专利名称：小型高压隔离vv变换器的性能改进电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种广泛应用于模拟数据的隔离线性传送、悬浮高压电源的线性隔离控制等方面的小型高压隔离VV变换器的性能改进电路。
背景技术：
V/F或F/V变换技术是A/D转换的一种形式之一，其主要用于远距离A/D或D/A转换。随着科技发展，在高压电源的应用领域中，特别是在对悬浮高压的调节控制方面，普遍存在转换精度相对较低、低频稳定性较差及线性度低等问题。
发明内容鉴于原有电路存在的不足，本实用新型提供了一种转换精度相对较高、低频稳定性好、输出线性度高的小型高压隔离W变换器的性能改进电路。本实用新型为实现上述目的，所采取的技术方案是一种小型高压隔离VV变换器的性能改进电路，其特征在于该电路包括电压频率变换电路、辅助电路、频率电压变换电路，所述电压频率变换电路与频率电压变换电路连接，所述辅助电路与电压频率变换电路连接；所述电压频率变换电路中控制芯片Ul的电流输出端1脚分别与放大器U4A的反相输入端2脚、电容C4和电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端接控制电压输入端Vi，电容 C4的另一端分别接放大器U4A的输出端1脚、二极管Dl的负极、电阻Rl的一端，二极管Dl 的正极接输入地G1，控制芯片Ul的比较器输入端7脚接电阻Rl的另一端，控制芯片Ul的基准电流端2脚通过电阻R4与控制芯片Ul的接地端4脚相连后接输入地Gl，控制芯片Ul 的频率输出端3脚通过电阻R9接光电耦合器U5输入发光二极管的负极2脚，控制芯片Ul 的内部定时比较器时间设置端5脚分别接电容C2和电阻R6的一端，电容C2的另一端接输入地Gl，电阻R5与电容C3并联，控制芯片Ul的阈值端6脚分别接电容C3和电阻R3的一端，电容C3的另一端接输入地G1，正供电电压端+Vl分别接电容Cl的正极、电阻R3和电阻R6的另一端、控制芯片Ul的电源电压输入端8脚及光电耦合器TO输入发光二极管的正极1脚，电容Cl的负极接输入地Gl，放大器U4A的正电源输入端8脚接正供电电压端+VI， 放大器U4A的负电源输入端4脚接负供电电压端-VI，放大器U4A的同相输入端3脚分别接电容C5和电阻R8的一端，电阻R8的另一端分别接电阻R7和电阻RlO的一端，电阻R7 的另一端与电容C5的另一端相连后接输入地G1，电阻RlO的另一端接电位器Wl的可调端 2脚，电位器Wl的固定端1脚接正供电电压端+VI，电位器Wl的固定端3脚接负供电电压端-Vl ；所述辅助电路中控制芯片U6的正电源输入端8脚接正供电电压端+VI，控制芯片 U6的接地端3脚接输入地Gl，控制芯片U6的电容正端2脚接电容C14的正极，电容C14的负极接控制芯片U6的电容负端4脚，控制芯片U6的输出端5脚接电容C15的负极并作为负供电电压端-Vl，电容C15的正极接输入地Gl ；[0007]所述频率电压变换电路中控制芯片U2的频率输出端3脚与控制芯片U2的接地端 4脚相连并接输出地G2，输出供电电压端+V2分别接电容Cll的正极、控制芯片U2的电源电压输入端8脚、光电耦合器U5的输出三极管集电极4脚、电阻Rll和电阻R12的一端、电阻R14和电阻R16的一端、放大器U3A的电源输入端8脚，电容Cll的负极接输出地G2，控制芯片U2的基准电流端2脚通过电阻R17接输出信号电压调节端Wj，电阻R21与电容C12 并联，控制芯片U2的电流输出端1脚分别接电阻R19和电容C8的一端，电阻R19的另一端分别接放大器U3AA的同相输入端3脚和电容C9的一端，电容C8的另一端和电容C9的另一端相连后接输出地G2，放大器U3AA的输出端1脚分别接电阻R20和电容ClO的一端，电阻R20的另一端分别接输出电压端Vo、电阻R21和电阻R18的一端，电阻R21的另一端与放大器U3AA的接地端4脚相连并接输出地G2，电阻R18的另一端分别接电容ClO的另一端、 