CN202854213U - 调制式直流电压互感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种调制式直流电压互感器,包括脉冲发生器、调制电路、微电流互感器和同步整流电路;所述脉冲发生器用于产生方波,并通过两个输出引脚输出交替的方波信号;所述同步整流电路用于将脉冲交变电压转换成直流电压输出;所述调制电路包括第一光电耦合器和第二光电耦合器,微电流互感器的初级线圈串接在第一电阻和第二电阻之间,微电流互感器的次级线圈与取样电阻并联,取样电阻与同步整流电路相连。本实用新型中的初级电路不需要提供辅助电源与精密模拟器件,比较容易实现高压隔离与线性直流电压测量,实现结构简单、成本低、线性良好的直流电压隔离测量的目的;可以取代传统的电路以获得更高的经济效益。
Description
技术领域
本实用新型属于电气隔离的直流电压检测领域,具体涉及一种调制式直流电压互感器。
背景技术
在变频器、变频电源、智能电源等低压电器上往往要测量直流电压,这些电压一般处于动力线一端,具有较高的电压(300-1000V),控制电路一般需要与动力线路隔离。目前,控制电路隔离测量直流电压主要是采用图1中所述的方法,即直流电压输入经线性恒流电路、线性光耦、电流电压转换电路而输出,这种传统的方法隔离度不是很理想,而且测量结果的线性度较差。
实用新型内容
本实用新型针对上述现有技术的不足,提供了一种隔离度高、线性度好的调制式直流电压互感器。
本实用新型是通过如下技术方案实现的:
一种调制式直流电压互感器,包括脉冲发生器、调制电路、微电流互感器T1和同步整流电路;
所述脉冲发生器用于产生方波,并通过两个输出引脚输出交替的方波信号;所述同步整流电路用于将脉冲交变电压转换成直流电压输出;
所述调制电路包括第一光电耦合器U3和第二光电耦合器U4,第一光电耦合器U3的发射光体的一引脚外接电阻后与脉冲发生器的第一输出引脚相连,另一引脚接地;第一光电耦合器U3的接收光体的一引脚外接第一电阻R2后与直流电压输入端的正极相连,另一引脚与直流电压输入端的负极相连;第二光电耦合器U4的发射光体的一引脚外接电阻后与脉冲发生器的第二输出引脚相连,另一引脚接地;第二光电耦合器U4的接收光体的一引脚外接第二电阻R4后与直流电压输入端的正极相连,另一引脚与直流电压输入端的负极相连;
微电流互感器T1的初级线圈串接在第一电阻R2和第二电阻R4之间,微电流互感器T1的次级线圈与取样电阻R3并联,取样电阻R3与同步整流电路相连。
进一步的,第一光电耦合器U3的接收光体的两个引脚之间连接有第一保护稳压管D1;第二光电耦合器U4的接收光体的两个引脚之间连接有第二保护稳压管D2。
进一步的,所述同步整流电路包括4个模拟开关,其中两个模拟开关的控制端与 脉冲发生器的第一输出引脚相连;另两个模拟开关的控制端与 脉冲发生器的第二输出引脚相连。
进一步的,所述脉冲发生器为一可产生交替方波信号的脉冲发生电路或者MCU。
本实用新型的有益效果在于:
本实用新型由硬件电路实现对被测直流电压进行调制,使其变成交变的电流信号,再经交流电流互感器(微电流互感器T1)转换传递信号至次级,次级对交流信号进行同步线性整流还原成被测电压的类比值,即可实时精确地测量初级的直流电压。本实用新型中的初级电路不需要提供辅助电源与精密模拟器件,比较容易实现高压隔离与线性直流电压测量,实现结构简单、成本低、线性良好的直流电压隔离测量的目的;可以取代传统的电路以获得更高的经济效益。
本实用新型与传统线性光耦隔离方式相比的具体结果如下:
线性光耦隔离方式 | 本实用新型 | |
隔离器件 | 线性光耦,成本高 | 微电流互感器、开关式光耦,成本低 |
测量端辅助电源 | 需要高精度,高电压隔离的稳压电源,成本高、体积大 | 不需要 |
测量端运算放大器 | 由于线性运放的反馈电流很小,只有几微安-几十微安,因此需要低温飘高精度运放,成本高 | 不需要 |
输出端运算放大器 | 由于线性运放的反馈电流很小,只有几微安-几十微安,因此需要低温飘高精度运放,成本高 | 不需要,或普通运算放大器 |
线性度 | 1% | 与微电流互感器有关,0.2-0.5% |
产品一致性 | 线性光耦参数离散性大,通常达到20%,因此每一台设备都需要调整才能达到1%的精度 | 取决于微电流互感器,一般不需要调整即可达到0.5% |
带宽 | 0-200K | 0-20K |
附图说明
图1为现有技术中隔离测量直流电压的结构框图;
图2为本实用新型所述调制式直流电压互感器的结构框图;
图3为本实用新型所述调制式直流电压互感器的原理图;
图4为实施例一的电路原理图第一部分;
图5为实施例一的电路原理图第二部分;
图6为实施例二的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。
