一种高频高压电源的高压隔离检测控制电路的制作方法

本发明属于电压检测技术领域，具体涉及一种高频高压电源的高压隔离检测控制电路。

背景技术：

随着电力电子技术发展，尤其是大功率器件的出现，开关电源向大功率方向发展，一些工业设备如电除尘器、臭氧发生器等使用大功率高频高压电源能够极大地提高其使用效果，而这些大功率高频高压电源其输出电压常常可以高达几千伏至几十千伏，为了保证输出电压的稳定性和可控性，主控制器需要通过检测电路检测输出电压大小去控制高频高压电源的电压输出。

高频高压电源的结构框图，如图1所示，三相输入电源经电感滤波器滤波后经三相桥式整流器转成直流电，直流电经高频逆变器逆变成高频交流电，再经高频变压器升成高压，提供给外部设备，如除尘器；高压检测电路在整个高频高压电源中的作用是测量高频电源输出电压的大小，并传送给主控制器，从而调节输出电压。

目前现有技术中，高频高压电源的高压检测电路，如图2所示，该电路采用电阻分压器对输出电压进行采样，采样后的输出电压经过调理电路的调节后去控制主控制器的电压输出。这种方法直接将高频高压信号引入低压侧，会给低压侧的电路带来严重的干扰，常常使低压侧电路不能正常工作，更严重的情况是可能会烧坏低压电器元件，导致设备的可靠性较差。因此该方法已经不能适应整机设备需满足高可靠性和稳定性的要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高频高压电源的高压隔离检测控制电路，以有效地改善上述问题。

本发明实施例提供了一种高压隔离检测控制电路，包括：电压采集模块、载波信号调理模块、信号调制模块、隔离变压器模块和信号解调模块。所述电压采集模块、所述信号调制模块、所述隔离变压器模块和所述信号解调模块依次耦合，所述载波信号调理模块与所述信号调制模块耦合。所述电压采集模块对高频高压电源输出电压进行采样和调理，并将调理后的电压传输给所述信号调制模块；所述载波信号调理模块将主控制器产生的载波信号进行调理，将调理后的高频载波信号传输给所述信号调制模块；所述信号调制模块将所述电压采集模块输出的电压和经所述载波信号调理模块调理后的高频载波信号相调制，输出已调信号给所述隔离变压器模块；所述隔离变压器模块将已调信号传输给所述信号解调模块；将高压电路和低压电路进行隔离，有效降低了高压对低压的干扰；所述信号解调模块将所述隔离变压器模块输出的已调信号进行解调，输出低频或直流信号。

本发明的实施例中，所述电压采集模块包括：所述电压采集模块包括：电阻分压电路和第一调理电路，所述电阻分压电路与所述第一调理电路耦合，所述第一调理电路与所述信号调制模块耦合；所述电阻分压电路对高频高压电源的输出电压进行采样，并将采样后的电压传输给所述第一调理电路；所述第一调理电路对经所述电阻分压电路采样后的电压进行调理，并将调理后的电压传输给所述信号调制模块。

在本发明的一种实施例中，所述载波信号调理模块包括：第二调理电路和第一放大电路，所述主控制器产生的载波信号经所述第二调理电路调理后，再经所述第一放大电路放大后传输给所述信号调制模块；所述第二调理电路包括：第十六电阻、第十一电容和第七比较器，所述第一放大电路包括：第十七电阻、第十八电阻和第八比较器；所述十六电阻的一端与所述第十一电容的一端连接，所述第十六电阻的另一端与所述第七比较器的第一输入端连接，所述第十一电容的另一端分别与所述第七比较器的第二输入端和输出端连接，所述第七比较器的输出端通过所述第十七电阻与所述第八比较器的第一输入端连接，所述第八比较器的第一输入端通过所述第十八电阻与其输出端连接，所述第八比较器的第二输入端接地，所述第八比较器的输出端与所述信号调制模块连接，其中，所述十六电阻的一端还与所述主控制器连接。

在本发明的一种实施例中，所述信号调制模块包括：乘法器和第二放大电路，所述乘法器用于将经所述第一调理电路调理后的输出电压和经所述第一放大电路放大调理后的高频载波信号调制成已调信号，并传输给所述第二放大电路；所述第二放大电路包括：第十三电阻、第十五电阻、第三比较器和第八电容，所述乘法器分别与所述第一调理电路、所述第一放大电路和所述第十三电阻的一端耦合，所述第十三电阻的另一端与所述第三比较器的第一输入端耦合，所述第三比较器的第一输入端通过所述第十五电阻与其输出端耦合，所述第三比较器的第二输入端接地，所述第三比较器的输出端通过所述第八电容与所述隔离变压器模块耦合。

