一种电量隔离传感器的制造方法_2

文档序号:9379473阅读:来源:国知局
控制生成PffM调制信号;变压器将PWM调制信号中的脉宽信息耦合到PWM解调电路;PWM解调电路用于对脉宽信息进行解调,得到并输出直流输出信号。可见,本发明提供的电量隔离传感器采用闭环的PWM调制方式,实现直流输入信号对PWM调制信号的线性脉宽调制,实现了电量隔离传感器的高隔离,提高了电量隔离传感器的精度和可靠性。
[0038]实施例二
[0039]请参照图2,其中,图2为本发明提供的另一种电量隔离传感器的电路图。
[0040]该电量隔离传感器包括:
[0041]PffM闭环调制电路21、变压器以及PffM解调电路23 ;
[0042]作为优选地,该PffM闭环调制电路21包括方波振荡电路、第一滤波电路、第二反相器U1B、第二滤波电路、积分运算放大器、R3、R5、C5以及参考电压给定装置,其中:
[0043]方波振荡电路与第一滤波电路的输入端连接,第一滤波电路的输出端与第二反相器UlB的输入端连接,第二反相器UlB的输出端分别与第二滤波电路的输入端以及通过C5与变压器的输入端连接,直流输入信号通过R5与第二滤波电路的输出端信号叠加后送至积分运算放大器的反向输入端,积分运算放大器的同相输入端与参考电压给定装置连接,积分运算放大器的输出端经过R3与第一滤波电路的输出端连接。
[0044]作为优选地,变压器为PCB无磁芯耦合变压器22。
[0045]可以理解的是,PCB无磁芯耦合变压器22不受磁芯损耗与饱和影响,高频性能好,功耗低,且容易实现高电压隔离。
[0046]另外,作为优选地,方波振荡电路包括R1、Cl以及第一反相器U1A,其中:
[0047]Rl的第一端与Cl的第一端连接,Rl与Cl的公共端与第一反相器UlA的输入端连接,Cl的第二端接地,Rl的第二端与第一方向器的输出端连接作为方波振荡电路的输出端。
[0048]可以理解的是,这里的第一反相器UlA以及上述提到的第二反相器UlB均可以是高速斯密特反相器,但也可以为其他类型的反相器,本发明在此不作特别的限定,能够实现本发明目的的不同类型的反相器均在本发明的保护范围之内。
[0049]作为优选地,第一滤波电路包括R2和C2,其中:
[0050]R2的第一端与方波振荡电路的输出端连接,R2的第二端与C2的第一端连接,C2的第二端接地,R2的第一端作为第一滤波电路的输入端,R2与C2的公共端作为第一滤波电路的输出端。
[0051]作为优选地,第二滤波电路包括R4和C4,其中:
[0052]R4的第一端与第二反相器UlB的输出端连接,R4的第二端与C4的第一端连接,C4的第二端接地,R4的第一端作为第二滤波器的输入端,R4和C4的公共端作为第二滤波电路的输出端。
[0053]可以理解的是,上述第一滤波电路以及第二滤波电路的具体电路结构只是本发明提供的一种优选形式,本发明对于第一滤波电路以及第二滤波电路的具体电路结构不作特别的限定,能够实现本发明目的的滤波电路均在本发明的保护范围之内。
[0054]作为优选地,积分运算放大器包括运算放大器和C3,其中:
[0055]C3的第一端与运算放大器的反向输入端连接,C3的第二端与运算放大器的输出端连接作为积分运算放大器的输出端。
[0056]可以理解的是,第一反相器UlA与R1、Cl构成方波振荡电路(该部分为数字电路),产生一定频率的基频方波信号,基频方波信号经过第一滤波电路(也即R2和C2)滤波后,得到近似三角波信号,当三角波信号电压高于第二反相器UlB的正门限电压VT+时,第二反相器UlB输出低电平,当三角波信号电压低于第二反相器UlB的负门限电压VT-时,反相器输出高电平,因此,根据三角波信号的幅值不同,第二反相器UlB输出的是占空比与其正负门限电压相关的方波信号,也即PWM调制信号。
[0057]PffM调制信号经过第二滤波电路(也即R4和C4)滤波后与经过R5的直流输入信号VIN叠加,得到误差信号E,误差信号E再通过积分运算放大器与参考给定电压装置给定的参考电压VREF进行比较积分,积分运算放大器输出的电压信号通过R3叠加到第一滤波电路输出的三角波信号上,三角波信号的幅值平移改变,进而实现了调整PWM调制信号的占空比,实现了直流输入信号对PWM调制信号的线性脉宽调制(该部分为模拟电路)。
