CN204334501U - 一种推挽式高阻隔离放大器 - Google Patents

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刘鑫
陈智勇
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Abstract

本实用新型公开了一种推挽式高阻隔离放大器，包括信号衰减电路，所述信号衰减电路与高阻输入放大变换器输入端连接；所述高阻输入放大变换器输出端与光耦隔离电路连接；所述光耦隔离电路与输出放大电路连接。本实用新型的电路结构简单，所采用的元器件少，成本低廉，且高阻隔离效果好。

Description

一种推挽式高阻隔离放大器
技术领域
本实用新型涉及电力电子领域,特别是一种推挽式高阻隔离放大器。
背景技术
在电力电子领域，设备的信号干扰是个比较常见的问题，特别是在长距离或者干扰较大的工业环境中，很难避免各类干扰源在电路中相互参杂的情况。在一些电子设备运行时，由于一些信号无公共参考电位，且有些信号电压较高，为确保信号不受扰动，正确的构成所需电气回路，要对某些模拟输入信号进行电气隔离。这也是防止元器件之间相互干扰，对设备运行产生影响的必要措施。
目前国际及国内对输入信号的隔离，一般都采用简单的运放隔离电路隔离放大器来实现，它们也存在一些缺点，具体表现在：
1）隔离放大器只能通过单极性直流信号，不具备通过双极性信号的能力，即使可以通过双极性信号，但隔离的效果不强。
2）有些隔离放大器虽然可以实现双极性隔离功能，但所选元器件及材料过多或者较贵，无法既精简又实惠地实现隔离功能。
3）有的即使做到了精简、实惠，但却又无法做到高阻隔离，当其加入设备时，对设备的电气回路产生影响，相当于加入了一个干扰环节。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是，针对上述现有技术的不足，提供一种推挽式高阻隔离放大器。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种推挽式高阻隔离放大器，包括信号衰减电路，所述信号衰减电路与高阻输入放大变换器输入端连接；所述高阻输入放大变换器输出端与光耦隔离电路连接；所述光耦隔离电路与输出放大电路连接。
所述信号衰减电路包括多个串联的分压电阻，所述多个分压电阻分成若干组，相邻两组分压电阻的连接点与短接片连接；或者所述信号衰减电路采用可调电阻，信号衰减电路可将信号衰减到合适大小，作为高阻输入放大变换电路的输入。
所述高阻输入放大变换器包括运算放大器，所述运算放大器的同相输入端与所述信号衰减电路输出端连接；所述运算放大器的输出端与第一三极管、第二三极管的基极连接，所述第一三极管、第二三极管并联，所述第一三极管、第二三极管的集电极均与外部电源连接。该高阻输入放大变换器结构简单，所采用的元器件价格便宜。
所述运算放大器的同相输入端与所述信号衰减电路之间接有RC滤波器，进一步减小高阻输入放大变换器的输出干扰。
与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为：本实用新型的电路结构简单，所采用的元器件少，成本低廉，且高阻隔离效果好。
附图说明
图1为本实用新型一实施例电路原理图；
图2为线性光耦隔离器原理图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型一实施例包括信号衰减电路，所述信号衰减电路与高阻输入放大变换器输入端连接；所述高阻输入放大变换器输出端与光耦隔离电路连接；所述光耦隔离电路与输出放大电路连接。
信号衰减电路包括6个串联的分压电阻（阻值均为200K），该6个分压电阻分成4组（第一、二组均包括两个分压电阻，第三、四组各一个分压电阻），第一组分压电阻一端、第四组分压电阻一端、相邻两组分压电阻的连接点各与一个短接片连接。信号衰减电路还可以采用可调电阻。通过变换短接片位置或调节可调电阻可将信号衰减到合适大小。
高阻输入放大变换器包括运算放大器A1，所述运算放大器A1的同相输入端与所述信号衰减电路输出端连接；所述运算放大器A1的输出端与第一三极管T1、第二三极管T2的基极连接，所述第一三极管、第二三极管并联，所述第一三极管、第二三极管的集电极均与外部电源连接；运算放大器的同相输入端与所述信号衰减电路之间接有RC滤波器。
光耦隔离电路包括两个线性光耦U1和U2，第一线性光耦U1的第一发光二极管阳极与第一三极管的发射极连接；所述第一线性光耦的第一发光二极管阴极通过第一电阻接地；第二线性光耦U2的第一发光二极管阴极与所述第二三极管的发射极连接，所述第二线性光耦的第一发光二极管阳极通过第二电阻接地；所述第一线性光耦的第二发光二极管阳极、第二线性光耦的第二发光二极管阴极均与所述运算放大器的反相输入端连接；所述第一线性光耦的第二发光二极管阴极、第二线性光耦的第二发光二极管阳极均与外部电源连接；所述第一线性光耦的第二发光二极管阳极与第一反馈电阻R1一端连接，所述第一反馈电阻另一端接地；所述第一线性光耦的第三发光二极管阳极、所述第二线性光耦的第三发光二极管阴极均与第二反馈电阻R2输入端连接，所述第二反馈电阻输出端接地；所述第一线性光耦的第三发光二极管阴极、第二线性光耦的第三发光二极管阳极均与电源转换模块连接；输出放大电路包括电压跟随器A2，所述电压跟随器正输入端与所述第二反馈电阻R2输入端连接。
运算放大器A1的电源输入端、电压跟随器的电源输入端均与电压转换模块连接。
本实用新型选用HCNR200线性光耦，如图2，当线性光耦的发光二极管中流过电流IF时，IF、Ipd1、Ipd2满足如下关系：Ipd1= K1IF、Ipd2 =K2IF、K3 =K2/K1，K1、K2分别为发光二极管PD1、PD2的电流传输比， K3为该光耦的传输增益。当进入运放同向输入端的信号是“﹢”极性时，T1管导通，与信号电压成正比的电流i+驱动光耦U1的发光二极管，芯片内的两个光敏二极管受到光照产生漏电流，在R1上产生△u1 压差，引到运放反相输入端构成负反馈，并与输入信号电压u0相等。由于芯片内的两个光敏二极管特性相同，在光照相同的情况下产生相同大小的漏电流，若R1=R2，在R2两端的压差△u2就与△u1相等，即使得△u2与 u0相等。同理当输入信号为“﹣”极性时，通过下方的U2及相应电路使得“-”极性的△u2与 u0相等。R2两端的压差△u2由电压跟随器输出（Vout）。

