專利名稱：基于互感器和運算放大器結(jié)合的交流電壓隔離測量電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉 及交流電壓隔離測量電路及電網(wǎng)諧波分析的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種帶有信號不失真的互感器隔離、以運放實現(xiàn)電流一電壓轉(zhuǎn)換的交流電測量電路。
背景技術(shù)：
小型精密互感器和集成運放在電子技術(shù)中越來越得到廣泛的應(yīng)用。精密互感器和變壓器的原理類似，可以實現(xiàn)信號傳輸?shù)那昂蟾綦x，不受測量信號的浪涌等干擾，具有很強的抗干擾能力。同時具有輸出線性好、大過載不失真、全波輸出等特點。在嵌入式的系統(tǒng)設(shè)備中，精密互感器和運放在隔離測量和抗干擾方面發(fā)揮著重要的作用，同時使電網(wǎng)信號不失真，還原其交流信號。但是在很多交流電測量系統(tǒng)中，采用的是光電耦合來測量，其弊端是光耦存在PN結(jié)，有一個死區(qū)電壓，故存在一定的測量誤差，特別是在信號較小的時候。同時光耦易受環(huán)境溫度的影響，具有非線性誤差和漂移，故在精密測量中不可采用。在精密測量中，采用精密互感器不失為一種好方法，但更多系統(tǒng)中采用在互感器輸出端直接并聯(lián)一個取樣電阻，這樣會導致相角的偏移比較大、輸入阻抗高。如圖1所示，為現(xiàn)有一般光電耦合器隔離交流電壓測量電路，由于沒有光電隔離信號負反饋回路，所以隨著溫度的變化，光電耦合器出現(xiàn)溫漂，而且會有死區(qū)電壓的存在，會存在一定的測量誤差；如圖2所示，為現(xiàn)在一般為使用的在精密互感器輸出端直接串接取樣電阻和運算放大器校正的電路。電阻取樣的缺點是會引起相位偏差、獲得的電壓較運放而低。如圖3所示，為交流電經(jīng)過電阻降壓后直接連接到運算放大器的輸入端，這樣的缺點是沒有進行電氣信號的隔離、易受浪涌等干擾。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種交流電壓隔離測量電路，克服以往電路的溫度漂移和光耦的線性度，具有信號隔離且不失真、角位偏差小、在單片機測量中輸入阻抗低、線性度好的測量方案。為實現(xiàn)以上目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案，一種基于互感器和運算放大器結(jié)合的交流電壓隔離測量電路，包括有限流電阻R1，電流型的精密電壓互感器PT1、反饋電阻R2、集成運放U1A、輸入端的濾波電感Ll和電容Cl、C2，其中限流電阻Rl與精密電壓互感器PTl的腳1連接，精密電壓互感器PTl的輸出端腳4經(jīng)過電感Ll和電容C1、C2接數(shù)字地的高次濾波后和集成運放UlA的負輸入端2相連接，在集成運放UlA的負輸入端2和輸出端1之間串聯(lián)一個取樣電阻R2，同時在電阻R2上并聯(lián)一個電容C2，精密電壓互感器PTl 的輸出端腳3直接與運算放大器的正輸入端3相連接，其特征在于還包括有電壓抬升電路單元，該電壓抬升電路單元包括有電阻R3、電阻R4、運算放大器UlB和濾波電容C3、C4、C5。本實用新型的有益效果是成本低廉，抗干擾能力強、由于運算放大器的特性，故基本不受溫度的影響，尤其在需要進行電網(wǎng)諧波分析、電網(wǎng)各個電力參數(shù)需要計算的情況中比較適合，比如在電能分析控制儀、三相多功能電力參數(shù)表等電路中非常有效而實用。[0006]本實用新型的進一步設(shè)置是所述的電阻R3和電阻R4降壓后和運算放大器UlB 的正輸入端5連接，其中電阻R4旁并聯(lián)有電容C3，運算放大器UlB負輸入端6和輸出端7 相連同時和精密電壓互感器PTl的輸出端3相連接，同時輸出端接電容C5和C4后到數(shù)字地；所述的交流信號限流電阻Rl可以是單一電阻也可以由多個電阻串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成；所述的電容Cl、C2、C3、C4是無極性電容，電容C5是極性電容。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述。

