一種電壓-電流變換的方法
2023-10-18 05:14:14 2
專利名稱：一種電壓-電流變換的方法
技術領域：
本發明涉及一種電壓-電流變換的方法，用於變送類儀表以及高壓變頻器功 率單元中的缺相、過壓、欠壓、器件過流、光纖斷路、單元過溫等各種檢測裝置
中，屬於電壓電流變換電路技術領域。
背景技術：
在目前單元串聯式高壓變頻技術方案中，每個功率單元相對獨立工作，受電 後經過整流、濾波、輔助電源啟動、接受控制信號等過程，再進入正常變頻、輸 出功率。正常工作過程中，單元控制器需要主動檢測各種故障信息，如輸入缺相、 過壓、欠壓、器件過流、光纖斷路、單元過溫等，並及時作出判斷和處理並上報 主控單元。
在單元控制器檢測各種故障信息時，必須對各種故障信號進行處理。為提高 抗幹擾性能，尤其是對於長距離信號傳送，通常採用電壓-電流轉換技術，使信 號電流變送輸出，輸出的變送電流經過一個負載電阻而產生壓降，這個壓降則作 為下一級放大器信號電壓的採樣輸入。
普通的電壓-電流變換器多為如圖1所示的負載浮地型、如圖2所示的輸入 浮地的負載接地型、或如圖3所示的輸入、輸出不同相的負載接地型。負載浮地 型電壓-電流變換器包括反相放大器Nl，反相放大器N1的同相輸入端連接輸入 電壓Vil，反相放大器Nl的反相輸入端通過電阻Rl接地，反相放大器Nl的輸 出端通過電阻RL1連接電阻Rl。輸入浮地的負載接地型電壓-電流變換器包括反 相放大器N2，反相放大器N2的反相輸入端直連反相放大器N2的輸出端，輸入 電壓Vi2的一個電極連接反相放大器N2的同相輸入端，輸入電壓Vi2的另一個 電極通過電阻RL2接地，反相放大器N2的輸出端通過電阻R2連接電阻RL2。輸 入、輸出不同相的負載接地型電壓-電流變換器包括反相放大器N3，輸入電壓Vi3 通過電阻R3連接反相放大器N3的反向輸入端，反相放大器N3的反向輸入端與 輸出端之間跨接電阻R5，反相放大器N3的輸出端通過串聯的電阻R6及電阻RL3接地，反相放大器N3的同向輸入端通過電阻R4連接與電阻R6與電阻RL3之間。 如果要採用多隻電壓-電流變換模塊同時將輸入信號和輸出信號的參考點接 入同一個電壓參考點(共地)，同時進行測量和變送，是不能直接採用負載浮地 型的電壓-電流變換器，也是不能直接採用輸入浮地的負載接地型電壓-電流變換 器的。因為如圖l所示，由於電阻RL1的負信號端接地，會導致電阻R1對地短 路，而電阻R1是決定函數Iol=Vil/Rl中比例係數的關鍵，Iol為電阻RLl上的 電流，從該數學模型就能看出，若RP0，則101=~，電路就無法正常工作；如 圖2所示，由於Vi2的電壓參考點將負載電阻RL2對地短路，這時RL2上的電流 工o2全部對地分路，實際上這時電阻RL2的正信號端就是地，所以在這一點也就 沒有電流輸出了。
對於多路信號的巡迴檢測，與共地檢測一樣，也不能直接採用負載浮地型的 電壓-電流變換器或輸入浮地的負載接地型電壓-電流變換器的，若要採用負載浮 地型的電壓-電流變換器或輸入浮地的負載接地型電壓_電流變換器，那麼 一定要 增加其它電路配置，這就使得電路結構複雜；若採用輸入、輸出不同相的負載接 地型電壓-電流變換器，如圖3所示，因為電阻RL3上的電流Io3的方向與Vi3 的方向正好相反，所以每一個檢測迴路都要增加一個反相放大器，也將使電路復 雜化。
發明內容
本發明的目的是提供一種電路結構簡單、性能優良且為巡迴檢測所實用的既 能滿足輸入、輸出信號共地又能滿足輸入、輸出相位相同的負載接地型電壓-電 流變換方法。
為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供了一種電壓-電流變換的
方法，其步驟為
步驟l、將輸入電壓接入放大器的同相輸入端； 步驟2、將放大器的反相輸入端接地，其特徵在於，
步驟3、將達林頓電路的基極接入放大器的輸出端，達林頓電路的集電極通 過第一電阻接電源的正極；
4步驟4、在放大器的同相輸入端與達林頓電路的集電極之間跨接第二電阻， 在放大器的反相輸入端與電源的正極之間跨接第三電阻；
步驟5、將達林頓電路的射極通過第四電阻接地，使得輸出電流與輸入電壓 成正比，比例係數為第一電阻阻值的倒數。
