CN109905023A

CN109905023A - 直流电压隔离转换电路

Info

Publication number: CN109905023A
Application number: CN201910221520.8A
Authority: CN
Inventors: 姚广; 赵秋毅; 高恒; 李玉宾; 魏振; 赵武玲
Original assignee: Research Institute of Physical and Chemical Engineering of Nuclear Industry
Current assignee: Research Institute of Physical and Chemical Engineering of Nuclear Industry
Priority date: 2019-03-22
Filing date: 2019-03-22
Publication date: 2019-06-18

Abstract

本发明公开了一种直流电压隔离转换电路，由分压电阻、运算放大器、限流电阻、耦合电容、滤波电阻、滤波电容以及线性光电耦合器组成。直流母线电压经过分压电阻，将较高的电压转换为较小的电压信号，运算放大器对电压信号进行采集、放大，传输至线性光电耦合器输入端，线性光电耦合器的线性度高达0.01%，保证输入的电压信号与输出的电压信号数值基本相同，其输出的电压信号经过运算放大器后传输至DSP的A/D转换模块并最终实现直流电压的过压保护功能。应用本发明直流电压隔离转换电路的中频方波变频器的直流电压采集精度高，具有良好的线性度，中频方波变频器的直流过压保护功能正常。

Description

直流电压隔离转换电路

技术领域

本发明属于中频方波变频器控制领域，具体涉及一种直流电压隔离转换电路。

背景技术

对于中频方波变频器来讲，为了提高中频方波变频器的可靠性和稳定性，通常需要具备各种保护功能，直流过压保护功能是各种保护功能的其中之一。通常需要用低电压信号去控制高电压模拟量，因此需要电压隔离转换电路。否则，高电压很容易串入低电压器件，并将其烧毁，隔离转换电路是一种常见的电子电路，可以避免因接地点不同所带来的误差。

另一方面，因为功率器件有较高的开关频率，所以中频方波变频器内部存在较大的电磁干扰现象，使中频方波变频器控制系统存在无法正常采集直流电压的可能性，严重时会导致直流过压保护功能失效，存在损坏中频方波变频器的隐患。因此，具有隔离功能的直流电压采集电路对于中频方波变频器十分重要。

中频方波变频器输出三相交流电压的大小由直流电压决定，因此直流电压可实时变化，要求直流电压采集电路一方面具有良好的线性度，另一方面要求直流电压采集电路具有隔离功能，防止中频方波变频器内部的电磁干扰影响直流电压采集的准确性。以往具备直流电压采集功能的中频方波变频器，通常采用直流电压传感器的方式采集直流电压。这种传统采集直流电压的方式，一方面增加中频方波变频器的成本，另一方面增加了连线的复杂度，无疑增加了维护维修的难度。

发明内容

本发明是为了克服现有以直流电压传感器采集直流电压的方式导致中频方波变频器成本提高，增加连线的复杂度和维护维修的难度的缺点而提出的，其目的是提供一种直流电压隔离转换电路。

本发明的技术方案是：

一种直流电压隔离转换电路，包括依次顺序连接的Ⅰ~Ⅸ号分压电阻，Ⅰ号分压电阻的另一端引脚连接直流电压正极，Ⅸ号分压电阻的另一端引脚分别连接Ⅹ号分压电阻和Ⅺ号分压电阻，Ⅺ号分压电阻的另一端引脚通过Ⅻ号分压电阻连接直流电压负极，

Ⅰ级运算放大器的正向输入端连接Ⅹ号分压电阻另一端引脚，其反向输入端通过Ⅰ号运算放大器匹配电阻连接其输出端，Ⅰ号运算放大器匹配电阻的输出端一路直接连接Ⅱ级运算放大器的正向输入端，另一路串联Ⅱ、Ⅲ号运算放大器匹配电阻后连接Ⅱ级运算放大器的反向输入端；

Ⅱ级运算放大器的反向输入端和输出端之间并联耦合电容，Ⅱ级运算放大器的输出端通过Ⅰ号限流电阻连接线性光电耦合器的2号引脚，线性光电耦合器的5号引脚连接Ⅲ级运算放大器的正向输入端，且线性光电耦合器的5号和Ⅲ级运算放大器的正向输入端之间并联滤波电路，Ⅲ级运算放大器的负向输入端与输出端之间连接，Ⅲ级运算放大器的输出端通过Ⅱ号限流电阻连接DSP的模数转换模块。