圖1為現(xiàn)有一般光電耦合器隔離交流電壓測量電路；圖2為現(xiàn)在一般為使用的在精密互感器輸出端直接串接取樣電阻和運算放大器校正的電路；圖3為現(xiàn)有交流電經(jīng)過電阻降壓后直接連接到運算放大器的輸入端；圖4為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖4所示，一種基于互感器和運算放大器結(jié)合的交流電壓隔離測量電路，包括有限流電阻R1，電流型的精密電壓互感器PT1、反饋電阻R2、集成運放U1A、輸入端的濾波電感Ll和電容C1、C2，其中限流電阻Rl與精密電壓互感器PTl的腳1連接，精密電壓互感器 PTl的輸出端腳4經(jīng)過電感Ll和電容Cl、C2接數(shù)字地的高次濾波后和集成運放UlA的負輸入端2相連接，電感Ll是根據(jù)電容C1、C2的值通過計算來選定的。在集成運放UlA的負輸入端2和輸出端1之間串聯(lián)一個取樣電阻R2，同時在電阻R2上并聯(lián)一個電容C2，精密電壓互感器PTl的輸出端腳3直接與運算放大器的正輸入端3相連接，在本實用新型實施例中，還包括有電壓抬升電路單元，該電壓抬升電路單元包括有電阻R3、電阻R4、運算放大器 UlB和濾波電容C3、C4、C5，其中電阻R3和電阻R4降壓后和運算放大器UlB的正輸入端5 連接，其中電阻R4旁并聯(lián)有電容C3，運算放大器UlB負輸入端6和輸出端7相連同時和精密電壓互感器PTl的輸出端3相連接，同時輸出端接電容C5和C4后到數(shù)字地，其中交流信號限流電阻Rl可以是滿足功耗和耐壓要求的固定電阻，其阻值和功率根據(jù)精密互感器的電流值的大小來選定，當單一電阻在功耗和耐壓方面不能達到要求時，可串聯(lián)或并聯(lián)多個電阻。所述的電容C1、C2、C3、C4是無極性電容，電容C5是極性電容，其電容值根據(jù)電路需要，通過計算來選定。本實用新型實施例中，精密電壓互感器PTl應(yīng)該是具有精度較高的緊密型的電流型的電壓互感器，其輸出的電流值應(yīng)該是毫安級。電阻R3、R4可以是固定電阻， 根據(jù)需要來設(shè)定其阻值，一般設(shè)定其阻值為一樣。
權(quán)利要求1.一種基于 互感器和運算放大器結(jié)合的交流電壓隔離測量電路，包括有限流電阻R1， 電流型的精密電壓互感器PT1、反饋電阻R2、集成運放U1A、輸入端的濾波電感Ll和電容 Cl、C2，其中限流電阻Rl與精密電壓互感器PTl的腳1連接，精密電壓互感器PTl的輸出端腳4經(jīng)過電感Ll和電容Cl、C2接數(shù)字地的高次濾波后和集成運放UlA的負輸入端2相連接，在集成運放UlA的負輸入端2和輸出端1之間串聯(lián)一個取樣電阻R2，同時在電阻R2 上并聯(lián)一個電容C2，精密電壓互感器PTl的輸出端腳3直接與運算放大器的正輸入端3相連接，其特征在于還包括有電壓抬升電路單元，該電壓抬升電路單元包括有電阻R3、電阻 R4、運算放大器UlB和濾波電容C3、C4、C5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于互感器和運算放大器結(jié)合的交流電壓隔離測量電路，其特征在于所述的電阻R3和電阻R4降壓后和運算放大器UlB的正輸入端5連接，其中電阻R4旁并聯(lián)有電容C3，運算放大器UlB負輸入端6和輸出端7相連同時和精密電壓互感器 PTl的輸出端3相連接，同時輸出端接電容C5和C4后到數(shù)字地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于互感器和運算放大器結(jié)合的交流電壓隔離測量電路，其特征在于所述的交流信號限流電阻Rl可以是單一電阻也可以由多個電阻串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于互感器和運算放大器結(jié)合的交流電壓隔離測量電路，其特征在于所述的電容Cl、C2、C3、C4是無極性電容，電容C5是極性電容。
專利摘要本實用新型涉及交流電壓隔離測量電路及電網(wǎng)諧波分析的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種帶有信號不失真的互感器隔離、以運放實現(xiàn)電流－電壓轉(zhuǎn)換的交流電測量電路。本實用新型采用如下技術(shù)方案，一種基于互感器和運算放大器結(jié)合的交流電壓隔離測量電路，其特征在于還包括有電壓抬升電路單元，該電壓抬升電路單元包括有電阻R3、電阻R4、運算放大器U1B和濾波電容C3、C4、C5。通過采用上述方案，本實用新型提供一種交流電壓隔離測量電路，克服以往電路的溫度漂移和光耦的線性度，具有信號隔離且不失真、角位偏差小、在單片機測量中輸入阻抗低、線性度好的測量方案。
文檔編號G01R19/04GK202189088SQ201120308308
公開日2012年4月11日 申請日期2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月23日
發(fā)明者嚴睿, 倪向宇, 張曉偉, 陳志偉 申請人:浙江德力西電器股份有限公司