一种小型电压传感器电路制造技术

本发明专利技术提出了一种小型电压传感器电路，涉及小型电压传感器技术领域，该小型电压传感器电路包括：电阻网络电路、隔离运放N2、差分运算放大器N3；所述电阻网络电路用于将测量信号按比例转化为低压信号输出，其输出端连接到隔离运放N2的输入端；所述隔离运放N2的输出端连接到差分运算放大器N3的输入端；所述差分运算放大器N3的输出端输出电压信号。该小型电压传感器电路具有良好的抗磁场干扰能力和绝缘耐压强度。

A small voltage sensor circuit

【技术实现步骤摘要】
一种小型电压传感器电路
本专利技术涉及小型电压传感器
，尤其涉及一种小型电压传感器电路。
技术介绍
目前应用较广的小型电压传感器，原边测试高压信号是通过传感器外部串联大量电阻进行分压、经原边线圈转化成电流，再由磁隔离转化成次边线圈电流。为保证原次边信号的绝缘强度，需要将原次边线圈之间的距离在有限的空间内进行扩充，只能采取将线圈的线径不断缩小，随之而来增加了线圈伤线的风险。加上采用磁隔离引入磁场干扰，也会影响到传感器测试精度。小型电压传感器应用的高压测试环境中，可能存在瞬时高电压、共模电压和共地点电位波动，使测量系统受损、影响到传感器的测量精度，因此需要用到电气隔离技术。传感器常用的信号隔离技术为光电隔离、磁隔离和芯片隔离。光电隔离是通过光敏元件实现信号隔离传递，由于功耗较大、传输速率低等诸多问题，逐渐被磁隔离和芯片隔离替代。磁隔离是通过原次边两个线圈之间电磁感应进行隔离转换，可以做到高速传输信号，但容易受到磁场干扰，目前市场上大多数传感器都是采用磁隔离。对于小型电压传感器来说，采用磁隔离，传感器会因结构紧凑容易出现线圈伤线，输出信号较弱容易受到磁场干扰。芯片隔离是通过芯片内部的电容实现了原次边隔离，抗磁场干扰能力强，但普通的隔离芯片隔离方案绝缘耐压强度不高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种小型电压传感器电路，具有良好的抗磁场干扰能力和绝缘耐压强度。该小型电压传感器电路包括：电阻网络电路、隔离运放N2、差分运算放大器N3；所述电阻网络电路用于将测量信号按比例转化为低压信号输出，其输出端连接到隔离运放N2的输入端；所述隔离运放N2的输出端连接到差分运算放大器N3的输入端；所述差分运算放大器N3的输出端输出电压信号。进一步地，所述电阻网络电路包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻Rz、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第一磁珠Z1、第二磁珠Z2；第一电阻R1的第一端为测量信号的第一输入端-HT；第一电阻R1的第二端连接到第一磁珠Z1的第一端；第一磁珠Z1的第二端连接到第三电阻R3的第一端；第三电阻R3的第二端连接到第七电阻R7的第一端；第七电阻R7的第二端连接到隔离运放N2的第一输入端；第二电阻R2的第一端为测量信号的第二输入端+HT；第二电阻R2的第二端连接到第二磁珠Z2的第一端；第二磁珠Z2的第二端连接到第四电阻R4的第一端；第四电阻R4的第二端连接到第八电阻R8的第一端；第八电阻R8的第二端连接到隔离运放N2的第二输入端；第三电阻R3的第一端通过第一电容C1接地，第二端通过第三电容C3接地；第四电阻R4的第一端通过第二电容C2接地，第二端通过第四电容C4接地；第三电阻R3的第二端与第四电阻R4的第二端之间连接有第九电阻Rz；第三电阻R3的第二端连接到第五电阻R5的第一端；第五电阻R5的第二端通过第五电容C5接地；第四电阻R4的第二端连接到第六电阻R6的第一端；第六电阻R6的第二端通过第六电容C6接地；第五电阻R5的第二端和第六电阻R6的第二端加载有输入电压V1。进一步地，所述电阻网络电路还包括：第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9；其中，第九电容C9设置在隔离运放N2的第一输入端与第二输入端之间；第七电阻R7的第二端通过第七电容C7接地；第八电阻R8的第二端通过第八电容C8接地。进一步地，所述小型电压传感器电路还具有电源电路；所述电源电路包括：变压器TS1、变压器驱动器N1、第一二极管VD1、第二二极管VD2、第三二极管VD3、第四二极管VD4、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13；所述变压器TS1具有第一原边线圈T1、第二原边线圈T2；第一原边线圈T1的第一端和第二原边线圈T2的第一端连接到供电电压VCC；第一原边线圈T1的第二端连接到变压器驱动器N1的第一输出端，第二原边线圈T2的第二端连接到变压器驱动器N1的第二输出端；变压器驱动器N1的第一输出端与第二输出端输出相位相反的方波信号；变压器驱动器N1的第一输出端连接到第十电容C10的第一端；第十电容C10的第二端连接到第一二极管VD1的负极和第二二极管VD2的正极；第二二极管VD2的负极通过第十一电容C11连接到第一二极管VD1的正极；第二二极管VD2的负极接地；第一二极管VD1的正极形成有第一电源输出端V2；变压器驱动器N1的第二输出端连接到第十二电容C12的第一端；第十二电容C12的第二端连接到第三二极管VD3的负极和第四二极管VD4的正极；第四二极管VD4的负极通过第十三电容C13接地；第三二极管VD3的正极连接到供电电压VCC；第四二极管VD4的负极形成有第二电源输出端V3；第一电源输出端V2和第二电源输出端V3用于分别给差分运算放大器N3的正负电源供电。进一步地，所述电源电路还包括：第五二极管VD5、第六二极管VD6、第十四电容C14、第十五电容C15、第十六电容C16、第十七电容C17、稳压器N4；所述变压器TS1还具有第一次边线圈T3、第二次边线圈T4；第一次边线圈T3的第一端和第二次边线圈T4的第一端接地；第一次边线圈T3的第二端连接到第五二极管VD5的正极；第二次边线圈T4的第二端通过第十四电容C14连接到第六二极管VD6的正极；第五二极管VD5的负极和第六二极管VD6的负极共同连接到稳压器N4输入端；稳压器N4输入端通过第十五电容C15接地；稳压器N4的输出端通过并联的第十六电容C16、第十七电容C17接地；稳压器N4的输出端形成有第三电源输出端VCC1；所述第三电源输出端VCC1用于为隔离运放N2供电。进一步地，隔离运放N2的输入电路与输出电路之间的隔离层可承受长达一分钟的5kVRMS绝缘电压。进一步地，所述变压器驱动器N1包括：用作电源开关的两个MOS管，两个MOS管设定为交替导通。本专利技术提出一种小型电压传感器电路，原边测试高压信号直接经过传感器内部的电阻网络电路分压、再由隔离运放进行信号隔离转换，传递到次边电路，可以有效解决采用磁隔离方式带来的问题。本申请的技术方案可应用在小型电压传感器中，同时具有良好的抗磁场干扰能力和绝缘耐压强度。附图说明图1是本专利技术实施例中小型电压传感器电路的示意框图。图2是本专利技术实施例中小型电压传感器电路的电路图。图3是本专利技术实施例中电源电路的电路图。具体实施方式以下是本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。参考图1和图2，该小型电压传感器电路包括：电阻网络电路、隔离运放N2、差分运算放大器N3；电阻网络电路用于将测量信号按比例转化为低压信号输出，其输出端连接到隔离运放N2的输入端；所述隔离运放N2的输出端连接到差分运算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小型电压传感器电路，其特征在于，该小型电压传感器电路包括：电阻网络电路、隔离运放(N2)、差分运算放大器(N3)；/n所述电阻网络电路用于将测量信号按比例转化为低压信号输出，其输出端连接到隔离运放(N2)的输入端；所述隔离运放(N2)的输出端连接到差分运算放大器(N3)的输入端；所述差分运算放大器(N3)的输出端输出电压信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种小型电压传感器电路，其特征在于，该小型电压传感器电路包括：电阻网络电路、隔离运放(N2)、差分运算放大器(N3)；
所述电阻网络电路用于将测量信号按比例转化为低压信号输出，其输出端连接到隔离运放(N2)的输入端；所述隔离运放(N2)的输出端连接到差分运算放大器(N3)的输入端；所述差分运算放大器(N3)的输出端输出电压信号。


