一种高压直流小信号的隔离装置的制作方法

1.本实用新型属于工业控制技术领域，具体涉及一种高压直流小信号的隔离装置。


背景技术：

2.在工业控制中，往往会采用信号隔离处理电路来采集交流或直流小信号模拟量，一般为4ma～20ma电流量或
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10v～+10v电压量，为达到现场一次设备与二次设备信号之间的隔离，往往会采用隔离变压器或普通线性光耦来实现隔离。
3.如公开号cn207148196u公开了一种高压直流电源输出电压隔离采样装置，它涉及高压直流电源技术领域；所述信号调节电路同时与接线d端、接线gnd端相连，所述信号调节电路与负反馈电流放大电路连接，所述负反馈电流放大电路与霍尔传感器的？端连接，所述霍尔传感器的+端与电阻五连接，所述霍尔传感器的输出端与输出接线端与电阻六连接，且霍尔传感器的输出端与可调电阻器三连接，所述可调电阻器三与接线h端连接；本实用新型具有精度高、线性好、抗干扰能力强等特点，安全性高，使用方便。
4.又如公开号cn104682946b公开了一种差分信号转单端信号电路，所述差分信号转单端信号电路包括：第一放大级、第二放大级和反馈电阻；所述第一放大级接收输入差分信号，输出一路电压信号与一路电流信号；所述第二放大级的同相输入端与所述第一放大级的输出电压信号相连，所述第二放大级的反相输入端与所述第一放大级的输出电流信号相连；所述反馈电阻连接所述第二放大级的反相输入端与输出端，将所述第一放大级的输出电流信号转换为电压信号，并作为最终单端信号输出。
5.现有技术中的高压直流信号隔离采样一般通过分压器电路和线性光耦来实现，这种方案需要考虑光耦的线性度和寿命问题，并且需要考虑共模干扰的问题。


技术实现要素：

6.针对上述不足，本实用新型的目的是提供一种高压直流小信号的隔离装置。
7.本实用新型提供了如下的技术方案：
8.一种高压直流小信号的隔离装置，包括信号处理电路、锯齿波发生器、误差放大器、比较器、滤波器、数字隔离器、差分转单端信号电路、信号调节电路和模数转换器；所述信号处理电路的输出端连接误差放大器的输入端，误差放大器和锯齿波发生器的输出端连接比较器的输入端，比较器的输出端连接滤波器的输入端，滤波器的输出端连接至误差放大器的反相端，比较器的输出端还连接数字隔离器的输入端，数字隔离器的输出端连接差分信号转单端信号电路的输入端，差分信号转单端信号电路的输出端连接信号调节电路的输入端，信号调节电路的输出端连接模数转换器的输入端。
9.所述数字隔离器为6000v交流隔离等级的数字隔离芯片。
10.所述信号处理电路包括可调电阻器一、可调电阻器二、两个电阻一、电阻二、跳线。
11.所述差分信号转单端信号电路包括运算放大器一、运算放大器二、可调电阻三。
12.所述信号调节电路包括运算放大器三、可调电阻四、电阻三、电阻四、三个电容。
13.本实用新型的有益效果是：
14.1、本实用新型结构简单可靠，电路可靠性较高；
15.2、本实用新型具有低温漂和长寿命的性能；
16.3、本实用新型对共干扰具有良好的抑制效果。
附图说明
17.图1是本实用新型的电路原理框图；
18.图2是本实用新型的信号处理电路的电路图；
19.图3是本实用新型的差分信号转单端信号电路的电路图；
20.图4是本实用新型的信号调节电路的电路图。
具体实施方式
21.如图所示，一种高压直流小信号的隔离装置，包括信号处理电路、锯齿波发生器、误差放大器、比较器、滤波器、数字隔离器、差分转单端信号电路、信号调节电路和模数转换器。信号处理电路的输出端连接误差放大器的输入端，误差放大器和锯齿波发生器的输出端连接比较器的输入端，比较器的输出端连接滤波器的输入端，滤波器的输出端连接至误差放大器的反相端，比较器的输出端还连接数字隔离器的输入端，数字隔离器的输出端连接差分信号转单端信号电路的输入端，差分信号转单端信号电路的输出端连接信号调节电路的输入端，信号调节电路的输出端连接模数转换器的输入端。
22.具体地，信号处理电路包括可调电阻器一vr1、可调电阻器二vr2、两个电阻一r1、电阻二r2、跳线j1。选用可调电阻器一vr1、可调电阻器二vr2可以适应不同的高压直流信号。当跳线j1断开时，信号处理电路为电压输入模式，当跳线j1接通时，信号处理电路为电流输入模式。数字隔离器为6000v交流隔离等级的数字隔离芯片。该数字隔离芯片拥有高达60年的设计寿命和极低的温漂性能。差分信号转单端信号电路包括运算放大器一、运算放大器二、可调电阻三vr3。运算放大器一接收输入差分信号vin+与vin
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，输出一路电压信号vo1+与一路电流信号vo1
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，运算放大器二的同相输入端vi2+与第一放大级的输出电压信号vo1+相连，运算放大器二的反相输入端vi2
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与第一放大级的输出电流信号vo1
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相连；可调电阻vr3连接运算放大器二的反相输入端vi2
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与输出端vo，将运算放大器一输出的电流信号vo1
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转换为电压信号vout，并作为最终单端信号输出。信号调节电路包括运算放大器三、可调电阻四vr4、电阻三r3、电阻四r4、三个电容c1。三个电容c1的电容值相同。
23.被采样高压直流信号经过信号处理电路后得到低压直流信号，然后与经滤波器滤波后的反馈信号叠加后一起送至误差放大器的反相端，误差放大器的同相端接基准信号，误差放大器的输出和锯齿波发生器产生的锯齿波信号共同送至比较器的正负输入端进行比较，比较器输出端得到的是高频pwm信号，这个pwm信号的频率固定，其脉冲宽度和幅值包含被测量高压直流信号的大小信息，高频pwm信号送至数字隔离器的输入端，数字隔离器的输出信号送至差分信号转单端信号电路，进而转换为单端信号，单端信号送至信号调节电路，经由信号调节电路进行滤波处理并输出，输出的信号送至模数转换器后得到需要的数字信号。
24.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参
照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。


