小型高壓隔離v/v變換器模塊的製作方法

2023-06-30 13:16:21 2

專利名稱：小型高壓隔離v/v變換器模塊的製作方法
技術領域：
小型高壓隔離v/ν變換器模塊 本實用新型涉及一種廣泛應用於模擬數據的隔離傳送、懸浮高壓電源的隔離控制 等方面的小型高壓隔離V/ν變換器模塊。
背景技術：
市場上出現的變換器多數是單一 V/F或F/V變換器，其主要用於遠距離A/D或D/ A轉換，隨著科技發展，在高壓電源的應用領域中，特別是在對懸浮高壓的調節控制方面，普 遍存在著體積大、控制精度不高、響應速度慢等問題。
發明內容鑑於現有技術存在的不足，本實用新型提供了一種體積小、可靠性及穩定性好、輸 出線性度高、響應速度快的小型高壓隔離V/ν變換器模塊。本實用新型為實現上述目的所採取的技術方案是一種小型高壓隔離V/V變換器 模塊，包括封裝在殼體內的高壓隔離變換器電路，高壓隔離變換器電路上焊接有數根引針， 其特徵在於所述高壓隔離變換器電路包括電壓頻率變換電路、輸入輔助電路、頻率電壓變 換電路，所述電壓頻率變換電路與頻率電壓變換電路連接，所述輸入輔助電路與電壓頻率 變換電路連接。所述電壓頻率變換電路中控制晶片Ul的1腳與6腳相連，電阻R6與電容C4並 聯，電阻R6的一端接控制晶片Ul的1腳，電阻R6的另一端通過電阻R7接輸入地G1，控制 晶片Ul的2腳通過電阻R4與控制晶片Ul的4腳相連並接輸入地G1，電容Cl的正極分別 接輸入供電電壓端+VI、控制晶片Ul的8腳、光電耦合器U4的1腳及電阻R3的一端，電容 Cl的負極接輸入地Gl，光電耦合器U4的2腳通過電阻R8接控制晶片Ul的3腳，控制晶片 Ul的5腳分別接電容C2的一端和電阻R3的另一端，控制晶片Ul的7腳分別接電阻R1、電 阻R5及電容C3的一端，電阻Rl的另一端分別接電阻R2的一端和輸入信號電壓端Vi，電阻 R2的另一端與電容C2及電容C3的另一端相連並接輸入地Gl。所述輸入輔助電路中控制晶片U5的3腳接輸入地Gl，控制晶片U5的2腳接電容 C12的正極，電容C12的負極接控制晶片U5的4腳，控制晶片U5的5腳分別接電阻R22和 電容C14的一端，電阻R22的另一端分別接電容C13的一端、二極體Dl的負極和電壓頻率 變換電路中電阻R5的另一端，二極體Dl的正極與電容C13及電容C14的另一端相連並接 輸入地Gl。所述頻率電壓變換電路中控制晶片U2的3腳與4腳相連並接輸出地G2，電容Cll 的正極分別接輸出供電電壓端+V2、控制晶片U2的8腳、光電耦合器U4的4腳、電阻Rll 和電阻R12的一端、電阻R14和電阻R16及電阻R20的一端，電容Cll的負極接輸出地G2， 電阻R20的另一端分別接電容ClO的一端和放大器U3A的8腳，電容ClO的另一端接輸出 地G2，控制晶片U2的2腳通過電阻R17接輸出信號電壓調節端Wj，電阻R18與電容C8並 聯，控制晶片U2的1腳分別接電阻R18和電阻R19的一端，電阻R19的另一端分別接放大 器U3A的3腳和電容C9的一端，電阻R18的另一端和電容C9的另一端連並接輸出地G2，放大器U3A的1腳和2腳相連並接電阻R21的一端及輸出信號電壓端Vo，電阻R21的另一 端與放大器U3A的4腳相連並接輸出地G2，控制晶片U2的5腳分別接電容C7的一端和電 