CN201830234U - 一种带隔离的电子式互感器模拟信号接口调理电路 - Google Patents
一种带隔离的电子式互感器模拟信号接口调理电路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN201830234U CN201830234U CN2010202359209U CN201020235920U CN201830234U CN 201830234 U CN201830234 U CN 201830234U CN 2010202359209 U CN2010202359209 U CN 2010202359209U CN 201020235920 U CN201020235920 U CN 201020235920U CN 201830234 U CN201830234 U CN 201830234U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circuit
- signal
- amplifier
- pin
- mutual inductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 title claims abstract description 13
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 claims description 19
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 claims description 19
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 18
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 12
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 10
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000008676 import Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种带隔离的电子式互感器接口的信号调理电路。目前调理电路虽然可以满足AD转换的要求，但其仍存在易受干扰源影响、输入信号波形失真及交越失真的问题。本实用新型的一种带隔离的与电子式互感器接口电路，包括依次连接的输入通道保护电路、低通滤波电路、仪表放大电路和隔离电路，所述的输入通道保护电路包括阻抗匹配电路；所述的低通滤波电路为两级RC级联；所述的隔离电路为高线性交流信号隔离电路，包括用于信号正半周的放大和隔离的运放和光耦及用于信号负半周的放大和隔离的运放和光耦；所述光耦型号为HCNR201；所述运放型号为OPA2277UA。与现有技术相比，本实用新型可以解决现有接口调理电路输出的弱模拟信号极易受干扰，而输入信号波形失真及交流信号在过零点出现交越失真的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种模拟信号接口调理电路，具体指一种带隔离的电子式互感器接口的信号调理电路。
背景技术
数字化变电站主要由电子式互感器、智能化一次设备、网络化二次设备组成，是能够实现智能设备间信息共享和互操作的现代化变电站，其中电子式互感器输出信号是数字化继电保护的信号来源，目前输出信号的调理电路由输入通道保护、滤波、放大及隔离四部分组成，虽然可以实现模拟输出弱信号的放大，满足AD转换的要求，但其在输入保护、滤波、隔离部分仍存在以下问题：
1、电子式互感器输出的弱模拟信号，极易受到数字化变电站内外干扰源的影响，使得测量准确度受限。
2、信号输入端的输入阻抗不匹配，加大了信号传输的噪声，使得输入信号波形失真。
3、交流信号正负半周通过两个对称的不同电路进行隔离放大，在信号接近零或很小时，隔离电路的两个部分都不会导通，造成波形在过零点出现交越失真。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种带隔离的电子式互感器模拟信号接口调理电路，以解决现有接口调理电路输出的弱模拟信号极易受干扰，而输入信号波形失真及交流信号在过零点出现交越失真的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种带隔离的与电子式互感器接口电路，包括依次连接的输入通道保护电路、低通滤波电路、仪表放大电路和隔离电路，其特征在于：所述的输入通道保护电路包括阻抗匹配电路；所述的低通滤波电路为两级RC级联；所述的隔离电路为高线性交流信号隔离电路，包括用于信号正半周的放大和隔离的运放U101A和光耦U102及用于信号负半周的放大和隔离的运放U101B和光耦U103；所述光耦U102、光耦U103的型号均为HCNR201；所述运放U101A、运放U101B 的型号均为OPA2277UA。
