CN203519703U - 一种直流母线电压采样电路 - Google Patents
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Abstract
一种直流母线电压采样电路，涉及一种采样电路。目前，直流母线电压的检测，难以得到精确的母线电压，而且其成本都比较高。本实用新型特征在于：包括采样电阻、平衡电阻、分压电路、第一开关二极管、第二开关二极管、第三开关二极管、运算放大器；采样电阻首端与直流母线电源端相连、采样电阻末端与分压电路、第一开关二极管、运算放大器的同相输入端相连；平衡电阻首端与直流母线接地端相连，其末端与第二开关二极管、运算放大器的反相输入端相连；运算放大器的输出端经第三开关二极管与处理器相连。本技术方案直接对直流母线电压进行分压，成本低，实现了真正意义上的直流母线采样；采用精密电阻实现分压，有效提高了直流母线电压的采样精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种采样电路。
背景技术
在电机控制领域中，由于电机需要带动负载运行，如果指令频率过快，则电动状态将变为发电状态运行，再生出来的能量贮存在母线电容中，而电容的容量有限，就需要对直流母线电压进行及时、准确的检测，并根据检测到的电压信号进行控制及保护，保证电机的安全可靠运行并保护母线电容不被损坏。现有的母线电压采样电路大多是采用变压器或者线性光耦来实现降压采样，由于变压器的精度设计有限而隔离光耦的线性范围较小，因此这两种采样方法都难以得到精确的母线电压，而且其成本都比较高。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种直流母线电压采样电路，以达到减少检测误差的目的。为此，本实用新型采取以下技术方案。
一种直流母线电压采样电路，其特征在于：包括采样电阻、平衡电阻、分压电路、第一开关二极管、第二开关二极管、第三开关二极管、运算放大器；采样电阻首端与直流母线电源端相连、采样电阻末端与分压电路、第一开关二极管、运算放大器的同相输入端相连；平衡电阻首端与直流母线接地端相连，其末端与第二开关二极管、运算放大器的反相输入端相连；运算放大器的输出端经第三开关二极管与处理器相连。直流母线电压经采样电阻采样并经分压电阻分压，将直流母线电压降低至DSP的AD采样范围内，同时通过运算放大器实现了高低压之间的隔离。第一、第二开关二极管用来保护运算放大器，防止输入到运算放大器的电压过高造成运算放大器损坏。本技术方案直接对直流母线电压进行分压，成本低，实现了真正意义上的直流母线采样；采用精密电阻实现分压，有效提高了直流母线电压的采样精度。
作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本实用新型还包括以下附加技术特征。
所述的采样电阻、平衡电阻均由多个电阻串联而成。多个小阻值的电阻串联形成大阻值的采样电阻及平衡电阻，并通过分压电阻使直流母线电压降低至DSP的AD采样范围内。
所述的分压电路包括第十八电阻，第十八电阻的首端与采样电阻末端相连，第十八电阻的末端接地，第一电容与第十八电阻并联连接，所述的第十八电阻的首端通过第三电容与平衡电阻末端相连，所述的平衡电阻的末端连接第九电阻的首端，第二电容与第九电阻并联连接。
所述的采样电阻的末端连接第一开关二极管的控制端；第一开关二极管的正端接地，负端接电源；所述的平衡电阻的末端连接第二开关二极管的控制端，第二开关二极管的正端接地，负端接电源。
所述的运算放大器包括第一运算放大器、第二运算放大器，所述的采样电阻的末端与第一运算放大器的同相输入端相连，所述的平衡电阻的末端与第一运算放大器的反相输入端相连，所述的第一运算放大器的输出端与第九电阻的末端、第二运算放大器的同相输入端相连；所述的第二运算放大器的输出端与第二运算放大器的反相输入端相连。
所述的第二运算放大器的输出端与第十九电阻的首端相连；第十九电阻的末端与第三开关二极管控制端相连；所述的第三开关二极管的正端接地，负端接电源。
