CN220271425U - 电压采样连接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电压采样连接装置，涉及电子电路技术领域；该装置包括：电气隔离电路、第一运放电路、第二运放电路；其中，电气隔离电路的第一输入端和第二输入端接收电压互感器输出的电压信号，输出端与第一运放电路的输入端连接；第一运放电路的输出端与第二运放电路的输入端连接；第二运放电路的输出端输出电压采样信号。本实用新型可以通过采样低电压信号实现对电压互感器输出的高电压信号的采样，同时将高压电路和低压电路电气隔离，保护低压电路不受到损坏。

Description

电压采样连接装置

技术领域

本实用新型涉及电子电路领域，尤其涉及一种电压采样连接装置。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本实用新型实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

在对电压互感器输出电压采样过程中，由于电压互感器输出的电压较高，现有的电压采样模块无法承受电压互感器输出的高电压，高电压会造成电压采样模块低压电路损坏。因此，如何提供一种针对电压互感器输出高电压的电压采样连接装置是本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

在本实用新型实施例中提出了一种电压采样连接装置，可以通过采样低电压信号实现对电压互感器输出的高电压信号的采样，同时将高压电路和低压电路电气隔离，保护低压电路不受到损坏，包括：电气隔离电路、第一运放电路、第二运放电路；

其中，电气隔离电路的第一输入端和第二输入端接收电压互感器输出的电压信号，输出端与第一运放电路的输入端连接；第一运放电路的输出端与第二运放电路的输入端连接；第二运放电路的输出端输出电压采样信号；

电气隔离电路用于接收电压互感器输出的电压信号，对电压互感器输出的电压信号进行降压，将电压互感器与第一运放电路、第二运放电路电气隔离；第一运放电路用于将降压后的电压信号进行第一次放大和整形；第二运放电路用于将第一次放大和整形后的电压信号进行第二次放大和整形。

进一步地，电气隔离电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、变压器、第九电阻、第十电阻；

其中，第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻并联连接，第一电阻的第一端为电气隔离电路的第一输入端，第一电阻的第二端与变压器原边的第一端连接，变压器原边的第二端为电气隔离电路的第二输入端，变压器副边的第三端与第九电阻的第一端连接，第九电阻的第二端与第十电阻的第一端连接，变压器副边的第四端和第十电阻的第二端与参考地连接，变压器副边的第三端为电气隔离电路的输出端。

进一步地，第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻的阻值为180kΩ；第九电阻、第十电阻的阻值为360Ω。

进一步地，第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻组成第一集成电阻；第九电阻和第十电阻组成第三集成电阻。

进一步地，变压器的型号为TV19E。

进一步地，第一运放电路包括：第一运算放大器、电容、第五电阻；

其中，第一运算放大器的正输入端为第一运放电路的输入端，第一运算放大器的负输入端分别与电容的第一端和第五电阻的第一端连接，第一运算放大器的输出端分别与电容的第二端、第五电阻的第二端连接，第一运算放大器的输出端为第一运放电路的输出端；

第二运放电路包括：第二运算放大器、第六电阻、第七电阻、第八电阻；

其中，第六电阻的第一端为第二运放电路的输入端，第六电阻的第二端分别与第二运算放大器的负输入端和第八电阻的第一端连接，第八电阻的第二端与第二运算放大器的输出端连接，第二运算放大器的正输入端与第七电阻的第一端连接，第七电阻的第二端与参考地连接，第二运算放大器的输出端为第二运放电路的输出端。

进一步地，第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻的阻值为5.1kΩ；电容的容值为100pF。

进一步地，第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻组成第二集成电阻。

进一步地，第一运算放大器和第二运算放大器焊接在同一电路板上。

进一步地，第一运算放大器和第二运算放大器的型号为LF353M。

本实用新型实施例提供电气隔离电路、第一运放电路、第二运放电路；其中，电气隔离电路的第一输入端和第二输入端接收电压互感器输出的电压信号，输出端与第一运放电路的输入端连接；第一运放电路的输出端与第二运放电路的输入端连接；第二运放电路的输出端输出电压采样信号；电气隔离电路用于接收电压互感器输出的电压信号，降低电压互感器输出的电压信号，同时将电压互感器与第一运放电路、第二运放电路电气隔离；第一运放电路用于将电压信号进行第一次放大和整形；第二运放电路用于将电压信号进行第二次放大和整形。本实用新型实施例实现了将电压互感器输出的高电压信号转换为低电压信号，可以通过采样低电压信号实现对电压互感器输出的高电压信号的采样，同时将高压电路和低压电路电气隔离，保护低压电路不受到损坏。

