專利名稱：一種無源信號隔離器的信號補償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種簡單的電路實現(xiàn)無源信號隔離器的信號補償方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，無源信號隔離器包括互補三極管對及電容構(gòu)成的DC-DC半橋電路、主要由D101與驅(qū)動變壓器組成的半橋自激振蕩電路、1∶1的信號耦合主變壓器和主變壓器的次級的整流電路，其中在電路連接中主變壓器的初級與驅(qū)動變壓器串聯(lián)，驅(qū)動變壓器的次級直接連接到半橋自激振蕩回路中。無源信號隔離器通過半橋電路和半橋自激振蕩電路對輸入的直流電信號進行斬波，使之變成交流信號，然后用1:1主變壓器耦合的方式實現(xiàn)將能量從初級耦合到次級，最后再整流輸出帶動負載。因為理論上信號耦合過程中遵循初級和次級線圈的匝數(shù)比等于初級和次級線圈電流的反比的規(guī)律，從而能夠?qū)崿F(xiàn)信號的隔離傳輸。
然而信號的能量通過變壓器耦合過程中因為銅損和鐵損等因素，難免因為存在能量損失，或者說磁力線向外發(fā)散，也或者次級端對信號不能做到理想的整流等種種因素造成電流信號不完全按照1∶1傳輸形成誤差。而這種信號的誤差往往表現(xiàn)為次級端的電流信號略小于初級端信號。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是運用一種簡單而易于實現(xiàn)的方法對該微小的誤差進行補償，從而實現(xiàn)無源信號隔離器更高的信號傳輸精度。
上述目的可通過以下的技術(shù)措施來實現(xiàn)一種無源信號隔離器的信號補償方法，在無源信號隔離器電路中增設(shè)一個補償變壓器，該補償變壓器的初級與電路中的主變壓器的初級或次級串聯(lián)，補償變壓器次級的其中一端連接引線以能增加輸出電流的方向穿過主變壓器環(huán)形磁芯后再根據(jù)補償變壓器的功能連接；補償變壓器的初、次線圈匝數(shù)比由所需補償?shù)恼`差大小得出。補償變壓器有較大的線圈匝數(shù)比，假設(shè)變比是n，也就是說次級線圈匝數(shù)是初級線圈匝數(shù)的n倍；當一交變電流I流經(jīng)補償變壓器初級線圈時，次級線圈產(chǎn)生一個I×1/n的交變電流；在補償變壓器的次級穿過主變壓器環(huán)形磁芯的情況下，可以增加主變壓器1/n倍的磁場強度，這樣信號的隔離傳輸?shù)玫?/n倍的補償量，使無源信號隔離器的精度得到提高。
本發(fā)明采用無源信號隔離器電路中的驅(qū)動變壓器作為補償變壓器，主變壓器的初級與驅(qū)動變壓器串聯(lián)，驅(qū)動變壓器次級的其中一端連接引線穿過主變壓器環(huán)形磁芯后，再連接到半橋自激振蕩回路中。
本發(fā)明補償變壓器的初級串接在主變壓器和驅(qū)動變壓器的初級之間，補償變壓器次級的其中一端連接引線穿過主變壓器環(huán)形磁芯后與補償變壓器次級的另一端連接。
本發(fā)明補償變壓器的初級與主變壓器的次級串接，補償變壓器次級的其中一端連接引線穿過主變壓器環(huán)形磁芯后與補償變壓器次級的另一端連接。
為了補償變壓器的次級穿過主變壓器環(huán)形磁芯后的連接方便及穩(wěn)固，在補償變壓器的次級穿過主變壓器磁芯并纏繞后再連接。
上述目的還可通過以下的技術(shù)措施來實現(xiàn)一種無源信號隔離器的信號補償方法，在無源信號隔離器電路中的主變壓器上增設(shè)繞組，無源信號隔離器電路中的驅(qū)動變壓器的次級與該增設(shè)繞組串聯(lián)后，連接到半橋自激振蕩回路中，該增設(shè)繞組線圈匝數(shù)比由所需補償?shù)恼`差大小得出。
本發(fā)明通過增設(shè)補償變壓器，經(jīng)補償變壓器的次級穿入主變壓器，利用主變壓器初級線圈的能量在主變壓器磁芯內(nèi)部疊加所需誤差補償?shù)拇帕€強度，由此彌補信號的傳輸失真，對損失的電流信號進行補償。而且這種補償對電流信號來說是一種比例補償，不會影響信號的線性度，同時又使精度得到提高。


