本實(shí)用新型涉及一種精密直流分量檢測(cè)電路。

背景技術(shù)：

在逆變電源中，當(dāng)輸出的交流電流含有的直流分量過(guò)大時(shí)，不但導(dǎo)致交流電流的諧波增加，而且對(duì)交流電機(jī)、交流變壓器這些含有電感線圈的設(shè)備造成偏磁，以致這些設(shè)備工作不穩(wěn)定，嚴(yán)重的話更是燒壞這些設(shè)備，所以逆變電源必須加入直流分量檢測(cè)電路，在交流電流中取出直流分量并采樣以控制逆變電源輸出正、負(fù)半周對(duì)稱(chēng)的交流電流。直流分量檢測(cè)電路的主要特點(diǎn)是將交流信號(hào)中的直流分量檢測(cè)出來(lái)。在直流分量檢測(cè)電路中，通常采用多級(jí)RC濾波器或有源濾波器進(jìn)行濾除交流分量而取出直流分量，以方便有A/D功能的單片機(jī)(如ARM、DSP)或A/D芯片采樣。

目前廣泛使用的直流分量檢測(cè)電路如圖1、2、3所示，其中圖1所示是一階RC低通無(wú)源濾波器，圖2所示是一階RC低通有源濾波器、圖3所示為兩級(jí)二階RC低通有源濾波器，這些傳統(tǒng)的直流分量檢測(cè)電路都有一個(gè)共同點(diǎn)就是濾除交流分量不理想，最終得到的直流分量中還含有較大的交流分量?；蛘呤禽敵鰧?duì)輸入的響應(yīng)延時(shí)過(guò)長(zhǎng)，從而使控制電路不能及時(shí)調(diào)節(jié)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服傳統(tǒng)的直流分量檢測(cè)電路濾除交流分量不理想，最終得到的直流分量中還含有較大的交流分量，或者是輸出對(duì)輸入的響應(yīng)延時(shí)過(guò)長(zhǎng)，從而使控制電路不能及時(shí)調(diào)節(jié)的不足，本實(shí)用新型提供一種精密直流分量檢測(cè)電路。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：一種精密直流分量檢測(cè)電路，對(duì)含有直流分量的交流輸入信號(hào)u_i進(jìn)行直流分量檢測(cè)，包括濾波器，其特征在于：還包括正相放大器和跟隨器、差動(dòng)放大器；所述的交流輸入信號(hào)u_i分別接所述的正相放大器和跟隨器的輸入端，所述的正相放大器和跟隨器的輸出端分別接所述的差動(dòng)放大器的兩個(gè)輸入端，所述的差動(dòng)放大器的輸出端接所述的濾波器的輸入端，所述的濾波器的輸出端輸出交流輸入信號(hào)u_i的直流分量。

本實(shí)用新型提供一種精密直流分量檢測(cè)電路對(duì)輸入信號(hào)的交流分量既能徹底地濾除，又能在輸入迅速上升或下降的情況，輸出達(dá)到穩(wěn)定值所需的時(shí)間較短。

進(jìn)一步的，上述的精密直流分量檢測(cè)電路中：所述的正相放大器包括運(yùn)算放大器IC2A、電阻R9、電阻R10、電阻R11、電容C9、電感L1、電容C15、電阻R13；

交流輸入信號(hào)u_i通過(guò)電容C9接運(yùn)算放大器IC2A的同相端、運(yùn)算放大器IC2A的同相端經(jīng)過(guò)電阻R9接地；運(yùn)算放大器IC2A的異相端通過(guò)電阻R10接地，同時(shí)，運(yùn)算放大器IC2A的異相端通過(guò)電阻R11接運(yùn)算放大器IC2A的輸出端，運(yùn)算放大器IC2A的輸出端通過(guò)由電感L1和電容C15組成的LC電路后形成正相放大器輸出信號(hào)U_c，正相放大器輸出信U_c號(hào)經(jīng)電阻R13接地。

正向放大器的目的是取出交流分量，隔離直流分量。

進(jìn)一步的，上述的精密直流分量檢測(cè)電路中：所述的跟隨器包括運(yùn)算放大器IC2B和電阻R12；交流輸入信號(hào)u_i通過(guò)電阻R12接運(yùn)算放大器IC2B的同相端，接運(yùn)算放大器IC2B的異相端接運(yùn)算放大器IC2B的輸出端形成跟隨器的輸出信號(hào)U_d。

跟隨器的目的是為了提高輸入阻抗，降低輸出阻抗，并與正向放大器中IC2A在器件本身對(duì)信號(hào)的延時(shí)起到匹配作用。

進(jìn)一步的，上述的精密直流分量檢測(cè)電路中：所述的差動(dòng)放大器包括運(yùn)算放大器IC2C、電阻R14、R15、R16、R17；

所述的正相放大器輸出信號(hào)U_c和跟隨器的輸出信號(hào)U_d分別通過(guò)電阻R14和電阻R15接所述的運(yùn)算放大器IC2C的同相端和異相端；運(yùn)算放大器IC2C的同相端還通過(guò)電阻R16接地，運(yùn)算放大器IC2C的異相端通過(guò)電阻R17接運(yùn)算放大器IC2C的輸出端形成差動(dòng)放大器的輸出信號(hào)U_e。

