10KV高隔离两线无源型VI转换变送器的制作方法

本实用新型涉及的是工业自动化测量测控领域，是工控智能化系统，轨道交通，医疗设备等数据采集模拟信号隔离变送的最佳高隔离解决方案，在轨道电压监控、发电机或电动机安全运行监测、电力输配电远程监控、仪器仪表与传感器信号收发、医疗设备安全隔离栅、工业自动化控制、核电装备等领域广泛应用，具体涉及一种10kv高隔离两线无源型vi转换变送器。

背景技术：

随着科学技术的发展，工业现场，电力监控，医疗设备，试验研究等领域对远程监控设备要求也越来越多。而对远程设备控制模块的隔离耐压，控制精度，抗干扰能力，安全可靠性，高效节能环保、降低应用成本、智能化程度，安装方式等都有比较高的要求。目前国内外信号隔离器高端产品隔离耐压强度到达3000vdc/min，主流隔离耐压强度到达2500vdc/min，常规信号隔离器隔离耐压强度在1000-2000vdc/min。然而这些产品只能满足部分低隔离耐压需求产品的应用，针对于部分现场需要更高隔离耐压产品的应用却显得不足。比如很多电力的数据采集应用，要求隔离电压最少需要3000vdc，甚至4000vac以上，医疗行业的应用，一般都要4000vac或6000vdc，甚至更高。据我们了解，目前市场有高隔离耐压这方面的需求，但却没有相应更高隔离耐压的模拟量信号隔离产品。

在工业、电力、医疗等监测控制领域，模拟信号高耐压隔离转换器件起着越来越重要作用，在一般工业现场使用的传感器要实现信号匹配的应用，除了考虑地线环绕因素外，还必须进行输出模拟信号的转换。这种输出信号的转换如果购买专用的有源型转换设备，不仅隔离耐压低，价格高，体积大，功耗大，发热量高，现场使用也不是很方便，需增加两根电源线，使现场布线变为复杂，增加布线成本。由于信号的长距离传输，被测信号，上位机和执行设备的地线之间的电压差可能达到几十，几百甚至上千上万伏特，如果不隔离直接转换就会有数据不准确，跳动等现象，严重时可能损坏设备，甚至造成人身伤害，所以必须采取隔离措施。

综上所述，本实用新型设计了一种10kv高隔离两线无源型vi转换变送器。

技术实现要素：

针对现有技术上存在的不足，本实用新型目的是在于提供一种10kv高隔离两线无源型vi转换变送器，采用了高性能的隔离措施和宽爬电距离及新隔离材料技术方案设计，保证了产品信号输入输出实现10kvac高隔离，产品设计为低成本、小体积的标准sip16pin阻燃ic封装，将v/i、i/i等隔离转换电路集成在一起，不但可以对传感器输入的电压或者电流信号进行隔离变送，加减电路还可以对输入带零点偏置及双向信号进行处理，满足各种传感器，变送器信号转换需求，且实现了产品小型化。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：10kv高隔离两线无源型vi转换变送器，包括v/i转换电路、信号加减电路、零点增益调节电路、电流信号解调电路、整流滤波电路、dc-dc隔离电源电路、稳压配电输出电路、信号耦合高隔离电路、电流信号调制电路和回路供电电流输出电路，v/i转换电路、信号加减电路和电流信号解调电路依次相连，零点增益调节电路与信号加减电路相连，电流信号解调电路通过整流滤波电路与dc-dc隔离电源电路相连，dc-dc隔离电源电路与稳压配电输出电路相连，电流信号解调电路和电流信号调制电路9之间设置有信号耦合高隔离电路，电流信号调制电路与回路供电电流输出电路相连。

