一种多通道隔离型采样SIP制造技术

本实用新型专利技术公开一种多通道隔离型采样SIP，属于隔离电源采样技术领域。所述多通道隔离型采样SIP包括多条隔离型高电压采样电路，每条隔离型高电压采样电路均包括依次相连的分压电路、信号调理电路、A/D转换电路、数字隔离器电路；其中，每条隔离型高电压采样电路中的数字隔离器电路均与MCU电路相连接；所述MCU电路分别与晶振、收发器电路和温度传感器电路相接。

A Multichannel Isolated Sampling SIP

The utility model discloses a multi-channel isolated sampling SIP, which belongs to the technical field of isolated power supply sampling. The multi-channel isolation sampling SIP includes a plurality of isolation high voltage sampling circuits, each isolation high voltage sampling circuit includes successively connected voltage dividing circuit, signal conditioning circuit, A/D conversion circuit and Digital Isolator circuit, in which the digital isolator circuit in each isolation high voltage sampling circuit is connected with MCU circuit, and the MCU circuit is respectively connected with crystal oscillator, signal conditioning circuit and Digital Isolator circuit. The transceiver circuit is connected with the temperature sensor circuit.

【技术实现步骤摘要】
一种多通道隔离型采样SIP
本技术涉及隔离电源采样
，特别涉及一种多通道隔离型采样SIP。
技术介绍
随着科学技术的发展，工业现场、医疗设备、试验研究等领域对数据采集提出了越来越高的需求，其中采集模块的采集精度、抗干扰能力、功能集成度、安全可靠性、智能化控制、安装方式、成本及尺寸等都是用户考察的重点。现阶段国内外的同类产品，采集多路信号时，不能实现输入信号间相互隔离；电源处理上选用大量的功率电阻降压，热耗大、体积大；模拟电平隔离上采用光电耦合器，线性度差；无法通过串口实现智能化隔离控制；这些都制约了隔离采样的抗干扰、小型化、低功耗、低成本需求。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种多通道隔离型采样SIP，以解决传统电源采样电路对隔离、精度、速度、智能化、功耗、成本及尺寸的需求。为解决上述技术问题，本技术提供一种多通道隔离型采样SIP，包括多条隔离型高电压采样电路，每条隔离型高电压采样电路均包括依次相连的分压电路、信号调理电路、A/D转换电路、数字隔离器电路；其中，每条隔离型高电压采样电路中的数字隔离器电路均与MCU电路相连接；所述MCU电路分别与晶振、收发器电路和温度传感器电路相接。可选的，所述数字隔离器电路为集成DC-DC的数字隔离器电路，所述集成DC-DC的数字隔离器电路包括隔离DC-DC和四通道数字隔离器。可选的，所述隔离DC-DC带隔离副边控制功能；所述四通道数字隔离器基于iCoupler技术。可选的，所述收发器电路为集成DC-DC的收发器电路，所述集成DC-DC的收发器电路包括隔离DC-DC和隔离收发器。可选的，所述收发器电路为RS485收发器电路或者RS422收发器电路。可选的，所述多通道隔离型采样SIP还包括稳压电路，将外部的单电源+5V稳压至+3.3V为所述数字隔离器电路、所述MCU电路、所述晶振、所述收发器电路和所述温度传感器电路供电。可选的，所述分压电路为串联的两个电阻，将待采样的直流电压分压至2V。可选的，所述信号调理电路包括相串联的一对瞬态抑制二极管、一个轨到轨运放及一个RC滤波器。可选的，所述隔离型高电压采样电路的数量为12条。在本技术中提供了一种多通道隔离型采样SIP，具有以下有益效果：（1）12路采样通道输入间相互隔离，不共地，在不影响信号传输的情况下，将相互关联的多部分电路隔开，使各部分之间无电气连接，达到抑制干扰、采集电压的目的；（2）采用单电源+5V供电，通过13个DC/DC分别产生13路隔离不共地的+3.3V，供给12个隔离电压采集通道及1个隔离RS422收发器。该解决方案解决了目前隔离式电源模块-电源模块体积庞大、且输出调节不佳的问题；（3）在数字信号端进行隔离、避免了常规使用隔离放大器或光电耦合器进行模拟信号隔离引起的体积大、采集精度差、线性度差及接地环路干扰等问题；（4）集成DC-DC的隔离RS-485/422收发器具备真正的故障安全特性，针对总线空闲、开路和短路状况，可提供逻辑高电平接收器输出；（5）四通道数字隔离器对电源和模拟信号链与主机控制器之间的所有必要信号提供2500Vdc隔离；（6）内置的温度传感器可采集环境温度并反馈至MCU电路进行处理，补偿各采集通道内元器件温漂导致的高低温下精度问题。