這里的目的是濾除高于50Hz的高頻交流分量，并進(jìn)一步放大直流分量。

進(jìn)一步的，上述的精密直流分量檢測(cè)電路中：所述的濾波器為有源濾波器，所述的有源濾波器包括運(yùn)算放大器IC2D、輸入電阻R20、濾波電阻R21、接地電容C13、濾波電容C14；

所述的運(yùn)算放大器IC2D的同相端接地、異相端通過(guò)輸入電阻R20接所述的差動(dòng)放大器的輸出信號(hào)U_e，所述的運(yùn)算放大器IC2D的異相端通過(guò)濾波電容C14接所述的運(yùn)算放大器IC2D的輸出端；所述的差動(dòng)放大器的輸出信號(hào)U_e通過(guò)接地電容C13接地，所述的差動(dòng)放大器的輸出信號(hào)U_e通過(guò)濾波電阻R21接所述的運(yùn)算放大器IC2D的輸出端形成輸出信號(hào)U_o4。

目的是濾除高于50Hz的高頻交流分量，并進(jìn)一步放大直流分量。

以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行較為詳細(xì)的說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1、是現(xiàn)有技術(shù)中的一階RC低通無(wú)源濾波電路原理圖。

圖2、是現(xiàn)有技術(shù)中的二階RC低通有源濾波電路原理圖。

圖3、是現(xiàn)有技術(shù)中的兩級(jí)二階RC低通有源濾波器電路原理圖。

圖4、是本實(shí)用新型的直流分量檢測(cè)電路原理圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)施例是一種精密直流分量檢測(cè)電路，對(duì)含有直流分量的交流輸入信號(hào)u_i進(jìn)行直流分量檢測(cè)，包括濾波器，正相放大器和跟隨器、差動(dòng)放大器；交流輸入信號(hào)u_i分別接正相放大器和跟隨器的輸入端，正相放大器和跟隨器的輸出端分別接差動(dòng)放大器的兩個(gè)輸入端，差動(dòng)放大器的輸出端接濾波器的輸入端，濾波器的輸出端輸出交流輸入信號(hào)u_i的直流分量。

如圖4所示，本實(shí)施例的電路包括三個(gè)部分。

第一部分由正相放大器和跟隨器兩支路組成。

第一支路是正相放大器IC2A，目的是取出交流分量，隔離直流分量。

其中，如圖所示，正相放大器電路包括運(yùn)算放大器IC2A、電阻R9、電阻R10、電阻R11、電容C9、電感L1、電容C15、電阻R13。

交流輸入信號(hào)u_i通過(guò)電容C9接運(yùn)算放大器IC2A的同相端、運(yùn)算放大器IC2A的同相端經(jīng)過(guò)電阻R9接地；運(yùn)算放大器IC2A的異相端通過(guò)電阻R10接地，同時(shí)，運(yùn)算放大器IC2A的異相端通過(guò)電阻R11接運(yùn)算放大器IC2A的輸出端，運(yùn)算放大器IC2A的輸出端通過(guò)由電感L1和電容C15組成的LC電路后形成正相放大器輸出信號(hào)U_c，正相放大器輸出信U_c號(hào)經(jīng)電阻R13接地。

第二支是跟隨器包括IC1B，目的是為了提高輸入阻抗，降低輸出阻抗，并與IC2A在器件本身對(duì)信號(hào)的延時(shí)起到匹配作用。u_i從IC2B的第5腳輸入，由第7腳輸出u_d。

跟隨器包括運(yùn)算放大器IC2B和電阻R12；交流輸入信號(hào)u_i通過(guò)電阻R12接運(yùn)算放大器IC2B的同相端，接運(yùn)算放大器IC2B的異相端接運(yùn)算放大器IC2B的輸出端形成跟隨器的輸出信號(hào)U_d。

第二部分電路由差動(dòng)放大器組成，目的是取出直流分量并放大，消除交流分量，圖4中，R₁₄＝R₁₅、R₁₆＝R₁₇。

如圖4所示，差動(dòng)放大器包括運(yùn)算放大器IC2C、電阻R14、電阻R15、電阻R16、電阻R17；正相放大器輸出信號(hào)U_c和跟隨器的輸出信號(hào)U_d分別通過(guò)電阻R14和電阻R15接運(yùn)算放大器IC2C的同相端和異相端；運(yùn)算放大器IC2C的同相端還通過(guò)電阻R16接地，運(yùn)算放大器IC2C的異相端通過(guò)電阻R17接運(yùn)算放大器IC2C 的輸出端形成差動(dòng)放大器的輸出信號(hào)U_e。

第三部分電路由二階RC有源濾波器組成，目的是濾除高于50Hz的高頻交流分量，并進(jìn)一步放大直流分量。

有源濾波器包括運(yùn)算放大器IC2D、輸入電阻R20、濾波電阻R21、接地電容C13、濾波電容C14；運(yùn)算放大器IC2D的同相端接地、異相端通過(guò)輸入電阻R20接差動(dòng)放大器的輸出信號(hào)U_e，運(yùn)算放大器IC2D的異相端通過(guò)濾波電容C14接運(yùn)算放大器IC2D的輸出端；差動(dòng)放大器的輸出信號(hào)U_e通過(guò)接地電容C13接地，差動(dòng)放大器的輸出信號(hào)U_e通過(guò)濾波電阻R21接運(yùn)算放大器IC2D的輸出端形成輸出信號(hào)U_o4。