所述的第三开关二极管的控制端连接第六电容首端，第六电容的末端接地。
第二运算放大器的输出端连接第五电容的首端，第五电容的末端接地。
所述的第一运算放大器、第二运算放大器的接地端与第四电容首端相连；第四电容的末端与电源相连。
所述的平衡电阻由第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八电阻串联而成；所述的采样电阻由第十、第十一、第十二、第十三、第十四、第十五、第十六、第十七电阻串联而成。
有益效果：本技术方案直接对直流母线电压进行分压，成本低，实现了真正意义上的直流母线采样；采用精密电阻实现分压，有效提高了直流母线电压的采样精度。
附图说明
图1是本实用新型电路图 。
D1-第一开关二极管；D2-第二开关二极管；D3-第三开关二极管；U1-第一运算放大器；U2-第二运算放大器；R1-第一电阻；R2-第二电阻；R3-第三电阻；R4-第四电阻；R5-第五电阻；R6-第六电阻；R7-第七电阻；R8-第八电阻；R9-第九电阻；R10-第十电阻；R11-第十一电阻；R12-第十二电阻；R13-第十三电阻；R14-第十四电阻；R15-第十五电阻；R16-第十六电阻；R17-第十七电阻； R18-第十八电阻；R19-第十九电阻；C1-第一电容；C2-第二电容；C3-第三电容；C4-第四电容；C5-第五电容；C6-第六电容；DSP-处理器。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。
本实用新型包括采样电阻、平衡电阻、分压电路、第一开关二极管D1、第二开关二极管D2、第三开关二极管D3、运算放大器；采样电阻首端与直流母线电源端相连、采样电阻末端与分压电路、第一开关二极管D1、运算放大器的同相输入端相连；平衡电阻首端与直流母线接地端相连，其末端与第二开关二极管D2、运算放大器的反相输入端相连；其中采样电阻、平衡电阻均由多个电阻串联而成。分压电路包括第十八电阻R18，第十八电阻R18的首端与采样电阻末端相连，第十八电阻R18的末端接地，第一电容C1与第十八电阻R18并联连接，第十八电阻R18的首端通过第三电容C3与平衡电阻末端相连，平衡电阻的末端连接第九电阻R9的首端，第二电容C2与第九电阻R9并联连接。
采样电阻的末端连接第一开关二极管D1的控制端；第一开关二极管D1的正端接地，负端接电源；平衡电阻的末端连接第二开关二极管D2的控制端，第二开关二极管D2的正端接地，负端接电源。
运算放大器包括第一运算放大器U1、第二运算放大器U2，采样电阻的末端与第一运算放大器U1的同相输入端相连，平衡电阻的末端与第一运算放大器U1的反相输入端相连，第一运算放大器U1的输出端与第九电阻R9的末端、第二运算放大器U2的同相输入端相连；第二运算放大器U2的输出端与第二运算放大器U2的反相输入端相连。
第二运算放大器U2的输出端与第十九电阻R19的首端相连；第十九电阻R19的末端与第三开关二极管D3控制端相连；第三开关二极管D3的正端接地，负端接电源。
第三开关二极管D3的控制端连接第六电容C6首端，第六电容C6的末端接地。
第二运算放大器的输出端连接第五电容C5的首端，第五电容C5的末端接地。
所述的第一运算放大器U1、第二运算放大器U2的接地端与第四电容C4首端相连；第四电容C4的末端与电源相连。
平衡电阻由第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8串联而成；采样电阻由第十、第十一、第十二、第十三、第十四、第十五、第十六、第十七电阻R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17串联而成。
在本实施例中，运算放大器的型号是LM358；第一开关二极管D1、第二开关二极管D2的型号是BAV99；第三开关二级管D3的型号为BAT54S。
