一種直流高電壓隔離采樣電路的制作方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電壓采樣技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種直流高電壓隔離采樣電路。
【【背景技術(shù)】】
[0002]近二十年來，我國電力工業(yè)飛速發(fā)展，需求容量日益增加，負(fù)荷的種類也越來越多，用戶對電能質(zhì)量的影響越來越大，而且對電能質(zhì)量的要求也越來越高。為了改善電能質(zhì)量，出現(xiàn)了許多新型電能質(zhì)量改善設(shè)備，如SVG(靜止無功發(fā)生器)及APF(有源濾波器)等等。這些設(shè)備的基本原理就是由控制電路發(fā)出連續(xù)的脈沖度和相位都可調(diào)的HVM脈沖，去控制大功率晶體管(如晶閘管、IGCT、IGBT等)的導(dǎo)通和截至，產(chǎn)生相位與用戶負(fù)載相反的諧波和無功電流，從而抵消用戶負(fù)載產(chǎn)生的諧波和無功。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003]但是，上面提到的這些設(shè)備內(nèi)部都會產(chǎn)生一個(gè)或幾個(gè)電壓很高的直流電壓(電壓約為800?1500V)。這些直流電壓的穩(wěn)定度是影響補(bǔ)償效果的一個(gè)重要因素。因此，需要準(zhǔn)確控制這些直流電壓的穩(wěn)定性。要控制這些直流電壓，首先就要測量準(zhǔn)確這些電壓。
[0004]現(xiàn)在的SVG(靜止無功發(fā)生器)及APF(有源濾波器)測量直流電壓，絕大部分都是使用霍爾元件。霍爾元件具有相應(yīng)速度快，測量精度高，能準(zhǔn)確地跟蹤直流電壓等優(yōu)點(diǎn)。但是，其測量時(shí)需由被測電壓通過外接電阻提供約20mA的電流。這個(gè)電流會產(chǎn)生約20W左右的有功損耗，該損耗不僅降低補(bǔ)償?shù)男Ч?，而且非常不利于設(shè)備穩(wěn)定工作。
[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種可顯著降低采樣電阻的有功損耗，減少電路發(fā)熱，且抗干擾能力極強(qiáng)，性能穩(wěn)定、可靠的直流高電壓隔離采樣電路。
[0006]本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:
[0007]—種直流高電壓隔離采樣電路，包括有隔離電源變換電路、分壓電路、直流電壓隔離變換電路和差分放大電路;其中，所述分壓電路設(shè)于直流電壓隔離變換電路的采樣電壓輸入端上，所述直流電壓隔離變換電路的隔離差分直流電壓輸出端與差分放大電路的電壓輸入端連接，所述差分放大電路的電壓輸入端與后級控制電路連接、供給采樣的直流電壓；而且所述隔離電源變換電路的隔離電源輸出端與直流電壓隔離變換電路的電源輸入端連接、供給工作電源。
[0008]進(jìn)一步地，所述隔離電源變換電路包括電源隔離芯片UlO和濾波電容器C6?C15;其中，所述電源隔離芯片UlO的內(nèi)部集成有振蕩電路和微型變壓器，所述濾波電容器C6?C9并接在電源隔離芯片UlO的正極電源引腳VCCl和接地引腳GNDl之間，所述濾波電容器ClO?C15并接在電源隔離芯片UlO的隔離電源輸出引腳VISO和接地引腳GND2之間；而且所述電源隔離芯片UlO的隔離電源輸出引腳VISO與直流電壓隔離變換電路的電源輸入端連接。
[0009]進(jìn)一步地，所述隔離電源變換電路還包括有用于降低隔離電源的紋波和噪聲的濾波電感L3，所述濾波電感L3串聯(lián)在電源隔離芯片UlO的隔離電源輸出引腳VISO上，位于濾波電容器ClO和Cll與濾波電容器C12、13之間。
[0010]進(jìn)一步地，所述電源隔離芯片UlO是ADI公司生產(chǎn)的ADUM6000電源隔離芯片，所述濾波電容器C6?C15是小型陶瓷濾波電容器。
[0011 ]進(jìn)一步地，所述直流電壓隔離變換電路包括隔離A-D-A轉(zhuǎn)換芯片Ul、二極管Dl、電容器C3、C4和C216;其中，所述二極管Dl和電容器C3并接在隔離A-D-A轉(zhuǎn)換芯片Ul的采樣電壓輸入端上，所述電容器C216并接在隔離A-D-A轉(zhuǎn)換芯片Ul的隔離電源輸入引腳IDDl上，所述電容器C4并接在工作電源引腳IDD2上；而且所述隔離A-D-A轉(zhuǎn)換芯片Ul的隔離差分直流電壓輸出端與差分放大電路的電壓輸入端連接。
[0012]進(jìn)一步地，所述分壓電路包括有電阻Rl?Rll，所述電阻Rl?R5串聯(lián)后連接在隔離A-D-A轉(zhuǎn)換芯片Ul的同相采樣電壓輸入端上，所述電阻R6?RlO串聯(lián)后連接在隔離A-D-A轉(zhuǎn)換芯片Ul的反相采樣電壓輸入端上;所述電阻Rll是負(fù)載電阻，與二極管Dl和電容器C3—起并接在隔離A-D-A轉(zhuǎn)換芯片Ul的采樣電壓輸入端上。
