分压电路参数的检测电路和电能计量芯片制造技术

本申请属于电压检测技术领域，提供了一种分压电路参数的检测电路，包括与具有第一频率的第一信号源耦合的分压电路，所述分压电路包括串联的第一分压器、第二分压器和第三分压器，所述第二分压器上并联有电压测量模块，所述检测电路还包括第二信号源；电压测量模块输入端设置用于配置输入阻抗、共模抑制以及线性度的缓冲器，电压测量模块用于检测所述第二分压器上的所述第二频率的第一信号分量，根据所述第一信号分量确定所述分压电路的电路参数是否异常。

【技术实现步骤摘要】
分压电路参数的检测电路和电能计量芯片
本申请属于电压检测
，尤其涉及一种分压电路参数的检测电路和电能计量芯片。
技术介绍
电能计量系统智能化的发展要求建立智能电网，这样可有利于加强电网的自动化和信息化，增强电网自我防护能力，更好的维护电网的运营和安全。智能电能计量系统要求实现电能计量的数字化、标准化、网络化和智能化。其数字化是指采用新技术实现新型数字式电能计量装置，实现基础数据的精准性和可靠性；其智能化是指在准确的电能计量数据的基础上，能存储用户的用电信息、电能表的工作信息(比如计量精度是否发生改变)、电能表的异常情况(短路、开路、窃电等异常情况)。因此具有精准的自动故障检测的电能表是智能电能计量系统的重要构成部分。目前，带故障检测的电压测量装置中，一般都是经过采样网络将待测量电压衰减到模数变换器(AnalogtoDigitalConverter，ADC)的输入电压安全范围以内，经过ADC转换后的数字输出进入数字处理单元进行电压幅度和相位的处理；同时经过采样网络后将专门的检测信号送给ADC，经过ADC转换后的数字输出进入数字处理单元进行电压幅度和相位的处理，通过观测检测信号的幅度和相位变化，可以知道片外采样网络中的片外组件故障，从而知道电压测量误差是多少。而由于电压测量装置的内阻不够大，和采样网络一起作用后，导致ADC输入端的检测信号幅度随ADC内阻变化而剧烈变化，因此ADC内阻随着工艺变化时会影响检测信号的测量精度；同时ADC输入端的检测信号为高共模/弱差分信号，要求ADC能够提供高共模抑制比，而一般的ADC不具有高共模抑制，会影响检测信号的测量精度。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种分压电路参数的检测电路和电能计量芯片，旨在解决现有电压测量电路由于内阻不够大和ADC不具有高共模抑制而影响测量精度问题。本申请实施例的第一方面提供一种分压电路参数的检测电路，包括与具有第一频率的第一信号源耦合的分压电路，所述分压电路包括串联的第一分压器、第二分压器和第三分压器，所述第二分压器上并联有电压测量模块，所述检测电路还包括：第二信号源，在所述第二分压器与所述第三分压器的连接端输入，所述第二信号源具有第二频率；所述电压测量模块输入端设置一按需求配置阻抗、共模抑制以及线性度的缓冲器，所述电压测量模块用于检测所述第二分压器上的所述第二频率的第一信号分量，根据所述第一信号分量确定所述分压电路的电路参数是否异常。本申请实施例的第二方面提供一种电能计量芯片，所述电能计量芯片包括上述的检测电路；所述分压电路设置于所述电能计量芯片外部。本申请实施例的第三方面提供一种电能计量芯片，包括分压电路，所述电能计量芯片还包括上述的检测电路。上述分压电路参数的检测电路在输入侧增加了一个缓冲器，缓冲器能设置成具有高输入阻抗的特性，可以消除ADC内阻有限对故障检测信号精度的影响；缓冲器还能设置具有高共模抑制的特性，可以抑制检测信号的共模部分，保证了高共模缓冲器的输出(ADC的输入)处的故障检测信号不再具有高共模信号，从而减轻了ADC的共模抑制压力，提高了故障检测信号的测量精度；同时缓冲器能设置具有高线性度的特性，可以保证电压测量装置在对强幅度的被测量电压信号进行测量时的线性度要求。附图说明图1为传统的分压电路参数的检测电路的示意图；图2为本申请第一实施例提供的分压电路参数的检测电路的模块示意图；图3为图1示出的检测电路中电压测量模块的第一实施例的原理示意图；图4为图1示出的检测电路中电压测量模块的第二实施例的原理示意图；图5为图1示出的检测电路中电压测量模块的第三实施例的原理示意图；图6为图5示出的检测电路中测量信号和检测信号的波形；图7为本申请第二实施例提供的分压电路参数的检测电路的原理示意图。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。请参阅图1，其中Vm(图1标号201)为被测量电压；虚线框100为电压采样网络，由Rext1(图1标号202)、Rint1(图1标号203)、Rint2(图1标号204)构成，采样网络的存在主要是将待检测信号衰减至ADC的安全可输入范围内；虚线框200为信号处理单元，由模数转换单元(图1标号205)和数字信号处理单元(图1标号209、210)构成，在现有方案中，虚线框200既作为测量信号处理单元，又作为检测信号处理单元；虚线框300为检测信号源，由时序开关S1、S2(图1标号206、207)和交流电流源(图1标号208)构成，在现有方案中，检测信号经过采样网络在模数单元输入端产生检测信号，检测信号经过信号处理单元产生检测值。当开关S2闭合，S1断开，此时假设交流电流源频率为fi，假设待测电压信号Vm是交流信号且频率为fu，且fi≠fu，ADC输入阻抗定义为Radc,in。定义交流电流源经过电阻分压器在ADC输入端产生的电压信号为U0,fi_1。单独计算交流电流源经过电阻分压器产生的差分电压信号U0,fi_1_dm：由于电压测量中，一般都是经过采样网络将待测量电压衰减到ADC的输入电压安全范围以内，常用的Rext1为1Mohms，Rint1/Rint2为1Kohms，如果ADC内阻Radc,in在200K～220Kohms之间变化(工艺参数决定了ADC内阻变化范围)，则检测信号的差分电压部分U0,fi_1_dm变化了大约为8％左右，因此严重影响了检测信号的测量精度。单独计算交流电流源经过电阻分压器产生的共模电压信号U0,fi_1_cm：根据常用的Rext1/Rint1/Rint2以及ADC内阻Radc,in值，可以得到U0,fi_1的共模信号比差分信号高300倍以上，因此的ADC本身存在随机失配会把U0,fi_1的共模信号转化为差分信号，同样影响检测信号的测量精度。电压测量装置在对故障检测信号进行测量的同时，也需要进行正常的电压测量，这个被测量的电压信号是强差分信号，要求电压测量装置具有高线性度的特征。请参阅图2，本申请一实施例提供的分压电路参数的检测电路在上述传统方案的基础上，并省略Rext1、Rint1之间接入的信号源，在ADC前面增加了一个高输入阻抗/高共模抑制/高线性度的缓冲器。因此，本实施例提供的分压电路参数的检测电路包括与具有第一频率的第一信号源10耦合的分压电路20，分压电路20包括串联的第一分压器21、第二分压器22以及第三分压器23，第二分压器22上并联有电压测量模块30，检测电路还包括第二信号源40，第二信号源40在第二分压器303与第三分压器的连接端输入，第二信号源40具有第二频率；电压测量模块30输入端设置用于配置输入阻抗、共模抑制以及线性度的缓冲器31，电压测量模块30用于检测第二分压器22上的第二频率的第一信号分量，根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分压电路参数的检测电路，包括与具有第一频率的第一信号源耦合的分压电路，所述分压电路包括串联的第一分压器、第二分压器和第三分压器，所述第二分压器上并联有电压测量模块，其特征在于，所述检测电路还包括：/n第二信号源，在所述第二分压器与所述第三分压器的连接端输入，所述第二信号源具有第二频率；/n所述电压测量模块输入端设置用于配置输入阻抗、共模抑制以及线性度的缓冲器，所述电压测量模块用于检测所述第二分压器上的所述第二频率的第一信号分量，根据所述第一信号分量确定所述分压电路的电路参数是否异常。/n