放大器U3AA的反相输入端2脚，控制芯片U2的内部定时比较器时间设置端5脚分别接电容C7的一端和电阻R16的另一端，控制芯片U2的比较器输入端7脚分别接电阻R15的一端和电阻R14的另一端，控制芯片U2的阈值端6脚分别接电阻R13和电容C6的一端、电阻 R12的另一端，电容C7的另一端与电阻R13及电阻R15的另一端相连并接输出地G2，电容 C6的另一端分别接电阻Rll的另一端和三极管Tl的集电极，电阻R22与电容C13并联，电阻R22的一端接三极管Tl的基极，电阻R22的另一端分别接光电耦合器U5的输出三极管发射极3脚、电阻R23的一端，电阻R23的另一端与三极管Tl的发射极相连并接输出地G2。本实用新型的有益效果是通过对原电路的部分改进，使转换精度和低频稳定性得到提高，转换输出线性度得到改善。
图1为本实用新型的电路连接框图。图2为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
如图1、2所示，一种小型高压隔离VV变换器的性能改进电路，该电路包括电压频率变换电路、辅助电路、频率电压变换电路，电压频率变换电路与频率电压变换电路连接， 辅助电路与电压频率变换电路连接；电压频率变换电路中控制芯片Ul的电流输出端1脚分别与放大器U4A的反相输入端2脚、电容C4和电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端接控制电压输入端Vi，电容C4 的另一端分别接放大器U4A的输出端1脚、二极管Dl的负极、电阻Rl的一端，二极管Dl的正极接输入地G1，控制芯片Ul的比较器输入端7脚接电阻Rl的另一端，控制芯片Ul的基准电流端2脚通过电阻R4与控制芯片Ul的接地端4脚相连后接输入地G1，控制芯片Ul的频率输出端3脚通过电阻R9接光电耦合器U5输入发光二极管的负极2脚，控制芯片Ul的内部定时比较器时间设置端5脚分别接电容C2和电阻R6的一端，电容C2的另一端接输入地G1，电阻R5与电容C3并联，控制芯片Ul的阈值端6脚分别接电容C3和电阻R3的一端， 电容C3的另一端接输入地Gl，正供电电压端+Vl分别接电容Cl的正极、电阻R3和电阻R6 的另一端、控制芯片Ul的电源电压输入端8脚及光电耦合器U5输入发光二极管的正极1 脚，电容Cl的负极接输入地Gl，放大器U4A的正电源输入端8脚接正供电电压端+VI，放大器U4A的负电源输入端4脚接负供电电压端-Vl，放大器U4A的同相输入端3脚分别接电容 C5和电阻R8的一端，电阻R8的另一端分别接电阻R7和电阻RlO的一端，电阻R7的另一端与电容C5的另一端相连后接输入地G1，电阻RlO的另一端接电位器Wl的可调端2脚，电位器Wl的固定端1脚接正供电电压端+VI，电位器Wl的固定端3脚接负供电电压端-Vl ；辅助电路中控制芯片U6的正电源输入端8脚接正供电电压端+Vl，控制芯片U6的接地端3脚接输入地Gl，控制芯片U6的电容正端2脚接电容C14的正极，电容C14的负极接控制芯片U6的电容负端4脚，控制芯片U6的输出端5脚接电容C15的负极并作为负供电电压端-VI，电容C15的正极接输入地Gl ；频率电压变换电路中控制芯片U2的频率输出端3脚与控制芯片U2的接地端4脚相连并接输出地G2，输出供电电压端+V2分别接电容Cll的正极、控制芯片U2的电源电压输入端8脚、光电耦合器U5的输出三极管集电极4脚、电阻Rll和电阻R12的一端、电阻 R14和电阻R16的一端、放大器U3A的电源输入端8脚，电容Cll的负极接输出地G2，控制芯片U2的基准电流端2脚通过电阻R17接输出信号电压调节端Wj，电阻R21与电容C12并联，控制芯片U2的电流输出端1脚分别接电阻R19和电容C8的一端，电阻R19的另一端分别接放大器U3AA的同相输入端3脚和电容C9的一端，电容C8的另一端和电容C9的另一端相连后接输出地G2，放大器U3AA的输出端1脚分别接电阻R20和电容ClO的一端，电阻 