CN218240187U - 一种用于直流电的电流采样隔离电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于直流电的电流采样隔离电路，电阻模块并联在电流输入输出双连接端上的设置，便于通过电流输入输出双连接端而与外部电路形成回路，以便于对流过的电流进行采样并转换成电压信号，双向瞬变抑制二极管模块的设置，便于当电流输入输出双连接端两端电压超过阈值时进行导通以进行过压防护，防止输入回路损坏；第一RC串联模块的设置，便于通过其电容两端对电阻模块输出的电压进行滤波后输出，便于抗干扰；线性光耦隔离模块的设置，便于对输入电压进行线性放大隔离输出；运放模块的设置，用于进一步对电压进行放大，第二RC串联模块的设置，便于通过其电容两端对运放模块运放后的电压进行滤波后输出，便于抗干扰。

Description

一种用于直流电的电流采样隔离电路

技术领域

本实用新型涉及一种用于直流电的电流采样隔离电路。

背景技术

现有模拟信号采样隔离电路，多数是基于磁隔离的原理，电路体积大，成本较高，且不适合集成工艺，而电磁感应方式从原理上抗共模干扰能力较差；另，现有的模拟信号采样隔离电路大都缺少对输入回路进行过压防护和/或过流防护的设置，不利于对电路、电器元件的安全保护。

因此，如何克服上述存在的缺陷，已成为本领域技术人员亟待解决的重要课题。

实用新型内容

本实用新型克服了上述技术的不足，提供了一种用于直流电的电流采样隔离电路。

为实现上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：

一种用于直流电的电流采样隔离电路，包括有电流输入输出双连接端1，所述电流输入输出双连接端1上并联有双向瞬变抑制二极管模块2和用于将电流信号转换为电压信号的电阻模块3，所述电阻模块3的电压输出两连接端之间连接有第一RC串联模块4，所述第一RC串联模块4的电容两端上并联用于电压线性放大隔离输出的线性光耦隔离模块5，所述线性光耦隔离模块5的电压输出两连接端上并联有运放模块6，所述运放模块6的运放输出连接端与接地端之间连接有第二RC串联模块7，所述第二RC串联模块7的电容两端为电流采样隔离电路的电压输出两连接端。

优选的，所述双向瞬变抑制二极管模块2包括有双向瞬变抑制二极管TVS，所述双向瞬变抑制二极管TVS的一端与所述电流输入输出双连接端1的一连接端连接、另一端与所述电流输入输出双连接端1的另一连接端连接。

优选的，所述电阻模块3包括有电阻R181、起限流保护作用的热敏电阻RT1，所述电阻R181的一端与所述电流输入输出双连接端1的一连接端，所述电阻R181的另一端与所述热敏电阻RT1的一端连接，所述热敏电阻RT1的另一端与所述电流输入输出双连接端1的另一连接端连接，所述电阻R181的两端作为所述电阻模块3的电压输出两连接端。

优选的，所述第一RC串联模块4包括有电阻R47、电容C27，所述电阻R47的一端作为所述第一RC串联模块4的一电压输入连接端与所述电阻模块3的一电压输出连接端连接，所述电阻R47的另一端与所述电容C27的一端连接，所述电容C27的另一端作为所述第一RC串联模块4的另一电压输入连接端与所述电阻模块3的另一电压输出连接端连接，所述电容C27的两端作为所述第一RC串联模块4的电压输出两连接端。

优选的，所述第二RC串联模块7包括有电阻R53、电容C190，所述电阻R53的一端与所述运放模块6的运放输出连接端连接、另一端与所述电容C190的一端连接，所述电容C190的另一端与所述运放模块6的接地端连接，所述电容C190的两端作为所述第二RC串联模块7的电压输出两连接端。

优选的，所述线性光耦隔离模块5包括有线性光耦器件U7及其外围供电电路，所述线性光耦器件U7的发光二极管正极电压输入连接端与所述第一RC串联模块4的正极电压输出连接端连接、发光二极管负极电压输入连接端与所述第一RC串联模块4的负极电压输出连接端连接，所述线性光耦器件U7的发光三极管电压输出两连接端作为所述线性光耦隔离模块5的电压输出两连接端。

