本實(shí)用新型涉及電壓采樣技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種隔離電壓采樣電路。

背景技術(shù)：

在各種電子設(shè)備中，經(jīng)常需要對(duì)具有直流高壓線路進(jìn)行電壓采樣。在現(xiàn)有技術(shù)中，通常直流高壓采樣首先經(jīng)過(guò)電阻分壓為幾十毫伏的電壓信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)放大電路對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行放大，輸出幾伏的電壓信號(hào)。最終送入CPU的A/D轉(zhuǎn)換器，從而實(shí)現(xiàn)高壓直流的測(cè)量和數(shù)模轉(zhuǎn)換。對(duì)于這種采樣電路，一方面被測(cè)的高壓線路與放大電路后級(jí)的A/D轉(zhuǎn)換器采用直接耦合，電壓采樣電路可靠性和抗干擾能力差。另一方面，由于CPU內(nèi)置的A/D轉(zhuǎn)換器只有10位，如果單純依靠CPU自帶的A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換精度受限制，再加上之前處理環(huán)節(jié)的干擾，A/D轉(zhuǎn)換的精度大大降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提出了一種隔離電壓采樣電路，(1)該電路對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行隔離放大，解決了現(xiàn)有電壓采樣電路可靠性和抗干擾能力差的問(wèn)題。(2)該電路對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行差分放大和輸出，解決了現(xiàn)有電壓采樣電路精度差的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型技術(shù)方案如下：

一種隔離電壓采樣電路，包括分壓采樣模塊、隔離運(yùn)放模塊。所述分壓采樣模塊對(duì)被測(cè)線路的高壓進(jìn)行采樣，所述分壓采樣模塊對(duì)被測(cè)線路的高壓進(jìn)行采樣，并將采樣的高壓轉(zhuǎn)化為低壓信號(hào)，用于將所述低壓信號(hào)輸出給所述隔離運(yùn)放模塊。所述隔離運(yùn)放模塊對(duì)前級(jí)電路和后級(jí)電路進(jìn)行電氣隔離，并對(duì)接收的低壓信號(hào)進(jìn)行功率放大和輸出。

進(jìn)一步地，還包括差分信號(hào)輸出端口。所述隔離運(yùn)放模塊對(duì)接收的低壓信號(hào)進(jìn)行差分功率放大。所述差分信號(hào)輸出端口對(duì)所述隔離運(yùn)放模塊正相輸出端和反相輸出端輸出的差分信號(hào)進(jìn)行限流并輸出。

進(jìn)一步地，還包括分壓輸入漏波模塊。所述分壓輸入漏波模塊連接在被測(cè)線路與所述分壓采樣模塊之間。所述分壓輸入漏波模塊對(duì)所述分壓采樣模塊采樣的高壓進(jìn)行前級(jí)濾波。

進(jìn)一步地，還包括隔離運(yùn)放輸入漏波模塊。所述隔離運(yùn)放輸入漏波模塊連接在所述分壓采樣模塊與所述隔離運(yùn)放模塊之間。所述隔離運(yùn)放輸入漏波模塊對(duì)所述隔離運(yùn)放模塊接收的低壓信號(hào)進(jìn)行前級(jí)濾波。

進(jìn)一步地，還包括隔離運(yùn)放使能模塊。所述隔離運(yùn)放使能模塊與所述隔離運(yùn)放模塊相連接。所述隔離運(yùn)放使能模塊接收一使能信號(hào)，用于對(duì)所述隔離運(yùn)放模塊進(jìn)行使能控制。

進(jìn)一步地，還包括隔離運(yùn)放供電模塊。所述分壓輸入漏波模塊經(jīng)過(guò)所述隔離運(yùn)放供電模塊與所述隔離運(yùn)放模塊相連接，用于對(duì)所述隔離運(yùn)放模塊提供工作電源。

進(jìn)一步地，所述隔離運(yùn)放使能模塊包含電阻R9、R10、P型MOS管Q2。P型MOS管Q2的源極與一直流電源相連接；P型MOS管Q2的漏極與所述隔離放大模塊的使能端相連接；P型MOS管Q2的柵極經(jīng)過(guò)電阻R10接收所述使能信號(hào)；P型MOS管Q2的柵極經(jīng)過(guò)電阻R9與所述直流電源相連接。

