一種電力逆變器直流輸入電壓採樣電路的製作方法

2023-06-12 14:45:51

一種電力逆變器直流輸入電壓採樣電路的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電力逆變器直流輸入電壓採樣電路，包括採樣分壓電路、電壓轉換頻率電路、光耦隔離電路和頻率轉換電壓電路，電壓轉換頻率電路的輸入端接採樣分壓電路的輸出端，電壓轉換頻率電路的輸出端通過光耦隔離電路接頻率轉換電壓電路的輸入端，頻率轉換電壓電路的輸出端為電力逆變器直流輸入電壓採樣電路的輸出端。本實用新型光耦隔離電路的輸入端是用電壓轉換成頻率1C將直流電轉換成一定頻率的矩形脈衝，通過光耦隔離電路之後由頻率轉換電壓1C輸出直流電壓，米樣輸出直流電壓和輸入直流電壓成等比例的變化，輸出精度高。
【專利說明】一種電力逆變器直流輸入電壓採樣電路
[【技術領域】]
[0001]本實用新型涉及電力逆變器，尤其涉及一種電力逆變器直流輸入電壓採樣電路。
[【背景技術】]
[0002]直流輸入電壓採樣凡要完成直流輸入電壓採樣，隔離，跟隨的目的，採樣是將高壓直流轉換成等比例的低壓直流，隔離電路是為了單片機和直流輸入的地隔離，跟隨是經採樣電路之後的直輸出電壓和直流輸入電壓成正比例變化。傳統的電力逆變器直流輸入電壓採樣電路如圖1所示，此電路是採用運算放大器UB3、UB3A和光耦UB1、UB2組成，光耦UBl和UB2組成隔離電路，運算放大器UB3和UB3A組成電壓跟隨電路，直流輸入採樣是由電阻和RBlA分壓得到，此電路缺點是電壓採樣的輸出電壓和直流輸入電壓變化不成比例，線性不好，輸出精度不高。
[
【發明內容】
]
[0003]本實用新型要解決的技術問題是提供一種輸出精度高的電力逆變器直流輸入電壓採樣電路。
[0004]為了解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案是，一種電力逆變器直流輸入電壓採樣電路，包括採樣分壓電路、電壓轉換頻率電路、光耦隔離電路和頻率轉換電壓電路，電壓轉換頻率電路的輸入端接採樣分壓電路的輸出端，電壓轉換頻率電路的輸出端通過光耦隔離電路接頻率轉換電壓電路的輸入端，頻率轉換電壓電路的輸出端為電力逆變器直流輸入電壓米樣電路的輸出端。
[0005]以上所述的電力逆變器直流輸入電壓採樣電路，電壓轉換頻率電路包括第一頻率電壓轉換器，第一頻率電壓轉換器的RC定時電路引腳接第五電阻的一端和第四電容的一端，第五電阻的另一端接晶片電源正極，第四電容的另一端接地；第一頻率電壓轉換器的電源引腳接晶片電源正極，接地引腳接地，基準電流引腳通過第一可變電阻接地；第一頻率電壓轉換器的電流輸出與閾值引腳連接，電流輸出與閾值引腳的連接點通過串接的第一電阻和第四電阻接地，第十電容接在第一電阻和第四電阻的連接點與電流輸出與閾值引腳的連接點之間；第一頻率電壓轉換器的比較輸入引腳接採樣分壓電路的輸出端，頻率輸出引腳接光耦隔離電路的輸入端。
[0006]以上所述的電力逆變器直流輸入電壓採樣電路，光耦隔離電路包括光耦和PNP三極體，光耦光電二極體的陰極是光耦隔離電路的輸入端，光耦光電二極體的陰極通過第七電阻接晶片電源正極；光耦光電二極體的陽極通過第九電阻接晶片電源正極；PNP三極體的發射極通過第i^一電阻接晶片電源正極，基極接光耦光電三極體的集電極，光耦光電三極體的集電極通過第十電阻接晶片電源正極，PNP三極體的集電極接地，PNP三極體的發射極是光耦隔離電路的輸出端。
