压电路和电压平移电路集成在一起，分压电路和电压平移电路之间不需要通过隔离电路进行隔离，虽然分压电路和电压平移电路会互相产生影响，其实只要综合计算好分压电路和电压平移电路的电阻值配比，也可以在实现将AD电压调理到合适的值的同时将原来的调理电路需使用三个运算单元缩减到仅使用两个运算单元，将原来调理电路的分压电路和平移电路需用四个电阻缩减到仅使用三个电阻，简化电路，对于批量生产来说，将大大降低成本和提高电路板的组装效率。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的AD电压调理电路图。

图2是背景技术中的一种AD电压调理电路图。

具体实施方式

本实施例的一种AD电压调理电路，如图1所示，待检测的交流电流流经电压输出型霍尔电流传感器，电压输出型霍尔电流传感器的正输出端接有由电阻R1和电容C1组成的低通滤波器，电阻R1和电容C1串联且接于电压输出型霍尔电流传感器的正输出端与负输出端之间，电阻R1和电容C1之间的节点接运算放大器的一个运算单元U1A的正输入端，运算单元U1A的负输入端和输出端连接形成同相器，对霍尔电流传感器输出的电压进行隔离，可避免对霍尔电流传感器内部采样电路的影响，提高检测精度；由电阻R3和电阻R5串联而成的分压电路接于运算单元U1A的输出端和地之间，电阻R3和电阻R5之间的节点接电压平移电路，电压平移电路由电阻R2和直流电压端子Vo组成，通过将分压电路和电压平移电路集成在一起，两者共用输出端，分压电路和电压平移电路之间不需要通过隔离电路进行隔离也可以在实现将AD电压进行调理到合适的值的同时将原来的调理电路需使用三个运算单元缩减到仅使用两个运算单元，将原来调理电路的分压电路和平移电路需用四个电阻缩减到仅使用三个电阻，简化电路，对于批量生产来说，将大大降低成本和提高电路板的组装效率。

另外，分压电路的输出端接有运算放大器的另一个运算单元U1B，运算单元U1B为模拟信号和DSP的AD内部采样电路提供一个缓冲器，运算单元U1B的后端接有低通滤波器，所述低通滤波器包括电阻R4和电容C2，电阻R4和电容C2串联且接于运算单元U1B的输出端和地之间，电阻R4和电容C2之间的节点为低通滤波器的输出端，低通滤波器用于滤除高频信号。

本实施例的电路原理如下：

如图1所示，待检测的交流电流流经电压输出型霍尔电流传感器，将在电压输出型霍尔电流传感器的输出端输出与被检测电流成比例的电压信号。由于交流电流是正弦信号，霍尔电流传感器输出的将是正弦电压信号，例如，当检测电流达到霍尔电流传感器的额定电流时，电压输出型霍尔电流传感器将输出4V；当检测电流达到负的电压输出型霍尔电流传感器的额定电流时，电压输出型霍尔电流传感器将输出-4V。调理电路的任务是将电压输出型霍尔电流传感器输出的有正有负的电压全部变为非负值，并且幅值范围需调理在0-3V内，否则DSP将无法识别或识别错误。

为叙述方便，将霍尔电流传感器的输出信号记为Vs，Vs经电阻R1和电容C1组成的低通滤波器后输入到运算单元U1A的正输入端3，运算单元U1A的负输入端2和输出端1连接在一起组成同相器。对于运算放大器而言，由于输入阻抗很大，对霍尔电流传感器的内部检测电路没有影响，保证了检测精度；由于输出阻抗很小，对电阻R3和电阻R5组成的分压电路影响很小。电阻R3和电阻R5的比值决定Vs的衰减比。

假设不接入电阻R2和直流电压端子Vo，则输入运算单元U1B的正输入端5的电压为：                                                 。

本实施例中，接入电阻R2和直流电压端子Vo的作用是将输入运算单元U1B的正输入端5的电压向上平移，平移的幅值由电阻R2、电阻R3、电阻R5和直流电压端子Vo的值决定。

