电压隔离采样电路的制作方法

本发明涉及电源领域，特别涉及一种电压隔离采样电路。

背景技术：

直流电压隔离采样是一种常用的电压采样电路，现有技术中有很多种不同结构的直流电压采样电路，主要包括以下几种方式：(1)采用线性隔离光耦方式，这种结构的直流电压隔离采样电路满足一般需求，该直流电压隔离采样电路一般采用HCNR200/201系列光耦，其成本高、抗干扰能力差。(2)采用直流霍尔方式，这种结构的直流电压隔离采样电路的电路结构复杂、使用范围有限、成本高。(3)采用压频转换电路，传统压频转换电路均采用专门的模拟到数字的转换功能控制芯片，但以此类芯片为基础的压频转换电路的结构一般都比较复杂，且成本较高。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电路结构简单、成本较低、抗干扰能力较强、使用范围较广的电压隔离采样电路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电压隔离采样电路，包括第一MOS管、隔离变压器、第一电阻、第一电感、第一二极管、第一电容、第二电阻、第三电阻和MCU，所述第一MOS管的栅极输入PWM控制信号，所述隔离变压器的初级线圈的一端接入输入电压，所述隔离变压器的初级线圈的另一端与所述第一MOS管的漏极连接，所述第一MOS管的源极接地，所述隔离变压器的次级线圈的一端接第一电压，所述隔离变压器的次级线圈的一端还依次通过所述第一电阻和第一电感与所述第一二极管的一端连接，所述第一二极管的另一端分别与所述第一电容的一端和第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述第三电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端输出隔离采样电压到所述MCU，所述第一电容的另一端和第三电阻的另一端均接地。

在本发明所述的电压隔离采样电路中，还包括第二电容，所述第二电容的一端与所述第二电阻的另一端连接，所述第二电容的另一端接地。

在本发明所述的电压隔离采样电路中，所述第一二极管的一端为阳极，所述第一二极管的另一端为阴极。

在本发明所述的电压隔离采样电路中，所述第一电压与所述输入电压成线性关系。

在本发明所述的电压隔离采样电路中，所述隔离采样电压与所述第一电压成线性关系。

在本发明所述的电压隔离采样电路中，所述隔离采样电压与所述输入电压成线性关系。

在本发明所述的电压隔离采样电路中，所述隔离变压器为开关电源变压器。

实施本发明的电压隔离采样电路，具有以下有益效果：由于设有第一MOS管、隔离变压器、第一电阻、第一电感、第一二极管、第一电容、第二电阻、第三电阻和MCU，隔离变压器起到初次级隔离作用，将初级线圈的输入电压转换到次级线圈，次级线圈通过第一电阻、第一电感和第一二极管后对第一电容充电，通过选取合适的第一电阻、第一电感和第一电容的值，可以实现与初级线圈的输入电压成线性对应关系，MCU通过对第一电容的电压值进行取样，进而换算为初级线圈的输入电压，实现电压隔离采样，其电路结构简单、成本较低、抗干扰能力较强、使用范围较广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明电压隔离采样电路一个实施例中的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明电压隔离采样电路实施例中，其电压隔离采样电路的结构示意图如图1所示。图1中，该电压隔离采样电路包括第一MOS管Q1、隔离变压器T1、第一电阻R1、第一电感L1、第一二极管D1、第一电容C1、第二电阻R2、第三电阻R3和MCU，第一二极管D1为信号二极管，第一MOS管Q1的栅极输入PWM控制信号，隔离变压器T1的初级线圈的一端接入输入电压BATT，隔离变压器T1的初级线圈的另一端与第一MOS管Q1的漏极连接，第一MOS管Q1的源极接地，隔离变压器T1的次级线圈的一端接第一电压V1，隔离变压器T1的次级线圈的一端还依次通过第一电阻R1和第一电感L1与第一二极管D1的一端连接，第一二极管D1的另一端分别与第一电容C1的一端和第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端与第三电阻R3的一端连接，第二电阻R2的另一端输出隔离采样电压BATT_V到MCU，第一电容C1的另一端和第三电阻R3的另一端均接地GND。上述第一二极管D1的一端为阳极，第一二极管D1的另一端为阴极。当然，在本实施例的一些情况下，第一二极管D1的一端也可以为阴极，第一二极管D1的另一端为阳极，但这时电压隔离采样电路的电路结构也要相应发生变化。

本发明通过隔离变压器T1、第一电感L1、第一电容C1、第一电阻R1和第一二极管D1来实现其功能。隔离变压器T1起到初级线圈和次级线圈之间的隔离作用，隔离变压器T1将初级线圈的输入电压BATT转换到次级线圈，次级线圈的第一电压V1通过第一电阻R1、第一电感L1和第一二极管D1，对第一电容C1进行充电。通过对第一电阻R1、第一电感L1和第一电容C1选取合适的值，可以实现第一电容C1的电压值与初级线圈的输入电压具有线性对应关系。MCU通过对第一电容C1的电压值进行取样，进而换算为初级线圈的输入电压(即被采样电压值)，实现电压隔离采样。本发明与传统的电压隔离采样相比，电路结构更加简单，成本较低，灵活性较高。另外，隔离变压器T1为开关电源变压器，不需要额外增加变压器，这样也更进一步降低了成本。

本实施例中，该电压隔离采样电路还包括第二电容C2，第二电容C2的一端与第二电阻R2的另一端连接，第二电容C2的另一端接地。

本实施例中，第一电压V1与输入电压BATT成线性关系，即V1＝BATT*K1，K1为大于0的第一比例系数；隔离采样电压BATT_V与第一电压V1成线性关系，即BATT_V＝V1*K2，K2大于0的第二比例系数；隔离采样电压BATT_V与输入电压BATT成线性关系，即BATT_V＝BATT*K1*K2。

PWM控制信号控制第一MOS管Q1处于开关状态，当第一MOS管Q1导通时，第一电压V1为高电平，第一电压V1通过第一电阻R1、第一电感L1和第一二极管D1给第一电容C1充电。当第一MOS管Q1关闭时，第一电容C1通过第二电阻R2和第三电阻R3进行放电。通过调节参数第一电阻R1、第一电感L1、第一电容C1、第二电阻R2和第三电阻R3的值，可以使得隔离采样电压BATT_V与第一电压V1保持线性关系。例如：第一电阻R1的值为5.1KΩ，第一电感L1的值为100uH，第一电容C1的值为1uf/50V，第二电阻R2的值为300KΩ，第三电阻R3的值为39KΩ。在实际应用中，用户可根据实际需要进行灵活调节第一电阻R1、第一电感L1、第一电容C1、第二电阻R2和第三电阻R3的值。隔离采样电压BATT_V送入MCU进行采样处理，根据隔离采样电压BATT_V与输入电压BATT的关系(BATT_V＝BATT*K1*K2)，可以计算出输入电压BATT。

总之，本发明能够准确显示隔离采样电压BATT_V，被采样电压(输入电压BATT)与实际采样电压的精度满足要求，本发明的电路简单，降低了产品的整体成本，该电压隔离采样电路具有灵活多变性，通过改变相关电阻、电容和电感的大小，可对不同的直流电压进行隔离采样。本发明的电路稳定，能避免传统采样中因隔离光耦损坏导致的误保护。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。