在本发明的一种实施例中，所述隔离变压器模块包括：隔离变压器，所述隔离变压器的输入端与所述第二放大电路的输出端耦合，所述隔离变压器的输出端与所述信号解调模块耦合。

在本发明的一种实施例中，所述信号解调模块包括：检波电路、第三放大电路和低通滤波电路，所述检波电路分别与所述隔离变压器模块和所述第三放大电路耦合，所述第三放大电路与所述低通滤波电路耦合。

在本发明的一种实施例中，所述检波电路包括：第一电阻，第二电阻、第三电阻、第一比较器、第一二极管和第二二极管，所述第一电阻的一端与所述隔离变压器模块耦合，所述第一电阻的另一端与所述第一比较器的反向输入端耦合，所述第一比较器的同向输入端接地，所述第二电阻的一端和所述第三电阻的一端分别与所述第一比较器的反向输入端耦合，所述第二电阻的另一端分别与所述第三放大电路和所述第一二极管的正极端耦合，所述第三电阻的另一端分别与所述第三放大电路和所述第二二极管的负极端耦合，所述第一比较器的输出端分别与所述第一二极管的负极端和所述第二二极管的正极端耦合。

在本发明的一种实施例中，所述第三放大电路包括：第四电阻、第五电阻和第二比较器，所述第四电阻的一端与所述第二电阻的另一端耦合，所述第四电阻的另一端与所述第二比较器的反向输入端耦合，所述第二比较器的同向输入端与所述第三电阻的另一端耦合，所述第五电阻的一端与所述第二比较器的反向输入端耦合，所述第五电阻的另一端与所述第二比较器的输出端耦合，所述第二比较器的输出端与所述低通滤波电路耦合。

在本发明的一种实施案例中，所述低通滤波电路包括：第六电阻和第一电容，所述第六电阻的一端与所述第二比较器的输出端耦合，所述第六电阻的另一端与所述第一电容的一端耦合，所述第一电容的另一端接地。

本发明实施例提供了一种高频高压电源的高压隔离检测控制电路。所述高压隔离检测控制电路中的电压采集模块、信号调制模块、隔离变压器模块和信号解调模块依次耦合，所述载波信号调理模块与所述信号调制模块耦合。高频高压电源输出电压经电压采集模块采样和调理后与载波信号调理模块输出的载波信号经信号调制模块调制成已调信号输送给所述隔离变压器模块，所述隔离变压器模块将所述已调信号传输给所述信号解调模块进行解调，输出低频或直流信号。隔离变压器模块将高频电源电路中的高压电路与低压电路通过变压器进行了隔离，有效地降低了高压对低压的干扰，提高了电路的抗干扰能力，改善了整机设备的稳定性和可靠性。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1示出了一种高频高压电源的结构框图。

图2示出了图1中的高压检测电路的结构框图。

图3示出了本发明实施例提供的高频高压电源的高压隔离检测控制电路的结构框图。

图4示出了本发明实施例提供的图3中的电压采集模块的电路原理图。

图5示出了本发明实施例提供的图3中的载波信号调理模块的电路原理图。

图6示出了本发明实施例提供的图3中的信号调制模块的电路原理图。

图7示出了本发明实施例提供的图3中的隔离变压器模块的电路原理图。

图8示出了本发明实施例提供的图3中的信号解调模块的电路原理图。

图标：10－高压隔离检测控制电路；11－电压采集模块；111－电阻分压电路；112－第一调理电路；12－载波信号调理模块；121－第二调理电路；122－第一放大电路；13－信号调制模块；131－乘法器；132－第二放大电路；14－隔离变压器模块；15－信号解调模块；151－检波电路；152－第三放大电路；153－低通滤波电路。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“左边”、“右边”、“中间”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“耦合”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了解决现有技术中，高频高压电源的高压检测电路直接将高频高压信号引入低压侧时，会给低压侧的电路带来严重的干扰，常常使低压侧电路不能正常工作，更严重的情况是可能会烧坏低压电器元件，导致设备的可靠性较差的问题。本发明实施例针对现有高压检测电路的不足之处，提供了一种应用于高频高压电源中的高压隔离检测控制电路10，如图3所示。所述高压隔离检测控制电路10包括：电压采集模块11、载波信号调理模块12、信号调制模块13、隔离变压器模块14和信号解调模块15。