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，下面将对实施例或现有技术描述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。在附图中：

图1为本实用新型实施例中提供的电压采样连接装置的示意图。

图2为本实用新型实施例中提供的电压采样连接装置的电路图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本实用新型实施例做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

本文中术语“和/或”，仅仅是描述一种关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括A、B、C中的至少一种，可以表示包括从A、B和C构成的集合中选择的任意一个或多个元素。

在本说明书的描述中，所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本申请的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。

图1为本实用新型实施例中提供的电压采样连接装置的示意图。如图1所示，电压采样连接装置与电压互感器连接，包括：电气隔离电路1、第一运放电路2、第二运放电路3；

其中，电气隔离电路1的第一输入端和第二输入端接收电压互感器输出的电压信号，输出端与第一运放电路2的输入端连接；第一运放电路2的输出端与第二运放电路3的输入端连接；第二运放电路3的输出端输出电压采样信号；

电气隔离电路1用于接收电压互感器输出的电压信号，对电压互感器输出的电压信号进行降压，将电压互感器与第一运放电路2、第二运放电路3电气隔离；第一运放电路2用于将降压后的电压信号进行第一次放大和整形；第二运放电路3用于将第一次放大和整形后的电压信号进行第二次放大和整形。

图2为本实用新型实施例中提供的电压采样连接装置的电路图。

在一个实施例中，参考图2，电气隔离电路1包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、变压器T1、第九电阻R9、第十电阻R10；

其中，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4并联连接，第一电阻R1的第一端为电气隔离电路1的第一输入端，第一电阻R1的第二端与变压器T1原边的第一端11连接，变压器原边的第二端12为电气隔离电路1的第二输入端，变压器副边的第三端13与第九电阻R9的第一端连接，第九电阻R9的第二端与第十电阻R10的第一端连接，变压器副边的第四端14和第十电阻R10的第二端与参考地连接，变压器副边的第三端13为电气隔离电路1的输出端。具体的，电气隔离电路1的第一输入端和第二输入端接收电压互感器输出的电压信号UA和UB，UA和UB表示正弦电压信号；变压器T1实现了高压电路与低压电路之间的有效隔离，防止外部高压损坏电压采样连接装置。

在一个实施例中，变压器T1的型号为TV19E。具体的，变压器T1的匝数比为2000：2000。

在一个实施例中，参考图2，第一运放电路2包括：第一运算放大器U1、电容C1、第五电阻R5；

其中，第一运算放大器U1的正输入端23为第一运放电路2的输入端，第一运算放大器U1的负输入端22分别与电容C1的第一端和第五电阻R5的第一端连接，第一运算放大器U1的输出端21分别与电容C1的第二端、第五电阻R5的第二端连接，第一运算放大器U1的输出端21为第一运放电路2的输出端。具体的，电容C1和第五电阻R5组成的硬件滤波回路，将高频电压信号滤除，保留50Hz以下频率的电压信号，滤波后的电压信号经过第一运算放大器U1进行放大和整形；

第二运放电路3包括：第二运算放大器U2、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8；

其中，第六电阻R6的第一端为第二运放电路3的输入端，第六电阻R6的第二端分别与第二运算放大器U2的负输入端32和第八电阻R8的第一端连接，第八电阻R8的第二端与第二运算放大器U2的输出端31连接，第二运算放大器U2的正输入端33与第七电阻R7的第一端连接，第七电阻R7的第二端与参考地连接，第二运算放大器U2的输出端31为第二运放电路3的输出端，输出电压信号Vout。

在一个实施例中，参考图2，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4的阻值为180kΩ；第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8的阻值为5.1kΩ；第九电阻R9、第十电阻R10的阻值为360Ω；电容C1的容值为100pF。具体的，在电压互感器的输出电压有效值为100V时，即电气隔离电路1的第一输入端和第二输入端接收电压的有效值为100V，经过电压采样连接装置，输出电压信号的有效值为7.07V。本实用新型实施例使用的电阻和电容为常见类型，扩大了实用新型的实用范围。

在一个实施例中，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4组成第一集成电阻；第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8组成第二集成电阻；第九电阻R9和第十电阻R10组成第三集成电阻；第一运算放大器U1和第二运算放大器U2焊接在同一电路板上。具体的，采用+15V和-15V对第一运算放大器U1和第二运算放大器U1进行供电，将第一运算放大器U1和第二运算放大器U2焊接在同一电路板上，确保两运算放大器的特性是完全一致的，减少了前后级运算放大器的零点漂移问题，同时也避免了外部温度对两个运算放大器造成的影响；采用三个集成电阻，包括：第一集成电阻、第二集成电阻、第三集成电阻，可以进一步降低温度带来的电阻阻值漂移，确保电压采样的稳定性和准确性。

