CN202189088U - 基于互感器和运算放大器结合的交流电压隔离测量电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及交流电压隔离测量电路及电网谐波分析的技术领域，特别是涉及一种带有信号不失真的互感器隔离、以运放实现电流－电压转换的交流电测量电路。本实用新型采用如下技术方案，一种基于互感器和运算放大器结合的交流电压隔离测量电路，其特征在于：还包括有电压抬升电路单元，该电压抬升电路单元包括有电阻R3、电阻R4、运算放大器U1B和滤波电容C3、C4、C5。通过采用上述方案，本实用新型提供一种交流电压隔离测量电路，克服以往电路的温度漂移和光耦的线性度，具有信号隔离且不失真、角位偏差小、在单片机测量中输入阻抗低、线性度好的测量方案。
Description
技术领域
本实用新型涉及交流电压隔离测量电路及电网谐波分析的技术领域，特别是涉及一种带有信号不失真的互感器隔离、以运放实现电流－电压转换的交流电测量电路。
背景技术
小型精密互感器和集成运放在电子技术中越来越得到广泛的应用。精密互感器和变压器的原理类似，可以实现信号传输的前后隔离，不受测量信号的浪涌等干扰，具有很强的抗干扰能力。同时具有输出线性好、大过载不失真、全波输出等特点。在嵌入式的系统设备中，精密互感器和运放在隔离测量和抗干扰方面发挥着重要的作用，同时使电网信号不失真，还原其交流信号。但是在很多交流电测量系统中，采用的是光电耦合来测量，其弊端是光耦存在PN结，有一个死区电压，故存在一定的测量误差，特别是在信号较小的时候。同时光耦易受环境温度的影响，具有非线性误差和漂移，故在精密测量中不可采用。在精密测量中，采用精密互感器不失为一种好方法，但更多系统中采用在互感器输出端直接并联一个取样电阻，这样会导致相角的偏移比较大、输入阻抗高。如图1 所示，为现有一般光电耦合器隔离交流电压测量电路，由于没有光电隔离信号负反馈回路，所以随着温度的变化，光电耦合器出现温漂，而且会有死区电压的存在，会存在一定的测量误差；如图2 所示，为现在一般为使用的在精密互感器输出端直接串接取样电阻和运算放大器校正的电路。电阻取样的缺点是会引起相位偏差、获得的电压较运放而低。如图3 所示，为交流电经过电阻降压后直接连接到运算放大器的输入端，这样的缺点是没有进行电气信号的隔离、易受浪涌等干扰。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种交流电压隔离测量电路，克服以往电路的温度漂移和光耦的线性度，具有信号隔离且不失真、角位偏差小、在单片机测量中输入阻抗低、线性度好的测量方案。
为实现以上目的，本实用新型采用如下技术方案，一种基于互感器和运算放大器结合的交流电压隔离测量电路，包括有限流电阻R1，电流型的精密电压互感器PT1、反馈电阻R2、集成运放U1A、输入端的滤波电感L1和电容C1、C2，其中限流电阻R1与精密电压互感器PT1的脚1连接，精密电压互感器PT1的输出端脚4经过电感L1和电容C1、C2接数字地的高次滤波后和集成运放U1A的负输入端2相连接，在集成运放U1A的负输入端2和输出端1之间串联一个取样电阻R2，同时在电阻R2上并联一个电容C2，精密电压互感器PT1的输出端脚3直接与运算放大器的正输入端3相连接，其特征在于：还包括有电压抬升电路单元，该电压抬升电路单元包括有电阻R3、电阻R4、运算放大器U1B和滤波电容C3、C4、C5。
本实用新型的有益效果是：成本低廉，抗干扰能力强、由于运算放大器的特性，故基本不受温度的影响，尤其在需要进行电网谐波分析、电网各个电力参数需要计算的情况中比较适合，比如在电能分析控制仪、三相多功能电力参数表等电路中非常有效而实用。
本实用新型的进一步设置是：所述的电阻R3和电阻R4降压后和运算放大器U1B的正输入端5连接，其中电阻R4旁并联有电容C3，运算放大器U1B负输入端6和输出端7相连同时和精密电压互感器PT1的输出端3相连接，同时输出端接电容C5和C4后到数字地；所述的交流信号限流电阻R1可以是单一电阻也可以由多个电阻串联或并联构成；所述的电容C1、C2、C3、C4是无极性电容，电容C5是极性电容。
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。
附图说明
图1 为现有一般光电耦合器隔离交流电压测量电路；
图2 为现在一般为使用的在精密互感器输出端直接串接取样电阻和运算放大器校正的电路；
图3 为现有交流电经过电阻降压后直接连接到运算放大器的输入端；
图4 为本实用新型实施例的结构示意图。
具体实施方式
