CN210090544U - 一种隔离直流电压采样电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种隔离直流电压采样电路，包括VCC电源，VCC电源通过电阻R124连接电阻R136的一端、二极管D14的负极、电容C82的一端、NE555芯片的VCC脚和RST脚，NE555芯片的OUT脚连接电阻R136的另一端和电阻R69的另一端，电阻R69的一端连接光耦U12的阳极，所述光耦U12的发射极连接电容C32的另一端和电阻R69的另一端，电容C32的一端、电阻R69的一端和VINCY脚均连接三极管P1的集电极。本实用新型提供一种隔离直流电压采样电路，通过用NE555芯片+隔离光耦实现隔离直流电压采样代替价格昂贵的国外霍尔电压传感器。

Description

一种隔离直流电压采样电路

技术领域

本实用新型涉及采样点路技术领域，具体来说，涉及一种隔离直流电压采样电路。

背景技术

随着电力电子技术的快速发展，电力电子设备大量应用到电气化铁路牵引、工业生产中电力传动、柔性直流输出电、UPS、航空电源、变频调速、风力发电、光伏发电等领域中，在这些电力电子设备中，经常要将储能设备的直流电压信号采集到控制系统中。使用霍尔电压传感器来实现直流电压的隔离和转换是常用的方法，但国外生产的高性能电压传感器的造价较高，而国产传感器在转换精度和电气隔离等性能上比较欠缺，并且价格也不低。并且霍尔电压传感器体积较大，用在电路板上时，占用较大的面积。

实用新型内容

针对相关技术中的上述技术问题，本实用新型提出一种隔离直流电压采样电路，能够克服现有技术的上述不足。

为实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种隔离直流电压采样电路，包括VCC电源，所述VCC电源通过电阻R124连接电阻R136的一端、二极管D14的负极、电容C82的一端、NE555芯片的VCC脚和RST脚，所述NE555芯片的OUT脚连接电阻R136的另一端和电阻R69的另一端，所述电阻R69的一端连接光耦U12的阳极，所述光耦U12的发射极连接电容C32的另一端和电阻R69的另一端，所述电容C32的一端、电阻R69的一端和VINCY脚均连接三极管P1的集电极，所述三极管P1的发射极连接电阻R97的一端，所述电阻R97的另一端连接三极管P1的基极和光耦U12的集电极，所述NE555芯片的DIS脚连接电阻R131的一端，所述电阻R131的另一端通过电阻单元与VIN输出端连接，所述电阻R131的另一端连接所述NE555芯片的THR脚、TRI脚和电容C47的一端，所述电容C47的另一端、电容C82的另一端、二极管D14的正极和光耦U12的阴极均与所述NE555芯片的GND脚连接。

进一步的，所述的电阻单元包括电阻R135、电阻R134和电阻R132，所述电阻R131的另一端通过电阻R135、电阻R134和电阻R132与VIN输出端连接。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供一种隔离直流电压采样电路，通过用NE555芯片+隔离光耦实现隔离直流电压采样代替价格昂贵的国外霍尔电压传感器。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型实施例所述的一种隔离直流电压采样电路的电路原理图；

图2是NE555芯片的内部原理图。

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所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，根据本实用新型实施例所述的一种隔离直流电压采样电路，包括VCC电源，所述VCC电源通过电阻R124连接电阻R136的一端、二极管D14的负极、电容C82的一端、NE555芯片的VCC脚和RST脚，所述NE555芯片的OUT脚连接电阻R136的另一端和电阻R69的另一端，所述电阻R69的一端连接光耦U12的阳极，所述光耦U12的发射极连接电容C32的另一端和电阻R69的另一端，所述电容C32的一端、电阻R69的一端和VINCY脚均连接三极管P1的集电极，所述三极管P1的发射极连接电阻R97的一端，所述电阻R97的另一端连接三极管P1的基极和光耦U12的集电极，所述NE555芯片的DIS脚连接电阻R131的一端，所述电阻R131的另一端通过电阻单元与VIN输出端连接，所述电阻R131的另一端连接所述NE555芯片的THR脚、TRI脚和电容C47的一端，所述电容C47的另一端、电容C82的另一端、二极管D14的正极和光耦U12的阴极均与所述NE555芯片的GND脚连接。

在一具体实施例中，所述的电阻单元包括电阻R135、电阻R134和电阻R132，所述电阻R131的另一端通过电阻R135、电阻R134和电阻R132与VIN输出端连接。为了方便理解本实用新型的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本实用新型的上述技术方案进行详细说明。