优选的，所述线性光耦器件U7采用的型号为HCPL-7840。

优选的，所述运放模块6包括有电阻R48、电阻R489、电阻R55、电阻R56、电阻R45、电阻R131、电容C25、电容C31、电容C113、运放芯片U22A及其外围供电电路，所述电阻R48、电阻R489、电阻R55、电阻R56、电阻R45、电阻R131的阻值相同，所述电容C25、电容C31、电容C113的电容值相同，所述电阻R48的一端作为所述运放模块6的正极电压输入连接端与所述线性光耦隔离模块5的正极电压输出连接端连接，所述电阻R48的另一端与所述电阻R45的一端、电阻R49的一端、电容C31的一端相连接，所述电阻R45的另一端与所述电容C25的一端、运放芯片U22A的运放输出连接端相连接，所述电阻R49的另一端与所述电容C25的另一端、运放芯片U22A的反向输入端相连接，所述电阻R55的一端作为所述运放模块6的负极电压输入连接端与所述线性光耦隔离模块5的负极电压输出连接端连接，所述电阻R55的另一端与所述电容C31的另一端、电阻R56的一端、电阻R131的一端相连接，所述电阻R56的另一端与所述运放芯片U22A的正向输入端、电容C113的一端相连接，所述电阻R131的另一端与所述电容C113的另一端、运放芯片U22A的接地端相连接。

优选的，所述运放芯片U22A采用的型号为OPA2277。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本案结构简单易实现，所述电阻模块并联在所述电流输入输出双连接端上的设置，便于通过所述电流输入输出双连接端而与外部电路形成回路，以便于对流过的电流进行采样并转换成电压信号，所述双向瞬变抑制二极管模块的设置，便于当所述电流输入输出双连接端两端电压超过阈值时进行导通以进行过压防护，防止输入回路损坏；所述第一RC串联模块的设置，便于通过其电容两端对所述电阻模块输出的电压进行滤波后输出，便于抗干扰；所述线性光耦隔离模块的设置，便于对输入电压进行线性放大隔离输出，其对两侧的电流进行电器隔离，当一侧电路受到强电压或强电流冲击而损坏时，不会损坏另一侧电路，实用性好；所述运放模块的设置，用于进一步对电压进行放大，所述第二RC串联模块的设置，便于通过其电容两端对运放模块运放后的电压进行滤波后输出，便于抗干扰。

2、本案所述电阻模块的电阻R181串联有热敏电阻RT1的设置，当流过的电流过大时，所述热敏电阻RT1自身温度上升，阻值急剧增大，从而降低电流大小，其便于对输入回路起一定的过流保护作用。

附图说明

图1是本案的电路图。

具体实施方式

以下通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1所示，一种用于直流电的电流采样隔离电路，包括有电流输入输出双连接端1，所述电流输入输出双连接端1上并联有双向瞬变抑制二极管模块2和用于将电流信号转换为电压信号的电阻模块3，所述电阻模块3的电压输出两连接端之间连接有第一RC串联模块4，所述第一RC串联模块4的电容两端上并联用于电压线性放大隔离输出的线性光耦隔离模块5，所述线性光耦隔离模块5的电压输出两连接端上并联有运放模块6，所述运放模块6的运放输出连接端与接地端之间连接有第二RC串联模块7，所述第二RC串联模块7的电容两端为电流采样隔离电路的电压输出两连接端。

如上所述，具体实施时，本案电流采样隔离电路通过所述电流输入输出双连接端1与外部输入电路连接，外部输入电路适用于互感器的副边，或者是恒流源电路的输出端，本案电流采样隔离电路的输出端一般连接单片机或PLC等以便于根据得到的输出电压来计算流经所述电流输入输出双连接端1的电流大小。

如上所述，本案结构简单易实现，所述电阻模块3并联在所述电流输入输出双连接端1上的设置，便于通过所述电流输入输出双连接端1而与外部电路形成回路，以便于对流过的电流进行采样并转换成电压信号，所述双向瞬变抑制二极管模块2的设置，便于当所述电流输入输出双连接端1两端电压超过阈值时进行导通以进行过压防护，防止输入回路损坏；所述第一RC串联模块4的设置，便于通过其电容两端对所述电阻模块3输出的电压进行滤波后输出，便于抗干扰；所述线性光耦隔离模块5的设置，便于对输入电压进行线性放大隔离输出，其对两侧的电流进行电器隔离，当一侧电路受到强电压或强电流冲击而损坏时，不会损坏另一侧电路，实用性好；所述运放模块6的设置，用于进一步对电压进行放大，所述第二RC串联模块7的设置，便于通过其电容两端对运放模块6运放后的电压进行滤波后输出，便于抗干扰。

如上所述，具体实施时，所述双向瞬变抑制二极管模块2包括有双向瞬变抑制二极管TVS，所述双向瞬变抑制二极管TVS的一端与所述电流输入输出双连接端1的一连接端连接、另一端与所述电流输入输出双连接端1的另一连接端连接，如此，便于当所述电流输入输出双连接端1两端电压超过阈值时进行导通以进行过压防护，防止输入回路损坏。