上述运放U101A的1脚接至用于正半周信号隔离光藕U102的1脚，运放U101B的7脚接至用于负半周信号隔离光藕U103的2脚。
上述阻抗匹配电路为分别连接在电子式互感器输出正端地接电阻R101和输出负端的地接电阻R102。
上述输入通道保护电路还包括保护电路，保护电路包括两个型号为SMCJ6.5CA的瞬态电压抑制器分别接地，其中一个瞬态电压抑制器一端接从电子式互感器输入正端，另一端接地，而另一个瞬态电压抑制器一端接从电子式互感器输入负端，另一端也接地。
与现有技术相比，本实用新型的优点是：
1、采用差分输入模式，极大的减小了地平面的干扰：由于从电子式互感器输出的模拟量信号属于弱信号，采用单端输入的话极易受到装置内外的干扰源的影响，地平面有干扰电流存在，这样将埋没了原本就很微弱的有用信号；而采用差分输入模式，相当于将输入信号增大为单端输入的两倍，特别适合于弱信号的处理，使得装置的测量准确度几乎不受地平面的干扰。
2、在输入信号端增加接地电阻，提高输入阻抗，同时达到阻抗匹配的目的。
3、隔离电路采用高线性光藕，实现一次电压传感器和二次电子电路电气隔离，避免把高电压引入二次侧；二是避免一次侧和二次侧因为信号和电源共地引起的测量误差；同时给线性光藕中发光二极管设定合适的静态工作点，很好的解决了波形在过零点出现的交越失真。
附图说明
图1为本实用新型的原理框图。
图2为本实用新型电路图。
图中，1-输入通道保护电路，2-低通滤波电路，3-仪表放大电路，4-隔离电路，A1-保护电路，A2-阻抗匹配电路。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做详细的说明。
参见图1，一种带隔离的与电子式互感器接口的信号调理电路，包括依次连接输入通道保护电路1、低通滤波电路2、仪表运放电路3和隔离电路4，输入通道保护电路1的从电子式互感器传感头输出的高内阻模拟量弱电信号，经过输入通道保护电路1后，经过低通滤波电路2进行滤波，再由仪表放大电路3放大信号，增强驱动能力，最后隔离电路4把互感器一次侧和二次侧进行电气隔离，避免高电压引入二次侧，这样从电子式互感器输出的模拟量弱信号就转化成为合适AD转换的信号。
参见图2，本实用新型的输入通道保护电路1包括保护电路A1和阻抗匹配电路A2，阻抗匹配电路A2串接在保护电路A1之后，其中保护电路A1采用两个型号为SMCJ6.5CA的瞬态电压抑制器（TVS）高效能保护器件分别接地，即其中一个TVS管一端接从电子式互感器输入正端，另一端接地，而另一个TVS管一端接从电子式互感器输入负端，同样另一端接地，这样当线路断路器动作时，伴随着脉冲群和浪涌，TVS二极管可瞬时吸收数千瓦的浪涌功率；阻抗匹配电路A2根据相应电子式互感器生产厂家对电压互感器和电流互感器分别提出的输入阻抗要求，确定对地接电阻的大小，阻抗匹配电路A2具体连接方式为从电子式互感器出来的正端对地接电阻R100和负端对地接电阻R101组成，以差分输入的方式增加输入阻抗，达到阻抗匹配的目的。
所述的低通滤波电路2采用两级RC级联形式，每一级无源RC滤波都是分差分信号即有用信号的带宽的滤波和共模带宽的滤波。第一级差分信号带宽滤波由电阻R102接从电子式互感器输出信号的正端，电阻R103接从电子式互感器输出来信号的负端，而电容C101接在经过电阻R102和R103之后的节点之间，第一级共模信号带宽滤波由电容C103一端接经过电阻R102之后的节点，另一端对地接，以及由电容C105一端接经过电阻R103之后的节点，另一端对地接组成；第二级差分信号带宽滤波由电阻R104接从电阻R102之后的节点，电阻R105接从电阻R103之后的节点，而电容C102接在经过电阻R104和R105之后节点的之间，第二级共模信号带宽滤波由电容C104一端接经过电阻R104之后的节点，另一端对地接，以及由电容C106一端接经过电阻R105之后的节点，另一端对地接组成。同时，两级RC级联中，差模带宽的电容容值C根据采样定理和截止频率可计算出，而共模带宽的电容容值一般取确定差模带宽的电容的0-10％。
所述的仪表放大电路3由单片仪表运放芯片INA128UA组成，从电子式互感器输出的正负端信号，经过通道保护匹配电路1和低通滤波电路2之后，正端接INA128UA芯片的3脚，负端接INA128UA芯片的2脚，1脚和8脚之间接调节放大倍数的电阻R106，4脚接芯片负电源－15V，7脚接芯片正电源＋15V，5脚接地，6脚为仪表运放输出脚，接后级隔离电路。
