CN108226617A - 一种机载270v高压直流状态采集接口 - Google Patents

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章鹤
艾铁柱
赵君
刘卫华
张桢
白曦
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Abstract

一种机载270V高压直流状态采集接口，包括信号调理电路(1)、隔离放大电路(2)和采集处理电路(3)，机载270V高压信号U270V经信号调理电路(1)后，从电阻R6两端连接到隔离放大电路(2)中光耦V2的正负采集端口，经隔离放大电路(2)后，从光耦V2的正输出端连接到采集处理电路(3)中差分运放器N1的正输入端，从光耦V2的负输出端连接到采集处理电路(3)中差分运放器N1的负输入端，经N1后输出两路，一路连接到比较器N2的正端，经施密特电路采集处理，另一路连接到A/D采集电路进行在线监控。

Description

一种机载270V高压直流状态采集接口
技术领域
本发明属于计算机应用技术领域，涉及一种机载270V高压直流状态采集接 口。
背景技术
目前，由于对飞机性能要求的提高而大量使用了先进的机载设备,飞机正朝 着多电、全电方向发展。270V高压直流电源系统因具有可靠性高、效率高、结 构简单、易于实现不中断供电等优点，而逐步成为先进飞机供电系统的首选方 案。
飞机供电系统的正确测量、监视、控制和管理对飞机的安全飞行和任务的 成功执行起着关键作用。传统的采集电路在处理此问题时安全性和抗干扰能力 较差，为适应未来飞机日趋复杂的高压供电系统使用环境，设计一种高可靠性、 高安全性、高效率、低维护成本的高压直流状态采集接口，对提高各种飞行剖 面下机载设备用电的安全性具有非常重要的现实意义与应用价值。
发明内容
本发明的目的：本发明提供一种机载高压直流状态采集接口，用以实现对 机载270V高压直流电压状态的采集。
本发明的技术方案：本发明提供一种机载270V高压直流状态采集接口，其 特征在于，包括信号调理电路1、隔离放大电路2和采集处理电路3，整体连接 关系如下：
机载270V高压信号U270V经信号调理电路1后，从电阻R6两端连接到隔离 放大电路2中光耦V2的正负采集端口，经隔离放大电路2后，从光耦V2的正 输出端连接到采集处理电路3中差分运放器N1的正输入端，从光耦V2的负输 出端连接到采集处理电路3中差分运放器N1的负输入端，经N1后输出两路， 一路连接到比较器N2的正端，经施密特电路采集处理，另一路连接到A/D采 集电路进行在线监控。
所述的一种机载270V高压直流状态采集接口，其特征在于，所述信号调理 电路1完成对机载270V高压信号U270V的分压、隔离及滤波，从而实现高压信 号的调理功能；具体连接关系如下：
第一分压电阻R1、第二分压电阻R2、第三分压电阻R3、第四分压电阻R4 和第五分压电阻R5采用串联的方式，对输入的U270V进行限流和分压，第一分 压电阻R1与第三分压电阻R3之间对地并接瞬态抑制二极管TVS1，第二分压 电阻R2与采样电阻R6之间对地并接瞬态抑制二极管TVS2，将采样电阻R6两 端电压连接到光耦V2的正负采集端，并将滤波电容C1及开关二极管V1连接 到V2的正负采集端。
所述的一种机载270V高压直流状态采集接口，其特征在于，所述隔离放 大电路2完成对采样电压的隔离和采样放大，该电路使用光耦V2，使得外部失 效不会导致模块内部的损害，同时避免高压信号对电路产生的干扰，具体连接 关系如下：
将28V电源连接到DC/DC变换器U1的输入正端，将GND连接到DC/DC 变换器U1的输入地，将U1的输出正端连接到光耦V2的供电电源端，将U1 的输出地连接到光耦V2的供电地。
的一种机载270V高压直流状态采集接口，其特征在于，所述采集处理电 路3完成对采样电压的采集和处理，具体连接关系如下：
经隔离放大后的采样电压从光耦V2的正输出端连接到差分运放器N1的正 输入端，从光耦V2的负输出端连接到差分运放器N1的负输入端，N1的输出端 分为两路，一路连接到比较器N2的正端，经施密特电路采集处理，另一路连接 到A/D采集电路进行在线监控。
本发明具有的优点效果：本发明提供了一种机载高压直流状态采集接口， 所述接口不仅起到降压、隔离的作用，而且采用施密特电路进行采集处理，具 有迟滞比较特性，增加电路的抗干扰能力，同时形成低通滤波，避免输入状态 变换时的波动影响输出。
附图说明
图1是本发明的原理示意图；
图2是本发明电路连接示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供一种机载270V高压直流状态采集接口，主要功能 电路包括：信号调理电路1、隔离放大电路2和采集处理电路3。
1、信号调理电路1：
图1中电阻R1、R2为产品外部飞机接口串联的2个阻值为51k的分压电阻， R3、R4、R5为3个阻值为100k±0.1％的串联分压电阻，R6为315Ω±0.1％的采 样电阻，将R6两端电压输入至隔离放大器HCPL7851后输出两路差分信号，其 中C1为滤波电容，滤除输入电压信号中的电压尖峰，V1是BAV99型开关二极 管，可以吸收隔离放大器正负输入端的电压尖峰。
2、隔离放大电路2：
经信号调理电路1处理后，270V高压直流信号进入隔离放大电路2。在高 压直流供电体制下输入输出压差较大，使用隔离放大器，可使得外部失效不会 导致模块内部的损害，同时避免高压信号对电路产生的干扰。本部分电路采用 隔离输出的DC/DC模块DVSA2805S为HCPL7851提供供电电源VSS_5V，其 参考地VSS_GND为DC/DC模块的输出端，与模块内部其他电源地直接相互隔 离。C2充当5V电源VSS_5V和VSS_GND间的旁路电容，C3作为5V电源VCC 与DGND间的旁路电容，去除供电电源中的高频噪声。
3、采集处理电路3：
经隔离放大电路2处理后，270V高压直流信号进入采集处理电路3。270VDC 电压检测采用电阻分压采样的方式实现，采样电阻采用大小和精度为 315Ω±0.1％的电阻，由该电阻数据手册可知，其温度漂移系数约为±100ppm/K， 记分压电阻为Rin，采样电阻为RS，精度为Δ1，温漂为Δ2，270VDC输入电压为U，采样电阻两端电压为US，由于分压电阻和采样电阻在电路板上距离较近， 故可以认为它们具有相同的温度变化趋势，因此，US可以简化为：
经计算可得出采样电压的范围为：7.81×10-4U～7.85×10-4U。
当HCPL7851的输入电压处于-200mV～200mV时，电压放大倍数为8V/V， 其瞬变隔离电压8kV/us、带宽100kHz、非线性度0.1％，增益误差5％可以满足 使用要求。在未考虑非线性度和增益误差的情况下，典型输入电压下，电压采 样信号主要节点对应电压值如表1所示。后级差分运放电路放大倍数为2V/V， 电压信号U2与被测电压U270V的关系是：
U2＝U270V×7.83×10-4×8×2＝U270V×1.25×10-2…………(1)
表1电压采样信号主要节点对应电压值
后级分为两路，一路采用施密特电路进行采集处理，具有迟滞比较特性， 增加电路的抗干扰能力，同时避免输入状态变换时的波动影响输出，将采集结 果通过软件进行上报；另一路采用A/D采集的方式作为在线监控资源，实现对 270V高压直流状态采集接口的自监控和测试。

