一种用于高电压测量系统的转换器的制作方法

本实用新型涉及电力传输技术领域，具体为一种用于高电压测量系统的转换器。

背景技术：

在高电压测量中，通常仅要求比较大的带宽，对测量精度和动态特性的要求一般并不高，但在高电位处的测量对电路的供电电源有所要求。虽然数字系统有很高的精度，良好的动态特性和可靠性，但是由于受带宽和消耗功率大的限制，比较难以实现。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于高电压测量系统的转换器，具有线性好、功耗低、对温度不敏感及抗干扰性能好的优点，解决了现有技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于高电压测量系统的转换器，包括安装在传感器高压部分的v/f转换器，所述v/f转换器包括衰减器、阻抗匹配器、放大器、电压控制振荡器和驱动器，衰减器的一端与输入信号相接，衰减器的另一端依次与阻抗匹配器、放大器、电压控制振荡器和带有发光二极管的驱动器接在光缆上。

优选的，所述衰减器的input端接电阻r1、电阻r2、电容c1、电容c2和电阻r7接在0.7v电压上，电阻r1的另一端接共地端，电阻r2的另一端接电阻r3、电阻r7、0.7v和共地端的并联接口上，电容c1串联电容c3和电容c5接在电容c7、电阻r7和共地端的并联接口上，电容c2串联电容c4和电容c6接在电容c8、电阻r7和共地端的并联接口上，电阻r3的另一端接电阻r4、电阻r7、0.7v和共地端的并联接口上，电阻r4的另一端接电阻r5、电阻r6和共地端的并联接口上。

优选的，所述阻抗匹配器和放大器中的阻抗变换和放大电路包括lf356运放u1和lf356运放u2，lf356运放u1的端角3接电阻r7的另一端，lf356运放u1的端角7并联+vcc相接，串联电容c9接在端角4以及-vcc端，lf356运放u1的端角6接在电阻r12、电阻r13和电阻r15的并联接口上，电阻r12的另一端与串联在电阻r13的电阻r14和与端角2相接的可变电阻r10的并联接口相接，可变电阻r10串联电阻r11接在共地端上，电阻r15的另一端与lf356运放u2的端角2并联的反馈电阻r16相接，lf356运放u2的端角7并联+vcc相接，串联电容c10接在端角4以及-vcc端，lf356运放u2的端角6接电阻r19、电阻r20和电阻r22的并联接口，电阻r19的另一端与串联在电阻r20的电阻r21和与端角3相接的可变电阻r17的并联接口相接，可变电阻r17串联电阻r18接在共地端上。

优选的，所述电压控制振荡器中的54ls628压控振荡器u3的引脚11串联电阻r23接在引脚12上，54ls628压控振荡器u3的引脚10接超级电容c11与引脚1并联接在共地端，引脚3串联电容c12接在引脚4上，引脚7串联电容c13接在与+vcc的相连的引脚9上，引脚3接在二极管d8和电容c14的并联接口上。

优选的，所述驱动器中高速开关三极管v10的基极与二极管d8的正极相接，高速开关三极管v10的发射极串联电阻r27接在共地端，高速开关三极管v10的集电极接并联的二极管v9和电容c15串联r26接在+vcc上，电容c14接在电阻r24和可调变阻r25的并联接口上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本用于高电压测量系统的转换器，v/f转换器可以把测量信号转变成驱动发光二极管的频率调制信号，由于光脉冲信号以数字信号的方式传播的，所以具有良好的线性度和温度稳定性，同时具有很强的抗电磁干扰能力和环境温度干扰能力，这种v/f转换器还可以用在工作频率在一定范围的其它测量电路中，具有良好的线性工作特性、功耗低、对温度不敏感及抗干扰性能好，而且通过改变54ls628外接电容和参考电压的值来改变其测量的频率范围。

附图说明

图1为本实用新型的v/f转换器模块图；

图2为本实用新型的v/f转换器电路原理图。

图中：1、v/f转换器；11、衰减器；12、阻抗匹配器；13、放大器；14、电压控制振荡器；15、驱动器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，一种用于高电压测量系统的转换器，包括安装在传感器高压部分的v/f转换器1，v/f转换器1包括衰减器11、阻抗匹配器12、放大器13、电压控制振荡器14和驱动器15，衰减器11的一端与输入信号相接，衰减器11的另一端依次与阻抗匹配器12、放大器13、电压控制振荡器14和带有发光二极管的驱动器15接在光缆上。

v/f转换器1的电路由处于高电位的单独直流稳压电源供电，此电源一般由可充电的镍镉蓄电池组成，一次能使电路工作二十几个小时，也可采用电源变压器由高压母线上感应出能量进行直流供电，将v/f电路、电源分别装入屏蔽盒内，同时采取接地、去耦、隔离等措施，有效进行抗电磁干扰。