圖1為本發(fā)明實施例一的連接原理圖；圖2為本發(fā)明實施例二的連接原理圖；圖3為本發(fā)明實施例三的連接原理圖；圖4為本發(fā)明實施例四的連接原理圖；圖5為本發(fā)明實施例五的連接原理圖；圖6為本發(fā)明實施例六的連接原理圖；圖7為補償變壓器的次級穿過主變壓器磁芯的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，Ii+為電流信號輸入的信號正端，Ii-為電流信號輸入的信號負端。Q100為NPN和PNP互補三極管對，互補三極管對Q100與電容C104，C105構(gòu)成典型的DC-DC半橋電路。電阻R101，R102是三極管對偏置電流電阻。電容C100，C101，C102及D101(NPN和PNP組成的三極管對)與驅(qū)動變壓器L2組成半橋的自激振蕩電路，本實施例中驅(qū)動變壓器L2驅(qū)動三極管對的基極，同時也是補償變壓器。主變壓器L1是1∶1的信號耦合變壓器，主變壓器的次級是整流電路。
電路工作原理如下當Ii+與Ii-端有電流信號接入時，電阻R101，R102即對三極管對Q100形成直流偏置，電容C104，C105相對啟動瞬間來說形成通路，而驅(qū)動變壓器L2因線圈端壓瞬間不平衡的關(guān)系總有一個事先不確定方向的電流流過。假設(shè)電流由1腳流向2腳。則有電流流經(jīng)L2的1、2腳，流經(jīng)Q100的4、5腳，流經(jīng)D101的1、3腳，回到L2的1腳形成回路。此時Q100的PNP管導通，促使電流由Ii+流經(jīng)電容C104，流經(jīng)主變壓器L1的1、2腳，流經(jīng)驅(qū)動變壓器L2的3、2腳，流經(jīng)Q100的4、3腳回到Ii-形成回路，完成對直流信號的正向斬波。
由于變壓器同名端的關(guān)系，而對于驅(qū)動變壓器L2來說電流流經(jīng)3、2腳并且電流程增長趨勢促使流經(jīng)Q100的4、5腳的電流增加，更加劇流經(jīng)L1的1、2腳的電流，形成電流的正反饋同時也造成驅(qū)動變壓器L2的磁芯迅速達到飽和。之后驅(qū)動變壓器L2儲能線圈電壓反向，兩個回路的電流程減小趨勢。流經(jīng)驅(qū)動變壓器L2的電流減小，造成驅(qū)動變壓器L2對三極管對基極驅(qū)動電壓的反相，同時引起電流的反相，當該反相電壓達到一定值使NPN管導通，同時PNP管截止，兩個回路電流反相。同理完成對直流信號的反向斬波。正反向斬波信號經(jīng)L1變壓器耦合在次級整流后由Io+、Io-輸出。本實施例中，由驅(qū)動變壓器L2引出次級線圈的引線抽頭(1到2的線圈為次級，2到3的線圈為初級)穿入主變壓器環(huán)形磁芯，為了補償變壓器的次級引線抽頭H穿過后的連接方便及穩(wěn)固，次級引線抽頭H穿過主變壓器磁芯并纏繞后(見圖7)，再接到D101的3腳進行補償，穿入的方向應能使輸出電流增加為準，如果方向不對會減小輸出的信號。這種補償是按輸入信號的變化定比例補償?shù)模粫绊懶盘柛綦x傳輸?shù)木€性度。補償量的計算方法如下例如主變壓器的線圈匝數(shù)比為1∶1，電流信號在主變壓器隔離傳輸信號失真為0.5％，也就是信號輸出只有原來的99.5％，這樣理論上對該信號的補償量應為0.5％。假設(shè)當輸入為20毫安，輸出為19.900毫安時，計算相對補償比例為(20-19.900)/20＝1/200，則制作補償變壓器線圈比例為1∶200。將補償變壓器的初級串聯(lián)接入主變壓器的初級，然后補償變壓器的次級穿入主變壓器的環(huán)形磁芯再接入D101的3腳，這樣可以增加主變壓器200分之一倍的磁場強度，這樣信號的隔離傳輸?shù)玫?00分之一倍0.5％的補償量，使無源信號隔離器的精度得到提高。
如圖2所示，本實施例中驅(qū)動變壓器的次級不穿入主變壓器的磁芯，另外增加一個隔離式補償變壓器L3，補償變壓器L3的初級1、2腳串接在主變壓器L1和驅(qū)動變壓器L2的初級之間，補償變壓器L3次級的其中一端連接引線穿過主變壓器環(huán)形磁芯后與其次級的另一端連接形成補償回路，補償變壓器L3的線圈比例的計算與上述圖1實施例相同。