Claims (4)

1.一种机载270V高压直流状态采集接口，其特征在于，包括信号调理电路(1)、隔离放大电路(2)和采集处理电路(3)，整体连接关系如下：
机载270V高压信号U270V经信号调理电路(1)后，从电阻R6两端连接到隔离放大电路(2)中光耦V2的正负采集端口，经隔离放大电路(2)后，从光耦V2的正输出端连接到采集处理电路(3)中差分运放器N1的正输入端，从光耦V2的负输出端连接到采集处理电路(3)中差分运放器N1的负输入端，经N1后输出两路，一路连接到比较器N2的正端，经施密特电路采集处理，另一路连接到A/D采集电路进行在线监控。
2.根据权利要求1所述的一种机载270V高压直流状态采集接口，其特征在于，所述信号调理电路(1)完成对机载270V高压信号U270V的分压、隔离及滤波，从而实现高压信号的调理功能；具体连接关系如下：
第一分压电阻R1、第二分压电阻R2、第三分压电阻R3、第四分压电阻R4和第五分压电阻R5采用串联的方式，对输入的U270V进行限流和分压，第一分压电阻R1与第三分压电阻R3之间对地并接瞬态抑制二极管TVS1，第二分压电阻R2与采样电阻R6之间对地并接瞬态抑制二极管TVS2，将采样电阻R6两端电压连接到光耦V2的正负采集端，并将滤波电容C1及开关二极管V1连接到V2的正负采集端。
3.根据权利要求1所述的一种机载270V高压直流状态采集接口，其特征在于，所述隔离放大电路(2)完成对采样电压的隔离和采样放大，该电路使用光耦V2，使得外部失效不会导致模块内部的损害，同时避免高压信号对电路产生的干扰，具体连接关系如下：
将28V电源连接到DC/DC变换器U1的输入正端，将GND连接到DC/DC变换器U1的输入地，将U1的输出正端连接到光耦V2的供电电源端，将U1的输出地连接到光耦V2的供电地。
4.根据权利要求1所述的一种机载270V高压直流状态采集接口，其特征在于，所述采集处理电路(3)完成对采样电压的采集和处理，具体连接关系如下：经隔离放大后的采样电压从光耦V2的正输出端连接到差分运放器N1的正输入端，从光耦V2的负输出端连接到差分运放器N1的负输入端，N1的输出端分为两路，一路连接到比较器N2的正端，经施密特电路采集处理，另一路连接到A/D采集电路进行在线监控。
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