[0058]进一步地,在闭环控制的作用下,积分运算放大器的输出经过电阻R3实时地对三角波信号进行上下平移,改变了三角波信号与第二反相器UlB的正负门限电压的交点的位置,进而实现了对PWM调制信号的占空比的调节,PffM闭环调制电路21最终稳定在积分运算放大器的反相输入端电压平均值与参考电压VREF相等。如果控制参考电压VREF为积分运算放大器的电源VCC的一半,则在没有加直流输入信号VIN时,PffM调制信号的占空比为50%, PffM闭环调制电路21输出为0,必要时可以增加零点调节电路。当有直流输入信号VIN输入时,积分运算放大器的反相输入端电压改变,在反馈环的作用下,PffM闭环调制电路21将调节第二反相器UlB输出的PffM调制信号的占空比,最终依然使得积分运算放大器的反向输入端电压平均值与参考电压VREF相等,实现直流输入信号对PffM调制信号占空比的线性调制。
[0059]可以理解的是,在输出PffM调制信号时,本实施例中除了提供第二反相器U1B,还提供了 U1C、U1D、UlE以及UlF并联组成的PffM调制信号驱动电路(该部分为模拟电路),用于增强输出的PWM调制信号的驱动能力,PWM调制信号经过电容C5交流耦合后驱动变压器,将PffM调制信号的脉宽信息耦合到PffM解调电路23。
[0060]因此,不难理解,一方面,PffM调制信号的占空比只与直流输入信号VIN、参考电压VREF以及积分运算放大器的电源VCC有关,由于直流输入信号VIN是被测输入信号,因此,直流输入信号VIN的测量准确度由积分运算放大器的电源VCC、参考电压VREF以及第二反相器UlB(例如可以是斯密特反相器)的输出上升沿时间和下降沿时间对称性决定。而又由于高精度、低漂移的参考电压给定装置很容易采购;且,在一定频率范围内,第二反相器UlB的输出上升沿和下降沿时间对称性几乎可以忽略,因此,该PffM闭环调制电路21很容易实现高测量精度,不依赖于三角波信号的边沿的线性度,对元器件参数的容差能力强。也就是说,在PffM闭环调制电路21中闭环负反馈的作用下,只要积分运算放大器的电源VCC以及参考电压VREF够精准,即便有由于PffM闭环调制电路21中其他元器件的参数变化造成的振荡频率、三角波信号变压、滤波与积分时间常数等小范围内变化的情况发生,这些变化所引起的误差也可被实施闭环,不会影响测量的准确度,稳定性很好。
[0061]另一方面,变压器传输的只是PffM调制信号的脉宽信息,是一组开关信号,变压器漏感所带来的振铃噪声不会影响脉宽信息的传递,对测量精度几乎无影响,可见,变压器很容易实现高隔离电压,且变压器工作中因电磁干扰等引入的比差变换也不会影响PWM调制信号的占空比的准确度,可靠性高。
[0062]作为优选地,PffM解调电路23包括PffM波解调装置231,该PffM波解调装置231包括尺6、!?7、1?8、1?9、第一三极管01、第二三极管Q2以及D触发器U3A,其中:
[0063]R6的第一端与变压器的输出端正极连接,R6与变压器的输出端正极的公共端分别与第一三极管Ql的发射极以及第二三极管Q2的基极连接,R6的第二端与R7的第一端连接并接地,R7的第二端与变压器的输出端负极连接,R7以及变压器的输出端负极的公共端分别与第一三极管Ql的基极以及第二三极管Q2的发射极连接;R8的第一端分别与第一三极管Ql的集电极、D触发器U3A的置位端SD连接,R8的第二端与R9的第一端连接并接电源VDD,R9的第二端分别与第二三极管Q2集电极、D触发器U3A的复位端⑶连接,D触发器U3A的数据端D和时钟端CLK均接地。
[0064]可以理解的是,由于变压器传递的是一组脉宽信息(也即开关信息),表征的是PWM调制信号的占空比信息,解调的目标是将脉宽信息还原为电平
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