一种通信电源隔离式直流母线电压检测电路的制作方法

1.本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种通信电源隔离式直流母线电压检测电路。


背景技术：

2.现在通信电源系统高频开关整流器模块中直流母线电压检测是整个模块电路重要环节之一，检测信号的精确度直接影响整流器模块的安全高效运行。由于直流母线电压信号参与了模块电路的初级控制模式，使直流母线电压模拟量检测信号需要通过隔离方式送到整流器模块初级电路的cpu芯片进行处理，并且输出直流母线电压精度指标也要求越来越高，使整流器输出电压保持稳定，没有过压与欠压现象。新设计的隔离式直流母线电压检测电路要求隔离性能强、精度高、供电稳定等特点。现有的普通电压模拟量检测电路不能实现以上功能，因此，需要设计一种通信电源隔离式直流母线电压精确检测电路，以满足上述要求。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种通信电源隔离式直流母线电压检测电路。
4.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种通信电源隔离式直流母线电压检测电路，包括输入差分放大电路、隔离传递放大电路、输出差分放大电路、初级稳压电源电路和次级稳压电源电路，直流母线电压信号接入所述输入差分放大电路的信号输入端，所述输入差分放大电路的信号输出端与所述隔离传递放大电路的信号输入端电连接，所述隔离传递放大电路的信号输出端与所述输出差分放大电路的信号输入端电连接，所述输出差分放大电路的信号输出端输出直流母线电压模拟量，所述初级稳压电源电路分别与所述输出差分放大电路的电源输入端和所述隔离传递放大电路的一个电源输入端电连接，所述次级稳压电源电路分别与所述输入差分放大电路的电源输入端和所述隔离传递放大电路的另一个电源输入端电连接。
5.本实用新型的有益效果是：本实用新型的通信电源隔离式直流母线电压检测电路，直流母线电压信号经过所述输入差分放大电路整形降压与差分比较放大后，由所述隔离传递放大电路对电压信号进行1:1比例隔离式精确传递，最后通过所述输出差分放大电路按比例放大还原，并将直流母线电压模拟量送到模块初级电路cpu芯片进行数据处理，所述初级稳压电源电路和次级稳压电源电路分别为整个检测电路的初级部分和次级部分提供稳压电源，整个电路具有较好的隔离性能，检测精度高。
附图说明
6.图1为本实用新型一实施例的通信电源隔离式直流母线电压检测电路结构示意图；
7.图2为本实用新型一实施例的输入差分放大电路的电路示意图；
8.图3为本实用新型一实施例的隔离传递放大电路和输出差分放大电路的电路示意图；
9.图4为本实用新型一实施例的次级稳压电源电路的电路示意图；
10.图5为本实用新型一实施例的初级稳压电源电路的电路示意图。
具体实施方式
11.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
12.如图1所示，一种通信电源隔离式直流母线电压检测电路，包括输入差分放大电路、隔离传递放大电路、输出差分放大电路、初级稳压电源电路和次级稳压电源电路，直流母线电压信号接入所述输入差分放大电路的信号输入端，所述输入差分放大电路的信号输出端与所述隔离传递放大电路的信号输入端电连接，所述隔离传递放大电路的信号输出端与所述输出差分放大电路的信号输入端电连接，所述输出差分放大电路的信号输出端输出直流母线电压模拟量，所述初级稳压电源电路分别与所述输出差分放大电路的电源输入端和所述隔离传递放大电路的一个电源输入端电连接，所述次级稳压电源电路分别与所述输入差分放大电路的电源输入端和所述隔离传递放大电路的另一个电源输入端电连接。
13.本实用新型的通信电源隔离式直流母线电压检测电路，直流母线电压信号经过所述输入差分放大电路整形降压与差分比较放大后，由所述隔离传递放大电路对电压信号进行1:1比例隔离式精确传递，最后通过所述输出差分放大电路按比例放大还原，并将直流母线电压模拟量送到模块初级电路cpu芯片进行数据处理，所述初级稳压电源电路和次级稳压电源电路分别为整个检测电路的初级部分和次级部分提供稳压电源，整个电路具有较好的隔离性能，检测精度高。