由於輸出級採用達林頓電路，則放大器的功耗非常小，使得放大器的工作十 分穩定可靠，尤其是熱穩定性特別好，因此還可以大幅度增加有效輸出功率。
由該方法可知，本發明具有如下優點準確度高；熱穩定性好；線性好；抗 幹擾性好；工作性能穩定可靠；多隻本發明的電壓-電流變換電路可以同時接入 一個電壓參考點(共地)，同時進行測量和變送；實現對於多路故障信號的共地 巡迴檢測；性能價格比高；電路簡單，實現容易。
圖1為負載浮地型電壓-電流變換器的電原理圖2為輸入浮地的負載接地型電壓-電流變換器的電原理圖3為輸入、輸出不同相的負載接地型電壓-電流變換器的電原理圖4為本發明提供的一種電壓-電流變換電路的電原理圖。
具體實施例方式
以下結合實施例來具體說明本發明。
實施例
如圖4所示，為本發明提供的一種電壓-電流變換電路的電原理圖，由放大 器N4、第一電阻Rc、第二電阻RIO、第三電阻R9、第四電阻RL4、第五電阻R7、 第六電阻R8、第一達林頓管V1及第二達林頓管V2組成，其中第一達林頓管V1 及第二達林頓管V2組成達林頓電路，該電路通過下列步驟得到
步驟l、將輸入電壓Vi4接入放大器N4的同相輸入端；
步驟2、將放大器N4的反相輸入端接地，其特徵在於，
步驟3、將達林頓電路的基極接入放大器N4的輸出端，達林頓電路的集電 極通過第一電阻Rc接電源E的正極；
步驟4、在放大器N4的同相輸入端與達林頓電路的集電極之間跨接第二電阻RIO，在放大器N4的反相輸入端與電源E的正極之間跨接第三電阻R9;
步驟5、將達林頓電路的射極通過第四電阻RL4接地，使得輸出電流Io4與 輸入電壓Vi4成正比，比例係數為第一電阻阻值的倒數，即Io4=Vi4/Rc。該關 系式可以通過下列步驟推導得出
令放大器N4同相輸入端上的壓降為Va，放大器N4反相輸入端上的壓降為 Vb，第一達林頓管V1及第二達林頓管V2上的壓降為V0。
令R7:R8-R9二R10，
則Va=E[R8/(R8+R9)]=E/2， Vb=(Vo+Vi4) [R7/(R7+R10)] = (Vo+Vi4)/2 ...Va=Vb，
...E/2=(Vo+Vi4)/2，
...E=Vo+Vi4
又V E=Vo+IcRc，
...Vo+IcRc=Vo+Vi4，
IcRc=Vi4,
...Ic=Vi4/Rc，
.. Ic= a Io4，
.'.a Io4=Vi4/Rc,
.'.Io4= Vi4/ a RC，
結論Io4=Vi4/Rc (由於達林頓管的e = e 1 e 2很大，.'.a接近於1，故令 a=l，得出上述結論)即1o是Vi4的正比例函數，1/Rc是比例係數。式中，a
=e/a+e)， a為共基極短路電流放大係數，e為共發射極短路電流放大係數。
權利要求
1.一種電壓-電流變換的方法，其步驟為步驟1、將輸入電壓(Vi4)接入放大器(N4)的同相輸入端；步驟2、將放大器(N4)的反相輸入端接地，其特徵在於，步驟3、將達林頓電路的基極接入放大器(N4)的輸出端，達林頓電路的集電極通過第一電阻(Rc)接電源(E)的正極；步驟4、在放大器(N4)的同相輸入端與達林頓電路的集電極之間跨接第二電阻(R10)，在放大器(N4)的反相輸入端與電源(E)的正極之間跨接第三電阻(R9)；步驟5、將達林頓電路的射極通過第四電阻(RL4)接地，使得輸出電流(Io4)與輸入電壓(Vi4)成正比，比例係數為第一電阻阻值的倒數。
全文摘要
本發明提供一種電壓-電流變換電路，包括放大器，輸入電壓連接放大器的同相輸入端，放大器的反向輸入端接地，其特徵在於，放大器的輸出端連接達林頓電路的基極，在放大器的同相輸入端與達林頓電路的集電極之間跨接第一電阻，放大器的反相輸入端與電源的正極之間跨接第二電阻，第二電阻與第一電阻之間連接第三電阻，達林頓電路的射極通過第四電阻接地。本發明的優點是準確度高；熱穩定性好；線性好；抗幹擾性好；工作性能穩定可靠；多隻本發明的電壓-電流變換電路可以同時接入一個電壓參考點(共地)，同時進行測量和變送；實現對於多路故障信號的共地巡迴檢測；性能價格比高；電路簡單，實現容易。
文檔編號H02H3/12GK101551938SQ20081020526
公開日2009年10月7日 申請日期2008年12月30日 優先權日2008年12月30日
發明者宣乃燁, 張海燕, 羅結強 申請人:上海科達機電控制有限公司