在一个实施例中，第一运算放大器U1和第二运算放大器U2的型号为LF353M。

综上所述，本实用新型实施例提供电气隔离电路、第一运放电路、第二运放电路；其中，电气隔离电路的第一输入端和第二输入端接收电压互感器输出的电压信号，输出端与第一运放电路的输入端连接；第一运放电路的输出端与第二运放电路的输入端连接；第二运放电路的输出端输出电压采样信号；电气隔离电路用于接收电压互感器输出的电压信号，降低电压互感器输出的电压信号，同时将电压互感器与第一运放电路、第二运放电路电气隔离；第一运放电路用于将电压信号进行第一次放大和整形；第二运放电路用于将电压信号进行第二次放大和整形。本实用新型实施例实现了将电压互感器输出的高电压信号转换为低电压信号，可以通过采样低电压信号实现对电压互感器输出的高电压信号的采样，同时将高压电路和低压电路电气隔离，保护低压电路不受到损坏。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、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 (10)

1.一种电压采样连接装置，其特征在于，所述装置与电压互感器连接，包括：电气隔离电路(1)、第一运放电路(2)、第二运放电路(3)；

其中，电气隔离电路(1)的第一输入端和第二输入端接收电压互感器输出的电压信号，输出端与第一运放电路(2)的输入端连接；第一运放电路(2)的输出端与第二运放电路(3)的输入端连接；第二运放电路(3)的输出端输出电压采样信号；

电气隔离电路(1)用于接收电压互感器输出的电压信号，对电压互感器输出的电压信号进行降压，将电压互感器与第一运放电路(2)、第二运放电路(3)电气隔离；第一运放电路(2)用于将降压后的电压信号进行第一次放大和整形；第二运放电路(3)用于将第一次放大和整形后的电压信号进行第二次放大和整形。

2.如权利要求1所述的电压采样连接装置，其特征在于，电气隔离电路(1)包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、变压器、第九电阻、第十电阻；

其中，第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻并联连接，第一电阻的第一端为电气隔离电路(1)的第一输入端，第一电阻的第二端与变压器原边的第一端连接，变压器原边的第二端为电气隔离电路(1)的第二输入端，变压器副边的第三端与第九电阻的第一端连接，第九电阻的第二端与第十电阻的第一端连接，变压器副边的第四端和第十电阻的第二端与参考地连接，变压器副边的第三端为电气隔离电路(1)的输出端。

3.如权利要求2所述的电压采样连接装置，其特征在于，第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻的阻值为180kΩ；第九电阻、第十电阻的阻值为360Ω。

4.如权利要求2所述的电压采样连接装置，其特征在于，第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻组成第一集成电阻；第九电阻和第十电阻组成第三集成电阻。

5.如权利要求2所述的电压采样连接装置，其特征在于，变压器的型号为TV19E。

6.如权利要求1所述的电压采样连接装置，其特征在于，第一运放电路(2)包括：第一运算放大器、电容、第五电阻；

其中，第一运算放大器的正输入端为第一运放电路(2)的输入端，第一运算放大器的负输入端分别与电容的第一端和第五电阻的第一端连接，第一运算放大器的输出端分别与电容的第二端、第五电阻的第二端连接，第一运算放大器的输出端为第一运放电路(2)的输出端；

第二运放电路(3)包括：第二运算放大器、第六电阻、第七电阻、第八电阻；

其中，第六电阻的第一端为第二运放电路(3)的输入端，第六电阻的第二端分别与第二运算放大器的负输入端和第八电阻的第一端连接，第八电阻的第二端与第二运算放大器的输出端连接，第二运算放大器的正输入端与第七电阻的第一端连接，第七电阻的第二端与参考地连接，第二运算放大器的输出端为第二运放电路(3)的输出端。

7.如权利要求6所述的电压采样连接装置，其特征在于，第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻的阻值为5.1kΩ；电容的容值为100pF。

8.如权利要求6所述的电压采样连接装置，其特征在于，第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻组成第二集成电阻。

9.如权利要求6所述的电压采样连接装置，其特征在于，第一运算放大器和第二运算放大器焊接在同一电路板上。

10.如权利要求6所述的电压采样连接装置，其特征在于，第一运算放大器和第二运算放大器的型号为LF353M。