所述电压采集模块11用于对高频高压电源的输出电压进行采样和调理，并将调理后的输出电压传输给所述信号调制模块13第一调理电路112。所述电压采集模块11可以为电压采集电路、以及电压采集器等。于本实施例中，优选所述电压采集模块11包括：电阻分压电路111和第一调理电路112，如图4所示。

如图4中左边虚线框所示，所述电阻分压电路111包括：第一端口1、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第三双向稳压二极管D3、第四双向稳压二极管D4和第五双向稳压二极管D5。所述第八电阻R8的一端与所述第一端口1连接，所述第八电阻R8的另一端与所述第九电阻R9的一端连接，所述第九电阻R9的另一端与所述第十电阻R10的一端连接，所述第十电阻R10的另一端接地。所述第三双向稳压二极管D3的一端与所述第一端口1连接，所述第三双向稳压二极管D3的另一端分别与所述第八电阻R8的另一端和所述第四双向稳压二极管D4的一端连接，所述第四双向稳压二极管D4的另一端分别与第九电阻R9的另一端和所述第五双向稳压二极管D5的一端连接，所述第五双向稳压二极管D5的一端分别与所述第十电阻R10的另一端和所述第一调理电路112连接。其中，所述第一端口1用于接收高频电源的输出电压。其中，输出电压经该第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10进行采集后输送给第一调理电路112。第三双向稳压二极管D3、第四双向稳压二极管D4和第五双向稳压二极管D5，分别对电阻第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10两端的电压进行限幅。

所述第一调理电路112与所述电阻分压电路111耦合，所述第一调理电路112用于对经所述电阻分压电路111第一调理电路112采样后的输出电压进行调理，并将调理后的输出电压传输给所述信号调制模块13。于本实施例中，所述如图4中右边虚线框所示，所述第一调理电路112包括：第十二电阻R12、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、芯片U1和第二端口2。所述芯片U1包括：第一输入端、第二输入端、第一电源端、第二电源端和输出端。所述第十二电阻R12的一端与所述第四电容C4的一端连接，所述第十二电阻R12的另一端分别与所述芯片U1的第一输入端和所述第五电容C5的一端连接，所述五电容C5的另一端接地。所述第四电容C4的另一端分别与所述芯片U1的第二输入端和第二端口2连接。所述芯片U1的第一电源端通过所述第六电容C6接地，所述芯片U1的第二电源端通过所述第七电容C7接地。此外，所述第一电源端还与电源连接；所述第二电源端还与电源连接。所述第二端口2与所述芯片U1的输出端连接，所述第二端口2与所述电压调节模块13连接。其中，所述第一电源端连接的电源与所述第二电源端连接的电源可以是两个不同的电源，也可以是同一个电源的不同端。

其中，优选地所述第一输入端为同向输入端，所述第二输入端为反向输入端，所述第一电源端为正向电源端，所述第二电源端为负向电源端。

其中，所述电阻分压电路111与所述第一调理电路112耦合。进一步地，所述电阻分压电路111通过第十一电阻R11与所述第一调理电路112耦合。所述第十一电阻R11的一端与电阻分压电路111的第十电阻R10的另一端连接，所述第十一电阻R11的另一端与所述第一调理电路112中的所述第十二电阻R12的一端连接。

所述载波信号调理模块12用于对主控制器产生的载波信号进行调理，并将调理后的信号传输给所述信号调制模块13。其中，优选所述载波信号的频率为(50－100)KHZ。所述载波信号调理模块12包括：第二调理电路121和第一放大电路122，如图5所示。如图5中左边虚线框所示，优选所述第二调理电路121包括：第十端口10、第十六电阻R16、第十一电容C11、第十二电容C12和第七比较器U7。所述第七比较器U7包括：第一输入端、第二输入端和输出端。一方面，所述第七比较器U7的第一输入端通过第十二电容C12接地，另一方面，所述第七比较器U7的第一输入端还与所述第十六电阻R16的一端连接。所述第七比较器U7的第二输入端分别与第十一电容C11的一端和所述第七比较器U7的输出端连接。所述第十端口10分别与所述第十一电容C11的另一端和所述第十六电阻R16的另一端连接。所述第十端口10用于与所述主控制器连接。