R20的另一端分别接输出电压端Vo、电阻R21和电阻R18的一端，电阻R21的另一端与放大器U3AA的接地端4脚相连并接输出地G2，电阻R18的另一端分别接电容ClO的另一端、放大器U3AA的反相输入端2脚，控制芯片U2的内部定时比较器时间设置端5脚分别接电容 C7的一端和电阻R16的另一端，控制芯片U2的比较器输入端7脚分别接电阻R15的一端和电阻R14的另一端，控制芯片U2的阈值端6脚分别接电阻R13和电容C6的一端、电阻R12 的另一端，电容C7的另一端与电阻R13及电阻R15的另一端相连并接输出地G2，电容C6的另一端分别接电阻Rl 1的另一端和三极管Tl的集电极，电阻R22与电容C13并联，电阻R22 的一端接三极管Tl的基极，电阻R22的另一端分别接光电耦合器U5的输出三极管发射极 3脚、电阻R23的一端，电阻R23的另一端与三极管Tl的发射极相连并接输出地G2。原电路主要转换控制芯片LM331，其转换线性度直接关系到转换结果的准确性，在电压频率变换电路中，通常引起转换器产生非线性误差的主要原因是该芯片电流输出端(1 脚)的输出阻抗，它使输出电流随输入电压的变化而变化，因而影响转换精度。为此，在电流输出端(1脚)和比较器输入端(7脚)间加入了一个由运算放大器UC904和积分电容构成的反相积分器，使电流输出端(1脚)总是保持低电位，其电压不随输入控制电压端Vi的变化而改变，从而进一步提高并改善转换精度。工作原理在电压频率变换电路中，控制芯片Ul的5脚为内部定时比较器的时间设置端，定时时间的长短取决于电阻R6和电容C2的乘积；模拟信号从控制电压输入端Vi 输入，经由电阻R2、电容C4及放大器U4AA组成的积分电路后，加到控制芯片Ul的7脚，该脚为芯片Ul内部输入比较器的同相端，根据上述内部两个比较器输入端电压的变化，使它们周期性的控制内部触发器的翻转，并在控制芯片Ul的频率输出端(3脚)输出一定频率的方波，进而驱动光电耦合器U5。在这里，积分电路的作用是进一步提高转换精度，扩大输入范围。同时，为得到精确低频数据，提高整体输出变换精度，减少非线性失真，为此加入由电位器W1、电阻RlO等构成的调零电路，抵消输入失调的影响。 在频率电压变换电路中，控制芯片U2的5脚为内部定时比较器的时间设置端，定时时间的长短取决于电阻R16和电容C7的乘积；从光电耦合器U5隔离传送过来的一定频率的脉冲信号，通过三极管Tl并经电阻R22和电容C13组成的微分电路，产生的尖脉冲与电阻R12及电阻R13的分压叠加后，加到控制芯片U2的阈值端(6脚)，即芯片U2内部输入比较器的反相端。经芯片内部的各环节控制，在控制芯片U2的电流输出端(1脚)，即电容 C8上获得电荷积累，脉冲频率越高，电容C8上的电压越高。得到的模拟电压，又经过由放大器U3AA、电阻R18和电阻R20、电容ClO构成的跟随器，将隔离传送来的一定频率的脉冲信号，最终还原回与输入模拟电压相同的电压。
权利要求1. 一种小型高压隔离W变换器的性能改进电路，其特征在于该电路包括电压频率变换电路、辅助电路、频率电压变换电路，所述电压频率变换电路与频率电压变换电路连接， 所述辅助电路与电压频率变换电路连接；所述电压频率变换电路中控制芯片Ul的电流输出端1脚分别与放大器U4A的反相输入端2脚、电容C4和电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端接控制电压输入端Vi，电容C4 