[0007]以上所述的電力逆變器直流輸入電壓採樣電路，頻率轉換電壓的轉換電路包括第二頻率電壓轉換器，其中，第二頻率電壓轉換器的電源引腳接晶片電源正極，頻率輸出引腳和接地引腳接地，基準電流引腳通過第二可變電阻接地；第二頻率電壓轉換器的RC定時電路引腳接第六電阻的一端和第五電容的一端，第六電阻的另一端接晶片電源正極，第五電容的另一端接地；第二頻率電壓轉換器的閾值引腳通過第十三電阻接晶片電源正極，第二頻率電壓轉換器的閾值引腳通過第六電容接光耦隔離電路的輸出端；第二頻率電壓轉換器的比較輸入引腳通過第十二電阻接晶片電源正極，通過第十五電阻接地；第二頻率電壓轉換器的電流輸出引腳既是頻率轉換電壓電路的輸出端也是電力逆變器直流輸入電壓採樣電路的輸出端，第二頻率電壓轉換器的電流輸出引腳通過並接的第二電容和第二電阻接地。
[0008]以上所述的電力逆變器直流輸入電壓採樣電路，第二頻率電壓轉換器的電流輸出引腳接二極體的陽極，二極體的陰極接+5V電壓。
[0009]本實用新型的光耦隔離電路的輸入端是用電壓轉換成頻率IC將直流電轉換成一定頻率的矩形脈衝，通過光耦隔離電路之後由頻率轉換電壓IC輸出直流電壓，採樣輸出直流電壓和輸入直流電壓成等比例的變化，輸出精度高。
[【專利附圖】

【附圖說明】]
[0010]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0011]圖1是現有技術電力逆變器直流輸入電壓採樣電路的電路圖。
[0012]圖2是本實用新型實施例電力逆變器直流輸入電壓採樣電路的電路圖。
[0013]圖3是頻率電壓轉換器LM331內部功能框圖。
[【具體實施方式】]
[0014]本實用新型實施例電力逆變器直流輸入電壓採樣電路的原理如圖2所示，包括採樣分壓電路、電壓轉換頻率電路、光耦隔離電路和頻率轉換電壓電路，電壓轉換頻率電路的輸入端接採樣分壓電路的輸出端，電壓轉換頻率電路的輸出端通過光耦隔離電路接頻率轉換電壓電路的輸入端，頻率轉換電壓電路的輸出端為電力逆變器直流輸入電壓採樣電路的輸出端。
[0015]採樣分壓電路包括串接的電阻R231和R233，電阻R231接電力逆變器直流輸入電壓，電阻R231接地，電阻R231和R233的連接點VIN通過電阻R3接晶片Ul (頻率電壓轉換器LM331)的比較輸入引腳(7腳)。晶片Ul (頻率電壓轉換器LM331)與外圍電路構成電壓轉換頻率電路。
[0016]晶片Ul的RC定時電路引腳(5腳)外接電阻R5和電容C4，電阻R5的另一端接晶片電源正極+9VP，電容C4的另一端接地。
[0017]晶片Ul的電源引腳(8腳)接晶片電源正極+9VP，接地引腳(4腳)接地，基準電流引腳(2腳)通過可變電阻VRl接地。
[0018]晶片Ul的電流輸出(I腳)與閾值引腳(6腳)連接，電流輸出(I腳)與閾值引腳(6腳)的連接點通過串接的電阻Rl和R4接地，電容ClO接在電阻Rl和R4的連接點與電流輸出(I腳)與閾值引腳(6腳)的連接點之間。
[0019]晶片Ul的5腳外接電阻RR5、CC4和晶片Ul內部的定時比較器、復零電晶體、R-S觸發器電壓-頻率變換器工作原理等構成單穩定時電路。當電阻R231和R233的連接點VIN輸入電壓時，，輸入比較器輸出高電平，使R-S觸發器置位，Q輸出高電平，輸出驅動管導通，輸出端fo為邏輯低電平，同時，電流開關打向右邊，電流源IR對電容CL充電。此時由於復零電晶體截止，電源Vcc也通過電阻Rt對電容Ct充電。當電容Ct兩端充電電壓大於Vcc的2/3時，定時比較器輸出一高電平，使R-S觸發器復位，Q輸出低電平，輸出驅動管截止，輸出端fo為邏輯高電平，同時，復零電晶體導通，電容Ct通過復零電晶體迅速放電；電流開關打向左邊，電容CL對電阻RL放電。當電容CL放電電壓等於輸入電壓Vi時，輸入比較器再次輸出高電平，使R-S觸發器置位，如此反覆循環，構成自激振蕩，Ul的頻率輸出引腳(3腳)輸出脈衝信號F0UT，實現電壓一頻率的變換。
