一种直流高电压隔离采样电路的制作方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明属于电压采样技术领域，尤其涉及一种直流高电压隔离采样电路。
【【背景技术】】
[0002]近二十年来，我国电力工业飞速发展，需求容量日益增加，负荷的种类也越来越多，用户对电能质量的影响越来越大，而且对电能质量的要求也越来越高。为了改善电能质量，出现了许多新型电能质量改善设备，如SVG(静止无功发生器)及APF(有源滤波器)等等。这些设备的基本原理就是由控制电路发出连续的脉冲度和相位都可调的HVM脉冲，去控制大功率晶体管(如晶闸管、IGCT、IGBT等)的导通和截至，产生相位与用户负载相反的谐波和无功电流，从而抵消用户负载产生的谐波和无功。
【
【发明内容】
】
[0003]但是，上面提到的这些设备内部都会产生一个或几个电压很高的直流电压(电压约为800?1500V)。这些直流电压的稳定度是影响补偿效果的一个重要因素。因此，需要准确控制这些直流电压的稳定性。要控制这些直流电压，首先就要测量准确这些电压。
[0004]现在的SVG(静止无功发生器)及APF(有源滤波器)测量直流电压，绝大部分都是使用霍尔元件。霍尔元件具有相应速度快，测量精度高，能准确地跟踪直流电压等优点。但是，其测量时需由被测电压通过外接电阻提供约20mA的电流。这个电流会产生约20W左右的有功损耗，该损耗不仅降低补偿的效果，而且非常不利于设备稳定工作。
[0005]为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种可显著降低采样电阻的有功损耗，减少电路发热，且抗干扰能力极强，性能稳定、可靠的直流高电压隔离采样电路。
[0006]本发明解决现有技术问题所采用的技术方案为:
[0007]—种直流高电压隔离采样电路，包括有隔离电源变换电路、分压电路、直流电压隔离变换电路和差分放大电路;其中，所述分压电路设于直流电压隔离变换电路的采样电压输入端上，所述直流电压隔离变换电路的隔离差分直流电压输出端与差分放大电路的电压输入端连接，所述差分放大电路的电压输入端与后级控制电路连接、供给采样的直流电压；而且所述隔离电源变换电路的隔离电源输出端与直流电压隔离变换电路的电源输入端连接、供给工作电源。
[0008]进一步地，所述隔离电源变换电路包括电源隔离芯片UlO和滤波电容器C6?C15;其中，所述电源隔离芯片UlO的内部集成有振荡电路和微型变压器，所述滤波电容器C6?C9并接在电源隔离芯片UlO的正极电源引脚VCCl和接地引脚GNDl之间，所述滤波电容器ClO?C15并接在电源隔离芯片UlO的隔离电源输出引脚VISO和接地引脚GND2之间；而且所述电源隔离芯片UlO的隔离电源输出引脚VISO与直流电压隔离变换电路的电源输入端连接。
[0009]进一步地，所述隔离电源变换电路还包括有用于降低隔离电源的纹波和噪声的滤波电感L3，所述滤波电感L3串联在电源隔离芯片UlO的隔离电源输出引脚VISO上，位于滤波电容器ClO和Cll与滤波电容器C12、13之间。
[0010]进一步地，所述电源隔离芯片UlO是ADI公司生产的ADUM6000电源隔离芯片，所述滤波电容器C6?C15是小型陶瓷滤波电容器。
[0011 ]进一步地，所述直流电压隔离变换电路包括隔离A-D-A转换芯片Ul、二极管Dl、电容器C3、C4和C216;其中，所述二极管Dl和电容器C3并接在隔离A-D-A转换芯片Ul的采样电压输入端上，所述电容器C216并接在隔离A-D-A转换芯片Ul的隔离电源输入引脚IDDl上，所述电容器C4并接在工作电源引脚IDD2上；而且所述隔离A-D-A转换芯片Ul的隔离差分直流电压输出端与差分放大电路的电压输入端连接。
[0012]进一步地，所述分压电路包括有电阻Rl?Rll，所述电阻Rl?R5串联后连接在隔离A-D-A转换芯片Ul的同相采样电压输入端上，所述电阻R6?RlO串联后连接在隔离A-D-A转换芯片Ul的反相采样电压输入端上;所述电阻Rll是负载电阻，与二极管Dl和电容器C3—起并接在隔离A-D-A转换芯片Ul的采样电压输入端上。
