专利名称：由压频变换器lm331构成的小型高压隔离v/v变换器模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种广泛应用于模拟数据的隔离传送、悬浮高压电源的隔离控制等方面的由压频变换器LM331构成的小型高压隔离V/V变换器模块。
背景技术：
市场上出现的变换器多数是单一 V/F或F/V变换器，其主要用于远距离A/D或D/A转换，随着科技发展，在高压电源的应用领域中，特别是在对悬浮高压的调节控制方面，普遍存在着体积大、控制精度不高、响应速度慢等问题。
发明内容
鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种体积小、可靠性及稳定性好、输出线性度高、响应速度快的由压频变换器LM331构成的小型高压隔离V/V变换器模块。本发明为实现上述目的，所采取的技术方案是由压频变换器LM331构成的小型高压隔离V/ν变换器模块，包括封装在壳体(I)内的高压隔离变换器电路，高压隔离变换器电路上焊接有数根引针(2)，其特征在于所述高压隔离变换器电路包括电压频率变换电路、输入辅助电路、频率电压变换电路，所述电压频率变换电路与频率电压变换电路连接，所述输入辅助电路与电压频率变换电路连接。本发明的有益效果是实现模拟数据的完全隔离传送；功耗低、温漂小、转换精度高、稳定性好；外形尺寸小，重量轻，易于PCB安装。
图I为本发明的电路连接框图。图2为本发明的电路原理图。图3为本发明壳体的示意图。图4为图I的仰视图。
具体实施例方式如图1、2、3、4所示，由压频变换器LM331构成的小型高压隔离V/V变换器模块，包括封装在壳体I内的高压隔离变换器电路，高压隔离变换器电路上焊接有数根引针2，高压隔离变换器电路包括电压频率变换电路、输入辅助电路、频率电压变换电路，电压频率变换电路与频率电压变换电路连接，输入辅助电路与电压频率变换电路连接。上述电压频率变换电路中控制芯片Ul的I脚与6脚相连，电阻R6与电容C4并联，电阻R6的一端接控制芯片Ul的I脚，电阻R6的另一端通过电阻R7接输入地G1，控制芯片Ul的2脚通过电阻R4与控制芯片Ul的4脚相连并接输入地Gl，电容Cl的正极分别接输入供电电压端+VI、控制芯片Ul的8脚、光电稱合器U4的I脚及电阻R3的一端，电容Cl的负极接输入地G1，光电耦合器U4的2脚通过电阻R8接控制芯片Ul的3脚，控制芯片Ul的5脚分别接电容C2的一端和电阻R3的另一端，控制芯片Ul的7脚分别接电阻R1、电阻R5及电容C3的一端，电阻Rl的另一端分别接电阻R2的一端和输入信号电压端Vi，电阻R2的另一端与电容C2及电容C3的另一端相连并接输入地Gl。上述输入辅助电路中控制芯片U5的3脚接输入地Gl，控制芯片U5的2脚接电容C12的正极，电容C12的负极接控制芯片U5的4脚，控制芯片U5的5脚分别接电阻R22和电容C14的一端，电阻R22的另一端分别接电容C13的一端、二极管Dl的负极和电压频率变换电路中电阻R5的另一端，二极管Dl的正极与电容C13及电容C14的另一端相连并接输入地Gl。上述频率电压变换电路中控制芯片U2的3脚与4脚相连并接输出地G2，电容Cl