CN213341978U - 单个四运放芯片用于多种功能电路架构、三相逆变电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电力电子领域，特别涉及一种单个四运放芯片用于多种功能电路架构、三相逆变电路，包括：四运放芯片，其集成有四路运算放大器；以所述四运放芯片其中两路运算放大器搭建出的两路电流采样信号放大电路；以所述四运放芯片另外一路运算放大器搭建出的低压差线性稳压器；以所述四运放芯片剩余一路运算放大器搭建出的电流采样信号放大电路或比较器电路。本实用新型提供一种单个四运放芯片同时用于信号放大电路、比较器电路及低压差线性稳压器电路的架构，能在不同场景和需求下灵活组合使用，实现四运放芯片多用途，避免多个芯片使用，大大降低产品成本和PCB面积。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力电子领域，特别涉及一种单个四运放芯片用于多种功能电路架构、三相逆变电路。
背景技术
很多电力电子电路需要进行电流采样，例如开关电源buck、反激、半桥、全桥、电机驱动的逆变器，需要用到运算放大器进行采样信号放大,同时电力电子电路需要做过流/短路保护，需要用到比较器做信号比较，另外无论运算放大器还是比较器还是MCU都需要供电，因此需要使用线性稳压器或者DC-DC芯片。目前，电力电子电路中，为了满足上述电路功能，运算放大器、比较器、线性稳压器或者DC-DC芯片都要使用，其缺点是使用的芯片太多，产品的成本较高，印制电路板面积增大，从而导致该产品在市场上的价格较高，竞争力下降。
实用新型内容
针对上述现在技术的缺点，本实用新型提供一种使用单个四运放芯片同时用于实现电流采样信号放大电路、比较器电路及低压差线性稳压器电路，将原来需要至少三个芯片的方案改为现在只需要单个运算放大器芯片，使得产品的成本可以成倍的降低，并且能够适应不同的电路需求，在实际使用过程中实用性更强。
为达到上述目的，本实用新型采用下述方案实现：
一种单个四运放芯片用于多种功能电路架构，包括：
四运放芯片，其集成有四路运算放大器；
以所述四运放芯片其中两路运算放大器搭建出的两路电流采样信号放大电路；
以所述四运放芯片另外一路运算放大器搭建出的低压差线性稳压器；
以所述四运放芯片剩余一路运算放大器搭建出的电流采样信号放大电路或比较器电路。
进一步地，所述电流采样信号放大电路包括电阻R40、电阻R42、电阻R50、电阻R52、所述四运放芯片中的一路运算放大器U2A，外部采样电阻两端分别经电阻R42、电阻R50连接至运算放大器U2A两个输入端，运算放大器U2A正向输入端经电阻R40接到直流参考电压Vref，运算放大器U2A输出端经ADC模块连接至外部主控芯片且经电阻R52回连至反向输入端。
作为一种实施方案，所述低压差线性稳压器包括电阻R61、电阻R62、电阻R68、电阻R63、三端基准电压芯片、所述四运放芯片中的一路运算放大器U2B，输入电压Vin依次经电阻R61、电阻R62、电阻R68连接至地，三端基准电压芯片的管脚A接地，电阻R62与电阻R68的接点与三端基准电压芯片的管脚REF相连，电阻R61与电阻R62的接点与三端基准电压芯片的管脚K相连，三端基准电压芯片的管脚K接到运算放大器U2B的正向输入端，运算放大器U2B的输出端Vout经电阻R63回连到其反向输入端。
作为另一种实施方案，所述低压差线性稳压器包括电阻R61、电阻R62、电阻R68、电阻R63、三端基准电压芯片、所述四运放芯片中的一路运算放大器U2B，输入电压Vin依次经电阻R61、三端基准电压芯片连接至地，三端基准电压芯片的管脚REF和管脚K一起连接到运算放大器U2B的正向输入端，三端基准电压芯片的管脚A接地；电阻R63、电阻R62与电阻R68串联至运算放大器U2B的输出端和GND之间，电阻R62与电阻R68的连接点与运算放大器U2B的反向输入端连接。
进一步地，所述电阻R63由0个或者多个电阻串联而成。
进一步地，所述三端基准电压芯片是431基准芯片。
