本實(shí)用新型涉及一種采樣電路，特別涉及一種基于高速光耦隔離的直流高壓采樣電路。

背景技術(shù)：

在各種電子設(shè)備中，經(jīng)常需要對(duì)具有直流高壓的母線進(jìn)行電壓或者電流采樣。在現(xiàn)有技術(shù)中，通常直流高壓采樣首先經(jīng)過(guò)電阻分壓為幾十毫伏的電壓信號(hào)，再經(jīng)過(guò)隔離運(yùn)放輸出幾伏的電壓信號(hào)，之后經(jīng)過(guò)濾波、放大以及保護(hù)電路，最終送入CPU的A/D轉(zhuǎn)換器，從而實(shí)現(xiàn)高壓直流的隔離測(cè)量和數(shù)模轉(zhuǎn)換，同時(shí)為了提高直流系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力，采樣電路用光耦隔離或電壓霍爾隔離對(duì)主電路和控制電路進(jìn)行電氣隔離。對(duì)于這種采樣電路，由于需經(jīng)過(guò)兩級(jí)放大，光耦隔離、濾波以及保護(hù)等處理，中間處理環(huán)節(jié)較多，影響采樣電路的精度且不能反映高壓直流的較小電壓波動(dòng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在由于需經(jīng)過(guò)兩級(jí)放大，光耦隔離、濾波以及保護(hù)等處理，中間處理環(huán)節(jié)較多，影響采樣電路的精度且不能反映高壓直流的較小電壓波動(dòng)的問(wèn)題，提供了一種基于高速光耦隔離的直流高壓采樣電路。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種基于高速光耦隔離的直流高壓采樣電路，輸入端與被測(cè)電路連接，輸出端與AD轉(zhuǎn)換電路連接，包括第一運(yùn)放、第二運(yùn)放、高速光耦、電阻R3、電阻R4和電阻R5，所述第一運(yùn)放的負(fù)輸入端與電阻R3的第二端連接，電阻R3的第一端與被測(cè)電路連接，所述第一運(yùn)放的正輸入端接地，第一運(yùn)放的輸出端通過(guò)電阻R4與高速光耦中輸入側(cè)的發(fā)光二極管連接，第一運(yùn)放的負(fù)輸入端與高速光耦中輸入側(cè)的光敏二極管連接，高速光耦中輸出側(cè)的光敏二極管的陰極與第二運(yùn)放的負(fù)輸入端連接，高速光耦中輸出側(cè)的光敏二極管的陽(yáng)極與第二運(yùn)放的正輸入端連接，第二運(yùn)放的正輸入端接地，第二運(yùn)放的負(fù)輸入端通過(guò)電阻R5與第二運(yùn)放的輸出端連接，第二運(yùn)放的輸出端與AD轉(zhuǎn)換電路連接。本實(shí)用新型光耦采用的是HCNR201，光耦HCNR201的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括一只高性能的AlGaAs型發(fā)光二極管(圖1中的LED)、兩只極其相似的光敏二極管PD1和PD2。當(dāng)LED中流過(guò)電流IF時(shí)，其所發(fā)出的光會(huì)在PD1和PD2中感應(yīng)出正比于LED發(fā)光強(qiáng)度的光電流IPD1和IPD2。由于PD1和PD2的特性非常相似，再加上安裝位置的精確性以及元件先進(jìn)的封裝設(shè)計(jì)保證了該元件的高線性度和增益的穩(wěn)定性，使得IPD2＝K·IPD1，其中K為常數(shù)約等于1，當(dāng)芯片制作完成后隨之確定。用該芯片設(shè)計(jì)電路對(duì)電壓進(jìn)行線性測(cè)量時(shí)使用的就是這一特性。

作為優(yōu)選，還包括電阻R1和電阻R2，所述電阻R1第一端與所述被測(cè)電路連接，電阻R1的第二端通過(guò)電阻R2接地，電阻R1的第二端還與電阻R3的第一端連接。

作為優(yōu)選，還包括有防反接二極管D1，所述電阻R1的第一端與所述防反接二極管D1的陰極連接，所述防反接二極管D1的陽(yáng)極與所述被測(cè)電路連接。

作為優(yōu)選，所述電阻R5的第一端通過(guò)一個(gè)貼片電容與電阻R5的第二端連接，所述第二運(yùn)放的輸出端通過(guò)一個(gè)電阻與AD轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，AD轉(zhuǎn)換電路的輸入端通過(guò)一個(gè)電容接地。

作為優(yōu)選，所述電阻R2第一端通過(guò)一個(gè)貼片電容接地。

作為優(yōu)選，還包括有電容C1所述，第一運(yùn)放的輸出端與第一運(yùn)放的負(fù)輸入端之間通過(guò)電容C1連接。

作為優(yōu)選，針對(duì)正向電路檢測(cè)時(shí)電阻R4的第二端與高速光耦中輸入側(cè)的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接，高速光耦中輸入側(cè)的發(fā)光二極管的陰極接地；高速光耦中輸入側(cè)的光敏二極管的陽(yáng)極與第一運(yùn)放的負(fù)輸入端連接，高速光耦中輸入側(cè)的光敏二極管的陰極接地。