所述的隔离电路4高线性交流信号电路，该电路由互补的两部分组成，主要采用型号为HCNR201的高线性光藕和型号为OPA2277UA的运放组成，即运放U101A和光耦U102用于信号正半周的放大和隔离，运放U101B和光耦U103用于信号负半周的放大和隔离。从仪表运放电路INA128UA芯片6脚出来的信号为已经放大的信号，经过电位器RW100后分别串接电阻R107接运放U101A芯片的2脚和串接电阻R108接运放U101B芯片的6脚，串接电阻R107接运放U101A芯片的2脚用于信号正半周的放大，串接电阻R108接运放U101B芯片的6脚用于信号负半周的放大；运放U101芯片的3脚和5脚接地；从U101A芯片的1脚输出经过电容C107和二极管D100并接之后反馈接至U101A的2脚，从运放U101B芯片的7脚输出经过电容C108和二极管D101并接之后反馈接至运放U101B的6脚；U101A芯片的1脚串接两个并联的电阻R109和电阻R110之后接至用于正半周信号隔离光藕U102的1脚，运放U101B芯片的7脚串接两个并联的电阻R111和电阻R112之后接至用于负半周信号隔离光藕U103的2脚；光藕U102的3脚与运放U101A的2脚相连，光藕U103的4脚与运放U101B的6脚相连；光藕U102的4脚接地，光藕U103的3脚接地；光藕U102的2脚接稳压二极管ZD100和电阻R113和电阻R114，稳压二极管ZD100另一端接地，电阻R113和电阻R114另一端相连接在一起然后接正电源＋15V，光藕U103的1脚接稳压二极管ZD101和电阻R115和电阻R116，稳压二极管ZD101另一端接地，电阻R115和电阻R116另一端相连接在一起然后接负电源－15V；光藕U102的6脚和光藕U103的5脚相连后接至运放U104A的2脚；光藕U102的5脚和光藕U103的6脚相连后接至运放U104A芯片的3脚；从运放U104A的1脚输出经过电容C109和电阻R117并接之后反馈接至运放U104A的2脚；运放U104A的4脚和8脚分别接经过DC/DC模块隔离的负电源－15V和正电源＋15V；从运放U104A的1脚输出的信号即为与电子式互感器接口的信号调理电路的最后输出信号，此信号将适合系统AD转换要求。
对于运放U101A来说，输入信号和反馈信号都加至其反相端，作为反相放大器其输出端为负半周信号，为了确保发光二极管可靠导通，必须将其正端箝位在发光二极管导通压降以上，而发光二极管导通压降为1.6V，这样当输入的正半周信号接近零或很小时，从反相放大器输出的负相信号也接近零或很小，而发光二极管正端为＋1.6 V ,确保了发光二极管导通压降，否则很难保证当正半周信号接近零或很小时，正半周线性光隔会导通，造成波形交越失真，负半周交流信号同理。
本实用新型电路中正半周信号我们采用稳压二极管ZD100将发光二极管正端箝位在＋1.6 V，负半周信号采用稳压二极管ZD101将发光二极管负端箝位在－1.6 V。由于光耦属于电流驱动器件，同时其内部集成的又是发光二极管，具单向导通性，所以要完成交流信号的线性隔离，需要两路光隔，而且在模拟信号输入光隔前必须将电压型信号转换为电流型信号，隔离后同样要将电流型信号转换为电压型信号。当输入的模拟量为正半周信号时，运放U101A作为反相放大器输出负半周信号，线性光隔U102发光二极管可靠导通，运放反馈电路二极管D100截止，通过电容C107反馈至运放反相输入端，当输入信号增大时，运放U101A输出端反相信号幅值越大，线性光隔U102发光二极管伺服光通量越大，伺服控制电流也就越大，根据运放的“虚断”特性，流进运放输入端的电流为零，输入电流即都从反馈光电二极管流过，电阻R107压降增大，运放U101A反相输入端电压就又将减小，这样就将达到补偿线性光隔的非线性的目的，从而保证整个器件的线性度。
Claims (4)
1.一种带隔离的电子式互感器接口的信号调理电路，包括依次连接的输入通道保护电路（1）、低通滤波电路（2）、仪表放大电路（3）和隔离电路（4），其特征在于：所述的输入通道保护电路（1）包括阻抗匹配电路（A2）；所述的低通滤波电路（2）为两级RC级联；所述的隔离电路（4）为高线性交流信号隔离电路，包括用于信号正半周的放大和隔离的运放U101A和光耦U102及用于信号负半周的放大和隔离的运放U101B和光耦U103；所述光耦U102、光耦U103的型号均为HCNR201；所述运放U101A、运放U101B的型号均为OPA2277UA。
2.根据权利要求1所述的所述一种带隔离的电子式互感器接口的信号调理电路，其特征在于：所述运放U101A的1脚接至用于正半周信号隔离光藕U102的1脚，运放U101B的7脚接至用于负半周信号隔离光藕U103的2脚。
3.根据权利要求1所述的所述一种带隔离的电子式互感器接口的信号调理电路，其特征在于：所述阻抗匹配电路（A2）为分别连接在电子式互感器输出正端的地接电阻R101和输出负端的地接电阻R102。
4.根据权利要求1所述的所述一种带隔离的电子式互感器接口的信号调理电路，其特征在于：所述输入通道保护电路（1）还包括保护电路（A1），保护电路（A1）采用两个型号为SMCJ6.5CA的瞬态电压抑制器分别接地，其中一个瞬态电压抑制器一端接从电子式互感器输入正端，另一端接地，而另一个瞬态电压抑制器一端接从电子式互感器输入负端，另一端也接地。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010202359209U CN201830234U (zh) | 2010-06-24 | 2010-06-24 | 一种带隔离的电子式互感器模拟信号接口调理电路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010202359209U CN201830234U (zh) | 2010-06-24 | 2010-06-24 | 一种带隔离的电子式互感器模拟信号接口调理电路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN201830234U true CN201830234U (zh) | 2011-05-11 |