如上所述，具体实施时，所述电阻模块3包括有电阻R181、起限流保护作用的热敏电阻RT1，所述电阻R181的一端与所述电流输入输出双连接端1的一连接端，所述电阻R181的另一端与所述热敏电阻RT1的一端连接，所述热敏电阻RT1的另一端与所述电流输入输出双连接端1的另一连接端连接，所述电阻R181的两端作为所述电阻模块3的电压输出两连接端。

如上所述，具体实施时，常温或室温状态如25℃下，所述热敏电阻RT1的阻值远小于所述电阻R181的阻值。本案所述电阻模块3的电阻R181串联有热敏电阻RT1的设置，当流过的电流过大时，所述热敏电阻RT1自身温度上升，阻值急剧增大，从而降低电流大小，其便于对输入回路起一定的过流保护作用。

如上所述，具体实施时，所述第一RC串联模块4包括有电阻R47、电容C27，所述电阻R47的一端作为所述第一RC串联模块4的一电压输入连接端与所述电阻模块3的一电压输出连接端连接，所述电阻R47的另一端与所述电容C27的一端连接，所述电容C27的另一端作为所述第一RC串联模块4的另一电压输入连接端与所述电阻模块3的另一电压输出连接端连接，所述电容C27的两端作为所述第一RC串联模块4的电压输出两连接端。

如上所述，具体实施时，所述第二RC串联模块7包括有电阻R53、电容C190，所述电阻R53的一端与所述运放模块6的运放输出连接端连接、另一端与所述电容C190的一端连接，所述电容C190的另一端与所述运放模块6的接地端连接，所述电容C190的两端作为所述第二RC串联模块7的电压输出两连接端，如此，便于通过其电容两端对运放模块6运放后的电压进行滤波后输出，便于抗干扰。

如上所述，具体实施时，所述线性光耦隔离模块5包括有线性光耦器件U7及其外围供电电路，所述线性光耦器件U7的发光二极管正极电压输入连接端与所述第一RC串联模块4的正极电压输出连接端连接、发光二极管负极电压输入连接端与所述第一RC串联模块4的负极电压输出连接端连接，所述线性光耦器件U7的发光三极管电压输出两连接端作为所述线性光耦隔离模块5的电压输出两连接端，如此，输入电压通过所述线性光耦隔离模块5进行线性放大后输出。

如上所述，具体实施时，所述线性光耦器件U7采用的型号为HCPL-7840。

如上所述，具体实施时，所述运放模块6包括有电阻R48、电阻R489、电阻R55、电阻R56、电阻R45、电阻R131、电容C25、电容C31、电容C113、运放芯片U22A及其外围供电电路，所述电阻R48、电阻R489、电阻R55、电阻R56、电阻R45、电阻R131的阻值相同，所述电容C25、电容C31、电容C113的电容值相同，所述电阻R48的一端作为所述运放模块6的正极电压输入连接端与所述线性光耦隔离模块5的正极电压输出连接端连接，所述电阻R48的另一端与所述电阻R45的一端、电阻R49的一端、电容C31的一端相连接，所述电阻R45的另一端与所述电容C25的一端、运放芯片U22A的运放输出连接端相连接，所述电阻R49的另一端与所述电容C25的另一端、运放芯片U22A的反向输入端相连接，所述电阻R55的一端作为所述运放模块6的负极电压输入连接端与所述线性光耦隔离模块5的负极电压输出连接端连接，所述电阻R55的另一端与所述电容C31的另一端、电阻R56的一端、电阻R131的一端相连接，所述电阻R56的另一端与所述运放芯片U22A的正向输入端、电容C113的一端相连接，所述电阻R131的另一端与所述电容C113的另一端、运放芯片U22A的接地端相连接。

如上所述，本案所述运放模块6的具体电路实现了单极性差分输入，然后通过运放芯片U22A进行运放和输出单端双极性信号的作用，其运放输出连接端与接地端之间的电压与所述线性光耦隔离模块5的电压输出两连接端之间的电压成比例关系。

如上所述，具体实施时，所述运放芯片U22A采用的型号为OPA2277。

如上所述，具体实施时，在具体电路中，其各零部件参数为已知，可以计算出采样电流与输出电压的比例关系。

如上所述，本案保护的是一种用于直流电的电流采样隔离电路，一切与本案相同或相近似的技术方案都应示为落入本案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于直流电的电流采样隔离电路，其特征在于包括有电流输入输出双连接端(1)，所述电流输入输出双连接端(1)上并联有双向瞬变抑制二极管模块(2)和用于将电流信号转换为电压信号的电阻模块(3)，所述电阻模块(3)的电压输出两连接端之间连接有第一RC串联模块(4)，所述第一RC串联模块(4)的电容两端上并联用于电压线性放大隔离输出的线性光耦隔离模块(5)，所述线性光耦隔离模块(5)的电压输出两连接端上并联有运放模块(6)，所述运放模块(6)的运放输出连接端与接地端之间连接有第二RC串联模块(7)，所述第二RC串联模块(7)的电容两端为电流采样隔离电路的电压输出两连接端。

