CN111257612A - 一种基于电磁传感器实现线性脉冲电量的隔离电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于电磁传感器实现线性脉冲电量的隔离电路，包括D/A转换器、用于将输入的脉冲波形隔离转换为微分信号的电磁传感器BL、整形器ZX、第一电阻电阻R1和第二电阻R2；所述电磁传感器BL输入侧一端通过第一电阻R1接输入侧工作电压V1，另一端接D/A转换器的输出，所述D/A转换器的输入端接输入信号vi；所述电磁传感器BL输出侧一端接整形器ZX的输入端，另一端接1/2Vcc处；所述1/2Vcc处与地之间连接有稳压二极管，所述1/2Vcc处与隔离输出侧工作电压vcc之间连接有第二电阻R2。本发明降低了对线性脉冲电量信号测量隔离的误差，实现了精准隔离传输，同时大大提高了效率。

Description

一种基于电磁传感器实现线性脉冲电量的隔离电路
技术领域
本发明属于微电直流信号的隔离传输技术领域，具体涉及一种基于电磁传感器实现线性脉冲电量的隔离电路。
背景技术
现在用的测量隔离方法是电磁变压器调幅载波隔离和光耦隔离方法，电磁变压器调幅载波隔离是过去多年以前使用的现已基本淘汰，现在普遍采用的光耦隔离，这二种方法在对线性精度要求高场所难以实现。
1、磁变压器调幅载波隔离
a磁变压器调幅载波在实际使用中隔离传输效率低，电路相对复杂，磁场极容易受到温度的影响，测量线性直流信号输出值也随之受收影响,使测量精度误差变大。b器调幅载波隔离，经隔离的信号比较弱需放大，再经稳压二极管检波恢复成直流电压，因稳压二极管检波而产生非线性失真，因而使测量精度误差变大。
2、光耦隔离方法
利用光耦做线性电压隔离时，由于光耦的工作特性，必须要将线性电压以D/A转换成为数字脉冲后隔离传输，传输效率高且电路相对简单。但该方式在测量线性直流信号隔离传输中存在非性线失真，使测量精度误差变大。光耦电路的基本原理是当输入信号Vi为高电平“H”时，光耦输出侧三极管处于饱和状态，此时光耦输出侧三极管相当于一个处于闭合状态的开关，输出电压Vo为三极管饱和压降(低电平)，使下升沿的波形瞬间形成。输入信号Vi由高电平变为低电平“L”时，光耦输出侧三极管处于截止状态，此时光耦输出侧三极管相当于一个处于断开状态的开关，输出电压Vo由光耦输出侧由集电极电阻上拉为电源VCC(隔离输出侧工作电压)，上升沿的速度随光耦输出侧集电极上拉电阻值大小、光耦的转换效率、电路的分布电容、工作温度、下级负载等影响，上升沿的波形呈自由式上升，引起代表线性量脉冲的宽度发生变化，使测量精度中的线性误差变大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于电磁传感器实现线性脉冲电量的隔离电路，以解决现有测量隔离方法误差大、效率低的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明的一种基于电磁传感器实现线性脉冲电量的隔离电路，包括D/A转换器、用于将输入的脉冲波形隔离转换为微分信号的电磁传感器BL、整形器ZX、第一电阻R1和第二电阻R2；所述电磁传感器BL输入侧一端通过第一电阻R1接输入侧工作电压V1，另一端接D/A转换器的输出，所述D/A转换器的输入端接输入信号vi；所述电磁传感器BL输出侧一端接整形器ZX的输入端，另一端接1/2Vcc处；所述1/2Vcc处与地之间连接有稳压二极管，所述1/2Vcc处与隔离输出侧工作电压vcc之间连接有第二电阻R2。
上述电磁传感器实现线性脉冲电量的传输方法为：
输入信号vi由高电平变为低电平L时，传感隔离输出端紧跟输入低跃变信号，产生一个瞬间形成的下降沿波形，随后呈自由式恢复到原来的电平状态；
输入信号vi由低电平变为高电平H时，传感隔离输出端紧跟输入高跃变信号，产生一个瞬间形成的上升沿波形，随后呈自由式恢复到原来的电平状态。
上述电磁传感器BL用外径5mm、内径3mm、厚度2mm的环型磁环绕制成。
上述电磁传感器BL的制作方法为：
(1)先将环型磁环用黄腊稠包裹好，对耐压要求高的要包二层；
(2)输入侧绕20匝，电感量1kHz时730uH±10％；输出侧绕30匝，电感量1kHz时1200uH±10％；
(3)输出端做好同名端标记。
本发明的技术效果和优点：1、本发明利用了电磁传感器电感二端电流不能突变的特性，实现对线性脉冲电量信号的精准隔离传输，解决了微电直流信号的高精度隔离传输；2、利用电磁传感器工作频率高的特性，实现对高频率开关量信号的高速隔离传输，因为光耦的工作频率只能达到数拾KHz,而电磁传感器工作频率可达数拾MHz，利用电磁传感器的工作方式，可对光耦的隔离传输频率提高数百倍。
