一种电量隔离传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电量隔离传感器技术领域，特别是涉及一种电量隔离传感器。
【背景技术】
[0002]随着新能源技术的发展，为优化能源供应效率，一些大功率系统采用了较高的工作电压。例如高铁与城轨的机车牵引系统，我国目前以直流750V、1500V为主流，国外最高牵引电压高达3600V ;除此之外，大功率变频或逆变控制器、航天直流高压配电系统、科研用强磁场高压线圈等，都可能工作在高压驱动模式。对于这类系统的监测，一方面，根据安全要求，工作电压高了，为保障人身与设备的安全，隔离电压也须相应提高，如地铁牵引系统要求隔离耐压在1kVAC以上；另一方面，相对于低压小功率系统，该类系统中可能存在双极性、高共模电压信号，需要隔离耐压更高、可靠性更高的监测产品。
[0003]电磁隔离式脉冲宽度调制(Pulse Width Modulat1n,PffM)技术，传递的是脉宽信号，传输准确度几乎不受漏感影响，本应该非常适合高隔离监测场合，然而，长期以来，实现高精度的PWM调制解调技术难度很大，产品温度性能差，可靠性低，尤其是在有成本控制的前提下，以至于国内外极少见成功应用于量产的高精度工业产品。长期以来，国内铁路行业主要靠引进国外厂商传感器，近年来，虽国内也有见个别厂家推出了直流高压高隔离产品，但测量准确度只到0.5级，与国外产品还有一定差距。
[0004]因此，如何提供一种高精度和高可靠性的电量隔离传感器是本领域技术人员目前需要解决的问题。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种电量隔离传感器，本实用新型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第一 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。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种电量隔离传感器，包括PffM闭环调制电路、变压器、以及PWM解调电路，其中:
[0007]所述变压器分别与所述PffM闭环调制电路以及所述PWM解调电路连接，所述PWM闭环调制电路用于依据直流输入信号、采用闭环控制生成第一 PffM调制信号；变压器用于将所述第一 PWM调制信号中的脉宽信息耦合到所述PWM解调电路；所述PWM解调电路用于对所述脉宽信息进行解调，得到并输出直流输出信号。
[0008]优选地，所述PffM闭环调制电路包括PffM调制电路和PffM闭环控制电路，其中:
[0009]所述PffM调制电路包括方波振荡电路、参考电压给定装置、PffM波调制装置以及信号调理装置；
[0010]所述PffM波调制装置分别与所述方波振荡电路、所述参考电压给定装置以及通过加法器与所述信号调理装置连接，所述PWM波调制装置依据所述参考电压给定装置输出的参考电压、所述方波振荡电路生成的基频方波信号以及经过所述信号调理装置调理后输出的所述直流输入信号生成所述第一 PWM调制信号；
[0011 ] 所述PffM闭环控制电路包括PffM波反馈装置，所述PffM波反馈装置的输入端与所述PffM波调制装置的输出端连接，所述PffM波反馈装置的输出端通过所述加法器与所述PffM波调制装置的输入端连接，所述PWM反馈装置将所述第一 PWM调制信号送至所述加法器，所述加法器将所述第一 PWM调制信号以及经过所述信号调理装置调理后输出的所述直流输入信号叠加后输出至所述PWM波调制装置，实现所述直流输入信号对第一 PWM调制信号进行线性脉宽闭环调制。
[0012]优选地，所述PffM解调电路包括:
[0013]依次连接的PffM波解调装置、低通滤波器以及直流信号输出模块，所述PffM波解调装置将所述脉宽信息解调为第二 PWM调制信号，所述低通滤波器对所述第二 PWM调制信号进行滤波，所述直流信号输出模块将经过滤波后的所述第二 PWM调制信号转换为与所述直流输入信号成线性关系的所述直流输出信号并输出。
[0014]优选地，所述直流信号输出模块为直流电流输出模块。
[0015]优选地，所述直流信号输出模块为直流电压输出模块。
[0016]优选地，所述PffM闭环调制电路包括单片机和数字电位器，其中:
[0017]所述数字电位器分别与所述单片机和所述信号调理装置连接，所述单片机通过控制所述数字电位器来对所述信号调理装置中放大电路的零点和增益调节。
[0018]优选地，所述电量隔离传感器还包括高隔离开关电源装置，其中:
[0019]所述高隔离开关电源装置分别与所述PffM闭环调制电路以及所述PffM解调电路连接，分别为所述PWM闭环调制电路以及所述PWM解调电路供电。
[0020]优选地，所述变压器为PCB无磁芯耦合变压器。