所述Ⅱ、Ⅲ号运算放大器匹配电阻的一端引脚与直流电压负极连接。

所述线性光电耦合器的1号引脚和4号引脚连接直流电压负极。

所述线性光电耦合器的7号引脚和8号引脚为空脚。

所述线性光电耦合器的3号引脚连接电源VDD5。

所述线性光电耦合器的6号引脚连接电源VCC5。

所述滤波电路由相互串联的滤波电路和滤波电容组成。

所述滤波电路和滤波电容的一端均与GND连接。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种直流电压隔离转换电路，应用直流电压隔离转换电路的中频方波变频器的直流电压采集精度高，具有良好的线性度，中频方波变频器的直流过压保护功能正常。

附图说明

图1是本发明直流电压隔离转换电路的电路图。

其中：

1 Ⅰ号分压电阻 2 Ⅱ号分压电阻

3 Ⅲ号分压电阻 4 Ⅵ号分压电阻

5 Ⅴ号分压电阻 6 Ⅵ号分压电阻

7 Ⅶ号分压电阻 8 Ⅷ号分压电阻

9 Ⅸ号分压电阻 10 Ⅹ号分压电阻

11 Ⅺ号分压电阻 12 Ⅻ号分压电阻

13 Ⅰ号运算放大器匹配电阻 14 Ⅱ号运算放大器匹配电阻

15 Ⅲ号运算放大器匹配电阻 16 Ⅰ级运算放大器

17 Ⅱ级运算放大器 18 Ⅲ级运算放大器

19 Ⅰ号限流电阻 20 Ⅱ号限流电阻

21 耦合电容 22 线性光电耦合器

23 滤波电路 24 滤波电容

25 直流电压正极 26 直流电压负极。

具体实施方式

下面结合说明书附图及实施例对本发明直流电压隔离转换电路进行详细说明：

如图1所示，一种直流电压隔离转换电路，包括依次顺序连接的Ⅰ~Ⅸ号分压电阻1~9，Ⅰ号分压电阻1的另一端引脚连接直流电压正极25，Ⅸ号分压电阻9的另一端引脚分别连接Ⅹ号分压电阻10和Ⅺ号分压电阻11，Ⅺ号分压电阻11的另一端引脚通过Ⅻ号分压电阻12连接直流电压负极26，

Ⅰ级运算放大器16的正向输入端连接Ⅹ号分压电阻10另一端引脚，其反向输入端通过Ⅰ号运算放大器匹配电阻13连接其输出端，Ⅰ号运算放大器匹配电阻13的输出端一路直接连接Ⅱ级运算放大器17的正向输入端，另一路串联Ⅱ、Ⅲ号运算放大器匹配电阻14/15后连接Ⅱ级运算放大器17的反向输入端；

Ⅱ级运算放大器17的反向输入端和输出端之间并联耦合电容21，Ⅱ级运算放大器17的输出端通过Ⅰ号限流电阻19连接线性光电耦合器22的2号引脚，线性光电耦合器22的5号引脚连接Ⅲ级运算放大器18的正向输入端，且线性光电耦合器22的5号和Ⅲ级运算放大器18的正向输入端之间并联滤波电路，Ⅲ级运算放大器18的负向输入端与输出端之间连接，Ⅲ级运算放大器18的输出端通过Ⅱ号限流电阻20连接DSP的模数转换模块。

