CN211505689U - 一种有源滤波器差分采样电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种有源滤波器差分采样电路，包括：运算放大器、输入单元、反馈单元及输出单元；所述输入单元有两路，输入端分别与直流电压的正极和负极相连接；输出端分别与运算放大器的反相端及同相端相连接；所述反馈单元接在所述运算放大器的反相端与输出端之间；所述输出单元的输入端接所述运算放大器的输出端，输出端接后续的AD采样电路。本实用新型利用全差分运放的采样原理，直接对输入电压的两端的压差进行全差分采样，从而完全消除了地线上因为大电流或者远距离传输产生的压降带来的误差，并且可以抵消高频时输出相移对采样造成的影响，消除共模高频噪声对于采样的影响，大幅度提高了APF系统的直流电压控制精度。

Description

一种有源滤波器差分采样电路

技术领域

本实用新型涉及一种有源电力滤波器领域，特别是涉及一种有源电力滤波器的电压信号采样电路。

背景技术

近些年来随着电力电子器件在生产使用中的广泛应用，导致了大量变流型负荷，造成了电网谐波污染，从而降低了电力系统的供电质量，对用户设备的安全运行构成威胁。APF(Active Power Filter,有源电力滤波器)能有效的抑制电力系统中由于非线性负荷而引起的谐波污染，是一种主动式的谐波补偿装置。在有源电力滤波器的运行过程中，需要实时跟踪直流侧电压，直流侧的电压采样对系统来说至关重要，采用差分采样电路是直流电压采样电路设计中一种最常用的重要集成电路模块。

常规的电压采样电路通过电阻分压构成，即将分压电阻上的电压信号，通过电压跟随电压直接接入采样芯片。这种采样电路结构简单，成本较低，但是存在的缺陷也极为明显。当输出负载电流比较大时，大电流要流过输出端地电位和芯片地电位点，这会造成两个地电位点产生电压差，从而使输出电压采样信号不准确，导致电压检测不准，影响性能。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种有源滤波器差分采样电路，用于解决现有技术中当输出负载电流比较大时，大电流要流过输出端地电位和芯片地电位点，这会造成两个地电位点产生电压差，从而使输出电压采样信号不准确，导致电压检测不准，影响性能的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种有源滤波器差分采样电路，包括：比较器单元、输入单元、反馈单元及输出单元；

所述输入单元有两路，一路的输入端与直流电压的正极相连接，另一路的输入端与直流电压的负极相连接；一路的输出端与运算放大器的同相端相连接，另一路的输出端与运算放大器的反相端相连接；

所述反馈单元接在所述运算放大器的反相端与输出端之间；

所述输出单元的输入端接所述运算放大器的输出端，输出端接后续的AD采样电路。

于本实用新型的一实施例中，所述输入单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R3及电阻R4；

电阻R1的一端接直流电压的正极，另一端接电阻R2的一端；电阻R2的另一端接运算放大器的反相端；

电阻R3的一端接直流电压的负极，另一端接电阻R4的一端；电阻R4的另一端接运算放大器的同相端。

于本实用新型的一实施例中，所述反馈单元包括电阻R6；电阻R6接在所述运算放大器的反相端及输出端之间。

于本实用新型的一实施例中，所述输出单元包括电阻R7及电容C1；电阻R7的一端接运算放大器的输出端，另一端接电容C1的一端及后续的AD采样电路，电容C1的另一端接地。

于本实用新型的一实施例中，所述比较器单元采用双电源运算放大器。

于本实用新型的一实施例中，所述运算放大器的同相端还接有电阻R5。

如上所述，本实用新型的一种有源滤波器差分采样电路，利用全差分运放的采样原理，直接对输入电压的两端的压差进行全差分采样，从而完全消除了地线上因为大电流或者远距离传输产生的压降带来的误差，并且可以抵消高频时输出相移对采样造成的影响，消除共模高频噪声对于采样的影响，大幅度提高了APF系统的直流电压控制精度。

附图说明

图1显示为本实用新型的接线示意图。

元件标号说明：

1、比较器单元；2、输入单元；3、反馈单元；4、输出单元。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1，本实用新型提供一种有源滤波器差分采样电路，包括：比较器单元1、输入单元2、反馈单元3及输出单元4；

所述比较器单元1采用双电源运算放大器U1。

所述输入单元2包括电阻R1、电阻R2、电阻R3及电阻R4；电阻R1、电阻R2串联后接在直流电压的正极VDC₊和运算放大器U1的反相端之间；电阻R3、电阻R4串联后接在直流电压的负极VDC-和运算放大器U1的同相端之间；

本实施例中运算放大器U1采用型号为OPA2227的高精度低噪声运算放大器，运算放大器U1采用双电源工作模式，为配合输入电压的输入范围，本实施例中的工作电压为±15V；运算放大器U1的同相端还接有电阻R5，用于平衡偏置电流带来的运放输入端的电压失调值。

为了提高增益稳定性及减小非线性失真，在所述运算放大器U1的反相端与输出端之间接有反馈单元3。反馈单元3包括电阻R6。

所述输出单元4包括限流电阻R7及电容C1，电容C1使输出纹波更小，输出信号更稳定。输出单元4的输出端接后续的AD采样电路。

本实用新型对输入电压两端的压差进行全差分采样，实际使用时，运算放大器U1的第8引脚接入+15V电源，第4引脚接入-15V电源，上电后，直流电压的正极VDC₊与直流电压的负极VDC-经过电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6及运算放大器U1构成的差分电路，得到输出电压：

代入实际参数即可得到输出电压值。

输出电压值与所选的电阻值相关，应尽量选择精度高的电阻，此外，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4尽量选择线性度一致的电阻。

综上所述，本实用新型利用全差分运放的采样原理，直接对输入电压的两端的压差进行全差分采样，从而完全消除了地线上因为大电流或者远距离传输产生的压降带来的误差，并且可以抵消高频时输出相移对采样造成的影响，消除共模高频噪声对于采样的影响，大幅度提高了APF系统的直流电压控制精度。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种有源滤波器差分采样电路，其特征在于，包括：比较器单元、输入单元、反馈单元及输出单元；

所述输入单元有两路，一路的输入端与直流电压的正极相连接，另一路的输入端与直流电压的负极相连接；一路的输出端与运算放大器的同相端相连接，另一路的输出端与运算放大器的反相端相连接；

所述反馈单元接在所述运算放大器的反相端与输出端之间；

所述输出单元的输入端接所述运算放大器的输出端，输出端接后续的AD采样电路。

2.根据权利要求1所述的一种有源滤波器差分采样电路，其特征在于：所述输入单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R3及电阻R4；

电阻R1的一端接直流电压的正极，另一端接电阻R2的一端；电阻R2的另一端接运算放大器的反相端；

电阻R3的一端接直流电压的负极，另一端接电阻R4的一端；电阻R4的另一端接运算放大器的同相端。

3.根据权利要求1所述的一种有源滤波器差分采样电路，其特征在于：所述反馈单元包括电阻R6；电阻R6接在所述运算放大器的反相端及输出端之间。

4.根据权利要求1所述的一种有源滤波器差分采样电路，其特征在于：所述输出单元包括电阻R7及电容C1；电阻R7的一端接运算放大器的输出端，另一端接电容C1的一端及后续的AD采样电路，电容C1的另一端接地。

5.根据权利要求1所述的一种有源滤波器差分采样电路，其特征在于：所述比较器单元采用双电源运算放大器。

6.根据权利要求1所述的一种有源滤波器差分采样电路，其特征在于：所述运算放大器的同相端还接有电阻R5。

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