非接觸式線性電網(wǎng)檢測器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型所述非接觸式線性電網(wǎng)檢測器，由反饋級和輸出級組成，所述反饋級包括第一運(yùn)算放大器，第一光耦、第二光耦和第一反饋電阻，第一運(yùn)算放大器輸出端連接第一光耦的光電流輸入端，所述第一光耦的光電流輸出端連接第二光耦的光電流輸入端，所述第二光耦的光電流輸出端接地，所述第一反饋電阻連接在第一運(yùn)算放大器的反相輸入端和地線之間；所述輸出級包括第二運(yùn)算放大器和第二反饋電阻；所述第一運(yùn)算放大器的正相輸入端到地之間連接有靜電泄放電路。本實(shí)用新型具有隔離功能，并且隔離后的輸出電壓與輸入電壓成正比，可用于檢測需要隔離的電壓、電流信號，具有結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、精度高、線性度好的特點(diǎn)。
【專利說明】非接觸式線性電網(wǎng)檢測器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及電子電路領(lǐng)域，具體地，涉及一種非接觸式線性電網(wǎng)檢測器。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電源技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)中越來越廣泛地使用開關(guān)電源、UPS等 電源設(shè)備。這些設(shè)備無一例外地要檢測主電路的電壓、電流信號。檢測電路是主電路與控 制電路的接口，是電源設(shè)備必不可少的一個重要組成部分。檢測電路必須滿足如下幾方面 的要求：
[0003] (1)要有很高的精度和線性度?，F(xiàn)代電源為了達(dá)到很高的穩(wěn)壓穩(wěn)流精度并具有很 好的動態(tài)響應(yīng)特性，大多都引入電壓電流參與系統(tǒng)的反饋控制。檢測電路的精度和線性度， 在某種程度上決定了整個電源的輸出精度和穩(wěn)定性。
[0004] (2)必須具有隔離功能。大多數(shù)電源的主電路和控制電路之間在電氣上相互絕緣。 否則電源會由于主電路對控制電路的干擾而不能正常工作，甚至?xí)＜罢{(diào)試人員的人身安 全。
[0005] 目前，市場上現(xiàn)有的隔離檢測器如隔離放大器、電壓霍爾、電流霍爾等，價(jià)格多十 分昂貴，且反饋線性度較差。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0006] 為克服現(xiàn)有隔離檢測器價(jià)格昂貴，反饋線性度差的技術(shù)缺陷，本實(shí)用新型公開了 一種非接觸式線性電網(wǎng)檢測器。
[0007] 本實(shí)用新型所述非接觸式線性電網(wǎng)檢測器，由反饋級和輸出級組成，所述反饋級 包括第一運(yùn)算放大器，第一光耦、第二光耦和第一反饋電阻，第一運(yùn)算放大器輸出端連接第 一光稱的光電流輸入端，所述第一光稱的光電流輸出端連接第二光稱的光電流輸入端，所 述第二光耦的光電流輸出端接地，感應(yīng)電流輸出端連接第一運(yùn)算放大器的反相輸入端，所 述第一反饋電阻連接在第一運(yùn)算放大器的反相輸入端和地線之間；
[0008] 所述輸出級包括第二運(yùn)算放大器和第二反饋電阻，所述第二運(yùn)算放大器的正相輸 入端連接第一光耦的感應(yīng)電流輸出端，第二運(yùn)算放大器的反相輸入端與輸出端連接，所述 第二反饋電阻連接在第二運(yùn)算放大器的正相輸入端和地之間；
[0009] 所述第一運(yùn)算放大器的正相輸入端到地之間連接有靜電泄放電路，所述靜電泄放 電路由柵極保護(hù)電阻、靜電管和隔直電容組成，所述靜電管的襯底、源極與柵極均與地連 接，所述隔直電容連接在地與靜電管漏極連接，所述柵極保護(hù)電阻、靜電管漏極均與第一運(yùn) 算放大器正相輸入端連接。
[0010] 優(yōu)選的，所述第一運(yùn)算放大器輸出端連接第一光稱的光電流輸入端第一光稱的光 電流輸入端之間連接有限流電阻。
[0011] 優(yōu)選的，所述第一運(yùn)算放大器輸出端和反相輸入端之間連接有補(bǔ)償電容。