阻R16的另一端，控制晶片U2的7腳分別接電阻R15的一端和電阻R14的另一端，控制芯 片U2的6腳分別接電阻R13的一端、電容C6的一端和電阻R12的另一端，電容C7的另一 端與電阻R13及電阻R15的另一端相連並接輸出地G2，電容C6的另一端分別接電阻Rll的 另一端和三極體Tl的集電極，電阻RlO與電容C5並聯，電阻RlO的一端接三極體Tl的基 極，電阻RlO的另一端分別接光電耦合器U4的3腳和電阻R9的一端，電阻R9的另一端與 三極體Tl的發射極相連並接輸出地G2。本實用新型的有益效果是實現模擬數據的完全隔離傳送；功耗低、溫漂小、轉換 精度高、穩定性好；外形尺寸小，重量輕，易於PCB安裝。

圖1為本實用新型的示意圖。圖2為圖1的仰視圖。圖3為本實用新型的電路連接框圖。圖4為本實用新型的電路原理圖。
具體實施方式
如圖1、2、3、4所示，小型高壓隔離V/V變換器模塊，包括封裝在殼體1內的高壓隔 離變換器電路，高壓隔離變換器電路上焊接有數根引針2，高壓隔離變換器電路包括電壓頻 率變換電路、輸入輔助電路、頻率電壓變換電路，電壓頻率變換電路分別與頻率電壓變換電 路及輸入輔助電路連接。電壓頻率變換電路中控制晶片Ul的1腳與6腳相連，電阻R6與電容C4並聯，電 阻R6的一端接控制晶片Ul的1腳，電阻R6的另一端通過電阻R7接輸入地G1，控制晶片 Ul的2腳通過電阻R4與控制晶片Ul的4腳相連並接輸入地G1，電容Cl的正極分別接輸 入供電電壓端+VI、控制晶片Ul的8腳、光電耦合器U4的1腳及電阻R3的一端，電容Cl的 負極接輸入地Gl，光電耦合器U4的2腳通過電阻R8接控制晶片Ul的3腳，控制晶片Ul的 5腳分別接電容C2的一端和電阻R3的另一端，控制晶片Ul的7腳分別接電阻R1、電阻R5 及電容C3的一端，電阻Rl的另一端分別接電阻R2的一端和輸入信號電壓端Vi，電阻R2的 另一端與電容C2及電容C3的另一端相連並接輸入地Gl。輸入輔助電路中控制晶片U5的3腳接輸入地Gl，控制晶片U5的2腳接電容C12 的正極，電容C12的負極接控制晶片U5的4腳，控制晶片U5的5腳分別接電阻R22和電容 C14的一端，電阻R22的另一端分別接電容C13的一端、二極體Dl的負極和電壓頻率變換電 路中電阻R5的另一端，二極體Dl的正極與電容C13及電容C14的另一端相連並接輸入地 G1。頻率電壓變換電路中控制晶片U2的3腳與4腳相連並接輸出地G2，電容Cll的正 極分別接輸出供電電壓端+V2、控制晶片U2的8腳、光電耦合器U4的4腳、電阻Rll和電 阻R12的一端、電阻R14和電阻R16及電阻R20的一端，電容Cll的負極接輸出地G2，電阻 R20的另一端分別接電容ClO的一端和放大器U3A的8腳，電容ClO的另一端接輸出地G2，控制晶片U2的2腳通過電阻R17接輸出信號電壓調節端Wj，電阻R18與電容C8並聯，控制 晶片U2的1腳分別接電阻R18和電阻R19的一端，電阻R19的另一端分別接放大器U3A的 3腳和電容C9的一端，電阻R18的另一端和電容C9的另一端連並接輸出地G2，放大器U3A 的1腳和2腳相連並接電阻R21的一端及輸出信號電壓端Vo，電阻R21的另一端與放大器 U3A的4腳相連並接輸出地G2，控制晶片U2的5腳分別接電容C7的一端和電阻R16的另 