2.根据权利要求1所述的小型电压传感器电路，其特征在于，所述电阻网络电路包括：第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第八电阻(R8)、第九电阻(Rz)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第四电容(C4)、第五电容(C5)、第六电容(C6)、第一磁珠(Z1)、第二磁珠(Z2)；
第一电阻(R1)的第一端为测量信号的第一输入端(-HT)；第一电阻(R1)的第二端连接到第一磁珠(Z1)的第一端；第一磁珠(Z1)的第二端连接到第三电阻(R3)的第一端；第三电阻(R3)的第二端连接到第七电阻(R7)的第一端；第七电阻(R7)的第二端连接到隔离运放(N2)的第一输入端；
第二电阻(R2)的第一端为测量信号的第二输入端(+HT)；第二电阻(R2)的第二端连接到第二磁珠(Z2)的第一端；第二磁珠(Z2)的第二端连接到第四电阻(R4)的第一端；第四电阻(R4)的第二端连接到第八电阻(R8)的第一端；第八电阻(R8)的第二端连接到隔离运放(N2)的第二输入端；
第三电阻(R3)的第一端通过第一电容(C1)接地，第二端通过第三电容(C3)接地；第四电阻(R4)的第一端通过第二电容(C2)接地，第二端通过第四电容(C4)接地；
第三电阻(R3)的第二端与第四电阻(R4)的第二端之间连接有第九电阻(Rz)；第三电阻(R3)的第二端连接到第五电阻(R5)的第一端；第五电阻(R5)的第二端通过第五电容(C5)接地；第四电阻(R4)的第二端连接到第六电阻(R6)的第一端；第六电阻(R6)的第二端通过第六电容(C6)接地；第五电阻(R5)的第二端和第六电阻(R6)的第二端加载有输入电压(V1)。


3.根据权利要求2所述的小型电压传感器电路，其特征在于，所述电阻网络电路还包括：第七电容(C7)、第八电容(C8)、第九电容(C9)；其中，第九电容(C9)设置在隔离运放(N2)的第一输入端与第二输入端之间；第七电阻(R7)的第二端通过第七电容(C7)接地；第八电阻(R8)的第二端通过第八电容(C8)接地。


4.根据权利要求1所述的小型电压传感器电路，其特征在于，所述小型电压传感器电路还具有电源电路；所述电源电路包括：变压器(TS1)、变压器驱动器(N1)、第一二极管(VD1)、第二二极管(VD2)、第三二极管(VD3...

【专利技术属性】
技术研发人员：周俊，王雷，郑华雄，任浩，王庆欢，陈浩，
申请(专利权)人：宁波中车时代传感技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33