進(jìn)一步地，所述差分信號(hào)輸出端口包含電阻R15、R19、電容C4、C7。所述隔離運(yùn)放模塊正相輸出端的差分信號(hào)經(jīng)過(guò)電阻R15輸出；所述隔離運(yùn)放模塊反相輸出端的差分信號(hào)經(jīng)過(guò)電阻R19輸出。電阻R15、R19的輸出端分別經(jīng)過(guò)電容C4、C7接地。

進(jìn)一步地，所述分壓輸入漏波模塊包含電阻R1、電容C5、C6。電阻R1的一端用于對(duì)被測(cè)線路的高壓進(jìn)行采樣，另一端依次經(jīng)過(guò)電容C5、C6接地；電阻R1與電容C5的公共結(jié)點(diǎn)為分壓輸入漏波模塊的輸出端。

進(jìn)一步地，所述隔離運(yùn)放模塊包含隔離放大器AMC1200。

本實(shí)用新型的有益效果：

(1)本實(shí)用新型通過(guò)隔離運(yùn)放模塊對(duì)被測(cè)線路和后級(jí)控制電路進(jìn)行電氣隔離，提高了電壓采樣電路的可靠性和抗干擾能力。

(2)本實(shí)用新型中隔離運(yùn)放模塊采用差分功率放大，抑制共模信號(hào)的干擾，提高了后級(jí)電路對(duì)采樣信號(hào)處理的精度。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的電路原理方塊示意圖。

圖2為本實(shí)用新型的電路原理示意圖。

其中，圖1至圖2的附圖標(biāo)記為：分壓輸入漏波模塊1、分壓采樣模塊2、隔離運(yùn)放模塊3、隔離運(yùn)放輸入漏波模塊4、隔離運(yùn)放供電模塊5、隔離運(yùn)放使能模塊6、差分信號(hào)輸出端口7。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。

如圖1所示，一種隔離電壓采樣電路，包括分壓輸入漏波模塊1、分壓采樣模塊2、隔離運(yùn)放模塊3、隔離運(yùn)放輸入漏波模塊4、隔離運(yùn)放供電模塊5、隔離運(yùn)放使能模塊6、差分信號(hào)輸出端口7。

分壓輸入漏波模塊1、分壓采樣模塊2、隔離運(yùn)放輸入漏波模塊4、隔離運(yùn)放模塊3、差分信號(hào)輸出端口7依次連接。分壓輸入漏波模塊1并且經(jīng)過(guò)隔離運(yùn)放供電模塊5與隔離運(yùn)放模塊3相連接。隔離運(yùn)放使能模塊6與隔離運(yùn)放模塊3相連接。

分壓輸入漏波模塊1接收被測(cè)線路的高壓信號(hào)，并對(duì)高壓信號(hào)進(jìn)行濾波。然后，高壓信號(hào)經(jīng)過(guò)分壓采樣模塊2進(jìn)行降壓，轉(zhuǎn)化為隔離運(yùn)放模塊3所需的低壓信號(hào)。隔離運(yùn)放輸入漏波模塊4對(duì)低壓信號(hào)進(jìn)行濾波。隔離運(yùn)放模塊3一方面實(shí)現(xiàn)前級(jí)被測(cè)線路與后級(jí)處理電路的電氣隔離，提高系統(tǒng)的可靠性以及抗干擾能力；另一方面對(duì)低壓信號(hào)進(jìn)行功率放大，提高A/D轉(zhuǎn)化模塊運(yùn)算的準(zhǔn)確率。較佳地，隔離運(yùn)放模塊3對(duì)低壓信號(hào)采用差分放大處理，抑制共模信號(hào)的干擾，輸出一對(duì)差分放大信號(hào)。差分信號(hào)輸出端口7對(duì)差分放大信號(hào)進(jìn)行限流、濾波處理，然后將差分放大信號(hào)傳輸給后級(jí)的A/D轉(zhuǎn)化模塊進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)化。隔離運(yùn)放供電模塊5對(duì)分壓輸入漏波模塊1濾波后的電壓進(jìn)行限流，為隔離運(yùn)放模塊3提供工作所需的電源。隔離運(yùn)放使能模塊6接收一使能信號(hào)，控制隔離運(yùn)放模塊3的運(yùn)行與停止。

