CN209072361U - 一种蒸镀电源用交流电压信号采样电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种蒸镀电源用交流电压信号采样电路，包括：降压差分采样电路、电子整流电路和放大缓冲输出电路，三者依序串联；降压差分采样电路用于采集高压交流电压信号，并在对高压交流电压信号进行降压后通过差分放大电路输出低压交流电压信号；电子整流电路用于对低压交流电压信号进行整流并输出直流脉动电压信号；放大缓冲输出电路用于在对直流脉动电压信号进行放大后通过电压跟随器输出低压直流电压信号。本实用新型运用降压差分采样—电子整流—输出放大缓冲电路的相互配合，对交流高电压信号进行采样，实现了对采样信号的快速响应，同时也使得采样电路的电气性能更加稳定可靠，能够较好适应负载工况复杂的情况，有效避免采样设备损坏。

Description

一种蒸镀电源用交流电压信号采样电路

技术领域

本实用新型涉及交流电压采样技术领域，尤其涉及一种蒸镀电源用交流电压信号采样电路。

背景技术

在真空式蒸镀设备中，需要配套大功率的交流电源为蒸镀时提供能量。目前，真空式蒸镀设备广泛使用以大功率可控硅为核心元件的电源，该类电源适应度广、成熟度、可靠性较高。

针对这类电源，传统的交流电压信号采样电路通常使用反馈变压器作为采样元件，此类采样元件一则响应时间较长；二则由于蒸镀电源的负载位于真空室内，负载存在短路、启动冲击大等复杂工况，负载在复杂工况时易产生多次电压谐波尖峰，使反馈变压器原边绕组过量发热造成断路损坏，进而导致设备故障，影响正常生产。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种蒸镀电源用交流电压信号采样电路，以实现对采样信号的快速响应以及提高采样电路电气性能的稳定可靠度。

为解决上述问题，本实用新型所述的一种蒸镀电源用交流电压信号采样电路，该采样电路包括：降压差分采样电路、电子整流电路和放大缓冲输出电路，三者依序串联；所述降压差分采样电路用于采集高压交流电压信号，并在对所述高压交流电压信号进行降压后通过差分放大电路输出低压交流电压信号；所述电子整流电路用于对所述低压交流电压信号进行整流并输出直流脉动电压信号；所述放大缓冲输出电路包括依序串联的直流信号放大电路和电压跟随器，用于在对所述直流脉动电压信号进行放大后通过所述电压跟随器输出低压直流电压信号。

优选的，所述降压差分采样电路包括第一运放，一端为第一采样输入端、另一端与所述第一运放反相端连接的第一降压电阻，一端为第二采样输入端、另一端与所述第一运放同相端连接的第二降压电阻以及两端跨接在所述第一运放反相端和输出端的第三降压电阻；所述第一运放的输出端为所述降压差分采样电路的输出端。

优选的，所述降压差分采样电路还包括两端跨接在所述第一运放反相端和输出端、与所述第三降压电阻并联的反馈电容。

优选的，所述电子整流电路包括第二运放以及两端跨接在所述第二运放反相端和输出端的整流回路；所述第二运放反相端连接所述降压差分采样电路的输出端。

优选的，所述整流回路包括第一整流二极管、第二整流二极管和第二电阻，前两者同向串联后与后者并联；处于二极管阴极一侧的并联公共端与所述第二运放反相端连接，处于二极管阳极一侧的并联公共端作为所述电子整流电路的输出端，所述第二运放输出端连接至两个二极管之间。

优选的，所述放大缓冲输出电路中直流信号放大电路包括第三运放以及两端跨接在所述第三运放反相端和输出端的第四电阻；所述第三运放反相端连接所述电子整流电路的输出端，输出端连接所述电压跟随器的输入端。

优选的，所述放大缓冲输出电路中直流信号放大电路还包括两端跨接在所述第三运放反相端和输出端、与所述第四电阻并联的平滑滤波电容。

优选的，所述电压跟随器具体为射极跟随器。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型中，通过降压差分采样电路、电子整流电路和放大缓冲输出电路的配合，对交流高电压信号进行采样，一方面实现了对采样信号的快速响应，另一方面使得采样电路的电气性能更加稳定可靠，能够较好适应负载工况复杂的情况，有效避免采样设备损坏。

