CN206321689U - 一种电压隔离电路及高压隔离检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电压隔离电路，包括差分运算放大模块、第一电阻、第二电阻和光耦隔离模块；所述光耦隔离模块包括封装成一体的第一光电耦合器和第二光电耦合器，所述第一光电耦合器的输入二极管和第二光电耦合器的输入二极管串联；所述差分运算放大模块的同相输入端用于接收高压采样信号。相应的，本实用新型还公开了一种高压隔离检测电路。本实用新型利用封装在一起的两个光电耦合器的温度特性和电流传输比变化规律的一致性以及差分运算放大模块虚短虚断的特性，避免高压采样信号传输受光耦参数特性的影响，扩大高压检测范围，提高高压检测的精确度，从而提高高压供电设备运行的稳定性和可靠性。

Description

一种电压隔离电路及高压隔离检测电路

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种电压隔离电路及高压隔离检测电路。

背景技术

目前大量设备是由高压电源(例如：AC电压，母线电压)驱动的，这些设备的正常运转往往是在控制系统的控制下进行。控制系统在控制这些设备时，需要监视给设备提供能量的高压驱动电源的电压，以此来判断输入电压是否满足安全使用的要求,以免损坏设备。若高压电源电压高于或低于正常范围，控制系统会停止设备的运行。高压检测一侧连接高电压输入，另一侧连接低电压的控制系统，如若不隔离，低压端容易串入高压干扰，导致工作异常，为保证低电压控制系统的安全，高压检测电路必须具有良好的高、低压侧的电气隔离特性。传统的高压隔离检测电路一般通过变压器隔离并把高压电转变为低压电再发送给控制系统进行处理，但是变压器需要很多外围器件配合，成本高，占用空间也大。

现有技术提供了一种高压隔离检测电路，将高压电源通过电阻分压采样，再通过线性光耦实现高压采样端和低压控制端的电气隔离，结构简单，但是线性光耦的线性度受温度影响明显，导致检测精确度不高，并且电压检测范围受线性光耦的线性范围限制，不能够满足宽范围电压检测的要求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种电压隔离电路及高压隔离检测电路，避免高压采样信号传输受光耦参数特性的影响，扩大高压检测范围，提高高压检测的精确度，从而提高高压供电设备运行的稳定性和可靠性。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种电压隔离电路，包括差分运算放大模块、第一电阻、第二电阻和光耦隔离模块；

所述光耦隔离模块包括封装成一体的第一光电耦合器和第二光电耦合器，其中，所述第一光电耦合器的输入二极管和所述第二光电耦合器的输入二极管串联；

所述差分运算放大模块的同相输入端用于接收高压采样信号，所述差分运算放大模块的反相输入端与所述第一光电耦合器的输出三极管的发射极连接，所述差分运算放大模块的输出端与所述第一光电耦合器的输入二极管的正极连接，所述第一光电耦合器的输出三极管的发射极通过所述第二电阻接地，所述第二光电耦合器的输入二极管的负极接地，所述第二光电耦合器的输出三极管的发射极通过所述第一电阻接地。

进一步地，所述光耦隔离模块还包括第三电阻，所述第二光电耦合器的输入二极管的负极通过所述第三电阻接地。

进一步地，所述差分运算放大模块为差分运算放大器。

进一步地，所述第一电阻和所述第二电阻的阻值相等。

本实用新型提供的电压隔离电路，差分运算放大模块接收到高压采样信号后，对所述高压采样信号进行放大并发送给光耦隔离模块，光耦隔离模块对接收到的高压采样电流信号进行隔离传输后通过第一光电耦合器的输出三极管的发射极输出电流信号，所述电流信号通过第二电阻为差分运算放大模块的反相输入端提供输入电压，同时光耦隔离模块通过第二光电耦合器的输出三极管的发射极输出电流信号，所述电流信号通过第一电阻输出经隔离传输的高压采样信号。本实用新型利用封装在一起的两个光电耦合器的温度特性和电流传输比变化规律的一致性以及差分运算放大模块虚短虚断的特性，使得经隔离传输的高压采样信号只与第一电阻和第二电阻的阻值相关，避免高压采样信号传输受光耦参数特性的影响，扩大高压检测范围，提高高压检测的精确度，从而提高设备运行的稳定性和可靠性。