[0012] 優(yōu)選的，所述第一光稱和第二光稱的型號相同。
[0013] 本實(shí)用新型所述非接觸式線性電網(wǎng)檢測器，具有隔離功能，并且隔離后的輸出電 壓與輸入電壓成正比，可用于檢測需要隔離的電壓、電流信號。通過使用成本極低的普通分 離器件，大幅降低了制造成本，具有結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、精度高、線性度好的特點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1是本實(shí)用新型一種【具體實(shí)施方式】示意圖；
[0015] 附圖中標(biāo)記及相應(yīng)的零部件名稱：IN-檢測端，R1-限流電阻，R2-第一反饋電阻， R3-第二反饋電阻，R4-柵極保護(hù)電阻，C1-補(bǔ)償電容，C2-隔直電容，M-靜電管，AMP1-第一 運(yùn)算放大器，AMP2-第二運(yùn)算放大器，G1 -第一光稱，G2-第二光稱，D-光稱發(fā)光管，T-光 耦感應(yīng)輸出管VCC-直流電源，OUT-信號輸出端。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步地的詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的 實(shí)施方式不限于此。
[0017] 本實(shí)用新型所述非接觸式線性電網(wǎng)檢測器，由反饋級和輸出級組成，所述反饋級 包括第一運(yùn)算放大器AMP1，第一光耦G1、第二光耦G2和第一反饋電阻R2,第一運(yùn)算放大器 輸出端連接第一光耦的光電流輸入端，所述第一光耦的光電流輸出端連接第二光耦的光電 流輸入端，所述第二光耦的光電流輸出端接地，感應(yīng)電流輸出端連接第一運(yùn)算放大器的反 相輸入端，所述第一反饋電阻連接在第一運(yùn)算放大器的反相輸入端和地線之間；
[0018] 所述輸出級包括第二運(yùn)算放大器和第二反饋電阻，所述第二運(yùn)算放大器的正相輸 入端連接第一光耦的感應(yīng)電流輸出端，第二運(yùn)算放大器的反相輸入端與輸出端連接，所述 第二反饋電阻連接在第二運(yùn)算放大器的正相輸入端和地之間。
[0019] 如圖1所示，虛線框內(nèi)的光耦由光耦發(fā)光管D和光耦感應(yīng)輸出管T組成，運(yùn)算放大 器輸出的電流從光電流輸入端流入，光f禹發(fā)光管D發(fā)光，光通量被光f禹感應(yīng)輸出管感應(yīng)，產(chǎn) 生電流，各個光耦的光耦感應(yīng)輸出管的電源端連接外置的直流電源VCC。
[0020] 兩個光耦的作用是一個用作輸出，另一個作為反饋，第一光耦用于補(bǔ)償發(fā)光二極 管時(shí)間、溫度特性的非線性。為了保證第二光耦產(chǎn)生的輸出信號與第一光耦的發(fā)光管發(fā)出 的光通量呈線性比例，在選擇器件時(shí)，兩個光耦合器的特性應(yīng)盡量保持一致，應(yīng)最好選擇型 號一致的光奉禹。
[0021] 檢測時(shí)，將第一運(yùn)算放大器AMP1的正相輸入端與被檢測信號連接，信號從檢測端 IN輸入，在檢測電路調(diào)節(jié)過程中，檢測信號有兩種變化趨勢，以檢測電壓為例，當(dāng)輸入電壓 Ui升高時(shí)，使Ui>R2*I2, 12為從第二光耦光電流輸出端輸出的電流，導(dǎo)致第一運(yùn)算放大器 的輸出端電壓升高，通過光耦內(nèi)發(fā)光管的電流II也隨之增大，兩個光耦的發(fā)光管形成串聯(lián) 關(guān)系，因此I2=K1*I1，I3=K2*I1，其中K1，K2分別為兩個光耦的感應(yīng)系數(shù)，12、13也增大，13 為流過第二反饋電阻R3的電流，兩個運(yùn)算放大器均為負(fù)反饋連接形式，兩個輸入端電壓分 別相等，可以得到在信號輸出端OUT的輸出電壓U0= ( K1*R3/K2*R2) *Ui，U0隨著Ui的增 大而線性增大。
[0022] 反之，當(dāng)輸入電壓Ui降低時(shí)，第一運(yùn)算放大器的輸出端電壓降低，通過光耦內(nèi)發(fā) 光管的電流II也隨之減小，與上類似，輸出電壓也隨輸入電壓Ui的降低成比例的減小。
