一种应用于电源的隔离采样方法与流程

1.本发明涉及电源技术，尤其涉及电源取样技术。


背景技术：

2.电参数的采样在工程设计中有广泛的应用，而且对采样的准确性和稳定性提出了更高的要求，同时在电源系统中需要有效避免供电回路对控制回路以及多路电源彼此间的干扰，故有效地隔离方法备受关注。目前的隔离方法两大类，一种是模拟量直接隔离，另一种是将模拟量转为数字量进行数字隔离。模拟量直接隔离包括磁隔离和光电隔离。磁隔离通常采用信号调质，调质后的信号经过变压器隔离，隔离之后的信号再经过解调，得到模拟量输出。这种隔离方法经过了调制与解调，电路复杂，成本高。光电隔离的隔离精度取决于光耦器件，一般适用于单极性信号隔离，双极性信号要求隔离电路比较复杂，采样精度较低。光隔离一般采用线性光耦器件，而大部分光耦的线性度不高，易失真，不适于灵敏度要求较高的隔离应用。数字隔离需要将模拟信号通过数模转换后，经过复杂的转码或磁隔技术，操作复杂，成本较高。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本发明提出了一种应用于电源的隔离采样方法，利用国产模数转换芯片和数字隔离芯片来实现多路电源电压、电流信号的隔离采样。
4.本发明通过以下技术方案实现：
5.利用模拟信号转数字脉冲宽度信号转换器将采样的电压、电流信号转换为数字脉冲信号，实现脉冲取样；然后，通过数字脉冲隔离器，实现数字脉冲信号的隔离；实现输出电压、电流的数字脉冲隔离采样便于实现电源的数字控制。
6.首先利用电阻对输出电压进行分压，在输出回路中串接高精度电阻，从而获得与输出电压、电流成比例的模拟信号采样信号。然后，通过模拟信号转pwm脉冲芯片，将采样的模拟信号转换为脉冲宽度随采样模拟信号数值变化的数字脉冲信号；然后将数字脉冲信号送入两路供电隔离的芯片中，得到隔离的输出电压、电流采样信号。即实现控制信号的隔离采样，可以有效抑制电源供电回路对控制回路的干扰，亦可多路电源彼此间的干扰。同时，采样信号为数字信号，可直接作为数字电源控制器输入，便于实现电源的数字控制。
7.进一步的，通过电阻分压采样获得的电压、电流模拟信号，并利用模数转换器将模拟采样信号转换为pwm数字脉冲信号，将对电流、电压的模拟信号采样转换为对pwm脉冲信号的占空比采样。
8.本发明与现有技术相比，可以显著提高采样精度，失真率低；同时所用的隔离传输芯片电路简单，易于设计，操作简单，成本较低。非常适用于需要对控制电路进行隔离以及数字控制电路。
附图说明
9.图1是一种应用于电源的隔离采样方法的工作流程图；
10.图2是一种应用于48v电源的隔离采样发明方法的参考设计图。
具体实施方式
11.本发明一种应用于电源的隔离采样方法的具体实施步骤如图1所示：
12.1.利用电阻分压对电源的输出电压进行采样，用串联电阻、运放等对输出电流进行采样，获得电参数的采样模拟信号；
13.2.利用模拟信号转脉冲宽度信号转换器，将输出电压、电流的采样信号转换为脉冲宽度随采样值变化的数字脉冲信号；
14.3.利用脉冲数字隔离器将得到的数字脉冲信号进行隔离传输；
15.4.将经过隔离后的数字脉冲信号送入数字电源控制器，对其进行控制和显示。
16.本发明一种应用于48v电源的隔离采样发明方法的参考设计图如图2所示，其中n1为隔离电源转换模块，n2为运算放大器，n3、n4为模拟信号转pwm芯片，n5为数字信号隔离芯片。
17.1.n1为电压隔离转换模块，利用隔离电源模块得到芯片的隔离供电电源；
18.2.r6、r8为输出电压的采样分压电阻，根据实际输出电压与所需的模拟信号电压值选用合适的电阻值，将较高的输出电压转换为与其成正比的低电压模拟信号，并通过运放n2形成电压跟随电路，得到输出电压采样信号；
19.3.r3、r5和运算放大器构成放大电路，将输出电流上串联电阻的电压信号进行放大，得到输出电流的采样信号；
20.4.将输出电压、输出电流的采样信号作为输入，分别作为n3、n4输入，根据输入电压幅值和供电电压的比值，得到输出pwm的占空比，从而得到脉冲宽度随输出电压、输出电流的采样值变化的数字脉冲采样信号；
21.5.将n3、n4输出的数字脉冲信号，分别送入n5的两个输入端，经过n5的隔离，得到隔离后的数字脉冲信号，同时n5的输入侧和输出侧分别采用隔离的电源供电，实现隔离传输；
22.6.将得到的隔离数字脉冲信号，经c10、c11两个电容滤波，保证输出数字信号的稳定性，再将其送入数字电源控制器进行信号处理。


技术特征：
1.一种应用于电源的隔离采样方法，其特征在于：利用模拟信号转数字脉冲宽度信号转换器将采样的电压、电流信号转换为数字脉冲信号，实现脉冲取样；然后，通过数字脉冲隔离器实现数字脉冲信号的隔离；实现输出电压、电流的数字脉冲隔离采样便于实现电源的数字控制。2.根据权利要求1所述的应用于电源的隔离采样方法，其特征在于：所述脉冲取样包括：通过电阻分压采样获得的电压、电流模拟信号，并利用模数转换器将模拟采样信号转换为pwm数字脉冲信号，将对电流、电压的模拟信号采样转换为对pwm脉冲信号的占空比采样。

技术总结
本发明涉及一种应用于电源的隔离采样方法，该采样方法将取样电压或取样电流模拟信号变成脉冲宽度随取样值变化的脉冲数字信号，再采用数字隔离的方法得到隔离的数字脉冲信号，该脉冲数字信号的宽度即为隔离后的电压或电流的采样信号。本隔离数字取样方法对于实现数字电源控制、抑制电源供电回路对控制回路的干扰、抑制多路电源彼此间的干扰效果良好。抑制多路电源彼此间的干扰效果良好。抑制多路电源彼此间的干扰效果良好。


技术研发人员：张先云 查文琦
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七二四研究所
技术研发日：2021.09.30
技术公布日：2021/12/24