CN201589806U - 一种直流隔离采样装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种直流隔离采样装置，它是由三角波发生器、输入电压跟随器、隔离采样电路和滤波电路组成；输入电压跟随器和三角波发生器的输出分别接至隔离采样电路的输入；隔离采样电路的输出接至滤波电路的输入。该装置将直流电源送入输入电源跟随器中进行电压跟随，然后将输出的直流信号与三角波发生器输出的三角波信号进行切割并产生一方波信号，最后将该方波信号输入隔离采样电路和滤波电路中，并得到所需的采样信号。该装置不仅可以实现直流电源的采样功能，而且具有电路结构简单、成本低、采样信号的线性度高、带有安全隔离设计等特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种直流电源采样装置，特别是涉及一种能够实现安全隔离要求的直流隔离采样装置。
背景技术
目前，现有技术的直流隔离采样装置主要包括以下几种方式：一、采用隔离变压器，但这种方式通常存在几点不足：该装置需涉及到开关电源等变换电路，导致结构较为复杂，且由于有安全隔离要求，对变压器的工艺要求比较严格，成本较高；隔离变压器的变换原理导致了一般只能传输交流信号，无法对直流进行比例传输。二、采用线性光耦，该方式能实现需求，但成本很高。三、采用一般的光耦器件进行采样，但这种方式往往线性度差、精度低。四、采用直流霍尔变换，但该方式成本高，并且变换控制电路复杂，适应范围窄；该方式适用于电流采样，但对不同的直流电压隔离线性采样要求无法满足要求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术之不足，提供一种直流隔离采样装置，该装置在保证高精度的线性采样的前提下，通过采用普通的组容器件、运算放大器和光耦器件即可实现直流电源的隔离采样功能。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种直流隔离采样装置，它是由三角波发生器、输入电压跟随器、隔离采样电路和滤波电路组成；输入电压跟随器和三角波发生器的输出分别接至隔离采样电路的输入；隔离采样电路的输出接至滤波电路的输入。
所述的输入电压跟随器由运算放大器IC1A、电阻R1、电阻R2和电阻R3组成；电阻R1的一端接直流电源的输出，电阻R1的另一端接电阻R2、电阻R3的各一端以及接运算放大器IC1A的正向输入端，电阻R2的另一端接地，电阻R3的另一端接12V电源，运算放大器IC1A的负向输入端与运算放大器IC1A的输出端相连接。
所述的隔离采样电路由电阻R4、电阻R5、运算放大器IC1B和隔离光耦IC2组成；隔离光耦IC2设有四个引脚，运算放大器IC1B的正向输入端接三角波发生器的输出，运算放大器IC1B的负向输入端接输入电压跟随器的输出，运算放大器IC1B的输出端接隔离光耦IC2的第2引脚，隔离光耦IC2的第1引脚接电阻R4后再接12V电源，隔离光耦IC2的第4引脚接电阻R5后再接+12V电源，隔离光耦IC2的第3引脚设为输出端。
所述的滤波电路由电阻R6、电阻R7、二极管D1、二极管D2和电解电容C1组成；电阻R7与二级管D2并接后，二级管D2的负端接隔离采样电路的输出，同时接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接地，二级管D2正端接电解电容C1的正极和二极管D1的正极，电解电容C的负极接地，二极管D1的负极接+5V电源。
本实用新型的有益效果是，由于采用三角波发生器、输入电压跟随器、隔离采样电路和滤波电路构成该采样装置，使得该装置不仅可以实现直流电源的采样功能，而且具有电路结构简单、成本较低的特点，并能实现安全隔离采样，且具有采用信号线性度高的特点。
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明；但本实用新型的一种直流隔离采样装置不局限于实施例。
附图说明
图1是本实用新型的原理框图；
图2是本实用新型的电路结构示意图；
图3是本实用新型的主要信号的波形图。
具体实施方式
实施例，请参见图1所示，本实用新型的一种直流隔离采样装置，它是由三角波发生器2、输入电压跟随器1、隔离采样电路3和滤波电路4组成；其中，输入电压跟随器1和三角波发生器2的输出分别接至隔离采样电路3的输入；隔离采样电路3的输出接至滤波电路4的输入。