如图2所示,本实用新型提供了一种调制式直流电压互感器,包括脉冲发生器、调制电路、微电流互感器T1和同步整流电路;所述脉冲发生器用于产生方波,并通过两个输出引脚输出交替的方波信号;所述同步整流电路用于将脉冲交变电压转换成直流电压输出。直流电压输入端经调制电路、微电流互感器T1和同步整流电路输出,脉冲发生器与调制电路和同步整流电路均相连。
如图3所示,所述调制电路包括第一光电耦合器U3和第二光电耦合器U4,第一光电耦合器U3的发射光体的一引脚外接电阻R7后与脉冲发生器的第一输出引脚相连,另一引脚接地;第一光电耦合器U3的接收光体的一引脚外接第一电阻R2后与直流电压输入端的正极相连,另一引脚与直流电压输入端的负极相连;第二光电耦合器U4的发射光体的一引脚外接电阻R8后与脉冲发生器的第二输出引脚相连,另一引脚接地;第二光电耦合器U4的接收光体的一引脚外接第二电阻R4后与直流电压输入端的正极相连,另一引脚与直流电压输入端的负极相连;微电流互感器T1的初级线圈串接在第一电阻R2和第二电阻R4之间,微电流互感器T1的次级线圈与取样电阻R3并联,取样电阻R3与同步整流电路相连。为了保护光电耦合器,第一光电耦合器U3的接收光体的两个引脚之间连接有第一保护稳压管D1;第二光电耦合器U4的接收光体的两个引脚之间连接有第二保护稳压管D2。
本实用新型所述的调制式直流电压互感器工作原理如下:
脉冲发生器产生50-100Hz的方波,分别驱动U3,U4交替导通与截止,当脉冲正半周时U3导通时,U4截止,测量端直流电压输入端子为IN+与IN-,电流流向IN+ -> R2->T1-> U3 -> IN-,这样在T1的次级就会产生对应脉冲电流,取样电阻R3上产生相应的电压,电压幅度与输入直流电压成线性关系,脉冲负半周时的电流流向相反。同步整流电路使R3上的脉冲交变电压转换成直流电压以供其他电路采样。
实施例一:
如图4-5所示,本实施例中脉冲发生器包括多个反相器U2,同步整流电路包含4个模拟开关,它受脉冲发生器控制,在脉冲的正半周U1A与U1D导通,在脉冲的负半周的时候U1B与U1C导通,形成一个同步整流电路。
实施例二:
如图6所示,脉冲发生器为一MCU,调制波形产生是由MCU直接产生交替的方波信号,交流电压信号经运算放大器放大至合适的电平,经MCU AD转换,软件取得测量绝对值,这种电路更加简单,适合有MCU的应用场合。
本实用新型不仅局限于上述具体实施方式,本领域一般技术人员根据本实用新型公开的内容,可以采用其它多种具体实施方式实施本实用新型,因此,凡是采用本实用新型的设计结构和思路,做一些简单的变化或更改的设计,都落入本实用新型保护的范围。
Claims (4)
1.一种调制式直流电压互感器,其特征在于,包括脉冲发生器、调制电路、微电流互感器T1和同步整流电路;
所述脉冲发生器用于产生方波,并通过两个输出引脚输出交替的方波信号;所述同步整流电路用于将脉冲交变电压转换成直流电压输出;
所述调制电路包括第一光电耦合器U3和第二光电耦合器U4,第一光电耦合器U3的发射光体的一引脚外接电阻后与脉冲发生器的第一输出引脚相连,另一引脚接地;第一光电耦合器U3的接收光体的一引脚外接第一电阻R2后与直流电压输入端的正极相连,另一引脚与直流电压输入端的负极相连;第二光电耦合器U4的发射光体的一引脚外接电阻后与脉冲发生器的第二输出引脚相连,另一引脚接地;第二光电耦合器U4的接收光体的一引脚外接第二电阻R4后与直流电压输入端的正极相连,另一引脚与直流电压输入端的负极相连;
微电流互感器T1的初级线圈串接在第一电阻R2和第二电阻R4之间,微电流互感器T1的次级线圈与取样电阻R3并联,取样电阻R3与同步整流电路相连。
2.根据权利要求1所述的调制式直流电压互感器,其特征在于,第一光电耦合器U3的接收光体的两个引脚之间连接有第一保护稳压管D1;第二光电耦合器U4的接收光体的两个引脚之间连接有第二保护稳压管D2。
3.根据权利要求1所述的调制式直流电压互感器,其特征在于,所述同步整流电路包括4个模拟开关,其中两个模拟开关的控制端与 脉冲发生器的第一输出引脚相连;另两个模拟开关的控制端与 脉冲发生器的第二输出引脚相连。
4.根据权利要求1所述的调制式直流电压互感器,其特征在于,所述脉冲发生器为一可产生交替方波信号的脉冲发生电路或者MCU。
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CN 201220586572 CN202854213U (zh) | 2012-11-08 | 2012-11-08 | 调制式直流电压互感器 |
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CN102937665A (zh) * | 2012-11-08 | 2013-02-20 | 温州大学 | 调制式直流电压互感器 |
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