一种电压采集电子传感器装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及模拟信号采集领域，尤其涉及一种电压采集电子传感器装置。
【背景技术】
[0002] 互感器是电力系统中重要的测量设备，它为电力系统提供用于计量、控制和继电 保护所必须的信息。多年的实践表明，传统的电磁式互感器绝缘结构复杂，存在磁饱和及铁 磁谐振现象、动态范围小、体积和重量大等固有的缺陷。而且随着数字化变电站的迅猛发 展，互感器的二次输出不再需要提供较大的功率。传统的电压互感器二次输出的100V或 100 / VJV电压信号，不能直接和微机相连，难以适应电力系统自动化、数字化和智能化的 发展趋势。
[0003] 针对上述问题，一种新型的电压测量装置一一电子式电压互感器EVT成为了国 内外研究重点；同时，国际电工委员会也制定了电子式电压互感器标准IEC 60044-7 JEC 标准指出，电子式电压互感器是由分压器（电阻式或电容式)或光学装置以及用来传输、放 大信号的电子器件组成，因此电子式电压互感器根据传感原理的不同主要有光电电压互感 器E0VT，电容分压式电子式电压互感器ECVT和电阻分压式电压互感器。光电电压互感器是 利用光学晶体的物理效应进行电压测量，具有不存在磁饱和抗干扰能力强等优点，但其光 路复杂以及对环境温度和外界应力敏感;电容分压式电子式互感器一般采用柱状电容环进 行分压，具有绝缘性能强、暂态性能好等优点，但分压器的电容环会受环境温度的影响而变 化，会降低测量准确度。电阻分压式电子式电压互感器采用精密电阻分压器作为传感元件， 传感部分技术成熟，结构简单，具有测量准确度高、体积小、重量轻等优点，但受电阻功率和 绝缘的限制主要被应用于10kV和35kV等级的中低压配电领域。
[0004] 根据IEC60044-7的推荐，电子式电压互感器的二次额定输出值分为：
国内工程中一般电子式电压器采用的
这个输出信号比常规电压互感器的输出信号小得多，因此常规 电压互感器输出信号采集电路不适用于电子式电压互感器信号采集场合。
【发明内容】
[0005] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种高输出精度、高可靠性数字采 样、高耐压隔离的电压采集电子传感器装置。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案为： 一种电压采集电子传感器装置，其特征在于，包括输入保护电路、差分分压电路、差分 跟随电路、电容隔离式电压采集电路、DC/DC隔离电源、±DC24V双电源供给电路，所述输入 保护电路输出端依次与差分分压电路、差分跟随电路和电容隔离式电压采集电路连接，输 入保护电路输入端连接采样电压，所述DC/DC隔离电源输出端分别与±002伙双电源供给电 路和电容隔离式电压采集电路连接，所述±DC24V双电源供给电路输出端分别与差分分压 电路、差分跟随电路连接。
[0007] 作为上述技术方案的改进，所述输入保护电路包括一级防护电路和二级防护电 路，所述一级防护电路包括功率电阻和压敏电阻，所述二级防护电路包括功率电阻和TVS 管。
[0008] 作为上述技术方案的改进，所述差分分压电路包括运算放大器和分压电阻。
[0009] 作为上述技术方案的改进，所述运算放大器采用LT6016。
[0010] 作为上述技术方案的改进，所述电容隔离式电压采集电路包括电容隔离式运算放 大器、滤波电阻和电容。
[0011]作为上述技术方案的改进，所述电容隔离式运算放大器采用AMC1301。
[0012]作为上述技术方案的改进，所述±DC24V双电源供给电路包括电源芯片、电感和电 容。
[0013] 作为上述技术方案的改进，所述电源芯片采用LT3463A，所述电源芯片用于为差分 分压电路中运算放大器提供工作电源24V。
[0014] 作为上述技术方案的改进，所述DC/DC隔离电源包括DC/DC电源模块和电容。
[0015] 作为上述技术方案的改进，所述DC/DC电源模块采用B0505XT-1WR2,所述DC/DC电 源模块为电容隔离式电压采集电路和± DC24V双电源供给电路提供工作电压。
[0016] 本发明的有益效果有： 本发明一种电压采集电子传感器装置，通过输入保护电路，防止雷电冲击等浪涌电流 造成内部器件损坏，通过差分分压电路降低输入电压并对分压电路进行输出阻抗匹配，通 过差分跟随电路进行输入电压回路阻抗匹配，通过电容隔离式电压采集电路采集输入电压 并进行隔离放大，通过DC/DC隔离电源为输入电压采样回路提供总电源，通过±DC24V双电 源供给电路为差分电路运算放大器提供工作电源。本发明一种电压采集电子传感器装置可 采集4路交流输入电压，输入阻抗较高(大于1M欧姆），输入电压范围较宽(AC0V-AC17V)，单 电源供电且功耗较低，差分输出电压范围为0-3.3V，非常适用于差分ADC采样，装置隔离电 压较高(7000V峰值隔离电压），整个装置非常适用于配电终端对高压电容式分压传感器、高 压电阻式分压传感器进行高精度、高隔离、高可靠性电压采样。
【附图说明】
[0017] 下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明，其中： 图1是本发明实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018] 参考图1，本发明一种电压采集电子传感器装置，其特征在于，包括输入保护电路、 差分分压电路、差分跟随电路、电容隔离式电压采集电路、DC/DC隔离电源、土DC24V双电源 供给电路，所述输入保护电路输出端依次与差分分压电路、差分跟随电路和电容隔离式电 压采集电路连接，输入保护电路输入端连接采样电压，所述DC/DC隔离电源输出端分别与± DC24V双电源供给电路和电容隔离式电压采集电路连接，所述± DC24V双电源供给电路输出 端分别与差分分压电路、差分跟随电路连接。