Family
ID=43968747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2010202359209U Expired - Lifetime CN201830234U (zh) | 2010-06-24 | 2010-06-24 | 一种带隔离的电子式互感器模拟信号接口调理电路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN201830234U (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102929321A (zh) * | 2012-11-20 | 2013-02-13 | 北京广利核系统工程有限公司 | 高精度全数字校准的模拟量调理分配装置 |
| CN105137234A (zh) * | 2015-08-27 | 2015-12-09 | 郑州华力信息技术有限公司 | 多通道直流模拟量检测装置 |
| CN106370209A (zh) * | 2016-11-16 | 2017-02-01 | 天津市盛丹电子技术发展有限公司 | 一种输入输出多通道信号调理器 |
| CN108490253A (zh) * | 2018-06-21 | 2018-09-04 | 威胜电气有限公司 | 新型电子式电压传感器电路、检测方法及其电能表 |
| CN110824220A (zh) * | 2019-11-05 | 2020-02-21 | 上海置信电气股份有限公司 | 一种新型电子式传感器的信号采集电路 |
| CN111464143A (zh) * | 2020-04-03 | 2020-07-28 | 南京中岭艾恩环保科技有限公司 | 一种用于静电传感器电信号调理的电路 |
-
2010
- 2010-06-24 CN CN2010202359209U patent/CN201830234U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102929321A (zh) * | 2012-11-20 | 2013-02-13 | 北京广利核系统工程有限公司 | 高精度全数字校准的模拟量调理分配装置 |
| CN105137234A (zh) * | 2015-08-27 | 2015-12-09 | 郑州华力信息技术有限公司 | 多通道直流模拟量检测装置 |
| CN106370209A (zh) * | 2016-11-16 | 2017-02-01 | 天津市盛丹电子技术发展有限公司 | 一种输入输出多通道信号调理器 |
| CN108490253A (zh) * | 2018-06-21 | 2018-09-04 | 威胜电气有限公司 | 新型电子式电压传感器电路、检测方法及其电能表 |
| CN110824220A (zh) * | 2019-11-05 | 2020-02-21 | 上海置信电气股份有限公司 | 一种新型电子式传感器的信号采集电路 |
| CN111464143A (zh) * | 2020-04-03 | 2020-07-28 | 南京中岭艾恩环保科技有限公司 | 一种用于静电传感器电信号调理的电路 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN201830234U (zh) | 一种带隔离的电子式互感器模拟信号接口调理电路 | |
| CN103760403A (zh) | 一种高频除尘电源的母线电压检测电路 | |
| CN112702088B (zh) | 一种主从总线式双极波形电力载波通信 | |
| CN105827247A (zh) | 一种智能继电保护测试仪的小信号输出电路 | |
| CN202330520U (zh) | 高电压的隔离采样电路 | |
| CN206041989U (zh) | 一种中压宽带电力线载波通信电路 | |
| CN108254709B (zh) | 数字化电能测试用转换装置 | |
| CN102384999A (zh) | 一种高速传输事件检测方法及电路 | |
| CN203672952U (zh) | 一种高频除尘电源的母线电压检测电路 | |
| CN204065210U (zh) | 线性变化的隔离式直流电压采集电路 | |
| CN205176570U (zh) | Rj-45以太网接口的混合i/o数据采集模块 | |
| CN101800821A (zh) | 医用通讯呼叫设备 | |
| CN201860313U (zh) | 信号隔离接口 | |