根据本实用新型所述的一种隔离直流电压采样电路，包括VCC电源，VCC电源主要用于为NE555芯片供电，VCC电源提供的电压是12V，电阻R8是芯片U2供电保护电阻，目的是NE555芯片短路后，防止VCC电源短路，同时起NE555芯片的限流作用；二极管D14是7.5V稳压管，电容C1电解电容，目的是给NE555芯片提供一个比较稳定的供电电源电压；VIN脚是待采样的直流电压。光耦U1是隔离光耦，主要作用是隔离传输作用；VINCY是控制器MCU的采样输入口。

从图2可知，NE555芯片内部是由两个电压比较器，三个5K欧姆的等值串联电阻，一个RS触发器，一个放电管T及输出端口。由于三个等值5K欧姆电阻，所以提供了两个基准电压VCC/3和2VCC，当VCC电源为7.5V时，两个基准电压为2.5V和5V。

由图1、图2可知，当电路刚通电开始工作时，电容C47两端电压不能突变，即2脚电压＜2.5V，所以3脚输出高电平，电容C47通过通过电阻R132、电阻R134、电阻R135充电。当电容C47电压值充到5V时，NE555芯片复位，3脚转换为低电平，并且此时电容C47通过NE555芯片内部三极管和电阻R131放电。当电容C47电压放电至2.5V时，NE555芯片置位，3脚又输出高电平，电容C47再次通过电阻R132、电阻R134、电阻R135充电，当电容C47电压值充到5V时，NE555芯片复位，3脚转换为低电平，并且此时电容C47通过NE555芯片内部三极管和电阻R131放电，因此3脚就会输出方波来。

通过示波器可以采样出电容C3两端的电压和NE555芯片输出3脚的电压波形；电容C3的充电时间和放电时间分别为：

T充=2.5V*C3*R15/（VIN-2.5V） （1）

T放=2.5V*C3/R4 （2）

所以方波的占空比D满足：

D=T充/（T充+T放） （3）

由（3）式可知，检测出占空比，就可推算出VIN值。

在次级侧，+3.3VS是次级侧电源，供控制器（MCU）用电；MCU是控制器，负责信号的采集，及数据处理和计算；当NE555芯片3脚为低电平时，光耦U1初级侧发光二极管截止，光耦次级侧截止，电阻R2两端没有电压降，三极管P1截止，因此电阻R9两端电压信号VINCY为低电平；当NE555芯片3脚为高电平时，光耦U1初级侧发光二极管导通，光耦U1次级侧导通，在电阻R2上有电压降产生，三极管P1导通，因此电阻R9两端电压信号VINCY为高电平；方波会通过隔离光耦传输，在VINCY处也会有一个同样的方波；VINCY电压信号为方波型号，通过MCU检测信号占空比D；再根据公式（1）（2）（3）计算出当前的输入直流电压VIN值。

综上所述，本实用新型本实用新型提供一种隔离直流电压采样电路，通过用NE555芯片+隔离光耦实现隔离直流电压采样代替价格昂贵的国外霍尔电压传感器。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种隔离直流电压采样电路，包括VCC电源，其特征在于，所述VCC电源通过电阻R124连接电阻R136的一端、二极管D14的负极、电容C82的一端、NE555芯片的VCC脚和RST脚，所述NE555芯片的OUT脚连接电阻R136的另一端和电阻R69的另一端，所述电阻R69的一端连接光耦U12的阳极，所述光耦U12的发射极连接电容C32的另一端和电阻R69的另一端，所述电容C32的一端、电阻R69的一端和VINCY脚均连接三极管P1的集电极，所述三极管P1的发射极连接电阻R97的一端，所述电阻R97的另一端连接三极管P1的基极和光耦U12的集电极，所述NE555芯片的DIS脚连接电阻R131的一端，所述电阻R131的另一端通过电阻单元与VIN输出端连接，所述电阻R131的另一端连接所述NE555芯片的THR脚、TRI脚和电容C47的一端，所述电容C47的另一端、电容C82的另一端、二极管D14的正极和光耦U12的阴极均与所述NE555芯片的GND脚连接。

2.根据权利要求1所述的一种隔离直流电压采样电路，其特征在于，所述的电阻单元包括电阻R135、电阻R134和电阻R132，所述电阻R131的另一端通过电阻R135、电阻R134和电阻R132与VIN输出端连接。

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