專利名稱：一種抗干擾能力強的直流母線電壓檢測電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電壓檢測電路，尤其是需要高精度、抗干擾能力強的直流母線電壓檢測電路。具體地說，涉及一種大功率伺服驅(qū)動器中主電路直流母線電壓的檢測電路。
背景技術(shù)：
在伺服驅(qū)動器或變頻器設(shè)計過程中，母線電壓是個非常重要的參數(shù)，第一，通過它可知驅(qū)動器是否過壓或欠壓，第二，通過它可知何時需要打開制動電阻，第三，利用它可做 電流環(huán)控制參數(shù)。目前，在伺服驅(qū)動器或變頻器的設(shè)計中，母線電壓檢測大多采用霍爾元件，這種方式通常把母線電壓的正負極作為直流電壓傳感器的輸入，傳感器的輸出數(shù)據(jù)經(jīng)過采樣電路和處理電路后，送入A/D和控制器。本方法電路簡單，但存在一缺點，就是抗干擾性能不強，在高壓時易受到PWM開關(guān)信號干擾，檢測誤差比較大。特別在大功率伺服驅(qū)動器母線電壓檢測時，由于母線電壓檢測點到檢測電路需要用導線來連接，而導線距離比較長，如果單純用本方法采樣信號很容易受到干擾，使得測量結(jié)果不準確。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是為了解決上述技術(shù)問題而提供一種抗干擾能力強的直流母線電壓檢測電路。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種抗干擾能力強的直流母線電壓檢測電路，從伺服驅(qū)動器的主電路母線正極和負極作為檢測電路輸入的正負極，正負極分別經(jīng)過電阻分壓電路后，通過第一個差分輸入二級運放電路、一個光耦隔離運放后，再通過第二個差分輸入二級運放電路，采用差分輸入、光耦隔離和比例調(diào)節(jié)的方式將檢測電路所檢測的電壓信號輸出至控制電路A/D輸入端，光耦隔離運放輸入端由DC/DC隔離電源供電，實現(xiàn)對伺服驅(qū)動器母線電壓的檢測。所述電阻分壓電路由數(shù)個電阻串聯(lián)，各個電阻阻值相等，分別接入母線正極和母線負極構(gòu)成，起到高阻輸入的作用，并且與后級運算電路構(gòu)成分壓電路，確保電路安全。在第一個差分輸入二級運放電路的第一個放大器的正輸入端和負輸入端各接一個超快速恢復(fù)二極管，起到電壓鉗位功能。所述第一個差分輸入二級運放電路的輸出端連接一個由電阻和電容組成的低通濾波器后接入光耦隔離運放，截止頻率可設(shè)IOkHz以內(nèi)，起到消除高頻雜波信號的干擾的作用。所述電源為DC/DC隔離電源，為光耦隔離輸入端一側(cè)的電路提供電源，減少高壓雜波信號電壓對母線電壓檢測電路電源的干擾。所述第一個和第二個差分輸入二級運算放大電路均為第一級運算放大電路是由一個放大器構(gòu)成的加減運算放大電路，與前端輸入的電阻一起，起到差分輸入和比例調(diào)節(jié)的作用，使輸出電壓在后級光耦隔離運放的輸入電壓范圍以內(nèi)，第二級運算放大電路是由一個放大器構(gòu)成的輸入高阻抗，輸出低阻抗的電壓跟隨器，起到提高負載能力的作用。本發(fā)明的有益效果是提供了一種檢測直流母線電壓的新電路，與現(xiàn)有的母線電壓采樣電路相比，具有測量精度高、抗干擾能力強等特點，可廣泛應(yīng)用大功率驅(qū)動器及變頻器的硬件設(shè)計。


圖I、圖2、圖3是本發(fā)明實施例的電路原理圖。
具體實施方式