[0020]由光耦U3和PNP三極體Ql組成的隔離電路工作原理如下:光耦U3光電二極體的陰極(2腳)是隔離電路的輸入端，光耦U3光電二極體的陰極通過電阻R7接晶片電源正極+9VP。光耦U3光電二極體的陽極(I腳)通過R9接到晶片電源正極+9VP。PNP三極體Ql的發射極通過電阻Rll接晶片電源正極+9VP，基極接光耦U3光電三極體的集電極，光耦U3光電三極體的集電極通過電阻RlO接晶片電源正極+9VP，PNP三極體Ql的集電極接地，PNP三極體Ql的發射極是隔離電路的輸出端。
[0021]晶片Ul輸出的脈衝信號FOUT送到光耦U3光電二極體的陰極(2腳)，當脈衝信號FOUT為高電平時光耦的發光二極體截止，光耦U3的光電三極體同時截止，所以光耦U3的光電三極體發射極(4腳)為+9V，三極體Ql發射極反偏截止，三極體Ql發射極為高電平即隔離電路輸出的脈衝信號FIN為高電平。反之，脈衝信號FOUT送到光耦U3光電二極體的陰極(2腳)為低電平時，光耦U3的發光二極體導通，光電三極體導通，光電三極體發射極(4腳)為低電平，三極體Ql發射極導通，所以三極體Ql發射極E和集電極C飽和導通，隔離電路輸出的脈衝信號FIN為低電平，如此反覆交，脈衝信號FIN就會得到幅值為+9V的矩形波。
[0022]晶片U2(頻率電壓轉換器LM331)與外圍電路構成的頻率轉換電壓的轉換電路。
[0023]其中，晶片U2的電源引腳(8腳)接晶片電源正極+9VP，頻率輸出引腳(3腳)和接地引腳(4腳)接地，基準電流引腳(2腳)通過電阻R14和可變電阻VR3接地。
[0024]晶片U2的RC定時電路引腳(5腳)外接電阻R6和電容C5，電阻R6的另一端接晶片電源正極+9VP，電容C5的另一端接地。
[0025]晶片U2的閾值引腳(6腳)通過電阻R13接晶片電源正極+9VP，晶片U2的閾值引腳(6腳)通過電容C6接隔離電路PNP三極體Ql的發射極。
[0026]晶片U2的比較輸入引腳(7腳)通過電阻R12接晶片電源正極+9VP，通過電阻R15接地。
[0027]晶片U2的電流輸出引腳(I腳)既是頻率轉換電壓電路的輸出端也是電力逆變器直流輸入電壓採樣電路的輸出端，通過並接的電容C2和電阻R2接地。晶片U2的電流輸出引腳(I腳)還接二極體D49的陽極，二極體D49的陰極接+5V電壓。此處二極體D49的作用是防止I腳的輸出電壓超過5V損壞單片機，單片機用的是5V電源。
[0028]隔離電路輸出的脈衝信號FIN經電阻R13和電容C6組成的微分電路加到到晶片U2的閾值引腳出腳)。6腳是晶片U2內部輸入比較器的反相輸入端。輸入比較器的同相輸入端經電阻R12、R15分壓而加有約+(2*9V/3)的直流電壓，反相輸入端經電阻R13加有+9V的直流電壓。當輸入脈衝的下降沿到來時，經微分電路R13、C6產生一負尖脈衝疊加到反相輸入端的+9V上，當負向尖脈衝大於+9V/3時，輸入比較器輸出高電平使觸發器置位，晶片U2內部的電流開關使晶片U2內部的電流源IR對電容C2充電，同時因晶片U2內部的復零電晶體截止而使電源+9V通過電阻R6對電容C5充電。當電容C2兩端電壓達到+ (2*9V/3)時，定時比較器輸出高電平使觸發器復位，電容C2通過電阻R2放電，同時，復零電晶體導通，定時電容C5迅速放電，完成一次充放電過程。此後，每當輸入脈衝的下降沿到來時，電路復上述的工作過程。電容C2的充電時間由定時電路R6、C5決定，充電電流的大小由晶片U2內部的電流源IR決定，輸入脈衝的頻率越高，電容C2上積累的電荷就越多輸出電壓(電容C2兩端的電壓)就越高，實現了頻率一電壓的變換。
