CN112557725A - 一种简单隔离电压检测电路 - Google Patents

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CN112557725A CN202011408716.7A CN202011408716A CN112557725A CN 112557725 A CN112557725 A CN 112557725A CN 202011408716 A CN202011408716 A CN 202011408716A CN 112557725 A CN112557725 A CN 112557725A
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林益锋
毋蒙
褚衍超
许东欢
唐德佳
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/144—Measuring arrangements for voltage not covered by other subgroups of G01R15/14
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0084—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring voltage only

Abstract

本发明公开了一种简单隔离电压检测电路，包括带隔离电源的磁隔离芯片、模数转换芯片和采样电阻网络；所述带隔离电源的磁隔离芯片将原端电源转换为隔离端电源；所述带隔离电源的磁隔离芯片将原端信号隔离后发送至模数转换芯片，同时接收模数转换芯片的反馈信号并隔离后发送至原端；所述模数转换芯片使用隔离端电源，对电阻网络中的采样电阻两端的电压进行采样转换；所述电阻网络并接在被测电压两端。本发明的模数转换芯片设置在隔离端，先进行电压采样，后传输数字信号，仅需对数字信号进行隔离，避免了传输模拟电压。模数转换芯片接口为SPI，使所需传输的数字信号较少，易于选择隔离器件。

Description

一种简单隔离电压检测电路
技术领域
本发明属于电压信号隔离技术领域，具体涉及模拟直流电压的隔离采样。
背景技术
需要进行功率电压采样时，为保证核心处理器不受干扰，需要作隔离，一般使用隔离运算放大器完成功能，例如ISO120SG。ISO120SG的体积较大，还需在隔离端外配电源，在体积紧凑的场合该种方案无法实现。
发明内容
为解决电压隔离采样体积过大的问题，本发明提供一种简单隔离电压检测电路。
本发明采取以下技术方案：一种简单隔离电压检测电路，包括带隔离电源的磁隔离芯片、模数转换芯片和采样电阻网络；所述带隔离电源的磁隔离芯片将原端电源转换为隔离端电源；所述带隔离电源的磁隔离芯片将原端信号隔离后发送至模数转换芯片，同时接收模数转换芯片的反馈信号并隔离后发送至原端；所述模数转换芯片使用隔离端电源，对电阻网络中的采样电阻两端的电压进行采样转换；所述电阻网络并接在被测电压两端。
作为优选所述带隔离电源的磁隔离芯片的1脚、7脚接原端5V电源，2脚、8脚接5V电源地，16脚输出隔离端电源，9脚、15脚接隔离端电源地；3脚、4脚分别连接原端的片选信号、时钟信号，14脚、13脚分别连接数模转换芯片的片选、时钟引脚；11脚接收模数转换芯片的反馈信号，6脚输出原端的反馈信号。
作为优选模数转换芯片采用AD7680。
本发明采用的模数转换芯片接口为SPI，仅有片选、时钟和输出共3根信号线，通过带隔离电源的磁隔离芯片即可实现原端与隔离端的信号交互，同时该芯片也完成了隔离端的电源产生，仅需适当配置电阻网络的阻值就可进行各种电压范围的检测，体积小成本低。
进一步地，所述模数转换芯片的接口为SPI，片选信号、时钟信号和输出信号与所述带隔离电源的磁隔离芯片的14、13、11脚相连。
进一步地，所述电阻网络的R1、R2、R3串接，并联在被测电压两端，R1接正端、R3接负端；模数转换芯片的输入端连接R1、R2的接点，模数转换芯片的输入地连接R2、R3的接点。
具体地，所述原端电压为5V电源。
与现有技术相比，本发明有益效果：
模数转换芯片设置在隔离端，先进行电压采样，后传输数字信号，仅需对数字信号进行隔离，避免了传输模拟电压。模数转换芯片接口为SPI，使所需传输的数字信号较少，易于选择隔离器件。选用了带隔离电源的磁隔离器，既完成隔离电源芯片的功能又实现信号的隔离转换，使所需芯片最少。所选的两个器件均为表贴封装，体积小、质量轻方便在多数场合应用。
附图说明
以下将结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的一种简单隔离电压检测电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施方案进行说明：
参考图1，本实施例的简单隔离电压检测电路，包括带隔离电源的磁隔离器D1、模数转换芯片N1和电阻网络R1～R3。
其中，D1完成隔离端电源的输出，供给N1所需的电压，并将片选、时钟信号隔离后输出至N1，同时接收N1的反馈信号，隔离后发送至原端。N1完成电阻网络中R2的电压采样，转换后输出反馈信号。电阻网络R1～R3串接后并联在被测电压两端。
在本实施例中，原端的电压为5V，D1采用ADuM6402。D1的1脚、7脚接原端5V电压，2脚、8脚接5V电压地；16脚、10脚短接输出隔离端的5V电源，9脚、15脚为隔离端的电源地；3脚、4脚分别接原端的片选、时钟信号，14脚、13脚分别接N1的8脚、5脚；11脚接N1的7脚，6脚输出隔离后的反馈信号。D1的原端电源输入端并接了电容C1，隔离端5V输出并接了电容C2。
在本实施例中，N1为AD7680,1脚接隔离端的5V电源，2脚、3脚接隔离端电源地，并接了电容C3、C4；4脚接电阻网络R1、R2的接点。
在本实施例中，电阻网络R1、R2、R3串接后并联在被测电压两端，R1、R2的接点与N1的4脚相连，R2、R3的接点与隔离电源地相连。R1取值3kΩ、R2取值2kΩ、R3取值11kΩ。
模拟转换芯片N1的时钟采用1MHz，片选信号低有效时，时钟才输出，模数转换芯片进入工作状态。
一般模拟电压隔离传输采用ISO120SG，该器件的体积较大，还需在隔离端外配电源，在体积紧凑的场合该种方案无法实现。
本发明将模数转换芯片设置在隔离端，先进行电压采样，后传输数字信号，仅需对数字信号进行隔离，避免了传输模拟电压。模数转换芯片接口为SPI，使所需传输的数字信号较少，易于选择隔离器件。选用了带隔离电源的磁隔离器，既完成隔离电源芯片的功能又实现信号的隔离转换，使所需芯片最少。所选的两个器件均为表贴封装，体积小、质量轻方便在多数场合应用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见的得到的技术方案的简单变化或等效替换均属于本发明保护范围以内。