相应地，本实用新型还提供了一种高压隔离检测电路，包括采样模块和电压隔离电路；

所述电压隔离电路为如前所述的电压隔离电路；

所述采样模块包括用于连接高压电电源的采样端和高压采样信号输出端；

所述高压采样信号输出端与所述电压隔离电路中的所述差分运算放大模块的同相输入端连接。

进一步地，所述采样模块还包括第四电阻和第五电阻；

所述第四电阻的第一端与所述采样端连接，所述第四电阻的第二端分别连接所述第五电阻的第一端和所述高压采样信号输出端，所述第五电阻的第二端接地。

本实用新型提供的高压隔离检测电路，采样模块对高压电源进行分压采样，并将采样后的信号发送给差分运算放大模块，差分运算放大模块接收到高压采样信号后，对所述高压采样信号进行放大并发送给光耦隔离模块，光耦隔离模块对接收到的高压采样电流信号进行隔离传输后通过第一光电耦合器的输出三极管的发射极输出电流信号，所述电流信号通过第二电阻为差分运算放大模块的反相输入端提供输入电压，同时光耦隔离模块通过第二光电耦合器的输出三极管的发射极输出电流信号，所述电流信号通过第一电阻输出经隔离传输的高压采样信号。本实用新型利用封装在一起的两个光电耦合器的温度特性和电流传输比变化规律的一致性以及差分运算放大模块虚短虚断的特性，使得经隔离传输的高压采样信号只与第一电阻和第二电阻的阻值相关，避免高压采样信号传输受光耦参数特性的影响，扩大高压检测范围，提高高压检测的精确度，从而提高设备运行的稳定性和可靠性。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种电压隔离电路的电路方框图；

图2是本实用新型提供的一种电压隔离电路的一个实施例的电路原理图；

图3是本实用新型提供的一种高压隔离检测电路的电路方框图；

图4是本实用新型提供的一种高压隔离检测电路的一个实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1，是本实用新型提供的一种电压隔离电路的电路方框图。

本实用新型实施例提供一种电压隔离电路，包括差分运算放大模块2、第一电阻R1、第二电阻R2和光耦隔离模块1；

所述光耦隔离模块1包括封装成一体的第一光电耦合器U1和第二光电耦合器U2，其中，所述第一光电耦合器U1的输入二极管和第二光电耦合器U2的输入二极管串联；

所述差分运算放大模块2的同相输入端+IN用于接收高压采样信号，所述差分运算放大模块2的反相输入端-IN与第一光电耦合器U1的输出三极管的发射极连接，所述差分运算放大模块2的输出端OUT与第一光电耦合器U1的输入二极管的正极连接，所述第一光电耦合器U1的输出三极管的发射极通过第二电阻R2接地，所述第二光电耦合器U2的输入二极管的负极接地，所述第二光电耦合器U2的输出三极管的发射极通过第一电阻R1接地。

在具体实施时，差分运算放大模块2接收到高压采样电压信号后，对所述高压采样电压信号进行放大并发送给光耦隔离模块1，光耦隔离模块1对接收到的高压采样电流信号I1进行隔离传输后通过第一光电耦合器U1的输出三极管的发射极输出电流信号I2，所述电流信号I2通过第二电阻R2为差分运算放大模块2的反相输入端-IN提供输入电压信号I2*R2，同时光耦隔离模块1通过第二光电耦合器U2的输出三极管的发射极输出电流信号I3，所述电流信号I3通过第一电阻R1输出经隔离传输的高压采样电压信号I3*R1。因光耦隔离模块1中的第一光电耦合器U1和第二光电耦合器U2封装在一起，保证了其温度特性和电流传输比变化规律的一致性，同时由于第一光电耦合器U1的输入二极管和第二光电耦合器U2的输入二极管串联，第一光电耦合器U1和第二光电耦合器U2的输入电流信号相同，均为I1，因此第一光电耦合器U1的输出三极管的发射极输出的电流信号I2与第二光电耦合器U2的输出三极管的发射极输出的电流信号I3相等，均为I1*CTR(CTR为电流传输比)。利用差分运算放大模块虚短虚断的特性可得差分运算放大模块2的同相输入端+IN接收到的高压采样电压信号与差分运算放大模块2的反相输入端-IN的输入电压信号相等，为I2*R2，使得经隔离输出的高压采样电压信号I3*R1只与第一电阻R1和第二电阻R2的阻值相关，避免高压采样信号传输受光耦参数特性的影响，扩大高压检测范围，提高高压检测的精确度，从而提高设备运行的稳定性和可靠性。

参见图2，是本实用新型提供的一种电压隔离电路的一个实施例的电路原理图。如图2所示，所述光耦隔离模块1还包括第三电阻R3，所述第二光电耦合器U2的输入二极管的负极通过第三电阻R3接地，其中，第三电阻R3为限流电阻。

进一步地，所述差分运算放大模块2为差分运算放大器U3。

进一步地，所述第一电阻R1和第二电阻R2的阻值相等。当第一电阻R1和第二电阻R2的阻值相等时，经隔离输出的高压采样电压的值与差分运算放大模块接收到的高压采样电压值相等。