其中，优选地，所述第七比较器U7的第一输入端为同向输入端，所述片U7的第二输入端为反向输入端。

如图5中右边虚线框所示，优选所述第一放大电路122包括：第十七电阻R17、第十八电阻R18、第八比较器U8、第十三电容C13、第十四电容C14和第十一端口11。所述第八比较器U8包括：第一输入端、第二输入端第一电源端、第二电源端和输出端。所述第八比较器U8的第一输入端接地，所述第八比较器U8的第二输入端分别与所述第十七电阻R17的一端和第十八电阻R18的一端连接。所述第十七电阻R17的另一端与所述第七比较器U7的输出端连接，所述第十八电阻R18的另一端分别与所述第八比较器U8的输出端和第十一端口11连接。所述第八比较器U8的第一电源端通过第十三电容C13接地，所述第八比较器U8的第二电源端通过第十四电容C14接地。此外，所述第八比较器U8的第一电源端还与电源连接。所述第八比较器U8的第二电源端还与电源连接。所述第一放大电路122将第二调理电路121输出电压进行放大。

其中，优选地，所述第八比较器U8的第一输入端为同相输入端，所述第八比较器U8的第二输入端为反相输入端，所述第八比较器U8的第一电源端为正向电源端，所述第八比较器U8的第二电源端为负向电源端。所述第十一端口11用于与所述信号调制模块13中的所述第四端口连接。

所述信号调制13，用于将所述电压采集模块11输出的调理信号和载波信号调理模块12输出的载波信号相调制，输出已调信号传输给所述隔离变压器模块14。所述信号调制模块13包括：乘法器131和第二放大电路132，如图6所示。

如图6中左边虚线框所示，所述乘法器131包括：第三端口3、第四端口4和芯片U2。所述芯片U2包括Y1、Y2、X1、X2、VS－、Vs+、Z和W引脚端。所述Y1引脚端与所述第三端口3连接，所述Y2引脚端接地，所述Vs－引脚端与电源连接。所述Z引脚端接地，所述X2引脚端接地，所述X1引脚端与所述第四端口4连接，所述VS+引脚端与电源连接。所述W引脚端与所述第二放大电路132连接。所述第三端口3与所述第一调理电路112中的第二端口2连接。所述第四端口4与所述载波信号调理模块12连接。

所述乘法器131用于将经所述第一调理电路112调理后的输出电压和经所述载波信号调理模块12输出的信号调制成已调信号。

如图6中右边虚线框所示，所述第二放大电路132包括：第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第八电容C8、第三比较器U3和第五端口5。所述第三比较器U3包括第一输入端、第二输入端和输出端。所述第十三电阻R13的一端与所述乘法器131的W引脚端连接，所述第十三电阻R13的另一端分别与所述第三比较器U3的第一输入端和第十五电阻R15的一端连接。所述第十五电阻R15的另一端与所述第三比较器U3的输出端连接。所述第三比较器U3的第二输入端通过第十四电阻R14接地。所述第三比较器U3的输出端通过第八电容C8与所述第五端口5连接。所述第五端口5与所述隔离变压器模块14连接。所述第二放大电路132将所述乘法器131的输出电压进行放大。

其中，优选地，所述第三比较器U3的第一输入端为反相输入端，所述第三比较器U3的第二输入端为同相输入端。

所述隔离变压器模块14用于将已调信号传输给所述信号解调模块15，将高压电路与低压电路进行隔离，降低高压对低压的干扰。所述隔离变压器U4包括：第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，如图7所示。所述隔离变压器U4的第一输入端与所述第六端口6连接。所述隔离变压器U4的第二输入端接地，所述隔离变压器U4的第一输出端与所述第七端口7连接，所述隔离变压器U4的第二输出端接地。所述第六端口6用于与所述信号调制模块13中的第五端口5连接，所述第七端口7用于与所述信号解调模块158连接。

其中，于本实施例中，优选地，所述隔离变压器铁心的形状为环形或矩形，采用铁氧体材料制成，第一绕组和第二绕组采用交叠式绕制，变比为1：1。

所述信号解调模块15与所述隔离变压器模块14耦合，所述信号解调模块15用于将经所述隔离变压器模块14传递的所述已调信号进行解调，输出低频或直流信号。优选所述信号解调模块15包括：检波电路151、第三放大电路152和低通滤波电路153，如图8所示。