[0029]本發明以上實施例在電路中採用的是專業的電壓與頻率互轉的專用晶片，採用的光耦的是線性比較好的線性光耦，採樣輸出直流電壓和輸入直流電壓成等比例的變化，輸出精度高。
【權利要求】
1.一種電力逆變器直流輸入電壓採樣電路，包括採樣分壓電路，其特徵在於，包括電壓轉換頻率電路、光耦隔離電路和頻率轉換電壓電路，電壓轉換頻率電路的輸入端接採樣分壓電路的輸出端，電壓轉換頻率電路的輸出端通過光耦隔離電路接頻率轉換電壓電路的輸入端，頻率轉換電壓電路的輸出端為電力逆變器直流輸入電壓採樣電路的輸出端。
2.根據權利要求1所述的電力逆變器直流輸入電壓採樣電路，其特徵在於，電壓轉換頻率電路包括第一頻率電壓轉換器，第一頻率電壓轉換器的RC定時電路引腳接第五電阻的一端和第四電容的一端，第五電阻的另一端接晶片電源正極，第四電容的另一端接地；第一頻率電壓轉換器的電源引腳接晶片電源正極，接地引腳接地，基準電流引腳通過第一可變電阻接地；第一頻率電壓轉換器的電流輸出與閾值引腳連接，電流輸出與閾值引腳的連接點通過串接的第一電阻和第四電阻接地，第十電容接在第一電阻和第四電阻的連接點與電流輸出與閾值引腳的連接點之間；第一頻率電壓轉換器的比較輸入引腳接採樣分壓電路的輸出端，頻率輸出引腳接光耦隔離電路的輸入端。
3.根據權利要求1所述的電力逆變器直流輸入電壓採樣電路，其特徵在於，光耦隔離電路包括光稱和PNP三極體,光稱光電二極體的陰極是光稱隔離電路的輸入端,光稱光電二極體的陰極通過第七電阻接晶片電源正極；光耦光電二極體的陽極通過第九電阻接晶片電源正極；PNP三極體的發射極通過第十一電阻接晶片電源正極，基極接光耦光電三極體的集電極，光耦光電三極體的集電極通過第十電阻接晶片電源正極，PNP三極體的集電極接地，PNP三極體的發射極是光耦隔離電路的輸出端。
4.根據權利要求1所述的電力逆變器直流輸入電壓採樣電路，其特徵在於，頻率轉換電壓的轉換電路包括第二頻率電壓轉換器，其中，第二頻率電壓轉換器的電源引腳接晶片電源正極，頻率輸出引腳和接地引腳接地，基準電流引腳通過第二可變電阻接地；第二頻率電壓轉換器的RC定時電路引腳接第六電阻的一端和第五電容的一端，第六電阻的另一端接晶片電源正極，第五電容的另一端接地；第二頻率電壓轉換器的閾值引腳通過第十三電阻接晶片電源正極，第二頻率電壓轉換器的閾值引腳通過第六電容接光耦隔離電路的輸出端；第二頻率電壓轉換器的比較輸入引腳通過第十二電阻接晶片電源正極，通過第十五電阻接地；第二頻率電壓轉換器的電流輸出引腳既是頻率轉換電壓電路的輸出端也是電力逆變器直流輸入電壓採樣電路的輸出端，第二頻率電壓轉換器的電流輸出引腳通過並接的第二電容和第二電阻接地。
5.根據權利要求4所述的電力逆變器直流輸入電壓採樣電路，其特徵在於，第二頻率電壓轉換器的電流輸出引腳接二極體的陽極，二極體的陰極接+5V電壓。
【文檔編號】G01R19/25GK204028222SQ201420445842
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月7日 優先權日:2014年8月7日
【發明者】朱玉文, 餘峰, 喻定海 申請人:深圳市科瑞愛特科技開發有限公司