进一步地，所述比较器电路包括电阻R69、电阻R66、电阻R70、所述四运放芯片中的一路运算放大器U2C，外部被采样器件的正端经电阻R69接到运算放大器U2C的反向输入端，外部被采样器件的负端经过电阻R66、电阻R70与基准电压Vref分压后连接到运算放大器U2C的正向输入端，运算放大器U2C的输出端连接到外部主控芯片。
进一步地，所述四运放芯片是LM324。
还提供一种三相逆变电路，其包括上述单个四运放芯片用于多种功能电路架构。
与现有技术相比，本实用新型提供一种单个四运放芯片同时用于信号放大电路、比较器电路及低压差线性稳压器电路的架构，能在不同场景和需求下灵活组合使用，实现四运放芯片多用途，避免多个芯片使用，大大降低产品成本和PCB面积。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的台件。
图1是四运放芯片U2的A运放用于电流采样信号放大电路的电路示意。
图2是四运放芯片U2的C运放用于比较器电路的电路示意。
图3是四运放芯片U2的B运放用于低压差线性稳压器电路的一种电路形态示意。
图4是四运放芯片U2的B运放用于低压差线性稳压器电路的另一种电路形态示意。
图5是四运放芯片LM324的内部框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例1
本实施例的单个四运放芯片用于多种功能电路架构，所使用的四运放芯片为LM324，其内部结构如图5所示，集成有ABCD四路运放。
四路运放中的其中三路用于构建三路电流采样信号放大电路，各路电流采样信号放大电路结构相同，以A路运放为例，如图1所示，电流采样信号放大电路包括电阻R40、电阻R42、电阻R50、电阻R52、四运放芯片中的一路运算放大器U2A，其电路连接结构为外部采样电阻两端分别经电阻R42、电阻R50连接至运算放大器U2A两个输入端，运算放大器U2A正向输入端经电阻R40接到直流参考电压Vref，运算放大器U2A输出端经ADC模块连接至主控芯片且经电阻R52回连至反向输入端。使用时，采样电阻的两端电压经运算放大器U2A进行差分放大后输出给外部主控芯片进行信号采集，其中，R52/R50＝R40/R42放大倍数为电阻R52/电阻R50。
四路运放中的剩余一路用于构建低压差线性稳压器，如图3所示，低压差线性稳压器的一种电路形态包括电阻R61、电阻R62、电阻R68、电阻R63、431基准芯片、四运放芯片中的一路运算放大器U2B，其电路连接结构为：输入电压Vin依次经电阻R61、电阻R62、电阻R68连接至地从而分压，431基准芯片的管脚A接地，电阻R62与电阻R68的接点与431基准芯片的管脚REF相连，电阻R61与电阻R62的接点与431基准芯片的管脚K相连，431基准芯片的管脚K接到运算放大器U2B的正向输入端，运算放大器U2B的输出端Vout经电阻R63回连到其反向输入端，其中，电阻R63可以是0个或者多个电阻串联，用于分担Vin到Vout之间的功耗。
上述电路形态的低压差线性稳压器的机理是，前级由电阻R61、电阻R62、电阻R68分压提供一个低压差，由431基准芯片做精准稳压，运算放大器U2B做跟随隔离，避免前后级影响，形成稳定精准的低压输出给到外部主控芯片及相应运放供电。
如图4所示，低压差线性稳压器的一种电路形态包括电阻R61、电阻R62、电阻R68、电阻R63、三端基准电压芯片、所述四运放芯片中的一路运算放大器U2B，输入电压Vin依次经电阻R61、三端基准电压芯片连接至地，三端基准电压芯片的管脚REF和管脚K一起连接到运算放大器U2B的正向输入端，三端基准电压芯片的管脚A接地；电阻R63、电阻R62与电阻R68串联至运算放大器U2B的输出端和GND之间，电阻R62与电阻R68的连接点与运算放大器U2B的反向输入端连接。
上述电路形态的低压差线性稳压器的机理是，由输入电压Vin经电阻R61提供一个低压差，由431基准芯片做精准稳压，由电阻R62、电阻R68进行反馈调节，形成稳定精准的低压输出给到外部主控芯片及相应运放供电。
实施例2
实施例2是在实施例1的基础上，将四路运放中用于电流采样信号放大电路的其中一路，改为用于构建比较器电路，则四路运放中只有两路用于构建三路电流采样信号放大电路，应用至逆变器时，逆变器的两路电路通过检测手段获得，第三路通过IA+I B+IC＝0计算出来。
