[发明专利]一种基于有效值芯片的AC115V电流调理采集电路

说明书

本发明涉及一种基于有效值芯片的AC115V电流调理采集电路，属于航空电气技术领域。本发明采用双运放芯片、有效值芯片和运放比较器三个主要器件分别实现了交流电压信号转换、交流电压转直流电压和电压阈值判断三个功能。交流电采集计算对应关系简单，采样精度高，同时电压阈值通过硬件实现更加快速的过流保护响应；电路适应性较强，可根据被测信号特点快速实现设计转换。该电路的设计过程符合航空产品正向设计要求，元器件参数计算简单，适用范围广，是一个具有很好使用价值的AC115V电流调理采集电路。

技术领域

本发明属于航空电气技术领域，具体涉及一种基于有效值芯片的AC115V电流调理采集电路。

背景技术

机载设备有大量产品(航空配电装置)使用AC115V作为工作电源，其供配电设备AC115V功率驱动电路需要实时采集负载通道工作电流值以实现系统的健康管理，并要求在负载出现过流、短路等故障情况时，能够实现快速保护；快速、精确的实现电流值采样，是实现上述功能基础条件。电流调理采集电路精度及有效性对于供配电功能实现及系统安全可靠性具有重要意义。一般交流电流信号采集方式有霍尔传感器、功率采样电阻等，其工作原理均是将大功率电流信号转换为同频率电压信号。

对于交流电压信号，AD采样需要首先将交流电压信号转换为直流电压信号，为提高信号采集精度最大化提高信号分别率，后端调理采集电路还需要针对转换后的电压信号特点进行设计，将电压信号转换为AD芯片电压采样范围内信号。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何可实现交流电转直流电，电压信号范围调理及硬件实现短路快速保护功能的AC115V电流调理采集电路。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于有效值芯片的AC115V电流调理采集电路，包括信号调理电路、有效值转换电路及负载短路比较器电路；

所述信号调理电路用于将0～+5V交流电压信号转换为-5V～+5V交流电压信号，有效值转换电路用于将-5V～+5V交流电压信号转换为的有效值直流电压；输出的有效值直流电压一路进入外部AD芯片进行模数转换采集，另一路进负载短路比较器电路进行阈值计算后，作为负载短路瞬间保护的基准信号。

优选地，所述信号调理电路包括由第一级运放N1A和第二级运放N1B组成的双运放芯片，限流电阻R1、R2、R4，下拉电阻R3、R5，滤波电容C1～C3，第一级运放N1A用于实现0～+5V交流电压信号转换为-5V～+5V交流电压信号，第二级运放N1B为射随电路，用于增加输出信号带载能力，不改变电压信号特征；

所述信号调理电路中：第一级运放N1A的2脚连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接5V基准电压；第一级运放N1A的2脚连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接第一级运放N1A的1脚；第一级运放N1A的3脚连接电阻R3一端，此引脚3为霍尔传感器输出电压的输入引脚，R3另一端接模拟地，第一级运放N1A的3脚还连接电容C1一端，C1另一端接模拟地；第一级运放N1A为±15V供电，第一级运放N1A的4脚连接-15V，第一级运放N1A的8脚连接+15V；

第一级运放N1A的1脚连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接第二级运放N1B的5脚；第一级运放N1A的1脚还连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接模拟地；第二级运放N1B的5脚连接电容C2的一端，电容C2的另一端连接模拟地；第二级运放N1B的6脚连接第二级运放N1B的7脚，第二级运放N1B的7脚连接C3的一端，C3的另一端接模拟地。

优选地，所述有效值转换电路包括有效值芯片N2、电阻R6、R7、R8，滤波电容C4、C5、C6；

所述有效值芯片N2用于将-5V～+5V交流电压信号转换为的有效值直流输出电压U_ADI；