有源型模拟信号10KVAC隔离变送器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种有源型模拟信号10KVAC隔离变送器，它涉及工业自动化测量测控技术领域。输入阻抗变换电路通过VI转换电路与信号调制电路连接，信号调制电路对输入信号进行调制，然后经信号耦合10KVAC高隔离电路实现10KVAC隔离，信号解调电路对信号进行解调，整流滤波后输出与输入电流信号成线性的电流信号，经IV转换电路变换成电压信号，减法运算后对电压信号进行滤波处理，电压放大缓冲输出电路将电压信号进行放大到所需输出电压值，缓冲处理输出电路完成阻抗匹配输出。本实用新型专利技术保证信号输入输出实现10KVAC高隔离，转换精度高，具有灵活的信号放大隔离变送功能，使用方便，适用性广，应用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】
有源型模拟信号10KVAC隔离变送器
本技术涉及的是工业自动化测量测控
，具体涉及有源型模拟信号10KVAC隔离变送器。
技术介绍
随着科学技术的发展，工业现场、电力监控、医疗设备、试验研究等领域对远程监控设备要求也越来越多。而对远程设备控制模块的隔离耐压、控制精度、抗干扰能力、安全可靠性、高效节能环保、降低应用成本、智能化程度、安装方式等都有比较高的要求。目前国内外信号隔离器高端产品隔离耐压强度到达3000VDC/min，主流隔离耐压强度到达2500VDC/min，常规信号隔离器隔离耐压强度在1000-2000VDC/min。然而这些产品只能满足部分低隔离耐压需求产品的应用，针对于部分现场需要更高隔离耐压产品的应用却显得不足。比如很多电力的数据采集应用，要求隔离电压最少需要3000VDC，甚至4000VAC以上，医疗行业的应用，一般都要4000VAC或6000VDC，甚至更高。目前市场有高隔离耐压这方面的需求，但却没有相应更高隔离耐压的模拟量信号隔离产品。由于信号的长距离传输，被测信号、上位机和执行设备的地线之间的电压差可能达到几十、几百甚至上千上万伏特，如果不隔离直接转换就会有数据不准确、跳动等现象，严重时可能损坏设备或造成人身安全，所以必须采取隔离措施。在工业、电力、医疗等监测控制领域，模拟信号高耐压隔离转换器件起着越来越重要作用，在工业现场使用的传感器要实现信号匹配的应用，除了考虑地线环绕因素外，还必须进行输出模拟信号的隔离放大转换，这种输出信号的隔离放大转换如果购买专用有源型转换设备，隔离耐压低、价格高、体积大，功耗大，发热量高；而无源型转化设备则对信号变送不够灵活，对信号负载能力要求也必较高。为了解决上述问题，设计一种新型的有源型模拟信号10KVAC隔离变送器尤为必要。
技术实现思路
针对现有技术上存在的不足，本技术目的是在于提供一种有源型模拟信号10KVAC隔离变送器，结构简单，设计合理，具有较高的转换精度和更灵活的信号放大隔离变送功能，占板空间小，使用方便，成本低，适用性广，应用前景广阔。为了实现上述目的，本技术是通过如下的技术方案来实现：有源型模拟信号10KVAC隔离变送器，包括输入阻抗变换电路、VI转换电路、加法电路、信号调制电路、第一整流滤波电路、隔离配电输出电路、信号耦合10KVAC高隔离电路、信号解调电路、电流输出电路、第二整流滤波电路、DC-DC电源电路、电源逆变电路、IV转换电路、减法电路、低通滤波电路、电源分压电路和电压放大缓冲输出电路，输入阻抗变换电路与VI转换电路、加法电路连接，VI转换电路与信号调制电路连接，信号调制电路通过第一整流滤波电路与隔离配电输出电路相连，信号调制电路与信号耦合10KVAC高隔离电路的输入端连接，信号耦合10KVAC高隔离电路的输出端与信号解调电路，信号解调电路与电流输出电路双向连接，信号解调电路与第二整流滤波电路连接，第二整流滤波电路依次连接DC-DC电源电路、电源逆变电路至减法电路，第二整流滤波电路还通过IV转换电路接至减法电路，所述减法电路依次与低通滤波电路、电源分压电路、电压放大缓冲输出电路相连。作为优选，所述的输入阻抗变换电路由第一放大器、第一电阻-第六电阻组成，第一放大器的5脚依次连接第二电阻、第一电阻至地端，第二电阻与第一电阻之间的节点为信号输入端，所述的第一电阻为输入电流采样电阻，第一放大器的5脚、6脚分别连接第三电阻、第四电阻至地端，第一放大器的6脚与7脚之间接有第五电阻；所述的加法电路包括有第七电阻，所述的VI转换电路包括有转换芯片，第一放大器的7脚连接第六电阻至转换芯片的2脚，第一放大器的8脚与转换芯片的8脚相连，转换芯片的1脚与2脚之间接有第七电阻，转换芯片的2脚与3脚之间接有第三电容；所述的第一放大器采用放大器AD8542，转换芯片采用电流变送器XTR115。作为优选，所述的信号调制电路包括有第四电容-第六电容，第四电容、第五电容与第六电容组成的并联电路连接在转换芯片的7脚与4脚之间；所述的第一整流滤波电路包括有第七电容、第八电容、第一二极管、第二二极管，第七电容与第八电容相串联连接在转换芯片的7脚与4脚之间，第一二极管与第二二极管相串联连接在转换芯片的7脚与4脚之间，转换芯片的7脚、6脚、5脚分别与三极管的集电极、基极、发射极连接，所述的隔离配电输出电路包括有第一电容、第二电容，转换芯片的1脚、8脚分别连接第一电容、第二电容至地端。作为优选，所述的信号耦合10KVAC高隔离电路包括有高隔离耐压变压器，高隔离耐压变压器的一次侧两端分别和第七电容与第八电容之间的节点、第一二极管与第二二极管之间的节点连接，所述的信号解调电路包括有调制芯片，所述的电流输出电路包括有第九电容、第八电阻，第二整流滤波电路包括有第三二极管、第十一电容、第十二电容、第十三电容，DC-DC电源电路包括有第四二极管、第十电容、第九电阻，高隔离耐压变压器二次侧的一端与调制芯片的3脚、6脚相连，另一端分别依次连接第九电容与第八电阻的串联电路、第十电容与第九电阻的串联电路至调制芯片的2脚、5脚，调制芯片的2脚、5脚分别与第三二极管的1脚、3脚相连，第三二极管的2脚分别连接第十一电容、第十二电容、第十三电容至调制芯片的2脚、5脚、6脚，第九电容与第八电阻之间的节点为电流输出电路的Io端，该Io端和调制芯片的4脚连接，第十电容与第九电阻之间的节点和调制芯片的1脚连接，调制芯片的1脚与4脚之间接有第十四电容，调制芯片的1脚反接第四二极管至电源VCC端；所述的调制芯片采用调制芯片XN4601，第三二极管采用开关二极管BAV99。作为优选，所述的电源逆变电路包括有电荷泵芯片、第十五电容、第十六电容，电荷泵芯片的5脚连接电源VCC端、与第四二极管的正极端相连，电荷泵芯片的4脚连接第十五电容至地端，电荷泵芯片的3脚与6脚之间接有第十六电容，电荷泵芯片的1脚、2脚均接地；所述的IV转换电路包括有第十电阻、第十一电阻和第十七电容，减法电路、电压放大缓冲输出电路中均包括有第二放大器，第二放大器为双通道放大器，其中减法电路包括有第一路放大器和电压基准芯片，电压放大缓冲输出电路包括有第二路放大器，电荷泵芯片的4脚与第一路放大器的4脚连接，第一路放大器的5脚分别连接第十一电阻与第十电阻的串联电路、第十七电容至地端，第十一电阻与第十电阻之间的节点与调制芯片的4脚相连，第一路放大器的6脚与8脚之间接有第十二电阻，第一路放大器的6脚依次连接第十三电阻、第十四电阻至电源VCC端，第十三电阻与第十四电阻之间的节点与电压基准芯片的1脚相连，电压基准芯片的1脚、3脚与2脚之间分别接有第十五电阻、第十六电阻，电压基准芯片的3脚接地，所述的第一路放大器的7脚连接第十七电阻至第二路放大器的3脚，第二路放大器的3脚、2脚分别连接第十八电阻、第十九电阻至地端，第二路放大器的2脚与1脚之间接有第十八电容与第二十电阻的并联电路，第二路放大器的1脚为电压输出端；所述的电荷泵芯片采用电荷泵芯片XC6351，电压基准芯片采用电压基准芯片TL431，第二放大器采用放本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.有源型模拟信号10KVAC隔离变送器，其特征在于，包括输入阻抗变换电路(1)、VI转换电路(2)、加法电路(3)、信号调制电路(4)、第一整流滤波电路(5)、隔离配电输出电路(6)、信号耦合10KVAC高隔离电路(7)、信号解调电路(8)、电流输出电路(9)、第二整流滤波电路(10)、DC-DC电源电路(11)、电源逆变电路(12)、IV转换电路(13)、减法电路(14)、低通滤波电路(15)、电源分压电路(16)和电压放大缓冲输出电路(17)，输入阻抗变换电路(1)与VI转换电路(2)、加法电路(3)连接，VI转换电路(2)与信号调制电路(4)连接，信号调制电路(4)通过第一整流滤波电路(5)与隔离配电输出电路(6)相连，信号调制电路(4)与信号耦合10KVAC高隔离电路(7)的输入端连接，信号耦合10KVAC高隔离电路(7)的输出端与信号解调电路(8)，信号解调电路(8)与电流输出电路(9)双向连接，信号解调电路(8)与第二整流滤波电路(10)连接，第二整流滤波电路(10)依次连接DC-DC电源电路(11)、电源逆变电路(12)至减法电路(14)，第二整流滤波电路(10)还通过IV转换电路(13)接至减法电路(14)，所述减法电路(14)依次与低通滤波电路(15)、电源分压电路(16)、电压放大缓冲输出电路(17)相连。/n...