I的正极分别接输出供电电压端+V2、控制芯片U2的8脚、光电耦合器U4的4脚、电阻Rll和电阻R12的一端、电阻R14和电阻R16及电阻R20的一端，电容Cll的负极接输出地G2，电阻R20的另一端分别接电容ClO的一端和放大器U3A的8脚，电容ClO的另一端接输出地G2，控制芯片U2的2脚通过电阻R17接输出信号电压调节端Wj，电阻R18与电容C8并联，控制芯片U2的I脚分别接电阻R18和电阻R19的一端，电阻R19的另一端分别接放大器U3A的3脚和电容C9的一端，电阻R18的另一端和电容C9的另一端连并接输出地G2，放大器U3A的I脚和2脚相连并接电阻R21的一端及输出信号电压端Vo，电阻R21的另一端与放大器U3A的4脚相连并接输出地G2，控制芯片U2的5脚分别接电容C7的一端和电阻R16的另一端，控制芯片U2的7脚分别接电阻R15的一端和电阻R14的另一端，控制芯片U2的6脚分别接电阻R13的一端、电容C6的一端和电阻R12的另一端，电容C7的另一端与电阻Rl3及电阻Rl5的另一端相连并接输出地G2，电容C6的另一端分别接电阻Rl I的另一端和三极管Tl的集电极，电阻RlO与电容C5并联，电阻RlO的一端接三极管Tl的基极，电阻RlO的另一端分别接光电耦合器U4的3脚和电阻R9的一端，电阻R9的另一端与三极管Tl的发射极相连并接输出地G2。电路采用动态范围宽、非线性失真小、频率范围宽、变换精度高的转换控制芯片LM331，使电路结构简单，控制方便；增加输入补偿电路，减小V/V变换器模块输出的非线性失真；选用低噪声、低温漂、稳定性好的元器件，确保长期的可靠性及稳定性；合理的PCB布局，确保输入与输出间的隔离绝缘要求。该小型高压隔离V/V变换器模块采用金属外壳，用户可根据实际使用情况，将壳体接输入地或输出地，能有很好的电磁屏蔽作用，提高变换器模块的抗干扰能力。数根引针2露于壳体I外，一侧为三根引针2,按输入供电电压端+VI、输入信号电压端Vi、输入地Gl顺序排列，另一侧为四根引针2，按输出供电电压端+V2、输出信号电压端Vo、输出信号电压调节端Wj、输出地G2顺序排列。工作原理
在电压频率变换电路中，控制芯片Ul的5脚为内部定时比较器的时间设置端，定时时间的长短取决于电阻R3和电容C2的乘积；模拟信号从输入信号电压端Vi输入，经电阻Rl和电容C3组成的输入滤波后，加到控制芯片Ul的7脚，该脚是该芯片内部输入比较器的同相端，根据上述内部两个比较器输入端电压的变化，使它们周期性的控制内部触发器的翻转，并在控制芯片Ul的3脚输出一定频率的方波,进而驱动光电稱合器U4。另外，为提高输出变换精度，减少非线性失真，由控制芯片U5、电容C12等组成输入补偿电路，并通过电阻R5加到控制芯片Ul的7脚，以抵消输入失调的影响。在频率电压变换电路中，控制芯片U2的5脚为内部定时比较器的时间设置端，定时时间的长短取决于电阻R16和电容C7的乘积；从光电稱合器U4隔离传送过来的一定频率的脉冲信号，通过三极管Tl并经电阻R12和电容C6组成的微分电路，产生的尖脉冲与电阻R12及电阻R13的分压叠加后，加到控制芯片U2的6脚，即芯片内部输入比较器的反相端。经芯片内部的各环节控制，在控制芯片U2的I脚，即电容CS上获得电荷积累，脉冲频率越高，电容CS上的电压越高。得到的模拟电压，又经过放大器U3A构成的跟随器，将隔离传送来的一定频率的脉冲信号，最终还原回与输入模拟电压相同的电压。
权利要求
1.一种由压频变换器LM331构成的小型高压隔离V/V变换器模块，包括封装在壳体(O内的高压隔离变换器电路，高压隔离变换器电路上焊接有数根引针(2)，其特征在于所述高压隔离变换器电路包括电压频率变换电路、输入辅助电路、频率电压变换电路，所述电压频率变换电路与频率电压变换电路连接，所述输入辅助电路与电压频率变换电路连接；所述电压频率变换电路中，控制芯片Ul的电流输出端I脚与阈值端6脚相连，电阻R6与电容C4并联，电阻R6的一端接控制芯片Ul的电流输出端I脚，电阻R6的另一端通过电阻R7接输入地Gl，控制芯片Ul的参考电流端2脚通过电阻R4与控制芯片Ul的地端4脚相连并接输入地Gl，电容Cl的正极分别接输入供电电压端+VI、控制芯片Ul的电源端8脚、光电耦合器U4的阳极端I脚及电阻R3的一端，电容Cl的负极接输入地Gl，光电耦合器U4的阴极端2脚通过电阻R8接控制芯片Ul的频率输出端3脚，控制芯片Ul的定时电阻电容端5脚分别接电容C2的一端和电阻R3的另一端，控制芯片Ul的比较器输入端7脚分别接电阻R1、电阻R5及电容C3的一端，电阻Rl的另一端分别接电阻R2的一端和输入信号电压端Vi，电阻R2的另一端与电容C2及电容C3的另一端相连并接输入地Gl ；所述输入辅助电路中，控制芯片U5的接地端3脚接输入地Gl，控制芯片U5的外接电容正端2脚接电容C12的正极，电容C12的负极接控制芯片U5的外接电容负端4脚，控制芯片U5的输出端5脚分别接电阻R22和电容C14的一端，电阻R22的另一端分别接电容C13的一端、二极管Dl的负极及电压频率变换电路中电阻R5的另一端，二极管Dl的正极与电容C13及电容C14的另一端相连并接输入地Gl ；所述频率电压变换电路中，控制芯片U2的频率输出端3脚与接地端4脚相连并接输出地G2，电容Cll的正极分别接输出供电电压端+V2、控制芯片U2的电源端8脚、光电耦合器U4的集电极端4脚、电阻Rll和电阻R12的一端、电阻R14和电阻R16及电阻R20的一端，电容Cll的负极接输出地G2，电阻R20的另一端分别接电容ClO的一端和放大器U3A的电源端8脚，电容ClO的另一端接输出地G2，控制芯片U2的参考电流端2脚通过电阻R17接输出信号电压调节端Wj，电阻R18与电容C8并联，控制芯片U2的电流输出端I脚分别接电阻R18和电阻R19的一端，电阻R19的另一端分别接放大器U3A的同相输入端3脚和电容C9的一端，电阻R18的另一端和电容C9的另一端相连并接输出地G2，放大器U3A的输出端I脚和反相输入端2脚相连并接电阻R21的一端及输出信号电压端No，电阻R21的另一端与放大器U3A的接地端4脚相连并接输出地G2，控制芯片U2的定时电阻电容端5脚分别接电容C7的一端和电阻R16的另一端，控制芯片U2的比较器输入端7脚分别接电阻R15的一端和电阻R14的另一端,控制芯片U2的阈值端6脚分别接电阻R13的一端、电容C6的一端和电阻R12的另一端，电容C7的另一端与电阻R13及电阻R15的另一端相连并接输出地G2，电容C6的另一端分别接电阻Rll的另一端和三极管Tl的集电极，电阻RlO与电容C5并联，电阻RlO的一端接三极管Tl的基极，电阻RlO的另一端分别接光电耦合器U4的发射极端3脚和电阻R9的一端，电阻R9的另一端与三极管Tl的发射极相连并接输出地G2。
2.根据权利要求I所述的由压频变换器LM331构成的小型高压隔离V/V变换器模块，其特征在于所述数根引针⑵露于壳体⑴夕卜，一侧为三根引针(2)，按输入供电电压端+VI、输入信号电压端Vi、输入地Gl顺序排列，另一侧为四根引针(2),按输出供电电压端+V2、输出信号电压端Vo、输出信号电压调节端Wj、输出地G2顺序排列。
全文摘要
本发明涉及一种广泛应用于模拟数据的隔离传送、悬浮高压电源的隔离控制等方面的由压频变换器LM331构成的小型高压隔离V/V变换器模块。包括封装在壳体内的高压隔离变换器电路，高压隔离变换器电路上焊接有数根引针。高压隔离变换器电路包括电压频率变换电路、输入辅助电路、频率电压变换电路，电压频率变换电路与频率电压变换电路连接，输入辅助电路与电压频率变换电路连接。本发明的有益效果是实现模拟数据的完全隔离传送；功耗低、温漂小、转换精度高、稳定性好；外形尺寸小，重量轻，易于PCB安装。
文档编号H03M1/00GK102946250SQ20121047458
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月21日 优先权日2012年11月21日
发明者刘申, 李然, 仲亚娜 申请人:东文高压电源(天津)有限公司