CN203870150U - 隔离式电网检测器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型所述隔离式电网检测器，由反馈级和输出级组成，所述反馈级包括第一运算放大器，第一光耦、第二光耦和第一反馈电阻，第一运算放大器输出端连接第一光耦的光电流输入端，所述第一光耦的光电流输出端连接第二光耦的光电流输入端，所述第二光耦的光电流输出端接地，感应电流输出端连接第一运算放大器的反相输入端，所述第一反馈电阻连接在第一运算放大器的反相输入端和地线之间；所述输出级包括第二运算放大器和第二反馈电阻。本实用新型具有隔离功能，并且隔离后的输出电压与输入电压成正比，可用于检测需要隔离的电压、电流信号，具有结构简单、价格便宜、精度高、线性度好的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子电路领域，具体地，涉及一种隔离式电网检测器。
背景技术
随着电源技术的发展，电力系统、通信系统中越来越广泛地使用开关电源、UPS等电源设备。这些设备无一例外地要检测主电路的电压、电流信号。检测电路是主电路与控制电路的接口，是电源设备必不可少的一个重要组成部分。检测电路必须满足如下几方面的要求：
(1)要有很高的精度和线性度。现代电源为了达到很高的稳压稳流精度并具有很好的动态响应特性，大多都引入电压电流参与系统的反馈控制。检测电路的精度和线性度，在某种程度上决定了整个电源的输出精度和稳定性。
(2)必须具有隔离功能。大多数电源的主电路和控制电路之间在电气上相互绝缘。否则电源会由于主电路对控制电路的干扰而不能正常工作，甚至会危及调试人员的人身安全。
目前，市场上现有的隔离检测器如隔离放大器、电压霍尔、电流霍尔等，价格多十分昂贵，且反馈线性度较差。
实用新型内容
为克服现有隔离检测器价格昂贵，反馈线性度差的技术缺陷，本实用新型公开了一种隔离式电网检测器。
本实用新型所述隔离式电网检测器，由反馈级和输出级组成，所述反馈级包括第一运算放大器，第一光耦、第二光耦和第一反馈电阻，第一运算放大器输出端连接第一光耦的光电流输入端，所述第一光耦的光电流输出端连接第二光耦的光电流输入端，所述第二光耦的光电流输出端接地，感应电流输出端连接第一运算放大器的反相输入端，所述第一反馈电阻连接在第一运算放大器的反相输入端和地线之间；
所述输出级包括第二运算放大器和第二反馈电阻，所述第二运算放大器的正相输入端连接第一光耦的感应电流输出端，第二运算放大器的反相输入端与输出端连接，所述第二反馈电阻连接在第二运算放大器的正相输入端和地之间。
优选的，所述第一运算放大器输出端连接第一光耦的光电流输入端第一光耦的光电流输入端之间连接有限流电阻。
优选的，所述第一运算放大器输出端和反相输入端之间连接有补偿电容。
优选的，所述第一光耦和第二光耦的型号相同。
优选的，所述第一运算放大器的正相输入端连接有栅极保护电阻。
本实用新型所述隔离式电网检测器，具有隔离功能，并且隔离后的输出电压与输入电压成正比，可用于检测需要隔离的电压、电流信号。通过使用成本极低的普通分离器件，大幅降低了制造成本，具有结构简单、价格便宜、精度高、线性度好的特点。
附图说明
图1是本实用新型一种具体实施方式示意图；
附图中标记及相应的零部件名称：IN-检测端，R1-限流电阻，R2-第一反馈电阻，R3-第二反馈电阻，R4-栅极保护电阻，C-补偿电容，AMP1-第一运算放大器，AMP2-第二运算放大器，G1–第一光耦，G2-第二光耦，D-光耦发光管，T-光耦感应输出管 VCC-直流电源，OUT-信号输出端。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步地的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
本实用新型所述隔离式电网检测器，由反馈级和输出级组成，所述反馈级包括第一运算放大器AMP1，第一光耦G1、第二光耦G2和第一反馈电阻R2，第一运算放大器输出端连接第一光耦的光电流输入端，所述第一光耦的光电流输出端连接第二光耦的光电流输入端，所述第二光耦的光电流输出端接地，感应电流输出端连接第一运算放大器的反相输入端，所述第一反馈电阻连接在第一运算放大器的反相输入端和地线之间；