下面結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明做進一步的說明。圖I、圖2、圖3為本發(fā)明的一個實施例，本發(fā)明是一種大功率伺服驅(qū)動器母線電壓檢測電路，包括母線電壓正極引出端DCBUS+和母線電壓負極引出端DCBUS-，以及電路輸出端DCV-0UT，還包括各功能電阻R1 R26，R22與ClO組成的RC濾波電路，放大器U1A、U1B、U3A、U3B，光耦隔離運放U2，DC/DC電源U4 ;從母線兩端的銅排引出導線至母線電壓檢測電路的正極DCBUS+和負極DCBUS-，母線電壓的正極依次與高阻分壓電阻R2 R10相串聯(lián)，然后接入放大器UlB的正輸入端，母線電壓的負極依次與高阻分壓電阻Rlf R19相串聯(lián)，然后接入放大器UlB的負輸入端；分壓電阻Rl的一端接入放大器UlB的正輸入端，另一端接地；分壓電阻R20 —端接入放大器UlB的負輸入端，另一端接入放大器UlB的輸出端；在仍8的正輸入端和負輸入端各接一個超快速恢復(fù)二極管D1、D2;放大器UlB輸出端經(jīng)過由放大器UlA構(gòu)成的電壓跟隨器后，與由R22和ClO組成的RC濾波電路串聯(lián)，接入至光耦隔離運放大器U2的輸入端VIN。光耦隔離運放U2的差分輸出正端VOUT+和負端VOUT-分別和電阻R23、R24串聯(lián)，接入放大器U3A的正輸入端和負輸入端；分壓電阻R21 —端接入放大器U3A的正輸入端，另一端接地；分壓電阻R26 —端接放大器U3A的負輸入端，另一端接放大器U3A的輸出端；放大器U3A的輸出端經(jīng)過由放大器U3B構(gòu)成的電壓跟隨器，輸出DCV-0UT。上述器件功能如下
R2^R19這18個電阻構(gòu)成的分壓電路，起到高阻的作用；放大器UlB和U3A各自構(gòu)成的第一級運放電路，起到差分輸入和比例調(diào)節(jié)的作用，使輸出電壓在后續(xù)電路的可輸入范圍內(nèi)；放大器UlA和U3B各自構(gòu)成的第二級電壓跟隨器電路，起到提高負載能力，降低對前級干擾的作用；光耦隔離運放U2起到了減少共模干擾，提高母線電壓檢測的準確性和穩(wěn)定性的作用；DC/DC隔離電源U4為光耦輸入端一側(cè)的電路提供電源，有效的隔離母線端高壓對后級電路的影響，DC/DC隔離電源要求輸入電壓在5V± 10%以內(nèi)，輸出電壓在5V±10%以內(nèi)，輸入輸出之間隔離電壓要求大于1000VDC ；超快速恢復(fù)二極管Dl、D2起到電壓鉗位功倉泛。電路中電阻器件參數(shù)滿足以下關(guān)系
R2=R11 ；
R3=R12 ；
R4=R13 ；
R5=R14 ；
R6=R15 ；R7=R16 ；
R8=R17 ；
R9=R18 ；
R10=R19 ；
R1=R20 ；
R23=R24 ；
R21=R260所述電路的DCV-OUT的電壓只與DCBUS+和DCBUS-的電壓差有關(guān)，而與直流母線的地無關(guān)。所述電路輸入具有很大的輸入阻抗，且具有很強的抗干擾能力，包括抗共模干擾的能力；所述電路可真實還原母線電壓，且精度高，穩(wěn)定性好。電路具體描述如下所述的母線電壓的正極DCBUS+依次與分壓電阻R2 R10相串聯(lián)，然后接入放大器UlB的正輸入端，母線電壓的負極DCBUS-依次與分壓電阻Rlf R19相串聯(lián)，然后接入放大器UlB的負輸入端；分壓電阻Rl —端接入放大器UlB的正輸入端，另一端接地；分壓電阻R20 —端接入放大器UlB的負輸入端，另一端接入放大器UlB的輸出端；在UlB的正輸入端和負輸入端各接一個高速雙二極管芯片Dl、D2，用于防止ESD浪涌；放大器UlB的輸出端接入由放大器UlA構(gòu)成的電壓跟隨器的正輸入端，UlA的輸出端BUS-IN與電阻R22串聯(lián)，接入光耦隔離運放U2的輸入端VIN，電容ClO的一端接入光耦隔離運放U2的輸入端VIN，另一端接地，與電阻R22組成一個RC濾波電路；光耦隔離運放的差分輸出端VOUT+,VOUT-分別串聯(lián)電阻R23和R24，接入到放大器U3A的正輸入端和負輸入端；電阻R21的一端接入放大器U3A的正輸入端,另一端接地；電阻R26的一端接入放大器U3A的負輸入端，另一端接入放大器U3A的輸出端；放大器U3A的輸出端接入由放大器U3B構(gòu)成的電壓跟隨器的正輸入端，放大器U3B的輸出端輸出DCV-OUT。DCV-OUT將連接至控制電路的A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端。