Claims (6)

1.一种推挽式高阻隔离放大器，其特征在于，包括信号衰减电路，所述信号衰减电路与高阻输入放大变换器输入端连接；所述高阻输入放大变换器输出端与光耦隔离电路连接；所述光耦隔离电路与输出放大电路连接；所述高阻输入放大变换器包括运算放大器，所述运算放大器的同相输入端与所述信号衰减电路输出端连接；所述运算放大器的输出端与第一三极管、第二三极管的基极连接，所述第一三极管、第二三极管并联，所述第一三极管、第二三极管的集电极均与外部电源连接。
2.根据权利要求1所述的推挽式高阻隔离放大器，其特征在于，所述信号衰减电路包括多个串联的分压电阻，所述多个分压电阻分成若干组，相邻两组分压电阻的连接点与短接片连接。
3.根据权利要求1所述的推挽式高阻隔离放大器，其特征在于，所述信号衰减电路采用可调电阻。
4.根据权利要求1所述的推挽式高阻隔离放大器，其特征在于，所述运算放大器的同相输入端与所述信号衰减电路之间接有RC滤波器。
5.根据权利要求1或4所述的推挽式高阻隔离放大器，其特征在于，所述光耦隔离电路包括两个线性光耦，第一线性光耦的第一发光二极管阳极与第一三极管的发射极连接；所述第一线性光耦的第一发光二极管阴极通过第一电阻接地；第二线性光耦的第一发光二极管阴极与所述第二三极管的发射极连接，所述第二线性光耦的第一发光二极管阳极通过第二电阻接地；所述第一线性光耦的第二发光二极管阳极、第二线性光耦的第二发光二极管阴极均与所述运算放大器的反相输入端连接；所述第一线性光耦的第二发光二极管阴极、第二线性光耦的第二发光二极管阳极均与外部电源连接；所述第一线性光耦的第二发光二极管阳极与第一反馈电阻一端连接，所述第一反馈电阻另一端接地；所述第一线性光耦的第三发光二极管阳极、所述第二线性光耦的第三发光二极管阴极均与第二反馈电阻输入端连接，所述第二反馈电阻输出端接地；所述第一线性光耦的第三发光二极管阴极、第二线性光耦的第三发光二极管阳极均与电源转换模块连接。
6.根据权利要求5所述的推挽式高阻隔离放大器，其特征在于，所述输出放大电路包括电压跟随器，所述电压跟随器正输入端与所述第二反馈电阻输入端连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108923780A (zh) * 2018-08-13 2018-11-30 珠海格力电器股份有限公司 信号隔离电路和具有其的光耦通讯电路
JP2019022042A (ja) * 2017-07-14 2019-02-07 株式会社Sirc アイソレータ
CN109669503A (zh) * 2018-12-13 2019-04-23 朱嘉慧 隔离放大器及其比例受控源和积分受控源与互耦器

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