| CN204119243U (zh) | 一种跨频带双向电力线载波信道模拟装置 | |
| CN202837390U (zh) | 一种功率因数检测电路 | |
| CN204334501U (zh) | 一种推挽式高阻隔离放大器 | |
| CN202014236U (zh) | 一种输入/输出隔离模块 | |
| CN103487631B (zh) | 一种调制解调型电流传感器 | |
| CN202794285U (zh) | 一种交直流模拟小信号隔离处理电路 | |
| CN202189088U (zh) | 基于互感器和运算放大器结合的交流电压隔离测量电路 | |
| CN104714127A (zh) | 基于虚拟仪器的轨道电路抗牵引电流干扰测试装置 | |
| CN205718819U (zh) | 一种位置尺信号输入电路 | |
| CN201191299Y (zh) | 器件老化筛选车任意波形发生装置 | |
| CN204116433U (zh) | 一种高频除尘电源的相电流检测电路 | |
| CN105510695B (zh) | 适于调理电网电压采样输入的电路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: XI'AN XIRUI PROTECTION CONTROL EQUIPMENT CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: YUN BAOJI Effective date: 20150803 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20150803 Address after: 710077, room 3, building 3, building 2, No. eight, 301, 5, hi tech Zone, Shaanxi, Xi'an Patentee after: Xi'an Xirui Protection Control Equipment Co., Ltd. Address before: 710075 innovative information building, No. two, 72 hi tech Zone, Xi'an, Shaanxi Patentee before: Yuan Baoji Effective date of registration: 20150803 Address after: 710077, room 3, building 3, building 2, No. eight, 301, 5, hi tech Zone, Shaanxi, Xi'an Patentee after: Xi'an Xirui Protection Control Equipment Co., Ltd. Address before: 710075 innovative information building, No. two, 72 hi tech Zone, Xi'an, Shaanxi Patentee before: Yuan Baoji |
|
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 710077, room 3, building 3, building 2, No. eight, 301, 5, hi tech Zone, Shaanxi, Xi'an Patentee after: XI'AN XIRUI CONTROL TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: 710077, room 3, building 3, building 2, No. eight, 301, 5, hi tech Zone, Shaanxi, Xi'an Patentee before: Xi'an Xirui Protection Control Equipment Co., Ltd. Address after: 710077, room 3, building 3, building 2, No. eight, 301, 5, hi tech Zone, Shaanxi, Xi'an Patentee after: XI'AN XIRUI CONTROL TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: 710077, room 3, building 3, building 2, No. eight, 301, 5, hi tech Zone, Shaanxi, Xi'an Patentee before: Xi'an Xirui Protection Control Equipment Co., Ltd. |
|
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20110511 |