所述光耦為一精密微型隔離運放，型號為ACPL-C870，光耦VIN單端輸入，輸出信號為差分電壓信號，電壓信號經(jīng)過第一個放大器U3A進行差分輸入及比例調(diào)節(jié)及第二個放大器U3B進行跟隨作用，使其在后級電路的可輸入范圍之內(nèi)。所述的母線電壓檢測電路采用了一個DC/DC隔離電源芯片，用于光耦隔離運放U2輸入端一側(cè)電路的隔離電壓供電，減少高壓雜波信號對檢測電路產(chǎn)生的干擾。DC/DC隔離電源U4的電源腳VIN由控制電路提供電源，而在作為輸出端的+V和OV兩端，連接一個作為輸出負載的電阻R25，根據(jù)DC/DC隔離電源芯片的芯片特性，電阻R25的作用是使DC/DC隔離電源芯片的輸出負載保持在額定負載的20%以上，確保該芯片能夠高效可靠的工作。
權(quán)利要求
1.一種抗干擾能力強的直流母線電壓檢測電路，其特征在于從伺服驅(qū)動器的主電路母線正極和負極作為檢測電路輸入的正負極，正負極分別經(jīng)過電阻分壓電路后，通過第一個差分輸入二級運放電路、一個光耦隔離運放后，再通過第二個差分輸入二級運放電路，將檢測電路所檢測的電壓信號輸出至控制電路A/D輸入端，光耦隔離運放輸入端由DC/DC隔離電源供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的抗干擾能力強的直流母線電壓檢測電路，其特征在于所述電阻分壓電路由數(shù)個電阻串聯(lián)，各個電阻阻值相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的抗干擾能力強的直流母線電壓檢測電路，其特征在于在第一個差分輸入二級運放電路的第一個放大器的正輸入端和負輸入端各接一個超快速恢復(fù)二極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的抗干擾能力強的直流母線電壓檢測電路，其特征在于所述 第一個差分輸入二級運放電路的輸出端連接一個由電阻和電容組成的低通濾波器后接入光耦隔離運放。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的抗干擾能力強的直流母線電壓檢測電路，其特征在于所述電源為DC/DC隔離電源，為光耦隔離輸入端一側(cè)的電路提供電源。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的抗干擾能力強的直流母線電壓檢測電路，其特征在于所述第一個和第二個差分輸入二級運算放大電路均為第一級運算放大電路是由一個放大器構(gòu)成的加減運算放大電路，與前端輸入的電阻一起，起到差分輸入和比例調(diào)節(jié)的作用，第二級運算放大電路是由一個放大器構(gòu)成的輸入高阻抗、輸出低阻抗的電壓跟隨器。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的抗干擾能力強的直流母線電壓檢測電路，其特征在于光耦隔離運放為精密微型隔離運放ACPL-C870。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種抗干擾能力強的直流母線電壓檢測電路,應(yīng)用于大功率伺服驅(qū)動器母線電壓的檢測。從伺服驅(qū)動器的主電路母線正極和負極作為檢測電路輸入的正負極，正負極分別經(jīng)過電阻分壓電路后，通過第一個差分輸入二級運放電路、一個光耦隔離運放后，再通過第二個差分輸入二級運放電路，采用差分輸入、光耦隔離和比例調(diào)節(jié)的方式將檢測電路所檢測的電壓信號輸出至控制電路A/D輸入端，光耦隔離運放的輸入端由DC/DC隔離電源供電，實現(xiàn)對伺服驅(qū)動器母線電壓的檢測。其具有測量精度高、抗干擾能力強等特點。電路輸入具有很大的輸入阻抗，且具有很強的抗干擾能力，包括抗共模干擾的能力；所述電路可真實還原母線電壓，且精度高，穩(wěn)定性好。
文檔編號G01R19/00GK102967748SQ20121044952
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月12日
發(fā)明者勵國旦, 金若英 申請人:寧波韻升股份有限公司