作為優(yōu)選，針對(duì)正向電路檢測(cè)時(shí)電阻R4的第二端與高速光耦中輸入側(cè)的發(fā)光二極管的陰極連接，高速光耦中輸入側(cè)的發(fā)光二極管的陽(yáng)極接地；高速光耦中輸入側(cè)的光敏二極管的陰極與第一運(yùn)放的負(fù)輸入端連接，高速光耦中輸入側(cè)的光敏二極管的陽(yáng)極接地。

本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)性效果是：本實(shí)用新型無(wú)需經(jīng)過(guò)兩級(jí)放大，光耦隔離、濾波以及保護(hù)等處理，中間處理環(huán)節(jié)較少，不影響采樣電路的精度且能反映高壓直流的較小電壓波動(dòng)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型中高速光耦的一種電路原理圖；

圖2為本實(shí)用新型的一種電路原理圖；

圖3為本實(shí)用新型的另一種電路原理圖；

圖4為本實(shí)用新型的一種應(yīng)用測(cè)試結(jié)果圖；

圖5為本實(shí)用新型連接時(shí)的一種電路原理圖；

圖6為本實(shí)用新型連接時(shí)的另一種電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步的具體說(shuō)明。

實(shí)施例1：

一種基于高速光耦隔離的直流高壓采樣電路(參見(jiàn)附圖1附圖2附圖3和附圖4)，輸入端與被測(cè)電路連接，輸出端與AD轉(zhuǎn)換電路連接，其特征在于：包括第一運(yùn)放、第二運(yùn)放、高速光耦、電阻R3、電阻R4和電阻R5，所述第一運(yùn)放的負(fù)輸入端與電阻R3的第二端連接，電阻R3的第一端與被測(cè)電路連接，所述第一運(yùn)放的正輸入端接地，第一運(yùn)放的輸出端通過(guò)電阻R4與高速光耦中輸入側(cè)的發(fā)光二極管連接，第一運(yùn)放的負(fù)輸入端與高速光耦中輸入側(cè)的光敏二極管連接，高速光耦中輸出側(cè)的光敏二極管的陰極與第二運(yùn)放的負(fù)輸入端連接，高速光耦中輸出側(cè)的光敏二極管的陽(yáng)極與第二運(yùn)放的正輸入端連接，第二運(yùn)放的正輸入端接地，第二運(yùn)放的負(fù)輸入端通過(guò)電阻R5與第二運(yùn)放的輸出端連接，第二運(yùn)放的輸出端與AD轉(zhuǎn)換電路連接。還包括電阻R1和電阻R2，所述電阻R1第一端與所述被測(cè)電路連接，電阻R1的第二端通過(guò)電阻R2接地，電阻R1的第二端還與電阻R3的第一端連接。還包括有防反接二極管D1，所述電阻R1的第一端與所述防反接二極管D1的陰極連接，所述防反接二極管D1的陽(yáng)極與所述被測(cè)電路連接。所述電阻R5的第一端通過(guò)一個(gè)貼片電容與電阻R5的第二端連接，所述第二運(yùn)放的輸出端通過(guò)一個(gè)電阻與AD轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，AD轉(zhuǎn)換電路的輸入端通過(guò)一個(gè)電容接地。所述電阻R2第一端通過(guò)一個(gè)貼片電容接地。還包括有電容C1所述，第一運(yùn)放的輸出端與第一運(yùn)放的負(fù)輸入端之間通過(guò)電容C1連接。針對(duì)正向電路檢測(cè)時(shí)電阻R4的第二端與高速光耦中輸入側(cè)的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接，高速光耦中輸入側(cè)的發(fā)光二極管的陰極接地；高速光耦中輸入側(cè)的光敏二極管的陽(yáng)極與第一運(yùn)放的負(fù)輸入端連接，高速光耦中輸入側(cè)的光敏二極管的陰極接地。針對(duì)正向電路檢測(cè)時(shí)電阻R4的第二端與高速光耦中輸入側(cè)的發(fā)光二極管的陰極連接，高速光耦中輸入側(cè)的發(fā)光二極管的陽(yáng)極接地；高速光耦中輸入側(cè)的光敏二極管的陰極與第一運(yùn)放的負(fù)輸入端連接，高速光耦中輸入側(cè)的光敏二極管的陽(yáng)極接地。

本實(shí)施例光耦采用的是HCNR201，光耦HCNR201的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括一只高性能的AlGaAs型發(fā)光二極管(圖1中的LED)、兩只極其相似的光敏二極管PD1和PD2。當(dāng)LED中流過(guò)電流IF時(shí)，其所發(fā)出的光會(huì)在PD1和PD2中感應(yīng)出正比于LED發(fā)光強(qiáng)度的光電流IPD1和IPD2。由于PD1和PD2的特性非常相似，再加上安裝位置的精確性以及元件先進(jìn)的封裝設(shè)計(jì)保證了該元件的高線性度和增益的穩(wěn)定性，使得IPD2＝K·IPD1，其中K為常數(shù)約等于1，當(dāng)芯片制作完成后隨之確定。用該芯片設(shè)計(jì)電路對(duì)電壓進(jìn)行線性測(cè)量時(shí)使用的就是這一特性。

以上所述的實(shí)施例只是本實(shí)用新型的一種較佳的方案，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。