如图8中左边虚线框所示，优选所述检波电路151包括：第八端口8、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第七电阻R7、第二电容C2、第三电容C3、第一二极管D1、第二二极管D2和第一比较器芯片U5。所述芯片U5包括第一输入端、第二输入端、第一电源端、第二电源端和输出端。所述芯片U5的第一输入端通过第七电阻R7接地，所述芯片U5的第一电源端通过第二电容C2接地，所述芯片U5的第二输入端与所述第一电阻R1的一端连接，所述芯片U5的第二电源端通过第三电容C3接地，所述芯片U5的输出端分别与第一二极管D1的另一端和第二二极管D2的另一端的连接。另外，所述芯片U5的第一电源端还与电源连接。所述芯片U5的第二电源端还与电源连接。所述第一电阻R1的另一端与第八端口8连接。所述第一电阻R18的一端还分别与所述第二电阻R2的一端和第三电阻R3的一端连接。所述第二电阻R2的另一端与所述第一二极管D1的一端连接，所述第三电阻R3的另一端与所述第二二极管D2的一端连接。所述第二电阻D2的另一端还与所述第三放大电路152第一输入端连接，所述第三电阻R3的另一端还与所述第三放大电路152的第二输入端连接。

所述检波电路151通过第一二极管D1、第二二极管D2对经隔离变压器模块14输出的电压进行全波检波，并传输给第三放大电路152。

其中，优选地，所述芯片U5的第一输入端为同向输入端，所述芯片U5的第二输入端为反向输入端，所述芯片U5的第一电源端为正向电源端，所述芯片U5的第二电源端为负向电源端。所述第一二极管D1的一端为正极端，第一二极管D1的另一端为负极端。所述第二二极管D2的一端为负极端，第二二极管D2的另一端为正极端。所述第八端口8用于与所述隔离变压器模块14中的第七端口7连接。

如图8中中间虚线框所示，优选所述第三放大电路152包括：第四电阻R4、第五电阻R5和第二比较器芯片U6。所述芯片U6包括：第一输入端、第二输入端和输出端。所述芯片U6的第一输入端分别与所述第四电阻R4的一端和所述第五电阻R5的一端连接，所述芯片U6的第二输入端与所述检波电路151中的所述第三电阻R3的另一端连接，所述芯片U6的输出端与所述第五电阻R5的另一端连接。所述第四电阻R4的另一端与所述检波电路151中的所述第二电阻R2的另一端连接。此外，所述芯片U6的输出端还与所述低通滤波电路153连接。

所述第三放大电路152用于对检波电路151输出的电压进行放大，并传输给低通滤波电路153进行滤波。

其中，优选地，所述芯片U6的第一输入端为反向输入端，所述芯片U6的第二输入端为同向输入端。

如图8中右边虚线框所示，优选所述低通滤波电路153包括第六电阻R6、第一电容C1和第九端口9。所述第六电阻R6的一端与所述第三放大电路152中的所述芯片U6的输出端连接，所述第六电阻R6的另一端与所述第九端口9连接。此外，第六电阻R6的另一端还通过第一电容C1接地。所述第九端口9用于连接主控制器。

该高压隔离检测控制电路10的原理为：高频整流装置输出的输出电压经电压采集模块11采样和调理，调理后的输出电压与载波信号调理模块12输出的载波信在信号调制模块13中调制，输出已调信号传输给隔离变压器模块14，经隔离变压器传输给信号解调模块15进行解调，然后传输给主控制器去调节输出电压的大小。该高压隔离检测控制电路10通过隔离变压器传输将高压电路与低压电路进行了隔离，有效地降低了高压对低压的干扰，提高了电路的抗干扰能力，改善了整机设备的稳定性和可靠性。

综上所述，本发明实施例提供了一种高频高压电源的高压隔离检测控制电路，该高压隔离检测控制电路将高频高压电源中高频高压电路与低压电路进行隔离，有效地降低了高频高压电路对低压电路的干扰，提高了低压电路工作稳定性和可靠性。提高了整个电路的抗干扰能力，提高了整机设备的稳定性和可靠性。保证了该高频高压电源最终输出的电压根据实际需要而进行调节，使其稳定在设定值。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。