2、本实用新型采样电路，可采样电压范围为10—500V交流电压，且隔离度高，通用性强，可替代电阻类、变压器类型的反馈采样电路。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本实用新型实施例提供的蒸镀电源用交流电压信号采样电路的结构框图。

图2为本实用新型实施例提供的蒸镀电源用交流电压信号采样电路的电路结构图。

图中：100—降压差分采样电路，101—电子整流电路，102—放大缓冲输出电路。

具体实施方式

参考图1，本实用新型实施例提供了一种蒸镀电源用交流电压信号采样电路，其主要包括降压差分采样电路100、电子整流电路101和放大缓冲输出电路102，三者依序串联。

其中，降压差分采样电路100用于采集高压交流电压信号，并在对高压交流电压信号进行降压后通过差分放大电路输出低压交流电压信号。电子整流电路101用于对低压交流电压信号进行整流并输出直流脉动电压信号。放大缓冲输出电路102包括依序串联的直流信号放大电路和电压跟随器，用于在对直流脉动电压信号进行放大后通过电压跟随器输出低压直流电压信号。

传统的变压器降压采样电路，采样电压经过变压器降压→二极管整流→滤波后获得采样信号；本实用新型采样电路中，采样电压经过电阻降压→差分输入→电子整流→滤波放大后获得采样信号，由于取消了变压器的磁耦合环节，各级电路直接电子式耦合，能够更加快速、直接的获得采样信号。

参考图2，上述降压差分采样电路100具体包括第一运放U1A，一端为第一采样输入端AC1、另一端与第一运放U1A反相端连接的第一降压电阻，一端为第二采样输入端AC2、另一端与第一运放U1A同相端连接的第二降压电阻以及两端跨接在第一运放U1A反相端和输出端的第三降压电阻R8；第一运放U1A的输出端为降压差分采样电路的输出端。另外，在实际应用中，第一运放U1A同相端会设置第一偏置电阻R7，第一偏置电阻R7另一端连接供电电源地端GND。

在工作时，上述第一降压电阻和第二降压电阻将输入的高压交流电压衰减约100倍，第一运放U1A负责形成抗干扰能力强的差分放大部分，第一偏置电阻R7为运放提供适当的偏置电流，稳定其工作。进一步地，还可以增设与第三降压电阻R8并联的反馈电容C1，其两端跨接在第一运放U1A反相端和输出端，反馈电容C1能够在输入电压较低时防止运放产生振荡。

此外，上述第一降压电阻和第二降压电阻均可以由多个小阻值的电阻串联形成，相较用一个大阻值的电阻，用多个小阻值的电阻能够更好处理线路板的绝缘与安全问题。比如，第一降压电阻可以由阻值相等的电阻R1、电阻R2和电阻R3串联构成，第二降压电阻可以由阻值相等的电阻R4、电阻R5和电阻R6串联构成。

参考图2，上述电子整流电路101具体包括第二运放U1B以及两端跨接在第二运放U1B反相端和输出端的整流回路；第二运放U1B反相端连接上述降压差分采样电路100的输出端，即上述第一运放U1A的输出端，电子整流电路101的输出端从整流回路引出。进一步地，上述整流回路具体包括第一整流二极管D1、第二整流二极管D2和第二电阻R10，前两者同向串联后与后者并联；处于二极管阴极一侧的并联公共端与第二运放U1B反相端连接，处于二极管阳极一侧的并联公共端作为电子整流电路的输出端，第二运放U1B输出端连接至两个二极管之间。

在实际应用中，通常还会在第二运放U1B反相端与第一运放U1A输出端之间、整流回路之前设置第一电阻R9，用于平衡上级电路与本级电路的输出输入阻抗，与本级电路R10电阻组成信号比例放大电路；第二运放U1B同相端会设置第二偏置电阻R15。

其中，上述第一整流二极管D1和第二整流二极管D2组成全波整流电路，分别对交流信号的正半波、负半波进行整流；使用运放与二极管的配合，避免了二极管的0.7V管压降，提高了采样电压的线性度。

参考图2，上述放大缓冲输出电路102中直流信号放大电路对输入直流脉动电压信号进行适度放大，其包括第三运放U1C以及两端跨接在第三运放U1C反相端和输出端的第四电阻R12；第三运放U1C反相端连接电子整流电路101的输出端，输出端连接电压跟随器的输入端。在实际应用中，通常还会在电子整流电路101输出端与第三运放U1C反相端之间、第四电阻R12之前设置第三电阻R11，用于平衡上级电路与本级电路的输出输入阻抗，与本级电路R12电阻组成信号比例放大电路；第三运放U1C同相端会设置第三偏置电阻R13。