技术特征：
1.一种高压直流小信号的隔离装置，其特征在于：包括信号处理电路、锯齿波发生器、误差放大器、比较器、滤波器、数字隔离器、差分转单端信号电路、信号调节电路和模数转换器；所述信号处理电路的输出端连接误差放大器的输入端，误差放大器和锯齿波发生器的输出端连接比较器的输入端，比较器的输出端连接滤波器的输入端，滤波器的输出端连接至误差放大器的反相端，比较器的输出端还连接数字隔离器的输入端，数字隔离器的输出端连接差分信号转单端信号电路的输入端，差分信号转单端信号电路的输出端连接信号调节电路的输入端，信号调节电路的输出端连接模数转换器的输入端。2.根据权利要求1所述的高压直流小信号的隔离装置，其特征在于：所述数字隔离器为6000v交流隔离等级的数字隔离芯片。3.根据权利要求1所述的高压直流小信号的隔离装置，其特征在于：所述信号处理电路包括可调电阻器一、可调电阻器二、两个电阻一、电阻二、跳线。4.根据权利要求1所述的高压直流小信号的隔离装置，其特征在于：所述差分信号转单端信号电路包括运算放大器一、运算放大器二、可调电阻三。5.根据权利要求1所述的高压直流小信号的隔离装置，其特征在于：所述信号调节电路包括运算放大器三、可调电阻四、电阻三、电阻四、三个电容。

技术总结
本实用新型属于工业控制技术领域，具体涉及一种高压直流小信号的隔离装置，包括信号处理电路、锯齿波发生器、误差放大器、比较器、滤波器、数字隔离器、差分转单端信号电路、信号调节电路和模数转换器。本实用新型结构简单可靠，电路可靠性较高；具有低温漂和长寿命的性能；对共干扰具有良好的抑制效果。对共干扰具有良好的抑制效果。对共干扰具有良好的抑制效果。


技术研发人员：方晓 林晓峰 樊岳良 丁红伟
受保护的技术使用者：南京传积兴自动化科技有限公司
技术研发日：2021.03.09
技术公布日：2021/10/29