[实用新型]高压电源高压隔离装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高压电源高压隔离装置，属于光电技术领域。

背景技术

直流高压大电流电源的直流输出电压常在10KV～50KV之间，输出电流在0.1A-4A之间，输出功率已达200KW，有些负载，例如氮气激光管、氢气激光管、调速管以及其他类型的气体放电管，这些负载常常是由几组电源及其他负载进行合理组合而成的。因此用户常常要求，对高压电源的输出电压电流及其他故障信号必须在电源高压端获取，这样便产生了一个直流高压与操作者之间的高压隔离问题。

因为取样信号是在10KV～50KV直流高电压上获取的，一般的隔离技术已无法达到目的，例如，一个光电藕合器，其标称隔离电压是2000V，而实际使用中，只能以1000V来设计；又如霍尔电压传感器，或霍尔电流传感器，它们的标称隔离电压也仅2000V，都远不能达到设计要求。采用变压器隔离技术，由于所取的是直流电信号，将这些直流信号转换成交流信号，再由高压变压器传输，然后再在变压器次级将交流信号进行整流成直流信号，这样不但电路复杂，而且转换误差大，不可能达到精确测量和精确控制的目的，而且工艺复杂，要制作几只小功率高耐压的传输变压器，成本高。而且从用户角度来看，他们认为，不管你用什么隔离元器件，最终都是用导线传输过来，这样万一隔离元器件坏了，它不又将高压从导线传到操作者身上，发生人身安全事故。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有光电藕合器、霍尔电压传感器、变压器等高压隔离器件不能达到隔离技术要求，或者是工艺复杂、制作成本高等不足，提供有效隔离高压，确保人身安全的一种高压电源高压隔离装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的，一种高压电源高压隔离装置，其特征是所述的装置由四根光纤及四根光纤中三根光纤的发射端、一根光纤的接收端连接的由单片机输入输出端口连接的低压端接口电路，四根光纤中三根光纤的接收端、一根光纤的发射端连接的高压端接口电路及低压直流工作电源构成，高压端接口电路中的电压取样端外接高压电源输出端取样电阻的两端。

低压端接口电路由对应连接各发射端的三极管及其若干电阻和对应连接接收端的电阻组成的信号前置放大器构成，信号前置放大器经插座与单片机连接。

高压端接口电路由D/A转换器CAT5113，集成运放lC1、lC2，与或门组合电路CD4025，三极管Q1、Q2、Q3及其外围电路构成；高压端接口电路中的两集成运放的输出端分别经电阻连接两三极管，经其反相后送入或门电路CD4025，或门电路CD4025的输出经电阻连接的一个三极管反相后送入第四根光纤的发射端；D/A转换器CAT5113的RW端经电阻与集成运放lC2的输入端连接，D/A转换器CAT5113的各信号输入端分别连接三根光纤接收端光电三极管的集电极。

光导纤维是传播光脉冲信号的一种很细的玻璃丝，它的发射端是一个发光二极管，当电路中的电信号使这一发光二极管点亮时，这亮光便由光导纤维传至光导纤维的另一端，即接收端。接收端由光接收二极管和光电三极管组成。当接收二极管接收到光亮时，它的通电能力迅速增加，经光电三极管进一步放大，光电三极管导通，电流就能从光电三极管上流通，这就把光信号迅速转变成了电信号。光导纤维的光纤和接收端、发射端的光电器件的连接是用特殊加工工艺制成的，接收端和发射端最终都以一个8芯的插头引出。为了使光纤和低压接口板或高压接口板相连接，在高压或低压接口板上都制作了与光纤相配套的8芯插头座。这样在使用时，只要将光导纤维两端的接收和发射的8芯插头按设计的方向分别插入高压或低压接口板中的8芯插座，这样高压端电信号通过光纤就变成了低压端电信号，起到了高压到低压的信号传输和高压隔离作用。

本实用新型利用光导纤维高绝缘的特性，将其应用在高压电源高压隔离装置中，因为信号是在光纤中传播，而光纤实际就是玻璃制造的，几米长的光纤，隔离几万伏的电压，足以使使用者放心，光纤技术从接收电信号到光能传输，再将光信号转换成电信号，这已经是一整套成熟技术，而且光能传输损耗极小，对于电源精确取样，精确控制都十分有利，完全能达到设计要求，本实用新型适用于10KV～50KV直流高电压、尤其是适用于30KV直流高电压的隔离，可确保人身安全。

附图说明

图1为本实用新型与30KV0.3A电源连接的电路图。

具体实施方式