其中，电压跟随器可以为射极跟随器，具体为第四运放U1D反相端与输出端相连形成，第四运放U1D的同相端作为电压跟随器的输入端。在实际应用中，还会在电压跟随器输入端和输出端分设两个隔离电阻R14和R15。

进一步地，还可以增设与第四电阻R12并联的平滑滤波电容C2，其两端跨接在第三运放U1C反相端和输出端，平滑滤波电容C2能够降低直流信号的脉动幅度。

工作时，放大缓冲输出电路102对上级电路的直流脉动电压信号进行放大、滤波、缓冲。使用运放与阻容的配合，提高直流采样电压幅值和带载能力，降低直流采样电压的脉动幅值。

在实际制造过程中，上述第一降压电阻和第二降压电阻可以选用1%精度金属膜电阻；上述各运放可以采用LM248型号，该运放工作极限参数高，适宜工业化应用场合；平滑滤波电容C2可以选用聚丙烯材质的电容。

综上，使用时，将10V-500V交流电压信号通过输入接口AC1和AC2接入降压电阻回路R1~R3，R4~R6，降压衰减至低压交流电压信号；通过电子整流电路101将低压交流电压信号变换为直流脉动电压信号，后续电路对直流脉动电压信号进行放大、滤波、缓冲，输出与输入高压交流电压信号对应的低压直流电压信号。

以上对本实用新型所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的结构及其核心思想。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，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种蒸镀电源用交流电压信号采样电路，其特征在于，该采样电路包括：

降压差分采样电路、电子整流电路和放大缓冲输出电路，三者依序串联；

所述降压差分采样电路用于采集高压交流电压信号，并在对所述高压交流电压信号进行降压后通过差分放大电路输出低压交流电压信号；

所述电子整流电路用于对所述低压交流电压信号进行整流并输出直流脉动电压信号；

所述放大缓冲输出电路包括依序串联的直流信号放大电路和电压跟随器，用于在对所述直流脉动电压信号进行放大后通过所述电压跟随器输出低压直流电压信号。

2.如权利要求1所述的采样电路，其特征在于，所述降压差分采样电路包括第一运放（U1A），一端为第一采样输入端（AC1）、另一端与所述第一运放（U1A）反相端连接的第一降压电阻，一端为第二采样输入端（AC2）、另一端与所述第一运放（U1A）同相端连接的第二降压电阻以及两端跨接在所述第一运放（U1A）反相端和输出端的第三降压电阻（R8）；所述第一运放（U1A）的输出端为所述降压差分采样电路的输出端。

3.如权利要求2所述的采样电路，其特征在于，所述降压差分采样电路还包括两端跨接在所述第一运放（U1A）反相端和输出端、与所述第三降压电阻（R8）并联的反馈电容（C1）。

4.如权利要求1所述的采样电路，其特征在于，所述电子整流电路包括第二运放（U1B）以及两端跨接在所述第二运放（U1B）反相端和输出端的整流回路；所述第二运放（U1B）反相端连接所述降压差分采样电路的输出端。

5.如权利要求4所述的采样电路，其特征在于，所述整流回路包括第一整流二极管（D1）、第二整流二极管（D2）和第二电阻（R10），前两者同向串联后与后者并联；处于二极管阴极一侧的并联公共端与所述第二运放（U1B）反相端连接，处于二极管阳极一侧的并联公共端作为所述电子整流电路的输出端，所述第二运放（U1B）输出端连接至两个二极管之间。

6.如权利要求1所述的采样电路，其特征在于，所述放大缓冲输出电路中直流信号放大电路包括第三运放（U1C）以及两端跨接在所述第三运放（U1C）反相端和输出端的第四电阻（R12）；所述第三运放（U1C）反相端连接所述电子整流电路的输出端，输出端连接所述电压跟随器的输入端。

7.如权利要求6所述的采样电路，其特征在于，所述放大缓冲输出电路中直流信号放大电路还包括两端跨接在所述第三运放（U1C）反相端和输出端、与所述第四电阻（R12）并联的平滑滤波电容（C2）。

8.如权利要求6或7所述的采样电路，其特征在于，所述电压跟随器具体为射极跟随器。