【技术特征摘要】
1.有源型模拟信号10KVAC隔离变送器，其特征在于，包括输入阻抗变换电路(1)、VI转换电路(2)、加法电路(3)、信号调制电路(4)、第一整流滤波电路(5)、隔离配电输出电路(6)、信号耦合10KVAC高隔离电路(7)、信号解调电路(8)、电流输出电路(9)、第二整流滤波电路(10)、DC-DC电源电路(11)、电源逆变电路(12)、IV转换电路(13)、减法电路(14)、低通滤波电路(15)、电源分压电路(16)和电压放大缓冲输出电路(17)，输入阻抗变换电路(1)与VI转换电路(2)、加法电路(3)连接，VI转换电路(2)与信号调制电路(4)连接，信号调制电路(4)通过第一整流滤波电路(5)与隔离配电输出电路(6)相连，信号调制电路(4)与信号耦合10KVAC高隔离电路(7)的输入端连接，信号耦合10KVAC高隔离电路(7)的输出端与信号解调电路(8)，信号解调电路(8)与电流输出电路(9)双向连接，信号解调电路(8)与第二整流滤波电路(10)连接，第二整流滤波电路(10)依次连接DC-DC电源电路(11)、电源逆变电路(12)至减法电路(14)，第二整流滤波电路(10)还通过IV转换电路(13)接至减法电路(14)，所述减法电路(14)依次与低通滤波电路(15)、电源分压电路(16)、电压放大缓冲输出电路(17)相连。


