[实用新型]一种母线电压隔离采样电路

说明书

本实用新型提供了一种母线电压隔离采样电路，包括用于隔离微弱信号电路、防止干扰的弱电隔离控制电路，用于降压稳压驱动MOS管的驱动电路和用于对母线电压进行隔离采样的隔离降压电路；通过采用高频脉冲变压器实现直流电压的隔离采样，不仅解决了高低压隔离采样问题，同时将信号传输延迟减小到低于1us，提高了母线电压采样电路的响应速度，避免了光耦隔离的传输延迟对电压环响应能力不足的问题，使电压环能快速跟踪控制目标，相应提高了电压环控制的稳定性。本实用新型实现了高压电信号的隔离采集，满足电路安规设计要求的同时提高了隔离采样的响应能力。

技术领域

本实用新型属于信号处理技术领域，具体涉及一种母线电压隔离采样电路。

背景技术

在有直流环节的电力电子设备中，必须要采集直流母线的电压信号用于电压环控制；实际应用中需要解决母线高电压与控制系统低电压之间的隔离，同时采样信号还要满足电压环控制的响应能力，且不影响电流环控制的稳定性。

为了解决高压电信号采集，通常会采用隔离采样设计，隔离采样的响应能力将是电路设计的关键。

传统实现母线电压采样通过差分降压，再用线性光耦进行隔离采样，后级再用运放调节比例。然而线性光耦传输延迟在3～5us，对于电压环的响应能力不利；严重时甚至会导致电压环控制不稳定，出现母线电压波动，进而影响电流环控制的稳定性。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种母线电压隔离采样电路，用于对母线电压进行隔离采样，同时满足电压环控制的响应能力、保证电压环控制的稳定性。

本实用新型为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种母线电压隔离采样电路，包括用于隔离微弱信号电路、防止干扰的弱电隔离控制电路，用于降压稳压驱动MOS管的驱动电路和用于对母线电压进行隔离采样的隔离降压电路；弱电隔离控制电路包括三极管T1；驱动电路包括用于隔离驱动的高速光耦U1；隔离降压电路包括MOS管Q1和高频脉冲变压器VT1；高速光耦U1的A端连接信号电源，高速光耦U1的C端连接三极管T1的集电极；三极管T1的基极连接信号输入端Fin，三极管T1的发射极连接信号地GND；高速光耦U1的VCC端和高频脉冲变压器VT1的P1端连接母线电源端P+，高速光耦U1的VEE端连接电位点N，高速光耦U1的VO端连接MOS管Q1的栅极；MOS管Q1的漏极连接高频脉冲变压器VT1的P2端，MOS管Q1的源极连接电位点N；高频脉冲变压器VT1的S1端连接采样电位点UPN，高频脉冲变压器VT1的S2端连接信号地GND。

按上述方案，高速光耦U1的输出上升延迟和下降延迟均＜100ns。

按上述方案，弱电隔离控制电路还包括第五电阻R5、第七电阻R7、第八电阻R8、第十电阻R10、第二电容C2、第四电容C4；第五电阻R5串联在+5V电源和高速光耦U1的A端之间；第七电阻R7与第二电容C2并联且并联在高速光耦U1的A端和C端之间；第八电阻R8串联在信号输入端Fin与三极管T1的基极之间；第四电容C4与第十电阻R10并联且并联在三极管T1的基极和发射极之间。

按上述方案，驱动电路还包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、TVS管ZD1、电解电容E1、第一电容C1、第九电阻R9；第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4依次串联在高速光耦U1的VCC端与母线电源端P+之间；第一电容C1并联在高速光耦U1的VCC端和VEE端之间；电解电容E1的正极连接高速光耦U1的VCC端，电解电容E1的负极连接高速光耦U1的VEE端；TVS管ZD1的负极连接高速光耦U1的VCC端，TVS管ZD1的的正极连接高速光耦U1的VEE端；第九电阻R9串联在高速光耦U1的VO端与MOS管Q1的栅极之间。

进一步的，还包括用于防止电源端P+被反接的二极管D1；二极管D1的正极连接电源端P+，二极管D1的负极连接第四电阻R4的一端和高频脉冲变压器VT1的P1端。