请参阅图2，衰减器11的input端接电阻r1、电阻r2、电容c1、电容c2和电阻r7接在0.7v电压上，电阻r1的另一端接共地端，电阻r2的另一端接电阻r3、电阻r7、0.7v和共地端的并联接口上，电容c1串联电容c3和电容c5接在电容c7、电阻r7和共地端的并联接口上，电容c2串联电容c4和电容c6接在电容c8、电阻r7和共地端的并联接口上，电阻r3的另一端接电阻r4、电阻r7、0.7v和共地端的并联接口上，电阻r4的另一端接电阻r5、电阻r6和共地端的并联接口上。

输入电压信号首先传输到衰减器11上，它的作用是限制输入电压的范围和增大输入阻抗，衰减器11采用电阻和电容串联的形式，通过改变元件值来改变测量范围，为了符合v/f输入的要求，电压信号通过衰减器11后控制在0.1v以内，为了保证测量精度，要求输入到衰减器11的电压不超过100v，并分成0.1v、1v、10v、100v四个量程。

阻抗匹配器12和放大器13中的阻抗变换和放大电路包括lf356运放u1和lf356运放u2，lf356运放u1的端角3接电阻r7的另一端，lf356运放u1的端角7并联+vcc相接，串联电容c9接在端角4以及-vcc端，lf356运放u1的端角6接在电阻r12、电阻r13和电阻r15的并联接口上，电阻r12的另一端与串联在电阻r13的电阻r14和与端角2相接的可变电阻r10的并联接口相接，可变电阻r10串联电阻r11接在共地端上，电阻r15的另一端与lf356运放u2的端角2并联的反馈电阻r16相接，lf356运放u2的端角7并联+vcc相接，串联电容c10接在端角4以及-vcc端，lf356运放u2的端角6接电阻r19、电阻r20和电阻r22的并联接口，电阻r19的另一端与串联在电阻r20的电阻r21和与端角3相接的可变电阻r17的并联接口相接，可变电阻r17串联电阻r18接在共地端上。

经过衰减器11的信号输入到阻抗匹配器12，阻抗匹配器12和放大器13均采用低漂移高速高输入阻抗运放lf365，其优点为补偿电压的漂移小，输出压摆率高，其值约为双极性运放的10倍，其最大特点是输入电流小，约为pa数量级，带宽为直流到1.1mhz，信噪比为39db，第一级采用lf356运放u1实现阻抗变换，阻抗变换后的信号输入到由另一个lf356运放u2组成的负反馈放大电路，通过调节电阻r17可以改变放大倍数，使得在量程内放大器的输出电压限制在1v以内，以使54ls628压控振荡器u3工作在线性区中。

电压控制振荡器14中的54ls628压控振荡器u3的引脚11串联电阻r23接在引脚12上，54ls628压控振荡器u3的引脚10接超级电容c11与引脚1并联接在共地端，引脚3串联电容c12接在引脚4上，引脚7串联电容c13接在与+vcc的相连的引脚9上，引脚3接在二极管d8和电容c14的并联接口上。

在信号进入驱动器15之前，需要把电压信号转换成控制驱动电路的频率信号，压控振荡器54ls628是一种14管脚的集成块，其电源电压为5v，输入和输入参考电压均为0-5v，高电平输入电流为-1.2ma低电平输出电流为12ma，最大线性输出频率为20mhz，使用温度为-55℃-125℃，通过改变其外接电容c12和参考电压，可以改变其在一定输入电压下的输出频率范围，以适应测量的需要，参考电压可以通过在其12管脚接一个稳压管。

驱动器15中高速开关三极管v10的基极与二极管d8的正极相接，高速开关三极管v10的发射极串联电阻r27接在共地端，高速开关三极管v10的集电极接并联的二极管v9和电容c15串联r26接在+vcc上，电容c14接在电阻r24和可调变阻r25的并联接口上。

电压信号经过54ls628压控振荡器u3后，输出为一定频率的脉冲信号，驱动器15的驱动电路通过这个脉冲信号驱动光电器件发光，从而实现光电转换，采用的驱动电路由高速开关三极管v10、开关二极管v8及电容c14构成，利用54ls628压控振荡器u3输出的脉冲控制v8和c14并联构成的充放电回路，这个回路控制高速v10的基极电流，从而控制发光器件的发光频率。

综上所述：本用于高电压测量系统的转换器，v/f转换器1可以把测量信号转变成驱动发光二极管的频率调制信号，由于光脉冲信号以数字信号的方式传播的，所以具有良好的线性度和温度稳定性，同时具有很强的抗电磁干扰能力和环境温度干扰能力，这种v/f转换器1还可以用在工作频率在一定范围的其它测量电路中，具有良好的线性工作特性、功耗低、对温度不敏感及抗干扰性能好，而且通过改变54ls628外接电容和参考电压的值来改变其测量的频率范围。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。