在直流母线310G和310V上分别串联第一至第八电阻R1～R8和第十至第十七电阻R10～R17，进行采样，经过分压电阻，运算放大器将直流母线电压按照分压比例降低至DSP的采样电压范围内，即Vdc信号。再经过第三开关二极管D3对Vdc进行箝位，最终输出到处理器DSP的AD端口，通过软件计算得到对应的实际的直流母线电压值，对驱动器进行过压/欠压保护。
以上图1所示的一种直流母线电压采样电路是本实用新型的具体实施例，已经体现出本实用新型实质性特点和进步，可根据实际的使用需要，在本实用新型的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。
Claims (10)
1.一种直流母线电压采样电路，其特征在于：包括采样电阻、平衡电阻、分压电路、第一开关二极管（D1）、第二开关二极管（D2）、第三开关二极管（D3）、运算放大器；采样电阻首端与直流母线电源端相连、采样电阻末端与分压电路、第一开关二极管（D1）、运算放大器的同相输入端相连；平衡电阻首端与直流母线接地端相连，其末端与第二开关二极管（D2）、运算放大器的反相输入端相连；运算放大器的输出端经第三开关二极管（D3）与处理器（DSP）相连。
2.根据权利要求1所述的一种直流母线电压采样电路，其特征在于：所述的采样电阻、平衡电阻均由多个电阻串联而成。
3.根据权利要求2所述的一种直流母线电压采样电路，其特征在于：所述的分压电路包括第十八电阻（R18），第十八电阻（R18）的首端与采样电阻末端相连，第十八电阻（R18）的末端接地，第一电容（C1）与第十八电阻（R18）并联连接，所述的第十八电阻（R18）的首端通过第三电容（C3）与平衡电阻末端相连，所述的平衡电阻的末端连接第九电阻（R9）的首端，第二电容（C2）与第九电阻（R9）并联连接。
4.根据权利要求3所述的一种直流母线电压采样电路，其特征在于：所述的采样电阻的末端连接第一开关二极管（D1）的控制端；第一开关二极管（D1）的正端接地，负端接电源；所述的平衡电阻的末端连接第二开关二极管（D2）的控制端，第二开关二极管（D2）的正端接地，负端接电源。
5.根据权利要求4所述的一种直流母线电压采样电路，其特征在于：所述的运算放大器包括第一运算放大器（U1）、第二运算放大器（U2），所述的采样电阻的末端与第一运算放大器（U1）的同相输入端相连，所述的平衡电阻的末端与第一运算放大器（U1）的反相输入端相连，所述的第一运算放大器（U1）的输出端与第九电阻（R9）的末端、第二运算放大器（U2）的同相输入端相连；所述的第二运算放大器（U2）的输出端与第二运算放大器（U2）的反相输入端相连。
6.根据权利要求5所述的一种直流母线电压采样电路，其特征在于：所述的第二运算放大器（U2）的输出端与第十九电阻（R19）的首端相连；第十九电阻（R19）的末端与第三开关二极管（D3）控制端相连；所述的第三开关二极管（D3）的正端接地，负端接电源。
7.根据权利要求6所述的一种直流母线电压采样电路，其特征在于：所述的第三开关二极管（D3）的控制端连接第六电容（C6）首端，第六电容（C6）的末端接地。
8.根据权利要求7所述的一种直流母线电压采样电路，其特征在于：第二运算放大器的输出端连接第五电容（C5）的首端，第五电容（C5）的末端接地。
9.根据权利要求8所述的一种直流母线电压采样电路，其特征在于：所述的第一运算放大器（U1）、第二运算放大器（U2）的接地端与第四电容（C4）首端相连；第四电容（C4）的末端与电源相连。
10.根据权利要求9所述的一种直流母线电压采样电路，其特征在于：所述的平衡电阻由第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八电阻（R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8）串联而成；所述的采样电阻由第十、第十一、第十二、第十三、第十四、第十五、第十六、第十七电阻（R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17）串联而成。
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