的另一端分别接放大器U4A的输出端1脚、二极管Dl的负极、电阻Rl的一端，二极管Dl的正极接输入地G1，控制芯片Ul的比较器输入端7脚接电阻Rl的另一端，控制芯片Ul的基准电流端2脚通过电阻R4与控制芯片Ul的接地端4脚相连后接输入地G1，控制芯片Ul的频率输出端3脚通过电阻R9接光电耦合器U5输入发光二极管的负极2脚，控制芯片Ul的内部定时比较器时间设置端5脚分别接电容C2和电阻R6的一端，电容C2的另一端接输入地G1，电阻R5与电容C3并联，控制芯片Ul的阈值端6脚分别接电容C3和电阻R3的一端， 电容C3的另一端接输入地Gl，正供电电压端+Vl分别接电容Cl的正极、电阻R3和电阻R6 的另一端、控制芯片Ul的电源电压输入端8脚及光电耦合器U5输入发光二极管的正极1 脚，电容Cl的负极接输入地Gl，放大器U4A的正电源输入端8脚接正供电电压端+VI，放大器U4A的负电源输入端4脚接负供电电压端-VI，放大器U4A的同相输入端3脚分别接电容 C5和电阻R8的一端，电阻R8的另一端分别接电阻R7和电阻RlO的一端，电阻R7的另一端与电容C5的另一端相连后接输入地G1，电阻RlO的另一端接电位器Wl的可调端2脚，电位器Wl的固定端1脚接正供电电压端+VI，电位器Wl的固定端3脚接负供电电压端-Vl ；所述辅助电路中控制芯片U6的正电源输入端8脚接正供电电压端+Vl，控制芯片U6的接地端3脚接输入地Gl，控制芯片U6的电容正端2脚接电容C14的正极，电容C14的负极接控制芯片U6的电容负端4脚，控制芯片U6的输出端5脚接电容C15的负极并作为负供电电压端-VI，电容C15的正极接输入地Gl ；所述频率电压变换电路中控制芯片U2的频率输出端3脚与控制芯片U2的接地端4脚相连并接输出地G2，输出供电电压端+V2分别接电容Cll的正极、控制芯片U2的电源电压输入端8脚、光电耦合器U5的输出三极管集电极4脚、电阻Rll和电阻R12的一端、电阻 R14和电阻R16的一端、放大器U3A的电源输入端8脚，电容Cll的负极接输出地G2，控制芯片U2的基准电流端2脚通过电阻R17接输出信号电压调节端Wj，电阻R21与电容C12并联，控制芯片U2的电流输出端1脚分别接电阻R19和电容C8的一端，电阻R19的另一端分别接放大器U3AA的同相输入端3脚和电容C9的一端，电容C8的另一端和电容C9的另一端相连后接输出地G2，放大器U3AA的输出端1脚分别接电阻R20和电容ClO的一端，电阻 R20的另一端分别接输出电压端Vo、电阻R21和电阻R18的一端，电阻R21的另一端与放大器U3AA的接地端4脚相连并接输出地G2，电阻R18的另一端分别接电容ClO的另一端、放大器U3AA的反相输入端2脚，控制芯片U2的内部定时比较器时间设置端5脚分别接电容 C7的一端和电阻R16的另一端，控制芯片U2的比较器输入端7脚分别接电阻R15的一端和电阻R14的另一端，控制芯片U2的阈值端6脚分别接电阻R13和电容C6的一端、电阻R12 的另一端，电容C7的另一端与电阻R13及电阻R15的另一端相连并接输出地G2，电容C6的另一端分别接电阻Rl 1的另一端和三极管Tl的集电极，电阻R22与电容C13并联，电阻R22 的一端接三极管Tl的基极，电阻R22的另一端分别接光电耦合器U5的输出三极管发射极 3脚、电阻R23的一端，电阻R23的另一端与三极管Tl的发射极相连并接输出地G2。
专利摘要本实用新型涉及一种小型高压隔离VV变换器的性能改进电路。该电路包括电压频率变换电路、辅助电路、频率电压变换电路，电压频率变换电路与频率电压变换电路连接，辅助电路与电压频率变换电路连接；本实用新型的有益效果是通过对原电路的部分改进，使转换精度和低频稳定性得到提高，转换输出线性度得到改善。
文档编号H02M3/156GK202150797SQ20112028939
公开日2012年2月22日 申请日期2011年8月10日 优先权日2011年8月10日
发明者于亮, 刘云滨, 殷生鸣 申请人:天津市东文高压电源厂