[0019] 输入保护电路包括一级防护电路和二级防护电路，所述一级防护电路包括功率电 阻和压敏电阻，所述二级防护电路包括功率电阻和TVS管，一级电路和二级电路配合实现输 入高电压大电流的限压限流功能，防止输入浪涌电压、电流损坏输入电路元器件，输入电路 的抗雷击浪涌能力较强。
[0020] 差分分压电路包括运算放大器和分压电阻。本发明实施例运算放大器采用 LT6016。采用LT6016运算放大器和分压电阻实现输入阻抗匹配，通过分压电阻降低输入电 压，满足后端器件输入范围使用要求。LT6016运算放大器具备宽输入电压范围（土DC80V的 差分输入能力）、低功耗(315uA工作电流）、高电压增益（1000V/mV)、高增益带宽（3.2MHz)、 低输入失调电压（±50uV)、高共模抑制比（126dB)及宽工作温度范围（_55°C_150°C)。
[0021] 电容隔离式电压采集电路包括电容隔离式运算放大器、滤波电阻和电容。本发明 实施例电容隔离式运算放大器采用AMC1301。采用AMC1301电容隔离式运算放大器和滤波电 阻、电容，实现电压隔离、放大及差分输出。AMC1301芯片具备±250mV电压输入范围、低非线 性误差(0.075%)、低温漂(2.4??111/°〇、低增益误差（±2501^)、高固定增益(8.2)、单电源工 作(DC3.3V-DC5.5V)、高隔离电压(7000V峰值电压、10000V浪涌电压）、宽工作温度范围（-40 〇C-125〇C)〇
[0022] ±DC24V双电源供给电路包括电源芯片、电感和电容。本发明实施例电源芯片采用 LT3463A，所述LT3463A用于为运算放大器LT6016提供工作电源24V1T3463A电源芯片具备 宽范围单电源输入(DC2.4V-DC15V)、宽范围双电源输出（DC±40V)、低损耗(20uA)、内部集 成DC42V保护二极管、宽工作温度范围（_40°C_85°C)。
[0023] 所述DC/DC隔离电源包括DC/DC电源模块和电容。本发明实施例DC/DC电源模块采 用B0505XT-1WR2，B0505XT-1WR2为电容隔离式运算放大器AMC1301和DC24V双电源供给电 路电源芯片LT3463A提供工作电压。B0505XT-1WR2电源模块具备1500VDC隔离电压、低纹波 噪声(85mv)、可持续短路保护、宽工作温度范围（-40°C_125°C)。
[0024] 以上所述，只是本发明的较佳实施方式而已，但本发明并不限于上述实施例，只要 其以任何相同或相似手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种电压采集电子传感器装置，其特征在于，包括输入保护电路、差分分压电路、差 分跟随电路、电容隔离式电压采集电路、DC/DC隔离电源、±DC24V双电源供给电路，所述输 入保护电路输出端依次与差分分压电路、差分跟随电路和电容隔离式电压采集电路连接， 输入保护电路输入端连接采样电压，所述DC/DC隔离电源输出端分别与±002利双电源供给 电路和电容隔离式电压采集电路连接，所述±DC24V双电源供给电路输出端分别与差分分 压电路、差分跟随电路连接。2. 根据权利要求1所述的一种电压采集电子传感器装置，其特征在于，所述输入保护电 路包括一级防护电路和二级防护电路，所述一级防护电路包括功率电阻和压敏电阻，所述 二级防护电路包括功率电阻和TVS管。3. 根据权利要求1所述的一种电压采集电子传感器装置，其特征在于，所述差分分压电 路包括运算放大器和分压电阻。4. 根据权利要求3所述的一种电压采集电子传感器装置，其特征在于，所述运算放大 器采用LT6016。5. 根据权利要求1所述的一种电压采集电子传感器装置，其特征在于，所述电容隔离式 电压采集电路包括电容隔离式运算放大器、滤波电阻和电容。6. 根据权利要求5所述的一种电压采集电子传感器装置，其特征在于，所述电容隔离式 运算放大器采用AMC1301。7. 根据权利要求1所述的一种电压采集电子传感器装置，其特征在于，所述±DC24V双 电源供给电路包括电源芯片、电感和电容。8. 根据权利要求7所述的一种电压采集电子传感器装置，其特征在于，所述电源芯片 采用LT3463A，所述电源芯片用于为差分分压电路中运算放大器提供工作电源24V。9. 根据权利要求1所述的一种电压采集电子传感器装置，其特征在于，所述DC/DC隔离 电源包括DC/DC电源模块和电容。10. 根据权利要求9所述的一种电压采集电子传感器装置，其特征在于，所述DC/DC电 源模块采用B0505XT-1WR2,所述DC/DC电源模块为电容隔离式电压采集电路和±DC24V双电 源供给电路提供工作电压。
【专利摘要】本发明公开了一种电压采集电子传感器装置，可采集4路交流输入电压，输入阻抗较高，输入电压范围较宽，单电源供电且功耗较低，差分输出电压范围为0-3.3V，非常适用于差分ADC采样，装置隔离电压较高，整个装置非常适用于配电终端对高压电容式分压传感器、高压电阻式分压传感器进行高精度、高隔离、高可靠性电压采样。
【IPC分类】G01R19/00
【公开号】CN105572453
【申请号】CN201610016708
【发明人】邱永强, 刘红伟, 张敏, 田巍巍
【申请人】珠海许继电气有限公司
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年1月8日