[0021]本实用新型提供的一种电量隔离传感器，包括PffM闭环调制电路、变压器、以及PffM解调电路，PffM闭环调制电路依据直流输入信号、采用闭环控制生成第一 PWM调制信号；变压器将第一 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，本实用新型提供的电量隔离传感器采用闭环的PffM调制方式，实现直流输入信号对第一 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。
【附图说明】
[0022]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对现有技术和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实用新型的一些实施例，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。
[0023]图1为本实用新型提供的一种电量隔离传感器的结构示意图；
[0024]图2为本实用新型提供的另一种电量隔离传感器的结构示意图；
[0025]图3为本实用新型提供的一种PCB无磁芯耦合变压器的结构示意图；
[0026]图4为本实用新型提供的一种PCB结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]本实用新型的核心是提供一种电量隔离传感器，本实用新型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第一 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。
[0028]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
[0029]实施例一
[0030]请参照图1，图1为本实用新型提供的一种电量隔离传感器的结构示意图，该电量隔离传感器，包括:
[0031]PffM闭环调制电路11、变压器12、以及PffM解调电路13，其中:
[0032]变压器12分别与PffM闭环调制电路11以及PffM解调电路13连接，PffM闭环调制电路11用于依据直流输入信号、采用闭环控制生成第一 PffM调制信号；变压器12用于将第一 PffM调制信号中的脉宽信息耦合到PffM解调电路13 ;PWM解调电路13用于对脉宽信息进行解调，得到并输出直流输出信号。
[0033]本实用新型提供的一种电量隔离传感器，包括PffM闭环调制电路、变压器、以及PffM解调电路，PffM闭环调制电路依据直流输入信号、采用闭环控制生成第一 PWM调制信号；变压器将第一 PWM调制信号中的脉宽信息耦合到PWM解调电路；PWM解调电路对脉宽信息进行解调，得到并输出直流输出信号。可见，本实用新型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第一 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。
[0034]实施例二
[0035]请参照图2，图2为本实用新型提供的另一种电量隔离传感器的结构示意图，该电量隔离传感器包括:
[0036]PffM闭环调制电路21、变压器以及PffM解调电路23，
[0037]作为优选地，PffM闭环调制电路21包括PffM调制电路和PffM闭环控制电路，其中:
[0038]PffM调制电路包括方波振荡电路211、参考电压给定装置212、PffM波调制装置213以及信号调理装置214;
[0039]PffM波调制装置213分别与方波振荡电路211、参考电压给定装置212以及通过加法器与信号调理装置214连接，PffM波调制装置213依据参考电压给定装置212输出的参考电压、方波振荡电路211生成的基频方波信号以及经过信号调理装置214调理后输出的直流输入信号生成第一 PWM调制信号；
[0040]PffM闭环控制电路包括PffM波反馈装置215，PffM波反馈装置215的输入端与PffM波调制装置213的输出端连接，PWM波反馈装置215的输出端通过加法器与PffM波调制装置213的输入端连接，PffM反馈装置将第一 PWM调制信号送至加法器，加法器将第一 PWM调制信号以及经过信号调理装置214调理后输出的直流输入信号叠加后输出至PffM波调制装置213，实现直流输入信号对第一 PffM调制信号进行线性脉宽闭环调制。
[0041]可以理解的是，信号调理装置214采用高阻分压的方式对直流输入信号进行采样，然后放大到合适值，得到调理后的直流输入信号。
[0042]另外，方波振荡电路211产生调制所需的基频方波信号并将基频方波信号输出至PffM波调制装置213，PffM波调制装置213首先将基频方波信号通过滤波转换成三角波信号，再将三角波信号和参考电压给定装置212输出的参考电压进行比较积分，得到第一 PffM调制信号。
[0043]第一 PffM调制信号经过PffM波反馈装置215与调理后的直流输入信号通过加法器进行叠加，得到误差信号E，加法器将误差信号E输出至PffM波调制装置213，实现了对三角波信号的平移，进而改变了第一 PWM调制信号的脉宽(也即占空比)，可见，PWM调制电路和PWM闭环控制电路构成了闭环控制系