一端，控制晶片U2的7腳分別接電阻R15的一端和電阻R14的另一端，控制晶片U2的6腳 分別接電阻R13的一端、電容C6的一端和電阻R12的另一端，電容C7的另一端與電阻R13 及電阻R15的另一端相連並接輸出地G2，電容C6的另一端分別接電阻Rll的另一端和三極 管Tl的集電極，電阻RlO與電容C5並聯，電阻RlO的一端接三極體Tl的基極，電阻RlO的 另一端分別接光電耦合器U4的3腳和電阻R9的一端，電阻R9的另一端與三極體Tl的發 射極相連並接輸出地G2。電路採用動態範圍寬、非線性失真小、頻率範圍寬、變換精度高的轉換控制晶片， 使電路結構簡單，控制方便；增加輸入補償電路，減小V/V變換器模塊輸出的非線性失真; 選用低噪聲、低溫漂、穩定性好的元器件，確保長期的可靠性及穩定性；合理的PCB布局，確 保輸入與輸出間的隔離絕緣要求。高壓隔離V/V變換器模塊採用金屬外殼，用戶可根據實際使用情況，將殼體接輸 入地或輸出地，能有很好的電磁屏蔽作用，提高變換器模塊的抗幹擾能力。數根引針2露於殼體1外，一側為三根引針2，按輸入供電電壓端+VI、輸入信號電 壓端Vi、輸入地Gl順序排列，另一側為四根引針2，按輸出供電電壓端+V2、輸出信號電壓端 Vo、輸出信號電壓調節端Wj、輸出地G2順序排列。工作原理在電壓頻率變換電路中，控制晶片Ul的5腳為內部定時比較器的時間設置端，定 時時間的長短取決於電阻R3和電容C2的乘積；模擬信號從輸入信號電壓端Vi輸入，經電 阻Rl和電容C3組成的輸入濾波後，加到控制晶片Ul的7腳，該腳是晶片內部輸入比較器 的同相端，根據上述內部兩個比較器輸入端電壓的變化，使它們周期性的控制內部觸發器 的翻轉，並在控制晶片Ul的3腳輸出一定頻率的方波，進而驅動光電耦合器U4。另外，為提高輸出變換精度，減少非線性失真，由控制晶片U5、電容C12等組成輸 入補償電路，並通過電阻R5加到控制晶片Ul的7腳，以抵消輸入失調的影響。在頻率電壓變換電路中，控制晶片U2的5腳為內部定時比較器的時間設置端，定 時時間的長短取決於電阻R16和電容C7的乘積；從光電耦合器U4隔離傳送過來的一定頻 率的脈衝信號，通過三極體Tl並經電阻R12和電容C6組成的微分電路，產生的尖脈衝與電 阻R12及電阻R13的分壓疊加後，加到控制晶片U2的6腳，即晶片內部輸入比較器的反相 端。經晶片內部的各環節控制，在控制晶片U2的1腳，即電容C8上獲得電荷積累，脈衝頻 率越高，電容C8上的電壓越高。得到的模擬電壓，又經過放大器U3A構成的跟隨器，將隔離 傳送來的一定頻率的脈衝信號，最終還原回與輸入模擬電壓相同的電壓。
權利要求一種小型高壓隔離V/V變換器模塊，包括封裝在殼體(1)內的高壓隔離變換器電路，高壓隔離變換器電路上焊接有數根引針(2)，其特徵在於所述高壓隔離變換器電路包括電壓頻率變換電路、輸入輔助電路、頻率電壓變換電路，所述電壓頻率變換電路分別與頻率電壓變換電路及輸入輔助電路連接；所述電壓頻率變換電路中控制晶片U1的1腳與6腳相連，電阻R6與電容C4並聯，電阻R6的一端接控制晶片U1的1腳，電阻R6的另一端通過電阻R7接輸入地G1，控制晶片U1的2腳通過電阻R4與控制晶片U1的4腳相連並接輸入地G1，電容C1的正極分別接輸入供電電壓端+V1、控制晶片U1的8腳、光電耦合器U4的1腳及電阻R3的一端，電容C1的負極接輸入地G1，光