CN206505122U - 一种隔离电压采样电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种隔离电压采样电路，包括分压采样模块、隔离运放模块。所述分压采样模块对被测线路的高压进行采样，并将高压转化为隔离运放模块工作所需的低压信号。所述隔离运放模块对前级电路和后级电路进行电气隔离，并对接收的低压信号进行功率放大和输出。本实用新型通过隔离运放模块对被测线路和后级控制电路进行电气隔离，提高了电压采样电路的可靠性和抗干扰能力。

Description

一种隔离电压采样电路

技术领域

本实用新型涉及电压采样技术领域，尤其涉及一种隔离电压采样电路。

背景技术

在各种电子设备中，经常需要对具有直流高压线路进行电压采样。在现有技术中，通常直流高压采样首先经过电阻分压为几十毫伏的电压信号，然后经过放大电路对电压信号进行放大，输出几伏的电压信号。最终送入CPU的A/D转换器，从而实现高压直流的测量和数模转换。对于这种采样电路，一方面被测的高压线路与放大电路后级的A/D转换器采用直接耦合，电压采样电路可靠性和抗干扰能力差。另一方面，由于CPU内置的A/D转换器只有10位，如果单纯依靠CPU自带的A/D转换器进行模数转换，转换精度受限制，再加上之前处理环节的干扰，A/D转换的精度大大降低。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提出了一种隔离电压采样电路，(1)该电路对采样信号进行隔离放大，解决了现有电压采样电路可靠性和抗干扰能力差的问题。(2)该电路对采样信号进行差分放大和输出，解决了现有电压采样电路精度差的问题。

为了实现上述目的，本实用新型技术方案如下：

一种隔离电压采样电路，包括分压采样模块、隔离运放模块。所述分压采样模块对被测线路的高压进行采样，所述分压采样模块对被测线路的高压进行采样，并将采样的高压转化为低压信号，用于将所述低压信号输出给所述隔离运放模块。所述隔离运放模块对前级电路和后级电路进行电气隔离，并对接收的低压信号进行功率放大和输出。

进一步地，还包括差分信号输出端口。所述隔离运放模块对接收的低压信号进行差分功率放大。所述差分信号输出端口对所述隔离运放模块正相输出端和反相输出端输出的差分信号进行限流并输出。

进一步地，还包括分压输入漏波模块。所述分压输入漏波模块连接在被测线路与所述分压采样模块之间。所述分压输入漏波模块对所述分压采样模块采样的高压进行前级滤波。

进一步地，还包括隔离运放输入漏波模块。所述隔离运放输入漏波模块连接在所述分压采样模块与所述隔离运放模块之间。所述隔离运放输入漏波模块对所述隔离运放模块接收的低压信号进行前级滤波。

进一步地，还包括隔离运放使能模块。所述隔离运放使能模块与所述隔离运放模块相连接。所述隔离运放使能模块接收一使能信号，用于对所述隔离运放模块进行使能控制。

进一步地，还包括隔离运放供电模块。所述分压输入漏波模块经过所述隔离运放供电模块与所述隔离运放模块相连接，用于对所述隔离运放模块提供工作电源。

进一步地，所述隔离运放使能模块包含电阻R9、R10、P型MOS管Q2。P型MOS管Q2的源极与一直流电源相连接；P型MOS管Q2的漏极与所述隔离放大模块的使能端相连接；P型MOS管Q2的栅极经过电阻R10接收所述使能信号；P型MOS管Q2的栅极经过电阻R9与所述直流电源相连接。

进一步地，所述差分信号输出端口包含电阻R15、R19、电容C4、C7。所述隔离运放模块正相输出端的差分信号经过电阻R15输出；所述隔离运放模块反相输出端的差分信号经过电阻R19输出。电阻R15、R19的输出端分别经过电容C4、C7接地。

进一步地，所述分压输入漏波模块包含电阻R1、电容C5、C6。电阻R1的一端用于对被测线路的高压进行采样，另一端依次经过电容C5、C6接地；电阻R1与电容C5的公共结点为分压输入漏波模块的输出端。