请参见图2所示，输入电压跟随器1包括运算放大器IC1A、电阻R1、电阻R2和电阻R3；其中，电阻R1的一端接直流电源Vin的输出，电阻R1的另一端接电阻R2、电阻R3的各一端以及接运算放大器IC1A的正向输入端，电阻R2的另一端接地，电阻R3的另一端接12V电源，电阻R1-R3构成一个分压偏置电路；运算放大器IC1A的负向输入端与运算放大器IC1A的输出端相连接，组成一电压跟随器，并输出一直流电平V1，该直流电平V1的波形请参见图3中V1所指示的直线所示。
请参见图2所示，隔离采样电路3由电阻R4、电阻R5、运算放大器IC1B和隔离光耦IC2组成；其中，隔离光耦IC2设有四个引脚，分别为第1引脚、第2引脚、第3引脚和第4引脚；运算放大器IC1B的正向输入端接三角波发生器2的输出端，运算放大器IC1B的负向输入端接输入电压跟随器1的输出，运算放大器IC1B的输出端接隔离光耦IC2的第2引脚，隔离光耦IC2的第1引脚接电阻R4后再接12V电源，隔离光耦IC2的第4引脚接电阻R5后再接+12V电源，隔离光耦IC2的第3引脚设为输出端，输出一隔离信号。
请参见图2所示，滤波电路4由电阻R6、电阻R7、二极管D1、二极管D2和电解电容C1组成；电阻R7与二级管D2并接后，二级管D2的负端接隔离采样电路3的输出，同时接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接地，二级管D2正端接电解电容C1的正极和二极管D1的正极，电解电容C的负极接地，二极管D1的负极接+5V电源；这里，二极管D1作输出电压的箝位之用；二极管D1的正极接电解电容C1的正极，且二极管D1和电解电容C1的节点处设为滤波电路4的输出端Vout。
本实用新型的一种直流隔离采样装置，其工作原理为：将直流电源Vin送入输入电压跟随器1中进行跟随，以实现其阻抗的匹配问题，并输出直流电平V1；将该直流电平V1与设定频率的三角波发生器2输出的三角波信号Vtri进行切割后产生一方波信号V2；将该方波信号V2送入隔离采样电路3中，并得到一等效的脉宽变化的数字波形；最后将该数字波形送入滤波电路4中，经过滤波后即可得到所需的直流电源隔离采样信号Vout。这里，三角波信号Vtri和方波信号V2的波形请参见图3所示。
上述实施例仅用来进一步说明本实用新型的一种直流隔离采样装置，但本实用新型并不局限于实施例，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (4)
1.一种直流隔离采样装置，其特征在于：它是由三角波发生器、输入电压跟随器、隔离采样电路和滤波电路组成；输入电压跟随器和三角波发生器的输出分别接至隔离采样电路的输入；隔离采样电路的输出接至滤波电路的输入。
2.根据权利要求1所述的直流隔离采样装置，其特征在于：所述的输入电压跟随器由运算放大器IC1A、电阻R1、电阻R2和电阻R3组成；电阻R1的一端接直流电源的输出，电阻R1的另一端接电阻R2、电阻R3的各一端以及接运算放大器IC1A的正向输入端，电阻R2的另一端接地，电阻R3的另一端接12V电源，运算放大器IC1A的负向输入端与运算放大器IC1A的输出端相连接。
3.根据权利要求1所述的直流隔离采样装置，其特征在于：所述的隔离采样电路由电阻R4、电阻R5、运算放大器IC1B和隔离光耦IC2组成；隔离光耦IC2设有四个引脚，运算放大器IC1B的正向输入端接三角波发生器的输出，运算放大器IC1B的负向输入端接输入电压跟随器的输出，运算放大器IC1B的输出端接隔离光耦IC2的第2引脚，隔离光耦IC2的第1引脚接电阻R4后再接12V电源，隔离光耦IC2的第4引脚接电阻R5后再接+12V电源，隔离光耦IC2的第3引脚设为输出端。
4.根据权利要求1所述的直流隔离采样装置，其特征在于：所述的滤波电路由电阻R6、电阻R7、二极管D1、二极管D2和电解电容C1组成；电阻R7与二级管D2并接后，二级管D2的负端接隔离采样电路的输出，同时接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接地，二级管D2正端接电解电容C1的正极和二极管D1的正极，电解电容C的负极接地，二极管D1的负极接+5V电源。
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