如图2所示，比较器电路包括电阻R69、电阻R66、电阻R70、四运放芯片中的一路运算放大器U2C，连接时，外部被采样器件的正端经电阻R69接到运算放大器U2C的反向输入端，外部被采样器件的负端经过电阻R66、电阻R70与基准电压Vref分压后连接到运算放大器U2C的正向输入端，运算放大器U2C的输出端连接到外部主控芯片，连接后，运算放大器U2C保持开环状态，实现对外部被采样器件的正负端电压进行比较输出，由外部主控芯根据输出实施过流/短路保护。
实施例1、2通过将现有技术需要分别使用运算放大器、比较器芯片和低压差线性稳压器或者DC-DC芯片的方案改为现在只需要单个四运放芯片，使得产品的电路板总芯片数量降低，总成本成本降低，并且能够适应不同的电路需求，在实际使用过程中实用性强。
还提供一种三相逆变电路，其使用上述实施例1或2中的单个四运放芯片用于多种功能电路架构。
最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。
Claims (9)
1.单个四运放芯片用于多种功能电路架构，其特征在于，包括：
四运放芯片，其集成有四路运算放大器；
以所述四运放芯片其中两路运算放大器搭建出的两路电流采样信号放大电路；
以所述四运放芯片另外一路运算放大器搭建出的低压差线性稳压器；
以所述四运放芯片剩余一路运算放大器搭建出的电流采样信号放大电路或比较器电路。
2.根据权利要求1所述的单个四运放芯片用于多种功能电路架构，其特征在于：所述电流采样信号放大电路包括电阻R40、电阻R42、电阻R50、电阻R52、所述四运放芯片中的一路运算放大器U2A，外部采样电阻两端分别经电阻R42、电阻R50连接至运算放大器U2A两个输入端，运算放大器U2A正向输入端经电阻R40接到直流参考电压Vref，运算放大器U2A输出端经ADC模块连接至外部主控芯片且经电阻R52回连至反向输入端。
3.根据权利要求1所述的单个四运放芯片用于多种功能电路架构，其特征在于：所述低压差线性稳压器包括电阻R61、电阻R62、电阻R68、电阻R63、三端基准电压芯片、所述四运放芯片中的一路运算放大器U2B，输入电压Vin依次经电阻R61、电阻R62、电阻R68连接至地，三端基准电压芯片的管脚A接地，电阻R62与电阻R68的接点与三端基准电压芯片的管脚REF相连，电阻R61与电阻R62的接点与三端基准电压芯片的管脚K相连，三端基准电压芯片的管脚K接到运算放大器U2B的正向输入端，运算放大器U2B的输出端Vout经电阻R63回连到其反向输入端。
4.根据权利要求1所述的单个四运放芯片用于多种功能电路架构，其特征在于：所述低压差线性稳压器包括电阻R61、电阻R62、电阻R68、电阻R63、三端基准电压芯片、所述四运放芯片中的一路运算放大器U2B，输入电压Vin依次经电阻R61、三端基准电压芯片连接至地，三端基准电压芯片的管脚REF和管脚K一起连接到运算放大器U2B的正向输入端，三端基准电压芯片的管脚A接地；电阻R63、电阻R62与电阻R68串联至运算放大器U2B的输出端和GND之间，电阻R62与电阻R68的连接点与运算放大器U2B的反向输入端连接。
5.根据权利要求3或4所述的单个四运放芯片用于多种功能电路架构，其特征在于：所述电阻R63由0个或者多个电阻串联而成。
6.根据权利要求3或4所述的单个四运放芯片用于多种功能电路架构，其特征在于：所述三端基准电压芯片是431基准芯片。
7.根据权利要求1所述的单个四运放芯片用于多种功能电路架构，其特征在于：所述比较器电路包括电阻R69、电阻R66、电阻R70、所述四运放芯片中的一路运算放大器U2C，外部被采样器件的正端经电阻R69接到运算放大器U2C的反向输入端，外部被采样器件的负端经过电阻R66、电阻R70与基准电压Vref分压后连接到运算放大器U2C的正向输入端，运算放大器U2C的输出端连接到外部主控芯片。
8.根据权利要求1所述的单个四运放芯片用于多种功能电路架构，其特征在于：所述四运放芯片是LM324。
9.三相逆变电路，其特征在于：包括如权利要求1-8任一项所述的单个四运放芯片用于多种功能电路架构。
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