[0023] 由于檢測端IN直接與外部帶檢測電網(wǎng)連接，電壓電流值均難以預(yù)計(jì)，因此需要在 檢測端IN連接靜電保護(hù)電路，所述靜電泄放電路由柵極保護(hù)電阻R4、靜電管Μ和隔直電容 C2組成，所述靜電管的襯底、源極與柵極均與地連接，所述隔直電容連接在地與靜電管漏 極連接，所述柵極保護(hù)電阻、靜電管漏極均與第一運(yùn)算放大器正相輸入端連接，靜電管由于 與地連接，因此取NM0S管，在正常狀態(tài)下，由于柵極接地，NM0S管不開啟，不影響電路正常 工作，當(dāng)靜電或不可控大電壓電流信號來臨時(shí)，由于靜電或不可控電壓電流信號的高頻特 性，通過隔直電容耦合到NM0S管柵極，使靜電管導(dǎo)通，大電流從開啟的NM0S管R4流走，避 免直接作用到第一運(yùn)算放大器正相輸入端，柵極保護(hù)電阻R4與C2共同構(gòu)成高通濾波器，可 以設(shè)定阻值以針對特定頻率的靜電信號，同時(shí)在大電流來臨時(shí)，R4可以起到一定的分壓作 用。
[0024] 可以在所述第一運(yùn)算放大器輸出端連接第一光f禹的光電流輸入端第一光f禹的光 電流輸入端之間連接限流電阻R1，避免光耦的輸入電流超過發(fā)光管的線性閾值范圍，由于 本實(shí)用新型利用光耦內(nèi)的發(fā)光管的光通量與流過的電流成正比，因此輸入電流必須在線性 閾值范圍內(nèi)變化，即隨電流增長，發(fā)光管的光通量基本成線性增長。
[0025] -個更優(yōu)的選擇是在第一運(yùn)算放大器輸出端和反相輸入端之間連接補(bǔ)償電容C1， 本實(shí)用新型應(yīng)用于檢測交流電網(wǎng)，雜波紊亂，連接補(bǔ)償電容C1，為第一運(yùn)算放大器提供一 個主極點(diǎn)，提高了第一運(yùn)算放大器的閉環(huán)穩(wěn)定性，補(bǔ)償電容C1的取值可以在納法至微法級 另|J，例如1-1000納法。
[0026] 如上所述，可較好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。
【權(quán)利要求】
1. 非接觸式線性電網(wǎng)檢測器，其特征在于，由反饋級和輸出級組成，所述反饋級包括第 一運(yùn)算放大器，第一光耦、第二光耦和第一反饋電阻，第一運(yùn)算放大器輸出端連接第一光耦 的光電流輸入端，所述第一光稱的光電流輸出端連接第二光稱的光電流輸入端，所述第二 光奉禹的光電流輸出端接地，感應(yīng)電流輸出端連接第一運(yùn)算放大器的反相輸入端，所述第一 反饋電阻連接在第一運(yùn)算放大器的反相輸入端和地線之間； 所述輸出級包括第二運(yùn)算放大器和第二反饋電阻，所述第二運(yùn)算放大器的正相輸入端 連接第一光耦的感應(yīng)電流輸出端，第二運(yùn)算放大器的反相輸入端與輸出端連接，所述第二 反饋電阻連接在第二運(yùn)算放大器的正相輸入端和地之間； 所述第一運(yùn)算放大器的正相輸入端到地之間連接有靜電泄放電路，所述靜電泄放電路 由柵極保護(hù)電阻、靜電管和隔直電容組成，所述靜電管的襯底、源極與柵極均與地連接，所 述隔直電容連接在地與靜電管漏極連接，所述柵極保護(hù)電阻、靜電管漏極均與第一運(yùn)算放 大器正相輸入端連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式線性電網(wǎng)檢測器，其特征在于，所述第一運(yùn)算放大 器輸出端連接第一光稱的光電流輸入端第一光稱的光電流輸入端之間連接有限流電阻。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式線性電網(wǎng)檢測器，其特征在于，所述第一運(yùn)算放大 器輸出端和反相輸入端之間連接有補(bǔ)償電容。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式線性電網(wǎng)檢測器，其特征在于，所述第一光耦和第 二光耦的型號相同。
【文檔編號】G01R19/00GK203870149SQ201420315125
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月14日
【發(fā)明者】袁明友 申請人:國網(wǎng)四川省電力公司雙流縣供電分公司