14.如图2所示，在本实用新型的一个或多个实施例中，所述输入差分放大电路包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、电容c5和运算放大器u1，直流母线电压信号接入所述电阻r1的一端，所述电阻r1的一端通过所述电容c2接次级地，所述电阻r1的另一端与所述运算放大器u1的同相输入端之间顺次串联有所述电阻r2和电阻r4，所述电阻r2和电阻r4的公共端通过所述电阻r3接次级地，所述电阻r2和电阻r4的公共端与所述电阻r1的一端之间电连接有所述电容c1，所述运算放大器u1的同相输入端与次级地之间并联有所述电阻r6和电容c3，所述运算放大器u1的同相输入端与反相输入端之间顺次串联有所述电阻r5和电阻r7，且所述电阻r5和电阻r7的公共端与所述次级稳压电源电路的一个电源输出端电连接，所述运算放大器u1的反相输入端通过所述电阻r8接次级地，所述运算放大器u1的反相输入端与输出端之间并联有所述电容c4和电阻r9，所述运算放大器u1的正电源输入端与外部电源 12v电连接，所述运算放大器u1的正电源输入端通过所述电容c5接次级地，所述运算放大器u1的负电源输入端接次级地，所述运算放大器u1的输出端与所述隔离传递放大电路的信号输入端电连接。通过输入差分放大电路整形降压与1:0.75比例高精密差分比较放大后，将整流器模块的54v直流母线电压信号转变成1.8v直流电压信号。
15.这里，所述运算放大器u1采用型号为lm258的运放芯片，它的特点有：低失调：5mv/
max；低输入偏置电流：3na；vio低温度飘移：7mv/℃；宽电源电压范围：-0.3v至
±
32v；温度范围：-25℃至 85℃。
16.如图3所示，在本实用新型的一个或多个实施例中，所述隔离传递放大电路包括电阻r10、电容c6、电容c7、电容c8和光隔离放大器u2，所述输入差分放大电路的输出端通过所述电阻r10与所述光隔离放大器u2的正输入端电连接，所述光隔离放大器u2的正输入端通过所述电容c6接次级地，所述光隔离放大器u2的负输入端和输入侧接地端接次级地，所述光隔离放大器u2的输入侧电源供电端与所述次级稳压电源电路的另一个电源输出端电连接，所述光隔离放大器u2的输入侧电源供电端通过所述电容c7接次级地，所述光隔离放大器u2的输出侧电源供电端与外部电源 5vp电连接，所述光隔离放大器u2的输出侧电源供电端通过所述电容c8接初级地，所述光隔离放大器u2的输出侧接地端接初级地，所述光隔离放大器u2的正输出端和负输出端分别与所述输出差分放大电路的正输入端和负输入端对应电连接。通过光隔离放大器u2对1.8v直流电压信号进行1:1比例隔离式精确传递，使输入输出电压信号完全一致。
17.这里，所述光隔离放大器u2采用型号为acpl-c87h的电压传感器芯片，该电压传感器芯片是专为电压检测而设计的光隔离放大器，其0-2v电压输入范围和1gω高输入阻抗使其非常适用于电子功率转换器应用中的隔离电压检测要求，包括通信电源系统。在典型的电压检测实现中，电阻分压器用于缩放直流母线电压以适应电压传感器的输入范围，在传感器的另一侧产生与输入电压成比例的差分输出电压。型号为acpl-c87h的电压传感器芯片具有
±
1％增益容差，采用5v单电源供电，具有出色的线性度；还提供高电平有效关断引脚，可将idd1电流降至15us，使其适用于电池供电和其他功耗敏感型应用；还具有高共模瞬变抗扰度(15kv/s)，提供了在高噪声环境中精确监控直流母线电压所需的精度和稳定性；结合卓越的光耦合技术，采用sigma-delta(z-a)调制，斩波稳定放大器和差分输出，提供隔离模式噪声抑制，低失调，高增益精度和稳定性；采用紧凑、可自动插入的拉伸so-8(sso-8)封装，符合全球监管安全标准。