作为优选，所述的v/i转换电路采用了第一放大器ad8512。

作为优选，所述的信号耦合高隔离电路采用变压器，变压器通过第二电感连接组合晶体管xn4601。

作为优选，所述的dc-dc隔离电源电路采用了电源逆变芯片xc6351a。

作为优选，所述的稳压配电输出电路还连接有iv转换电路，所述的iv转换电路采用芯片型号为xtr115。

本实用新型的有益效果：本实用新型选用了高性能的隔离器件，采用了高性能的隔离措施和宽爬电距离及新隔离材料技术方案设计，保证了产品信号输入输出实现10kvac高隔离，产品设计为低成本、小体积的标准sip16pin阻燃ic封装，将v/i、i/i等隔离转换电路集成在一起，不但可以对传感器输入的电压或者电流信号进行隔离变送，加减电路还可以对输入带零点偏置及双向信号进行处理，满足各种传感器，变送器信号转换需求，且实现产品小型化。产品采用高效能回路窃电技术，ic自身无需独立电源供电，该实用新型还可通过后级电流回路馈电方式，给输入端提供一组5v(3ma)功能拓展电源给前级设备供电，并接收来自前级设备输出的电压电流信号，经过隔离转换后输出4～20ma的标准两线制电流信号。产品具有输出回路供电电压范围宽(12-36vdc)、转换精度高、线性度好等特点，使用十分方便。客户只需在产品输入端加上少量外围器件，即可实现电子尺、位移、电位器等需要提供配电型的传感器及电桥(称重)检测电路中电压信号配送。产品体积小、安装方便，可安置在传感器内部直接将位移、角位移电阻信号转换成标准的4-20ma信号输出，满度和零点都可由用户通过外接电位器调节、校准。先进的集成工艺结构及新技术隔离措施使该器件能达到：信号输入与输出10000vac高隔离。直接将传感器、变送器、plc等输出的模拟信号进行隔离转换后送入pc机、mcu等控制单元，方便用户开发设计使用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型；

图1为本实用新型的结构原理框图；

图2为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

参照图1-2，本具体实施方式采用以下技术方案：10kv高隔离两线无源型vi转换变送器，包括v/i转换电路1、信号加减电路2、零点增益调节电路3、电流信号解调电路4、整流滤波电路5、dc-dc隔离电源电路6、稳压配电输出电路7、信号耦合高隔离电路8、电流信号调制电路9和回路供电电流输出电路10，v/i转换电路1、信号加减电路2和电流信号解调电路4依次相连，零点增益调节电路3与信号加减电路2相连，电流信号解调电路4通过整流滤波电路5与dc-dc隔离电源电路6相连，dc-dc隔离电源电路6与稳压配电输出电路7相连，电流信号解调电路4和电流信号调制电路9之间设置有信号耦合高隔离电路8，电流信号调制电路9与回路供电电流输出电路10相连。

值得注意的是，所述的v/i转换电路1采用了第一放大器ad8512。

值得注意的是，所述的信号耦合高隔离电路8采用变压器t3，变压器t3通过第二电感l2连接组合晶体管xn4601。

值得注意的是，所述的dc-dc隔离电源电路6采用了电源逆变芯片xc6351a。

此外，所述的稳压配电输出电路7还连接有iv转换电路，所述的iv转换电路采用芯片型号为xtr115。

本具体实施方式采用高性能隔离技术及多种变换技术方案电路集成在同一芯片上，实现v/i、i/i信号的隔离变送转换。产品采用高效能回路窃电技术，自身无需独立电源供电，能量取自输出回路。产品输出电路采用两线制回路供电4-20ma电流环路输出形式设计，自激震荡电路对回路电流信号进行调制，然后经特殊处理的高隔离耐压变压器耦合实现10kvac隔离，解调电路对信号进行解调，经整流滤波电路与输入电路相接。输入v/i转换电路对输入电压或电流信号进行转换，部分信号需经过加减电路进行加件处理，线性控制输出电流环路。整流滤波电路对信号进行解调同时给dc-dc电源提供能量，dc-dc电源完成电源电压的逆变，且提供配电电源输出给输入端电路或传感器供电使用，零点增益调节电路对输出电流信号零点及满度值进行校准，实现高精度v/i隔离转换。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。