如图1所示，由电阻R3和电阻R5组成的分压电路和由电阻R2和直流电压端子Vo组成的平移电路集成在一起共用输出端，则输入运算单元U1B的正输入端5的电压U计算如下：

先将电阻R3视为接地，相当于电阻R3和电阻R5并联后与电阻R2串联，则输入运算单元U1B的正输入端5的电压U1=；

再将电阻R2视为接地，相当于电阻R2和电阻R5并联后与电阻R3串联，则输入运算单元U1B的正输入端5的电压U2= ；

最后，实际输入运算单元U1B的正输入端5的电压U=U1+U2=+。

只要选取合适的电阻值和Vo值，就可以在省去隔离电路的情况下获得准确的U值，对于批量生产来说，可以大大节约成本，同时提高电路板的组装效率。

在电阻R2、R3和R5的阻值选取过程中，较为优选的，电阻R2的阻值等于电阻R3和电阻R5并联后的阻值（即）可简化运算，此时输入运算单元U1B的正输入端5的电压U1=0.5Vo，输入运算单元U1B的正输入端5的电压U2=，最后，实际输入运算单元U1B的正输入端5的电压U=U1+U2= 。本实施例中，DSP所需要的AD电压范围为0-3V，衰减比为0.75（即），当霍尔电流传感器输出为4V时，U2=1.5V，此时需将U2的电压抬高1.5V才能达到3V，同理，当霍尔电流传感器输出为-4V时，U2=-1.5V，此时也需将U2的电压抬高1.5V才能达到0V，故取Vo=3V。

当然，如果DSP所需要的AD电压范围为其它，衰减比设为其它值时，可根据实际需要推算所需的Vo的值。

Claims (10)

1.一种AD电压调理电路，包括用于将待调理的电压衰减的分压电路和用于将负值电压抬高为非负值电压的电压平移电路，其特征是：所述分压电路和电压平移电路共用输出端。

2. 根据权利要求1所述的一种AD电压调理电路，其特征是，所述分压电路和电压平移电路包括电阻R2、电阻R3、电阻R5和直流电压端子Vo，电阻R3和电阻R5串联后接于待调理电压的输出端和地之间，电阻R2接于电阻R3和电阻R5之间的节点与直流电压端子Vo之间，电阻R3和电阻R5之间的节点为共用的输出端，电阻R2的阻值等于电阻R3和电阻R5并联后的阻值。

3. 根据权利要求2所述的一种AD电压调理电路，其特征是，所述待调理的电压经隔离电路再接入所述分压电路。

4. 根据权利要求3所述的一种AD电压调理电路，其特征是，所述隔离电路包括运算放大器的一个运算单元U1A，所述运算单元U1A的正输入端连接待调理的电压，所述运算单元U1A的负输入端和输出端连接。

5. 根据权利要求4所述的一种AD电压调理电路，其特征是，所述电阻R3和电阻R5串联后接于运算单元U1A的输出端和地之间。

6. 根据权利要求3所述的一种AD电压调理电路，其特征是，所述隔离电路的前端接有低通滤波器。

7. 根据权利要求6所述的一种AD电压调理电路，其特征是，所述低通滤波器包括电

阻R1和电容C1，电阻R1和电容C1串联且接于待调理的电压与地之间，电阻R1和电容C1之间的节点接运算单元U1A的正输入端。

8. 根据权利要求3所述的一种AD电压调理电路，其特征是，所述分压电路的输出端

接所述运算放大器的另一个运算单元U1B的正输入端，所述运算单元U1B的负输入端和输出端连接。

9. 根据权利要求8所述的一种AD电压调理电路，其特征是，所述运算单元U1B的

后端接有低通滤波器。

10. 根据权利要求9所述的一种AD电压调理电路，其特征是，所述低通滤波器包括

电阻R4和电容C2，电阻R4和电容C2串联且接于运算单元U1B的输出端和地之间，电阻R4和电容C2之间的节点为低通滤波器的输出端。