参见图3，是本实用新型提供的一种高压隔离检测电路的电路方框图。

本实用新型提供一种高压隔离检测电路，包括采样模块3和电压隔离电路；

所述电压隔离电路为如前所述的电压隔离电路；

所述采样模块3包括用于连接高压电电源的采样端DI和高压采样信号输出端DI；

所述高压采样信号输出端DO与电压隔离电路中的差分运算放大模块2的同相输入端+IN连接。

在具体实施时，采样模块3对高压电源进行分压采样，并将采样后的电压信号发送给电压隔离模块4中的差分运算放大模块2，差分运算放大模块2接收到高压采样电压信号后，对所述高压采样电压信号进行放大并发送给光耦隔离模块1，光耦隔离模块1对接收到的高压采样电流信号I1进行隔离传输后通过第一光电耦合器U1的输出三极管的发射极输出电流信号I2，所述电流信号I2通过第二电阻R2为差分运算放大模块2的反相输入端-IN提供输入电压信号I2*R2，同时光耦隔离模块1通过第二光电耦合器U2的输出三极管的发射极输出电流信号I3，所述电流信号I3通过第一电阻R1输出经隔离传输的高压采样电压信号I3*R1。因光耦隔离模块1中的第一光电耦合器U1和第二光电耦合器U2封装在一起，保证了其温度特性和电流传输比变化规律的一致性，同时由于第一光电耦合器U1的输入二极管和第二光电耦合器U2的输入二极管串联，第一光电耦合器U1和第二光电耦合器U2的输入电流信号相同，均为I1，因此第一光电耦合器U1的输出三极管的发射极输出的电流信号I2与第二光电耦合器U2的输出三极管的发射极输出的电流信号I3相等，均为I1*CTR(CTR为电流传输比)。利用差分运算放大模块虚短虚断的特性可得差分运算放大模块2的同相输入端+IN接收到的高压采样电压信号与差分运算放大模块2的反相输入端-IN的输入电压信号相等，为I2*R2，使得经隔离输出的高压采样电压信号I3*R1只与第一电阻R1和第二电阻R2的阻值相关，避免高压采样信号传输受光耦参数特性的影响，扩大高压检测范围，提高高压检测的精确度，从而提高设备运行的稳定性和可靠性。

进一步地，所述采样模块3还包括第四电阻R4和第五电阻R5；

所述第四电阻R4的第一端与采样端DI连接，所述第四电阻R4的第二端分别连接第五电阻R5的第一端和高压采样信号输出端DO，所述第五电阻R5的第二端接地。

其中采样模块3的工作过程如下：第四电阻R4和第五电阻R5对高压电源进行分压采样，并通过高压采样信号输出端DO将高压采样信号发送至差分运算放大模块2的同相输入端+IN。

本实用新型提供的电压隔离电路及高压隔离检测电路，差分运算放大模块接收到高压采样信号后，对所述高压采样信号进行放大并发送给光耦隔离模块，光耦隔离模块对接收到的高压采样电流信号进行隔离传输后通过第一光电耦合器的输出三极管的发射极输出电流信号，所述电流信号通过第二电阻为差分运算放大模块的反相输入端提供输入电压，同时光耦隔离模块通过第二光电耦合器的输出三极管的发射极输出电流信号，所述电流信号通过第一电阻输出经隔离传输的高压采样信号。本实用新型利用封装在一起的两个光电耦合器的温度特性和电流传输比变化规律的一致性以及差分运算放大模块虚短虚断的特性，使得经隔离传输的高压采样信号只与第一电阻和第二电阻的阻值相关，避免高压采样信号传输受光耦参数特性的影响，扩大高压检测范围，提高高压检测的精确度，从而提高设备运行的稳定性和可靠性。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种电压隔离电路，其特征在于，包括差分运算放大模块、第一电阻、第二电阻和光耦隔离模块；

所述光耦隔离模块包括封装成一体的第一光电耦合器和第二光电耦合器，其中，所述第一光电耦合器的输入二极管和所述第二光电耦合器的输入二极管串联；

所述差分运算放大模块的同相输入端用于接收高压采样信号，所述差分运算放大模块的反相输入端与所述第一光电耦合器的输出三极管的发射极连接，所述差分运算放大模块的输出端与所述第一光电耦合器的输入二极管的正极连接，所述第一光电耦合器的输出三极管的发射极通过所述第二电阻接地，所述第二光电耦合器的输入二极管的负极接地，所述第二光电耦合器的输出三极管的发射极通过所述第一电阻接地。

2.如权利要求1所述的电压隔离电路，其特征在于，所述光耦隔离模块还包括第三电阻，所述第二光电耦合器的输入二极管的负极通过所述第三电阻接地。

3.如权利要求1所述的电压隔离电路，其特征在于，所述差分运算放大模块为差分运算放大器。

4.如权利要求1所述的电压隔离电路，其特征在于，所述第一电阻和所述第二电阻的阻值相等。

5.一种高压隔离检测电路，其特征在于，包括采样模块和电压隔离电路；

所述电压隔离电路为如权利要求1至4任一项所述的电压隔离电路；

所述采样模块包括用于连接高压电电源的采样端和高压采样信号输出端；

所述高压采样信号输出端与所述电压隔离电路中的所述差分运算放大模块的同相输入端连接。

6.如权利要求5所述的高压隔离检测电路，其特征在于，所述采样模块还包括第四电阻和第五电阻；

所述第四电阻的第一端与所述采样端连接，所述第四电阻的第二端分别连接所述第五电阻的第一端和所述高压采样信号输出端，所述第五电阻的第二端接地。