電耦合器U4的2腳通過電阻R8接控制晶片U1的3腳，控制晶片U1的5腳分別接電容C2的一端和電阻R3的另一端，控制晶片U1的7腳分別接電阻R1、電阻R5及電容C3的一端，電阻R1的另一端分別接電阻R2的一端和輸入信號電壓端Vi，電阻R2的另一端與電容C2及電容C3的另一端相連並接輸入地G1；所述輸入輔助電路中控制晶片U5的3腳接輸入地G1，控制晶片U5的2腳接電容C12的正極，電容C12的負極接控制晶片U5的4腳，控制晶片U5的5腳分別接電阻R22和電容C14的一端，電阻R22的另一端分別接電容C13的一端、二極體D1的負極和電壓頻率變換電路中電阻R5的另一端，二極體D1的正極與電容C13及電容C14的另一端相連並接輸入地G1；所述頻率電壓變換電路中控制晶片U2的3腳與4腳相連並接輸出地G2，電容C11的正極分別接輸出供電電壓端+V2、控制晶片U2的8腳、光電耦合器U4的4腳、電阻R11和電阻R12的一端、電阻R14和電阻R16及電阻R20的一端，電容C11的負極接輸出地G2，電阻R20的另一端分別接電容C10的一端和放大器U3A的8腳，電容C10的另一端接輸出地G2，控制晶片U2的2腳通過電阻R17接輸出信號電壓調節端Wj，電阻R18與電容C8並聯，控制晶片U2的1腳分別接電阻R18和電阻R19的一端，電阻R19的另一端分別接放大器U3A的3腳和電容C9的一端，電阻R18的另一端和電容C9的另一端連並接輸出地G2，放大器U3A的1腳和2腳相連並接電阻R21的一端及輸出信號電壓端Vo，電阻R21的另一端與放大器U3A的4腳相連並接輸出地G2，控制晶片U2的5腳分別接電容C7的一端和電阻R16的另一端，控制晶片U2的7腳分別接電阻R15的一端和電阻R14的另一端，控制晶片U2的6腳分別接電阻R13的一端、電容C6的一端和電阻R12的另一端，電容C7的另一端與電阻R13及電阻R15的另一端相連並接輸出地G2，電容C6的另一端分別接電阻R11的另一端和三極體T1的集電極，電阻R10與電容C5並聯，電阻R10的一端接三極體T1的基極，電阻R10的另一端分別接光電耦合器U4的3腳和電阻R9的一端，電阻R9的另一端與三極體T1的發射極相連並接輸出地G2。
2.根據權利要求1所述的小型高壓隔離V/V變換器模塊，其特徵在於所述數根引針 (2)露於殼體(1)外，一側為三根引針(2)，按輸入供電電壓端+VI、輸入信號電壓端Vi、輸 入地Gl順序排列，另一側為四根引針(2)，按輸出供電電壓端+V2、輸出信號電壓端Vo、輸出 信號電壓調節端Wj、輸出地G2順序排列。
專利摘要本實用新型涉及一種小型高壓隔離V/V變換器模塊。包括封裝在殼體內的高壓隔離變換器電路，高壓隔離變換器電路上焊接有數根引針，高壓隔離變換器電路包括電壓頻率變換電路、輸入輔助電路、頻率電壓變換電路，電壓頻率變換電路與頻率電壓變換電路連接，輸入輔助電路與電壓頻率變換電路連接。本實用新型的有益效果是實現模擬數據的完全隔離傳送；功耗低、溫漂小、轉換精度高、穩定性好；外形尺寸小，重量輕，易於PCB安裝。
文檔編號H02M3/00GK201623629SQ20102013194
公開日2010年11月3日 申請日期2010年3月16日 優先權日2010年3月16日
發明者於亮, 劉雲濱, 殷生鳴 申請人:天津市東文高壓電源廠