所述Ⅱ、Ⅲ号运算放大器匹配电阻14/15的一端引脚与直流电压负极26连接。

所述线性光电耦合器22的1号引脚和4号引脚连接直流电压负极26。

所述线性光电耦合器22的7号引脚和8号引脚为空脚。

所述线性光电耦合器22的3号引脚连接电源VDD5。

所述线性光电耦合器22的6号引脚连接电源VCC5。

所述滤波电路由相互串联的滤波电路23和滤波电容24组成。

所述滤波电路23和滤波电容24的一端均与GND连接。

本发明一种直流电压隔离转换电路由分压电阻、运算放大器匹配电阻、运算放大器、耦合电容、限流电阻、滤波电阻、滤波电容以及线性光电耦合器组成。

直流母线电压经过分压电阻，将较高的电压（100V~900V动态变化的直流电压）转换为较小的电压信号（0.2V~3.3V的低电压信号），并传输至运算放大器，运算放大器对电压信号进行采集、放大，电压信号先后经过两级的运算放大器后，传输至线性光电耦合器输入端，由于线性光电耦合器具有较高的线性度（线性光电耦合器的线性度高达0.01%），保证输入的电压信号与线性光电耦合器的输出的电压信号数值基本相同（同样为0.2V~3.3V的电压信号），线性光电耦合器输出的低电压信号经过一级运算放大器后传输至DSP（数字信号处理器）的A/D转换（模数转换）模块，用于直流电压的采集，并最终实现直流电压的过压保护功能。

具体应用的时候，可以根据直流电压的大小，改变分压电阻的数量和阻值，只要保证分压后的低电压信号不超过DSP允许的电压范围即可，具有很好的实用性。

应用直流电压隔离转换电路的中频方波变频器的直流电压采集精度高，具有良好的线性度，中频方波变频器的直流过压保护功能正常。

Claims

1.一种直流电压隔离转换电路，其特征在于：包括依次顺序连接的Ⅰ~Ⅸ号分压电阻（1~9），Ⅰ号分压电阻（1）的另一端引脚连接直流电压正极（25），Ⅸ号分压电阻（9）的另一端引脚分别连接Ⅹ号分压电阻（10）和Ⅺ号分压电阻（11），Ⅺ号分压电阻（11）的另一端引脚通过Ⅻ号分压电阻（12）连接直流电压负极（26），

Ⅰ级运算放大器（16）的正向输入端连接Ⅹ号分压电阻（10）另一端引脚，其反向输入端通过Ⅰ号运算放大器匹配电阻（13）连接其输出端，Ⅰ号运算放大器匹配电阻（13）的输出端一路直接连接Ⅱ级运算放大器（17）的正向输入端，另一路串联Ⅱ、Ⅲ号运算放大器匹配电阻（14/15）后连接Ⅱ级运算放大器（17）的反向输入端；

Ⅱ级运算放大器（17）的反向输入端和输出端之间并联耦合电容（21），Ⅱ级运算放大器（17）的输出端通过Ⅰ号限流电阻（19）连接线性光电耦合器（22）的2号引脚，线性光电耦合器（22）的5号引脚连接Ⅲ级运算放大器（18）的正向输入端，且线性光电耦合器（22）的5号和Ⅲ级运算放大器（18）的正向输入端之间并联滤波电路，Ⅲ级运算放大器（18）的负向输入端与输出端之间连接，Ⅲ级运算放大器（18）的输出端通过Ⅱ号限流电阻（20）连接DSP的模数转换模块。

2.根据权利要求1所述的一种直流电压隔离转换电路，其特征在于：所述Ⅱ、Ⅲ号运算放大器匹配电阻（14/15）的一端引脚与直流电压负极（26）连接。

3.根据权利要求1所述的一种直流电压隔离转换电路，其特征在于：所述线性光电耦合器（22）的1号引脚和4号引脚连接直流电压负极（26）。

4.根据权利要求1所述的一种直流电压隔离转换电路，其特征在于：所述线性光电耦合器（22）的7号引脚和8号引脚为空脚。

5.根据权利要求1所述的一种直流电压隔离转换电路，其特征在于：所述线性光电耦合器（22）的3号引脚连接电源VDD5。

6.根据权利要求1所述的一种直流电压隔离转换电路，其特征在于：所述线性光电耦合器（22）的6号引脚连接电源VCC5。

7.根据权利要求1所述的一种直流电压隔离转换电路，其特征在于：所述滤波电路由相互串联的滤波电路（23）和滤波电容（24）组成。

8.根据权利要求7所述的一种直流电压隔离转换电路，其特征在于：所述滤波电路（23）和滤波电容（24）的一端均与GND连接。