（7）对于12个通道的应用，多个AD的SPI接口可菊花链形式连接，且不需要额外的外部数字I/O电路，节省MCU电路的资源，简化设计。附图说明图1是本技术提供的多通道隔离型采样SIP的原理框图；图2是本技术提供的多通道隔离型采样SIP的电路图；图3是集成DC-DC的数字隔离器电路的原理框图；图4是集成DC-DC的RS422收发器电路的原理框图；图5是本技术提供的多通道隔离型采样SIP的腔内基板正面布局示意图；图6是本技术提供的多通道隔离型采样SIP的腔内基板背面布局示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术提出的一种多通道隔离型采样SIP作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本技术实施例的目的。实施例一本技术提供了一种多通道隔离型采样SIP，其原理结构如图1所示。所述多通道隔离型采样SIP包括多条隔离型高电压采样电路，每条隔离型高电压采样电路均包括依次相连的分压电路1、信号调理电路2、A/D转换电路3、数字隔离器电路4；其中，每条隔离型高电压采样电路中的数字隔离器电路4均通过SPI接口与MCU电路5相连接；所述MCU电路5分别与晶振6、收发器电路7和温度传感器电路8相接。具体的，所述隔离型高电压采样电路的数量为12条。具体的，所述分压电路1用于检测电压信号；所述信号调理电路2用于防浪涌及电平缓冲驱动；所述A/D转换电路3用于对模拟电平进行高精度A/D转换；所述数字隔离器电路4用于实现电源隔离及数字信号隔离；所述MCU电路5用于数据存储及数据处理；所述晶振6用于给所述MCU电路5提供稳定的时钟信号；所述收发器电路7用于产生隔离副边电源及收发功能；所述温度传感器电路8用于改善SIP的高低温下采集精度。进一步的，所述多通道隔离型采样SIP还包括稳压电路，用于将外部的单电源+5V稳压至+3.3V为所述数字隔离器电路4、所述MCU电路5、所述晶振6、所述收发器电路7和所述温度传感器电路8供电。具体的，如图2所示为多通道隔离型采样SIP的电路图。以第一条隔离型高电压采样电路为例，设置于待采样的母线的正母线IN1+和负母线IN1-之间串接有分压电路1，所述分压电路1为串联的两个电阻，能够将待采样的0~100V直流电压分压至2.0V。针对不同的待采样电压，可更换分压电路中电阻的阻值使分压至2.0V。分压得到的2.0V送至所述信号调理电路2；所述信号调理电路2包括一对瞬态抑制二极管、一个轨到轨运放和一个RC滤波器。其中一对瞬态抑制二极管可去除分压后的浪涌，保护后级器件的安全工作，轨到轨运放对输入的模拟电压进行缓冲及驱动，以保证后续的A/D转换电路3获得最佳性能，当A/D转换电路3内部采样保持开关从保持切换到采样时，缓冲器可将信号源与A/D转换电路3输入产生的瞬变相互隔离。驱动A/D转换电路3中的缓冲器必须从该瞬变中恢复，并在A/D转换电路3采集时间之内建立至所需精度；RC滤波器用于降低带外噪声，抑制低频工业噪声；经信号调理电路2后模拟电压送至A/D转换电路3，完成模拟电压到数字串码的转换；具体的，所述A/D转换电路3兼容SPI接口；优选的，所述数字隔离器电路4为集成DC-DC的数字隔离器电路，其原理框图见图3，其包括隔离DC-DC和四通道数字隔离器；其中所述隔离DC-DC带隔离副边控制功能，对外部的单电源5V经稳压电路U5稳压产生的3.3V电压进行隔离输出，产生副边隔离电压3.3V-ISO1，3.3V-ISO1用于前级的所述信号调理电路2及所述A/D转换电路3供电；四通道数字隔离器基于iCoupler技术，用来在信号链与系统微控制器之间建立隔离，实现所述A/D转换电路3的SPI接口与所述MCU电路5的隔离互连，数字隔离器比光隔离器性能更佳，尤其是需要多通道隔离的场合。集成式设计将电路与本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多通道隔离型采样SIP，其特征在于，包括多条隔离型高电压采样电路，每条隔离型高电压采样电路均包括依次相连的分压电路、信号调理电路、A/D转换电路、数字隔离器电路；其中，每条隔离型高电压采样电路中的数字隔离器电路均与MCU电路相连接；所述MCU电路分别与晶振、收发器电路和温度传感器电路相接。

【技术特征摘要】
1.一种多通道隔离型采样SIP，其特征在于，包括多条隔离型高电压采样电路，每条隔离型高电压采样电路均包括依次相连的分压电路、信号调理电路、A/D转换电路、数字隔离器电路；其中，每条隔离型高电压采样电路中的数字隔离器电路均与MCU电路相连接；所述MCU电路分别与晶振、收发器电路和温度传感器电路相接。2.如权利要求1所述的多通道隔离型采样SIP，其特征在于，所述数字隔离器电路为集成DC-DC的数字隔离器电路，所述集成DC-DC的数字隔离器电路包括隔离DC-DC和四通道数字隔离器。3.如权利要求2所述的多通道隔离型采样SIP，其特征在于，所述隔离DC-DC带隔离副边控制功能；所述四通道数字隔离器基于iCoupler技术。4.如权利要求1所述的多通道隔离型采样SIP，其特征在于，所述收发器电路为集成DC-DC的收发器电路，所述集成DC-DC...

【专利技术属性】
技术研发人员：仲凯，吴松，居靖，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十八研究所，
类型：新型
国别省市：江苏,32