进一步地，所述隔离运放模块包含隔离放大器AMC1200。

本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型通过隔离运放模块对被测线路和后级控制电路进行电气隔离，提高了电压采样电路的可靠性和抗干扰能力。

(2)本实用新型中隔离运放模块采用差分功率放大，抑制共模信号的干扰，提高了后级电路对采样信号处理的精度。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理方块示意图。

图2为本实用新型的电路原理示意图。

其中，图1至图2的附图标记为：分压输入漏波模块1、分压采样模块2、隔离运放模块3、隔离运放输入漏波模块4、隔离运放供电模块5、隔离运放使能模块6、差分信号输出端口7。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。

如图1所示，一种隔离电压采样电路，包括分压输入漏波模块1、分压采样模块2、隔离运放模块3、隔离运放输入漏波模块4、隔离运放供电模块5、隔离运放使能模块6、差分信号输出端口7。

分压输入漏波模块1、分压采样模块2、隔离运放输入漏波模块4、隔离运放模块3、差分信号输出端口7依次连接。分压输入漏波模块1并且经过隔离运放供电模块5与隔离运放模块3相连接。隔离运放使能模块6与隔离运放模块3相连接。

分压输入漏波模块1接收被测线路的高压信号，并对高压信号进行滤波。然后，高压信号经过分压采样模块2进行降压，转化为隔离运放模块3所需的低压信号。隔离运放输入漏波模块4对低压信号进行滤波。隔离运放模块3一方面实现前级被测线路与后级处理电路的电气隔离，提高系统的可靠性以及抗干扰能力；另一方面对低压信号进行功率放大，提高A/D转化模块运算的准确率。较佳地，隔离运放模块3对低压信号采用差分放大处理，抑制共模信号的干扰，输出一对差分放大信号。差分信号输出端口7对差分放大信号进行限流、滤波处理，然后将差分放大信号传输给后级的A/D转化模块进行A/D转化。隔离运放供电模块5对分压输入漏波模块1滤波后的电压进行限流，为隔离运放模块3提供工作所需的电源。隔离运放使能模块6接收一使能信号，控制隔离运放模块3的运行与停止。

如图2所示，分压输入漏波模块1包含电阻R1、电容C5、C6。电阻R1的一端用于采集被测线路的高压信号，另一端依次经过电容C5、C6接地。电阻R1与电容C5的公共结点为分压输入漏波模块1的输出端。

分压采样模块2包含电阻R12、R13、R16、R17。分压输入漏波模块1的输出端依次经过电阻R12、R13、R17接地；电阻R16与电阻R17并联。电阻R13、R17的公共结点为分压采样模块2的输出端，连接至隔离运放输入漏波模块4。

隔离运放模块3包含隔离放大器U1。优选地，隔离放大器U1的型号为AMC1200。隔离放大器AMC1200是一款4kV峰值隔离放大器，与同类器件相比，有很高的线性度与增益漂移，功耗低。

隔离运放输入漏波模块4包含电阻R14、R18、电容C3、C8、C9。分压采样模块2的输出端经过电阻R14连接隔离放大器AMC1200的正相输入端VINP；隔离放大器AMC1200的反相输入端VINO经过电阻R18接地。隔离放大器AMC1200的正相输入端VINP经过电容C8接地；反相输入端VINO经过电容C9接地。电容C3接在隔离放大器AMC1200的正相输入端VINP与反相输入端VINO之间。

隔离运放供电模块5包含电阻R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R11、二极管D1、稳压管ZD1、NPN型三极管Q1、电容C2。电阻R2、R3、R4、R5、R6、R7用于调节电流的大小。分压输入漏波模块1的输出端依次经过电阻R2、R3、R4、R5、R6、R7连接二极管D1的阳极。二极管D1的阴极与NPN型三极管Q1的集电极相连接；二极管D1的阴极并且经过电阻R8与NPN型三极管Q1的基极相连接；二极管D1用于限定电流的方向。NPN型三极管Q1的基极经过稳压管ZD1接地；稳压管ZD1防止因线路异常导致NPN型三极管Q1的基极电压过大。NPN型三极管Q1的发射极经过电阻R11连接隔离放大器AMC1200的电源端VDD1。隔离放大器AMC1200的电源端VDD1并且经过电容C2接地。