2.根据权利要求1所述一种用于直流电的电流采样隔离电路，其特征在于所述双向瞬变抑制二极管模块(2)包括有双向瞬变抑制二极管TVS，所述双向瞬变抑制二极管TVS的一端与所述电流输入输出双连接端(1)的一连接端连接、另一端与所述电流输入输出双连接端(1)的另一连接端连接。

3.根据权利要求1所述一种用于直流电的电流采样隔离电路，其特征在于所述电阻模块(3)包括有电阻R181、起限流保护作用的热敏电阻RT1，所述电阻R181的一端与所述电流输入输出双连接端(1)的一连接端，所述电阻R181的另一端与所述热敏电阻RT1的一端连接，所述热敏电阻RT1的另一端与所述电流输入输出双连接端(1)的另一连接端连接，所述电阻R181的两端作为所述电阻模块(3)的电压输出两连接端。

4.根据权利要求1所述一种用于直流电的电流采样隔离电路，其特征在于所述第一RC串联模块(4)包括有电阻R47、电容C27，所述电阻R47的一端作为所述第一RC串联模块(4)的一电压输入连接端与所述电阻模块(3)的一电压输出连接端连接，所述电阻R47的另一端与所述电容C27的一端连接，所述电容C27的另一端作为所述第一RC串联模块(4)的另一电压输入连接端与所述电阻模块(3)的另一电压输出连接端连接，所述电容C27的两端作为所述第一RC串联模块(4)的电压输出两连接端。

5.根据权利要求1所述一种用于直流电的电流采样隔离电路，其特征在于所述第二RC串联模块(7)包括有电阻R53、电容C190，所述电阻R53的一端与所述运放模块(6)的运放输出连接端连接、另一端与所述电容C190的一端连接，所述电容C190的另一端与所述运放模块(6)的接地端连接，所述电容C190的两端作为所述第二RC串联模块(7)的电压输出两连接端。

6.根据权利要求1所述一种用于直流电的电流采样隔离电路，其特征在于所述线性光耦隔离模块(5)包括有线性光耦器件U7及其外围供电电路，所述线性光耦器件U7的发光二极管正极电压输入连接端与所述第一RC串联模块(4)的正极电压输出连接端连接、发光二极管负极电压输入连接端与所述第一RC串联模块(4)的负极电压输出连接端连接，所述线性光耦器件U7的发光三极管电压输出两连接端作为所述线性光耦隔离模块(5)的电压输出两连接端。

7.根据权利要求6所述一种用于直流电的电流采样隔离电路，其特征在于所述线性光耦器件U7采用的型号为HCPL-7840。

8.根据权利要求1-7任意一项所述一种用于直流电的电流采样隔离电路，其特征在于所述运放模块(6)包括有电阻R48、电阻R489、电阻R55、电阻R56、电阻R45、电阻R131、电容C25、电容C31、电容C113、运放芯片U22A及其外围供电电路，所述电阻R48、电阻R489、电阻R55、电阻R56、电阻R45、电阻R131的阻值相同，所述电容C25、电容C31、电容C113的电容值相同，所述电阻R48的一端作为所述运放模块(6)的正极电压输入连接端与所述线性光耦隔离模块(5)的正极电压输出连接端连接，所述电阻R48的另一端与所述电阻R45的一端、电阻R49的一端、电容C31的一端相连接，所述电阻R45的另一端与所述电容C25的一端、运放芯片U22A的运放输出连接端相连接，所述电阻R49的另一端与所述电容C25的另一端、运放芯片U22A的反向输入端相连接，所述电阻R55的一端作为所述运放模块(6)的负极电压输入连接端与所述线性光耦隔离模块(5)的负极电压输出连接端连接，所述电阻R55的另一端与所述电容C31的另一端、电阻R56的一端、电阻R131的一端相连接，所述电阻R56的另一端与所述运放芯片U22A的正向输入端、电容C113的一端相连接，所述电阻R131的另一端与所述电容C113的另一端、运放芯片U22A的接地端相连接。

9.根据权利要求8所述一种用于直流电的电流采样隔离电路，其特征在于所述运放芯片U22A采用的型号为OPA2277。

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