[0013]進(jìn)一步地，所述隔離A-D-A轉(zhuǎn)換芯片Ul的采樣電壓輸入端還設(shè)有低通濾波電路，所述低通濾波電路包括濾波電感LI和L2、電容器Cl和C2;其中，所述濾波電感LI與電阻Rl?R5串聯(lián)后連接在隔離A-D-A轉(zhuǎn)換芯片Ul的同相采樣電壓輸入端上，所述濾波電感L2與電阻R6?RlO串聯(lián)后連接在隔離A-D-A轉(zhuǎn)換芯片Ul的反相采樣電壓輸入端上，所述電容器Cl和C2分別并聯(lián)接在隔離A-D-A轉(zhuǎn)換芯片Ul的反相采樣電壓輸入端和同相采樣電壓輸入端上。
[0014]進(jìn)一步地，所述隔離A-D-A轉(zhuǎn)換芯片Ul是Avago Technologies公司生產(chǎn)的ACPL-87B隔離模擬信號轉(zhuǎn)換芯片。
[0015]進(jìn)一步地，所述差分放大電路包括差分放大器、電阻R12?R15、電容器C5和C6，所述差分放大器)的同相電壓輸入端和反相電壓輸入端分別串聯(lián)電阻R13和R12后與隔離A-D-A轉(zhuǎn)換芯片Ul的隔離差分直流電壓輸出端連接，所述電容器C5和電阻R14并聯(lián)后連接在差分放大器的同相電壓輸入端上，所述電容器C6和電阻Rl 5并聯(lián)后連接在差分放大器的反相電壓輸入端和電壓輸入端上。
[0016]本發(fā)明的有益效果如下:
[0017]本發(fā)明通過采用上述技術(shù)方案，即可顯著降低采樣電阻的有功損耗，減少電路發(fā)熱，而且通過采用在電源隔離芯片上外接幾個(gè)濾波電容器的結(jié)構(gòu)以抵御瞬態(tài)電脈沖群干擾，使整個(gè)直流高電壓隔離采樣電路能抵御GB14598.10規(guī)定的3級快速瞬變干擾，抗干擾能力極強(qiáng)，性能非常穩(wěn)定、可靠。
【【附圖說明】】
[0018]圖1是本發(fā)明所述一種直流高電壓隔離采樣電路實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理示意框圖；
[0019]圖2是本發(fā)明所述一種直流高電壓隔離采樣電路實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0020]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0021]如圖1和圖2中所示:
[0022]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種直流高電壓隔離采樣電路，包括有隔離電源變換電路1、分壓電路2、直流電壓隔離變換電路3和差分放大電路4;其中，所述分壓電路2設(shè)于直流電壓隔離變換電路3的采樣電壓輸入端上，所述直流電壓隔離變換電路3的隔離差分直流電壓輸出端與差分放大電路4的電壓輸入端連接，所述差分放大電路4的電壓輸入端與后級控制電路連接、供給采樣的直流電壓;而且隔離電源變換電路I的隔離電源輸出端與直流電壓隔離變換電路3的電源輸入端連接、供給工作電源。
[0023]具體結(jié)構(gòu)可以如圖2，所述隔離電源變換電路I包括電源隔離芯片UlO和濾波電容器C6?C15;所述電源隔離芯片UlO可以是ADI公司生產(chǎn)的ADUM6000電源隔離芯片，其內(nèi)部集成有振蕩電路和微型變壓器;所述濾波電容器C6?C15可以是小型陶瓷濾波電容器(電容值約為2pF)，其中，所述濾波電容器C6?C9并接在電源隔離芯片UlO的正極電源引腳VCCl和接地引腳GNDl之間，所述濾波電容器ClO?C15并接在電源隔離芯片UlO的隔離電源輸出引腳VISO和接地引腳GND2之間；而且電源隔離芯片UlO的隔離電源輸出引腳VISO與直流電壓隔離變換電路3的電源輸入端連接。所述直流電壓隔離變換電路3包括隔離A-D-A轉(zhuǎn)換芯片U1、二極管Dl、電容器C3、C4和C2 16;其中，所述隔離A-D-A轉(zhuǎn)換芯片Ul可以是AvagoTechnologies公司生產(chǎn)的ACPL-87B隔離模擬信號轉(zhuǎn)換芯片，所述二極管Dl和電容器C3并接在隔離A-D-A轉(zhuǎn)換芯片Ul的采樣電壓輸入端上，所述電容器C216并接在隔離A-D-A轉(zhuǎn)換芯片Ul的隔離電源輸入引腳IDDl上，所述電容器C4并接在工作電源引腳IDD2上；而且所述隔離A-D-A轉(zhuǎn)換芯片Ul的隔離差分直流電壓輸出端與差分放大電路4的電壓輸入端連接。所述分壓電路2包括有電阻Rl?Rll，所述電阻Rl?R5串聯(lián)后連接在隔離A-D-A轉(zhuǎn)換芯片Ul的同相采樣電壓輸入端上，所述電阻R6?RlO串聯(lián)后連接在隔離A-D-A轉(zhuǎn)換芯片Ul的反相采樣電壓輸入端