隔离运放使能模块6包含电阻R9、R10、P型MOS管Q2、电容C1。P型MOS管Q2的源极与+5V直流电源相连接；P型MOS管Q2的漏极与隔离放大器AMC1200的使能端VDD2相连接；P型MOS管Q2的栅极经过电阻R10接收一使能信号EN，使能信号EN低电平有效。P型MOS管Q2的栅极经过电阻R9与+5V直流电源相连接。隔离放大器AMC1200的使能端VDD2经过电容C1接地。

差分信号输出端口7包含电阻R15、R19、电容C4、C7。隔离放大器AMC1200的正相输出端OUTP经过电阻R15与AD转化模块的第一输入端ADC1相连接。隔离放大器AMC1200的反相输出端OUTP经过电阻R19与AD转化模块的第二输入端ADC2相连接。电阻R15、R19的输出端分别经过电容C4、C7接地。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的基本构思的前提下直接导出或联想到的其它改进和变化均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种隔离电压采样电路，其特征在于：

包括分压采样模块、隔离运放模块；

所述分压采样模块对被测线路的高压进行采样，并将采样的高压转化为低压信号，用于将所述低压信号输出给所述隔离运放模块；

所述隔离运放模块对前、后级电路进行电气隔离，并对所述低压信号进行功率放大及输出。

2.根据权利要求1所述的隔离电压采样电路，其特征在于：

还包括差分信号输出端口；

所述隔离运放模块对所述低压信号进行差分功率放大；

所述差分信号输出端口对所述隔离运放模块正相输出端和反相输出端输出的差分信号进行限流及输出。

3.根据权利要求1所述的隔离电压采样电路，其特征在于：

还包括分压输入漏波模块；

所述分压输入漏波模块连接在被测线路与所述分压采样模块之间；

所述分压输入漏波模块对所述分压采样模块采样的高压进行前级滤波。

4.根据权利要求1所述的隔离电压采样电路，其特征在于：

还包括隔离运放输入漏波模块；

所述隔离运放输入漏波模块连接在所述分压采样模块与所述隔离运放模块之间；

所述隔离运放输入漏波模块对所述隔离运放模块接收的低压信号进行前级滤波。

5.根据权利要求1所述的隔离电压采样电路，其特征在于：

还包括隔离运放使能模块；

所述隔离运放使能模块与所述隔离运放模块相连接；

所述隔离运放使能模块接收一使能信号，用于对所述隔离运放模块进行使能控制。

6.根据权利要求1所述的隔离电压采样电路，其特征在于：

还包括隔离运放供电模块；

所述分压输入漏波模块经过所述隔离运放供电模块与所述隔离运放模块相连接，用于对所述隔离运放模块提供工作电源。

7.根据权利要求5所述的隔离电压采样电路，其特征在于：

所述隔离运放使能模块包含电阻R9、R10、P型MOS管Q2；

P型MOS管Q2的源极与一直流电源相连接；P型MOS管Q2的漏极与所述隔离放大模块的使能端相连接；P型MOS管Q2的栅极经过电阻R10接收所述使能信号；P型MOS管Q2的栅极经过电阻R9与所述直流电源相连接。

8.根据权利要求2所述的隔离电压采样电路，其特征在于：

所述差分信号输出端口包含电阻R15、R19、电容C4、C7；

所述隔离运放模块正相输出端的差分信号经过电阻R15输出；所述隔离运放模块反相输出端的差分信号经过电阻R19输出；

电阻R15、R19的输出端分别经过电容C4、C7接地。

9.根据权利要求3所述的隔离电压采样电路，其特征在于：

所述分压输入漏波模块包含电阻R1、电容C5、C6；

电阻R1的一端用于对被测线路的高压进行采样，另一端依次经过电容C5、C6接地；

电阻R1与电容C5的公共结点为分压输入漏波模块的输出端。

10.根据权利要求1所述的隔离电压采样电路，其特征在于：

所述隔离运放模块包含隔离放大器AMC1200。