所述输出级包括第二运算放大器和第二反馈电阻，所述第二运算放大器的正相输入端连接第一光耦的感应电流输出端，第二运算放大器的反相输入端与输出端连接，所述第二反馈电阻连接在第二运算放大器的正相输入端和地之间。
如图1所示，虚线框内的光耦由光耦发光管D和光耦感应输出管T组成，运算放大器输出的电流从光电流输入端流入，光耦发光管D发光，光通量被光耦感应输出管感应，产生电流，各个光耦的光耦感应输出管的电源端连接外置的直流电源VCC。
两个光耦的作用是一个用作输出，另一个作为反馈，第一光耦用于补偿发光二极管时间、温度特性的非线性。为了保证第二光耦产生的输出信号与第一光耦的发光管发出的光通量呈线性比例，在选择器件时，两个光耦合器的特性应尽量保持一致，应最好选择型号一致的光耦。
检测时，将第一运算放大器AMP1的正相输入端与被检测信号连接，信号从检测端IN输入，在检测电路调节过程中，检测信号有两种变化趋势，以检测电压为例，当输入电压Ui升高时，使Ui>R2*I2，I2为从第二光耦光电流输出端输出的电流，导致第一运算放大器的输出端电压升高，通过光耦内发光管的电流I1也随之增大，两个光耦的发光管形成串联关系，因此I2=K1*I1，I3=K2*I1，其中K1，K2分别为两个光耦的感应系数，I2、I3也增大，I3 为流过第二反馈电阻R3 的电流，两个运算放大器均为负反馈连接形式，两个输入端电压分别相等，可以得到在信号输出端OUT的输出电压UO=（ K1*R3/K2*R2）*Ui，UO随着Ui的增大而线性增大。
反之，当输入电压Ui降低时，第一运算放大器的输出端电压降低，通过光耦内发光管的电流I1也随之减小，与上类似，输出电压也随输入电压Ui的降低成比例的减小。
可以在所述第一运算放大器输出端连接第一光耦的光电流输入端第一光耦的光电流输入端之间连接限流电阻R1，避免光耦的输入电流超过发光管的线性阈值范围，由于本实用新型利用光耦内的发光管的光通量与流过的电流成正比，因此输入电流必须在线性阈值范围内变化，即随电流增长，发光管的光通量基本成线性增长。
一个更优的选择是在第一运算放大器输出端和反相输入端之间连接补偿电容C，本实用新型应用于检测交流电网，杂波紊乱，连接补偿电容C，为第一运算放大器提供一个主极点，提高了第一运算放大器的闭环稳定性，补偿电容C的取值可以在纳法至微法级别，例如1-1000纳法。还可以在第一运算放大器的正相输入端连接栅极保护电阻R4，由于检测端IN直接与外部带检测电网连接，电压电流值均难以预计，优选IN端连接栅极保护电阻R4，R4取值通常在数千欧姆即可，可以起到一定的保护作用。
如上所述，可较好的实现本实用新型。
Claims (5)
1.隔离式电网检测器，其特征在于，由反馈级和输出级组成，所述反馈级包括第一运算放大器，第一光耦、第二光耦和第一反馈电阻，第一运算放大器输出端连接第一光耦的光电流输入端，所述第一光耦的光电流输出端连接第二光耦的光电流输入端，所述第二光耦的光电流输出端接地，感应电流输出端连接第一运算放大器的反相输入端，所述第一反馈电阻连接在第一运算放大器的反相输入端和地线之间；
所述输出级包括第二运算放大器和第二反馈电阻，所述第二运算放大器的正相输入端连接第一光耦的感应电流输出端，第二运算放大器的反相输入端与输出端连接，所述第二反馈电阻连接在第二运算放大器的正相输入端和地之间。
2.根据权利要求1所述的隔离式电网检测器，其特征在于，所述第一运算放大器输出端连接第一光耦的光电流输入端第一光耦的光电流输入端之间连接有限流电阻。
3.根据权利要求1所述的隔离式电网检测器，其特征在于，所述第一运算放大器输出端和反相输入端之间连接有补偿电容。
4.根据权利要求1所述的隔离式电网检测器，其特征在于，所述第一光耦和第二光耦的型号相同。
5.根据权利要求1所述的隔离式电网检测器，其特征在于，所述第一运算放大器的正相输入端连接有栅极保护电阻。
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| CN104931814A (zh) * | 2015-05-23 | 2015-09-23 | 成都众孚理想科技有限公司 | 一种数字隔离式电网检测器 |
| CN108045256A (zh) * | 2017-12-26 | 2018-05-18 | 深圳深宝电器仪表有限公司 | 一种电动汽车充电系统及充电桩 |
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