如圖3所示，本實施例與圖2實施例基本相同，不同之處在于補償變壓器采用自耦變壓器，變壓器L3的初級1、2腳串入主變壓器的初級回路，次級的3腳穿過主變壓器的環(huán)形磁芯接到次級2腳形成回路實現(xiàn)補償。
如圖4所示，本實施例中驅(qū)動變壓器的次級不穿入主變壓器的磁芯，另外增加一個隔離式補償變壓器L3，補償變壓器L3的初級與主變壓器的次級串接，補償變壓器L3次級的其中一端連接引線穿過主變壓器環(huán)形磁芯后與補償變壓器次級的另一端連接，形成補償回路。
如圖5所示，本實施例與圖4實施例基本相同，不同之處在于補償變壓器采用自耦變壓器，變壓器L3的初級1、2腳串入主變壓器的次級回路，次級的3腳穿過主變壓器的環(huán)形磁芯接到次級2腳形成回路實現(xiàn)補償。
如圖6所示，本實施例在主變壓器增加較少圈數(shù)的繞組，驅(qū)動變壓器L2的次級與此繞組5、6腳串聯(lián)，繞組的6腳接入D101的3腳。該增設(shè)繞組線圈匝數(shù)比由所需補償?shù)恼`差大小得出，補償變壓器匝數(shù)比計算與上述相同。
權(quán)利要求
1.一種無源信號隔離器的信號補償方法，其特征在于在無源信號隔離器電路中增設(shè)一個補償變壓器，該補償變壓器的初級與電路中的主變壓器的初級或次級串聯(lián)，補償變壓器次級的其中一端連接引線以能增加輸出電流的方向穿過主變壓器環(huán)形磁芯后再根據(jù)補償變壓器的功能連接；補償變壓器的初、次線圈匝數(shù)比由所需補償?shù)恼`差大小得出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源信號隔離器的信號補償方法，其特征在于采用無源信號隔離器電路中的驅(qū)動變壓器作為補償變壓器，主變壓器的初級與驅(qū)動變壓器串聯(lián)，驅(qū)動變壓器次級的其中一端連接引線穿過主變壓器環(huán)形磁芯后，再連接到半橋自激振蕩回路中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源信號隔離器的信號補償方法，其特征在于補償變壓器的初級串接在主變壓器和驅(qū)動變壓器的初級之間，補償變壓器次級的其中一端連接引線穿過主變壓器環(huán)形磁芯后與補償變壓器次級的另一端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源信號隔離器的信號補償方法，其特征在于補償變壓器的初級與主變壓器的次級串接，補償變壓器次級的其中一端連接引線穿過主變壓器環(huán)形磁芯后與補償變壓器次級的另一端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的無源信號隔離器的信號補償方法，其特征在于補償變壓器的次級穿過主變壓器環(huán)形磁芯后的連接方便及穩(wěn)固，在補償變壓器的次級穿過主變壓器磁芯并纏繞后再連接。
6.一種無源信號隔離器的信號補償方法，其特征在于在無源信號隔離器電路中的主變壓器上增設(shè)繞組，無源信號隔離器電路中的驅(qū)動變壓器的次級與該增設(shè)繞組串聯(lián)后，連接到半橋自激振蕩回路中，該增設(shè)繞組線圈匝數(shù)比由所需補償?shù)拇笮〉贸觥?br> 全文摘要
本發(fā)明公開了一種無源信號隔離器的信號補償方法，在無源信號隔離器電路中增設(shè)一個補償變壓器，該補償變壓器的初級與電路中的主變壓器的初級或次級串聯(lián)，補償變壓器次級的其中一端連接引線以能增加輸出電流的方向穿過主變壓器環(huán)形磁芯后再根據(jù)補償變壓器的功能連接；補償變壓器的初、次線圈匝數(shù)比由所需補償?shù)恼`差大小得出。在補償變壓器的次級穿過主變壓器環(huán)形磁芯的情況下，可以增加主變壓器1/n倍的磁場強度，這樣信號的隔離傳輸?shù)玫?/n倍的補償量，使無源信號隔離器的精度得到提高。
文檔編號H03H7/00GK1913062SQ200610036440
公開日2007年2月14日 申請日期2006年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月11日
發(fā)明者尹向陽, 磨定敏 申請人:廣州漢為電子科技有限公司