如圖2所示，分壓輸入漏波模塊1包含電阻R1、電容C5、C6。電阻R1的一端用于采集被測(cè)線路的高壓信號(hào)，另一端依次經(jīng)過(guò)電容C5、C6接地。電阻R1與電容C5的公共結(jié)點(diǎn)為分壓輸入漏波模塊1的輸出端。

分壓采樣模塊2包含電阻R12、R13、R16、R17。分壓輸入漏波模塊1的輸出端依次經(jīng)過(guò)電阻R12、R13、R17接地；電阻R16與電阻R17并聯(lián)。電阻R13、R17的公共結(jié)點(diǎn)為分壓采樣模塊2的輸出端，連接至隔離運(yùn)放輸入漏波模塊4。

隔離運(yùn)放模塊3包含隔離放大器U1。優(yōu)選地，隔離放大器U1的型號(hào)為AMC1200。隔離放大器AMC1200是一款4kV峰值隔離放大器，與同類器件相比，有很高的線性度與增益漂移，功耗低。

隔離運(yùn)放輸入漏波模塊4包含電阻R14、R18、電容C3、C8、C9。分壓采樣模塊2的輸出端經(jīng)過(guò)電阻R14連接隔離放大器AMC1200的正相輸入端VINP；隔離放大器AMC1200的反相輸入端VINO經(jīng)過(guò)電阻R18接地。隔離放大器AMC1200的正相輸入端VINP經(jīng)過(guò)電容C8接地；反相輸入端VINO經(jīng)過(guò)電容C9接地。電容C3接在隔離放大器AMC1200的正相輸入端VINP與反相輸入端VINO之間。

隔離運(yùn)放供電模塊5包含電阻R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R11、二極管D1、穩(wěn)壓管ZD1、NPN型三極管Q1、電容C2。電阻R2、R3、R4、R5、R6、R7用于調(diào)節(jié)電流的大小。分壓輸入漏波模塊1的輸出端依次經(jīng)過(guò)電阻R2、R3、R4、R5、R6、R7連接二極管D1的陽(yáng)極。二極管D1的陰極與NPN型三極管Q1的集電極相連接；二極管D1的陰極并且經(jīng)過(guò)電阻R8與NPN型三極管Q1的基極相連接；二極管D1用于限定電流的方向。NPN型三極管Q1的基極經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓管ZD1接地；穩(wěn)壓管ZD1防止因線路異常導(dǎo)致NPN型三極管Q1的基極電壓過(guò)大。NPN型三極管Q1的發(fā)射極經(jīng)過(guò)電阻R11連接隔離放大器AMC1200的電源端VDD1。隔離放大器AMC1200的電源端VDD1并且經(jīng)過(guò)電容C2接地。

隔離運(yùn)放使能模塊6包含電阻R9、R10、P型MOS管Q2、電容C1。P型MOS管Q2的源極與+5V直流電源相連接；P型MOS管Q2的漏極與隔離放大器AMC1200的使能端VDD2相連接；P型MOS管Q2的柵極經(jīng)過(guò)電阻R10接收一使能信號(hào)EN，使能信號(hào)EN低電平有效。P型MOS管Q2的柵極經(jīng)過(guò)電阻R9與+5V直流電源相連接。隔離放大器AMC1200的使能端VDD2經(jīng)過(guò)電容C1接地。

差分信號(hào)輸出端口7包含電阻R15、R19、電容C4、C7。隔離放大器AMC1200的正相輸出端OUTP經(jīng)過(guò)電阻R15與AD轉(zhuǎn)化模塊的第一輸入端ADC1相連接。隔離放大器AMC1200的反相輸出端OUTP經(jīng)過(guò)電阻R19與AD轉(zhuǎn)化模塊的第二輸入端ADC2相連接。電阻R15、R19的輸出端分別經(jīng)過(guò)電容C4、C7接地。

以上所述的僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型不限于以上實(shí)施例?？梢岳斫?，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的基本構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其它改進(jìn)和變化均應(yīng)認(rèn)為包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。