18.如图3所示，在本实用新型的一个或多个实施例中，所述输出差分放大电路包括电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r14、电阻r15、电容c9、电容c10、电容c11、电容c12、二极管d1和运算放大器u3，所述隔离传递放大电路的正输出端通过所述电阻r12与所述运算放大器u3的同相输入端电连接，所述运算放大器u3的同相输入端与初级地之间并联有所述电阻r13和电容c9,所述隔离传递放大电路的负输出端通过所述电阻r11与所述运算放大器u3的反相输入端电连接，所述运算放大器u3的反相输入端与输出端之间并联有所述电容c10和电阻r14，所述运算放大器u3的正电源输入端与外部电源 5vp电连接，所述运算放大器u3的正电源输入端通过所述电容c11接初级地，所述运算放大器u1的负电源输入端与外部电源-5vp电连接，所述运算放大器u3的负电源输入端通过所述电容c12接初级地，所述运算放大器u3的输出端通过所述电阻r15与所述二极管d1的中间连接点电连接，所述二极管d1的正极接初级地，所述二极管d1的负极与所述初级稳压电源电路的一个输出端电连接，所述二极管d1的中间连接点作为输出端输出直流母线电压模拟量。采用运算放大器u3将直流母线电压模拟量按比例放大还原成2.5v后，送到模块初级电路cpu芯片进行数据处理，通过所述二极管d1可以起到输出电压信号进行钳位的作用。
19.这里，所述运算放大器u3也是采用型号为lm258的运放芯片。
20.如图4所示，在本实用新型的一个或多个实施例中，所述次级稳压电源电路包括电阻r16、电阻r17、电容c13、电容c14、电容c15、稳压源u4和基准源u6，所述电阻r16的一端与外部电源 12v，所述电阻r16的另一端与地之间串联有所述电阻r17和电容c15，所述电阻r17和电容c15的公共端作为一个输出端与所述输入差分放大电路的一个电源输入端电连接，所述电阻r17和电容c15的公共端与所述基准源u6的反馈端电连接，所述基准源u6的正极接次级地，所述基准源u6的负极与所述电阻r17和电容c15的公共端电连接，所述稳压源u4的输入端与外部电源 12v电连接，所述稳压源u4的输入端通过所述电容c13接次级地，所述稳压源u4的接地端接次级地，所述稳压源u4的输出端通过所述电容c14接次级地，所述稳压源u4的输出端与所述隔离传递放大电路的输入侧电源供电端电连接。通过所述稳压源u4可将外部 12v电源电压转换为 5v电压，通过所述基准源u6，配合所述电阻r16和电阻r17转将外部 12v电源电压换为 2.5v电压，从而为所述输入差分放大电路与隔离传递放大电路提供稳定的电源。
21.这里，所述稳压源u4采用型号为az1117h-5.0tre1的现有芯片，所述基准源u6采用型号为az431an-atre1的现有芯片。
22.如图5所示，在本实用新型的一个或多个实施例中，所述初级稳压电源电路包括电容c16、电容c17和稳压源u5，所述稳压源u5的输入端与外部电源 5vp电连接，所述稳压源u5的输入端通过所述电容c16接初级地，所述稳压源u5的接地端接初级地，所述稳压源u5的输出端通过所述电容c17接初级地，所述稳压源u5的输出端与所述输出差分放大电路的一个电源输入端电连接。通过所述稳压源u5，可以将外部的 5vp电源电压转换为3.3v电压，从而为所述输出差分放大电路提供稳定的电源。这里，稳压源u5采用型号为az1117d-3.3e1的现有芯片。
23.本实用新型的实施例中，次级电源 5v是由次级稳压电源电路产生并输出，初级电源 /-5vp与次级电源 12v是通过外部电源隔离后产生并输出。
24.本实用新型的通信电源隔离式直流母线电压检测电路，隔离性能强、精度高、供电稳定，电路技术指标达到国家规定的通信电源直流母线电压检测技术要求，并且广泛应用于通信电源系统高频开关整流器模块实际电路中。
25.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。