如图4所示，一种基于互感器和运算放大器结合的交流电压隔离测量电路，包括有限流电阻R1，电流型的精密电压互感器PT1、反馈电阻R2、集成运放U1A、输入端的滤波电感L1和电容C1、C2，其中限流电阻R1与精密电压互感器PT1的脚1连接，精密电压互感器PT1的输出端脚4经过电感L1和电容C1、C2接数字地的高次滤波后和集成运放U1A的负输入端2相连接，电感L1是根据电容C1、C2的值通过计算来选定的。在集成运放U1A的负输入端2和输出端1之间串联一个取样电阻R2，同时在电阻R2上并联一个电容C2，精密电压互感器PT1的输出端脚3直接与运算放大器的正输入端3相连接，在本实用新型实施例中，还包括有电压抬升电路单元，该电压抬升电路单元包括有电阻R3、电阻R4、运算放大器U1B和滤波电容C3、C4、C5，其中电阻R3和电阻R4降压后和运算放大器U1B的正输入端5连接，其中电阻R4旁并联有电容C3，运算放大器U1B负输入端6和输出端7相连同时和精密电压互感器PT1的输出端3相连接，同时输出端接电容C5和C4后到数字地，其中交流信号限流电阻R1可以是满足功耗和耐压要求的固定电阻，其阻值和功率根据精密互感器的电流值的大小来选定，当单一电阻在功耗和耐压方面不能达到要求时，可串联或并联多个电阻。所述的电容C1、C2、C3、C4是无极性电容，电容C5是极性电容，其电容值根据电路需要，通过计算来选定。本实用新型实施例中，精密电压互感器PT1应该是具有精度较高的紧密型的电流型的电压互感器，其输出的电流值应该是毫安级。电阻R3、R4可以是固定电阻，根据需要来设定其阻值,一般设定其阻值为一样。
Claims (4)
1.一种基于互感器和运算放大器结合的交流电压隔离测量电路，包括有限流电阻R1，电流型的精密电压互感器PT1、反馈电阻R2、集成运放U1A、输入端的滤波电感L1和电容C1、C2，其中限流电阻R1与精密电压互感器PT1的脚1连接，精密电压互感器PT1的输出端脚4经过电感L1和电容C1、C2接数字地的高次滤波后和集成运放U1A的负输入端2相连接，在集成运放U1A的负输入端2和输出端1之间串联一个取样电阻R2，同时在电阻R2上并联一个电容C2，精密电压互感器PT1的输出端脚3直接与运算放大器的正输入端3相连接，其特征在于：还包括有电压抬升电路单元，该电压抬升电路单元包括有电阻R3、电阻R4、运算放大器U1B和滤波电容C3、C4、C5。
2.根据权利要求1所述的基于互感器和运算放大器结合的交流电压隔离测量电路，其特征在于：所述的电阻R3和电阻R4降压后和运算放大器U1B的正输入端5连接，其中电阻R4旁并联有电容C3，运算放大器U1B负输入端6和输出端7相连同时和精密电压互感器PT1的输出端3相连接，同时输出端接电容C5和C4后到数字地。
3.根据权利要求1 或2所述的基于互感器和运算放大器结合的交流电压隔离测量电路，其特征在于：所述的交流信号限流电阻R1可以是单一电阻也可以由多个电阻串联或并联构成。
4.根据权利要求1 或2所述的基于互感器和运算放大器结合的交流电压隔离测量电路，其特征在于：所述的电容C1、C2、C3、C4是无极性电容，电容C5是极性电容。
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|---|---|---|---|---|
| CN102664621A (zh) * | 2012-05-25 | 2012-09-12 | 长园深瑞继保自动化有限公司 | 电子互感器信号采集的隔离方法和电路 |
| CN105588971A (zh) * | 2015-09-30 | 2016-05-18 | 海信（山东）空调有限公司 | 一种交流电压采样电路及方法 |
| CN107040038A (zh) * | 2017-06-02 | 2017-08-11 | 浙江德力西电器有限公司 | 一种基于555定时器的双电源转换控制电路 |
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- 2011-08-23 CN CN2011203083084U patent/CN202189088U/zh not_active Expired - Lifetime
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| CN107040038B (zh) * | 2017-06-02 | 2023-07-25 | 浙江德力西电器有限公司 | 一种基于555定时器的双电源转换控制电路 |
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