附图说明
图1为本发明的工作原理图；
图2为本发明的输入波形图；
图3为本发明的隔离波形图；
图4为本发明的输出波形图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了如图1所示的电磁传感器实现线性脉冲电量的隔离电路，包括输入侧工作电压V1、第一电阻R、输入信号vi、D/A转换器、电磁传感器BL、隔离输出侧工作电压vcc以及整形器ZX，所述电磁传感器BL的一侧输入两根电路，其中，上方一根电路左端接入输入侧工作电压V1，同时与第一电阻R1相连接且从第一电阻R1的另一端接入电磁传感器BL，下方一根电路左端接入输入电压vi，同时经过D/A转换器后接入电磁传感器BL，所述电磁传感器BL的另一侧输出三根电路，其中，最上方电路为隔离输出侧工作电压vcc，中部电路与电磁传感器BL之间设有整形器ZX；其中，电磁传感器实现线性脉冲电量的传输方法为：
输入信号vi由高电平变为低电平“L”时，利用电感二端电流不能突变的特性，传感隔离输出端紧跟输入低跃变信号，产生一个瞬间形成的下降沿波形，随后呈自由式恢复到原来的电平状态；
输入信号vi由低电平变为高电平“H”时，利用电感二端电流不能突变的特性，传感隔离输出端紧跟输入高跃变信号，产生一个瞬间形成的上升沿波形，随后呈自由式恢复到原来的电平状态。
参见图2-图4，以上工作原理图和输入波形、隔离波形、输入出波形，图中输入波下降沿和输出，波下降沿没有产生(△t)误差量。
本发明利用电磁传感器电感二端电流不能突变的特性，实现对线性脉冲电量信号的精准隔离传输，解决了微电直流信号的高精度隔离传输。
本发明电磁传感器BL工作频率可达数拾MHz，而光耦的工作频率只能达到数拾KHz,利用电磁传感器的工作方式，可对光耦的隔离传输频率提高数百倍，利用电磁传感器工作频率高的特性，实现对高频率开关量信号的高速隔离传输。
另外，电磁传感器BL用外径5内径3厚度2(mm)的环型磁环绕制成，其制作方法为：(1)先将环型磁环用黄腊稠包裹好，对耐压要求高的要包二层；(2)B1(输入侧)绕20T(匝)，电感量1kHz时730uH±10％，B2(输出侧)绕30T(匝)，电感量1kHz时1200uH±10％；(3)输出端做好同名端标记。
工作原理：该电磁传感器以微分方式实现线性脉冲电量的隔离传输方法，在弱电测量中，利用了电感两端电流不能突变的特性，实现电磁传感器对脉冲信号的微分隔离传输。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于电磁传感器实现线性脉冲电量的隔离电路，其特征在于：包括D/A转换器、用于将输入的脉冲波形隔离转换为微分信号的电磁传感器BL、整形器ZX、第一电阻R1和第二电阻R2；
所述电磁传感器BL输入侧一端通过第一电阻R1接输入侧工作电压V1，另一端接D/A转换器的输出，所述D/A转换器的输入端接输入信号vi；
所述电磁传感器BL输出侧一端接整形器ZX的输入端，另一端接1/2Vcc处；
所述1/2Vcc处与地之间连接有稳压二极管，所述1/2Vcc处与隔离输出侧工作电压vcc之间连接有第二电阻R2。
2.根据权利要求1所述的基于电磁传感器实现线性脉冲电量的隔离电路，其特征在于：所述电磁传感器实现线性脉冲电量的传输方法为：
输入信号vi由高电平变为低电平L时，电磁传感器输出端紧跟输入低跃变信号，产生一个瞬间形成的下降沿波形，随后呈自由式恢复到原来的电平状态；
输入信号vi由低电平变为高电平H时，电磁传感器输出端紧跟输入高跃变信号，产生一个瞬间形成的上升沿波形，随后呈自由式恢复到原来的电平状态。
3.根据权利要求1所述的基于电磁传感器实现线性脉冲电量的隔离电路，其特征在于：所述电磁传感器BL用外径5mm、内径3mm、厚度2mm的环型磁环绕制成。
4.根据权利要求1所述的基于电磁传感器实现线性脉冲电量的隔离电路，其特征在于：所述电磁传感器BL的制作方法为：
(1)先将环型磁环用黄腊稠包裹好，对耐压要求高的要包二层；
(2)输入侧绕20匝，电感量1kHz时730uH±10％；输出侧绕30匝，电感量1kHz时1200uH±10％；
(3)输出端做好同名端标记。
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