一种电压采集电子传感器装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型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。
【专利说明】
一种电压采集电子传感器装置
技术领域
[0001] 本实用新型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/,\§\* MERGEFORMAT V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：1. 625 /Vi \* MERGEF0RMAT V，3. 25 \* MERGEFORMAT V，6. 5 Ajf \* MERGEF0RMAT V，100 /邊MERGEFORMAT V。国内工程中一般电子式电压器采用的额定输出都为3. 25 /* \* MERGEF0RMAT V。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，本实用新型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] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案为：
[0007] -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。
[0008] 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。
[0009] 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。
[0010] 作为上述技术方案的改进，所述运算放大器采用LT6016。
[0011] 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。
[0012] 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。
[0013]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。
[0014] 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。
[0015] 作为上述技术方案的改进，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。
[0016]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。
[0017] 本实用新型的有益效果有：
[0018] 本实用新型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。本实用新型一种电压采集电 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】
[0019] 下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步说明，其中：
[0020] 图1是本实用新型实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0021] 参考图1，本实用新型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。
[0022] 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。
[0023] 差分分压电路包括运算放大器和分压电阻。本实用新型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)。
[0024] 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。本实用 新型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(〇.〇75%)、低温漂(2.4??111/°(：)、低增益误差（±25〇1^)、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
[0025] 土DC24V双电源供给电路包括电源芯片、电感和电容。本实用新型实施例电源芯片 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 )。
[0026] 所述DC/DC隔离电源包括DC/DC电源模块和电容。本实用新型实施例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 )。
[0027] 以上所述，只是本实用新型的较佳实施方式而已，但本实用新型并不限于上述实 施例，只要其以任何相同或相似手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的 保护范围。
【主权项】
1. 一种电压采集电子传感器装置，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，其特征在于，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。
【文档编号】G01R19/00GK205643470SQ201620022051
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年1月8日
【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