【技术特征摘要】
1.一种分压电路参数的检测电路，包括与具有第一频率的第一信号源耦合的分压电路，所述分压电路包括串联的第一分压器、第二分压器和第三分压器，所述第二分压器上并联有电压测量模块，其特征在于，所述检测电路还包括：
第二信号源，在所述第二分压器与所述第三分压器的连接端输入，所述第二信号源具有第二频率；
所述电压测量模块输入端设置用于配置输入阻抗、共模抑制以及线性度的缓冲器，所述电压测量模块用于检测所述第二分压器上的所述第二频率的第一信号分量，根据所述第一信号分量确定所述分压电路的电路参数是否异常。


2.如权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述缓冲器的输入阻抗为100Mohms以上。


3.如权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述电压测量模块包括第一缓冲器、第二缓冲器、电压测量单元以及测量校正单元，其中:
所述第一缓冲器用于配置输入阻抗和共模抑制，所述第一缓冲器与所述第二分压器并联，所述测量校正单元与所述第一缓冲器连接；所述测量校正单元用于检测所述第二分压器上的所述第二频率的第一信号分量，根据所述第一信号分量确定所述分压电路的电路参数是否异常，当电路参数异常时校正所述分压电路参数；
所述第二缓冲器用于配置线性度，所述第二缓冲器与所述第二分压器并联，所述电压测量单元与所述第二缓冲器连接；所述电压测量单元用于检测所述第二分压器上的所述第一频率的第二信号分量，根据所述第二信号分量以及校正后的所述分压电路参数进行电压测量。


4.如权利要求3所述的检测电路，其特征在于，所述电压测量模块还包括误差校正开关，所述误差校正开关与所述第二分压器并联，所述误差校...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈世超，许建超，夏书香，苗书立，
申请(专利权)人：深圳市锐能微科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44