[0013]进一步地，所述隔离A-D-A转换芯片Ul的采样电压输入端还设有低通滤波电路，所述低通滤波电路包括滤波电感LI和L2、电容器Cl和C2;其中，所述滤波电感LI与电阻Rl?R5串联后连接在隔离A-D-A转换芯片Ul的同相采样电压输入端上，所述滤波电感L2与电阻R6?RlO串联后连接在隔离A-D-A转换芯片Ul的反相采样电压输入端上，所述电容器Cl和C2分别并联接在隔离A-D-A转换芯片Ul的反相采样电压输入端和同相采样电压输入端上。
[0014]进一步地，所述隔离A-D-A转换芯片Ul是Avago Technologies公司生产的ACPL-87B隔离模拟信号转换芯片。
[0015]进一步地，所述差分放大电路包括差分放大器、电阻R12?R15、电容器C5和C6，所述差分放大器)的同相电压输入端和反相电压输入端分别串联电阻R13和R12后与隔离A-D-A转换芯片Ul的隔离差分直流电压输出端连接，所述电容器C5和电阻R14并联后连接在差分放大器的同相电压输入端上，所述电容器C6和电阻Rl 5并联后连接在差分放大器的反相电压输入端和电压输入端上。
[0016]本发明的有益效果如下:
[0017]本发明通过采用上述技术方案，即可显著降低采样电阻的有功损耗，减少电路发热，而且通过采用在电源隔离芯片上外接几个滤波电容器的结构以抵御瞬态电脉冲群干扰，使整个直流高电压隔离采样电路能抵御GB14598.10规定的3级快速瞬变干扰，抗干扰能力极强，性能非常稳定、可靠。
【【附图说明】】
[0018]图1是本发明所述一种直流高电压隔离采样电路实施例的结构原理示意框图；
[0019]图2是本发明所述一种直流高电压隔离采样电路实施例的电路结构示意图。
【【具体实施方式】】
[0020]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0021]如图1和图2中所示:
[0022]本发明实施例提供了一种直流高电压隔离采样电路，包括有隔离电源变换电路1、分压电路2、直流电压隔离变换电路3和差分放大电路4;其中，所述分压电路2设于直流电压隔离变换电路3的采样电压输入端上，所述直流电压隔离变换电路3的隔离差分直流电压输出端与差分放大电路4的电压输入端连接，所述差分放大电路4的电压输入端与后级控制电路连接、供给采样的直流电压;而且隔离电源变换电路I的隔离电源输出端与直流电压隔离变换电路3的电源输入端连接、供给工作电源。
[0023]具体结构可以如图2，所述隔离电源变换电路I包括电源隔离芯片UlO和滤波电容器C6?C15;所述电源隔离芯片UlO可以是ADI公司生产的ADUM6000电源隔离芯片，其内部集成有振荡电路和微型变压器;所述滤波电容器C6?C15可以是小型陶瓷滤波电容器(电容值约为2pF)，其中，所述滤波电容器C6?C9并接在电源隔离芯片UlO的正极电源引脚VCCl和接地引脚GNDl之间，所述滤波电容器ClO?C15并接在电源隔离芯片UlO的隔离电源输出引脚VISO和接地引脚GND2之间；而且电源隔离芯片UlO的隔离电源输出引脚VISO与直流电压隔离变换电路3的电源输入端连接。所述直流电压隔离变换电路3包括隔离A-D-A转换芯片U1、二极管Dl、电容器C3、C4和C2 16;其中，所述隔离A-D-A转换芯片Ul可以是AvagoTechnologies公司生产的ACPL-87B隔离模拟信号转换芯片，所述二极管Dl和电容器C3并接在隔离A-D-A转换芯片Ul的采样电压输入端上，所述电容器C216并接在隔离A-D-A转换芯片Ul的隔离电源输入引脚IDDl上，所述电容器C4并接在工作电源引脚IDD2上；而且所述隔离A-D-A转换芯片Ul的隔离差分直流电压输出端与差分放大电路4的电压输入端连接。所述分压电路2包括有电阻Rl?Rll，所述电阻Rl?R5串联后连接在隔离A-D-A转换芯片Ul的同相采样电压输入端上，所述电阻R6?RlO串联后连接在隔离A-D-A转换芯片Ul的反相采样电压输入端