[实用新型]一种带隔离的直流电压采集电路

说明书

技术领域

本实用新型属于电压隔离检测领域，具体涉及一种带隔离的直流电压采集电路。

背景技术

传统方式一般采用电阻分压、电容分压或电压霍尔传感器采集等措施进行电压采集，采用电压霍尔传感器采集既有采集快速准确的优点，缺点是造价高，且还需额外提供双电源供电；而电阻分压和电容分压方式的特点是结构简单，价格低廉，缺点是采集侧和输出侧之间没有电气隔离，如图1所示为采用电阻分压式直流电压采集的电路图，这种电路的采集侧和输出侧之间没有电气隔离，电压采集回路具有安全隐患。

模拟信号隔离的方法有很多种，其中利用光耦实现电信号的隔离具有电路结构简单、抗干扰能力强、体积小，成本低等优势，既可以保护输出端电路免受输入端故障的影响，还能提供强抗干扰能力。

如图2所示为采用光耦隔离进行直流电压采集电路图，如图所示，该电路由采样电路和隔离电路组成，采样电路采用同相比例运算，由运放Q1、电阻R1、R2、R3组成，运放Q1的输出作为输出端；隔离电路由光耦OP1、电阻R4、R5和电容C2组成，信号经运放Q1同相比例运算处理后送光耦OP1隔离，光耦隔离后的信号输出至微处理器测量电路。由于此电路经过采样、隔离后直接送入微处理器测量电路，故检测结果误差较大，不能广泛使用。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种带隔离的直流电压采集电路，以解决现有电路检测结果误差大的问题。

为了实现以上目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种带隔离的直流电压采集电路，包括顺次连接的取样电路、输入输出光耦、运放和反馈光耦，输入输出光耦的输出端连接在运放的同相输入端，反馈光耦的输出端通过一反馈电阻连接在所述运放的反相输入端；所述输入输出光耦和反馈光耦的受光器的输出端与电源地之间均连接有一个采样电阻；反馈光耦的发光器的阴极与电源地之间连接有输出电阻，该反馈光耦的发光器的阴极端即为该电路的信号输出端。

所述运放的反相输入端与输出端连接有一补偿电容。

该电路还包括一个用于为输入输出光耦、反馈光耦和运放供电的电源。

所述输入输出光耦和反馈光耦的受光器的输出端与电源地之间连接的采样电阻的阻值相等。

所述输入输出光耦和反馈光耦的发光器均为发光二极管，受光器均为光电三极管。

所述输入输出光耦和反馈光耦为PC817；所述运放为单运放或双运放芯片LM358。

本实用新型带隔离的直流电压采集电路抛弃传统的在输入端使用运放和独立隔离电源的做法，将取样电路、输入输出光耦、运放和反馈光耦顺次连接，结构简单，无需在输入端使用隔离电源和运放，适合高压模拟信号采集场合，提高安全性，降低成本；线性范围宽，在不同的使用条件，调节取样电路的电阻阻值即可更改电压采集范围，并且依据取样电路的电阻、输出电阻的比值，输入电压与输出电压呈固定的比例关系；采用闭环控制系统，利用输出信号作为反馈信号，减小了输入信号的波动对反馈回路的影响，提高反馈了质量，进而提高了检测结果的准确度。

附图说明

图1为现有电阻分压式直流电压采集电路图；

图2为现有光耦隔离直流电压采集电路图；

图3为本实用新型实施例的电路图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本实用新型进行进一步介绍。

如图3所示为本实用新型带隔离的直流电压采集电路实施例的电路图，由图可知，其包括电路输入端Uin上连接的取样电路，取样电路与输入输出光耦OP1、运放Q1和反馈光耦OP2顺次连接，输入输出光耦OP1的发光器的两端与取样电路连接，同时接在被测高压的正负极DC+、DC-之间，用于将被测高压转化成低电流信号送入输入输出光耦OP1输入端；输入输出光耦OP1受光器的发射极输出端与运放Q1的同相输入端连接作为负反馈基准电压信号的输入，运放Q1的输出端连接有反馈光耦OP2，反馈光耦OP2的输出端通过一反馈电阻R3连接在运放Q1的反相输入端作为反馈信号形成负反馈回路保证输出电压的精确；输入输出光耦和反馈光耦的受光器的输出端与电源地之间均连接有一个采样电阻（即R1和R2）；反馈光耦的发光器的阳极接运放Q1的输出，其阴极与电源地之间连接输出电阻Rout，Rout两端的电压为直流电压采集的光耦隔离降压电路的输出电压，该反馈光耦OP2的发光器的阴极端即为该电路的信号输出端Uout。

本实施例运放的反相输入端与输出端连接有一补偿电容C1作为积分电路，用于改进电路稳定性、减小电路输出噪声及限制电路的工作带宽。