2.根据权利要求1所述的有源型模拟信号10KVAC隔离变送器，其特征在于，所述的输入阻抗变换电路(1)由第一放大器(U1)、第一电阻(R1)-第六电阻(R6)组成，第一放大器(U1)的5脚依次连接第二电阻(R2)、第一电阻(R1)至地端，第二电阻(R2)与第一电阻(R1)之间的节点为信号输入端，所述的第一电阻(R1)为输入电流采样电阻，第一放大器(U1)的5脚、6脚分别连接第三电阻(R3)、第四电阻(R4)至地端，第一放大器(U1)的6脚与7脚之间接有第五电阻(R5)；所述的加法电路(3)包括有第七电阻(R7)，所述的VI转换电路(2)包括有转换芯片(U2)，第一放大器(U1)的7脚连接第六电阻(R6)至转换芯片(U2)的2脚，第一放大器(U1)的8脚与转换芯片(U2)的8脚相连，转换芯片(U2)的1脚与2脚之间接有第七电阻(R7)，转换芯片(U2)的2脚与3脚之间接有第三电容(C3)；所述的第一放大器(U1)采用放大器AD8542，转换芯片(U2)采用电流变送器XTR115。


3.根据权利要求1所述的有源型模拟信号10KVAC隔离变送器，其特征在于，所述的信号调制电路(4)包括有第四电容(C4)-第六电容(C6)，第四电容(C4)、第五电容(C5)与第六电容(C6)组成的并联电路连接在转换芯片(U2)的7脚与4脚之间；所述的第一整流滤波电路(5)包括有第七电容(C7)、第八电容(C8)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)，第七电容(C7)与第八电容(C8)相串联连接在转换芯片(U2)的7脚与4脚之间，第一二极管(D1)与第二二极管(D2)相串联连接在转换芯片(U2)的7脚与4脚之间，转换芯片(U2)的7脚、6脚、5脚分别与三极管(Q1)的集电极、基极、发射极连接，所述的隔离配电输出电路(6)包括有第一电容(C1)、第二电容(C2)，转换芯片(U2)的1脚、8脚分别连接第一电容(C1)、第二电容(C2)至地端。


4.根据权利要求1所述的有源型模拟信号10KVAC隔离变送器，其特征在于，所述的信号耦合10KVAC高隔离电路(7)包括有高隔离耐压变压器(T1)，高隔离耐压变压器(T1)的一次侧两端分别和第七电容(C7)与...

【专利技术属性】
技术研发人员：于广沅，韦求达，蒋道兵，于一鸣，
申请(专利权)人：深圳市顺源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44