Claims (7)

1.一种简单隔离电压检测电路，其特征是：包括带隔离电源的磁隔离芯片、模数转换芯片和电阻网络；
所述带隔离电源的磁隔离芯片将原端电源转换为隔离端电源；
所述带隔离电源的磁隔离芯片将原端信号隔离后发送至模数转换芯片，同时接收模数转换芯片的反馈信号并隔离后发送至原端；
所述模数转换芯片使用隔离端电源，对电阻网络中的采样电阻两端的电压进行采样转换；
所述电阻网络并接在被测电压两端。
2.根据权利要求1所述简单隔离电压检测电路，其特征在于：所述带隔离电源的磁隔离芯片的1脚、7脚接原端5V电源，2脚、8脚接5V电源地，16脚输出隔离端电源，9脚、15脚接隔离端电源地；3脚、4脚分别连接原端的片选信号、时钟信号，14脚、13脚分别连接数模转换芯片的片选、时钟引脚；11脚接收模数转换芯片的反馈信号，6脚输出原端的反馈信号。
3.根据权利要求1所述简单隔离电压检测电路，其特征在于：模数转换芯片为AD7680。
4.根据权利要求3所述简单隔离电压检测电路，其特征在于：所述模数转换芯片的接口为SPI，片选信号、时钟信号和输出信号与所述带隔离电源的磁隔离芯片连接。
5.根据权利要求1所述简单隔离电压检测电路，其特征在于：所述电阻网络的R1、R2、R3串接，并联在被测电压两端。
6.根据权利要求5所述简单隔离电压检测电路，其特征在于：所述R1接正端、R3接负端；模数转换芯片的输入端连接R1、R2的接点，模数转换芯片的输入地连接R2、R3的接点。
7.根据权利要求1或5所述简单隔离电压检测电路，其特征在于：所述原端电压为5V电源。
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