專利名稱：單通道信號隔離放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種信號隔離放大器，尤其涉及一種單通道信號隔離放大器。
背景技術(shù)：
信號隔離技術(shù)是使模擬信號在發(fā)送時不存在穿越發(fā)送和接收部分之間屏障的電流連接。這允許發(fā)送和接收部分外的地或基準(zhǔn)電平之差可高達(dá)幾千伏，并且防止了可能損害信號的不同地電位之間的環(huán)路電流，信號地的噪聲可使信號受損。隔離可將信號分離到一個干凈的子系統(tǒng)地，使儀器儀表或控制系統(tǒng)與電源之間相互隔離，從而保證整個系統(tǒng)裝置的工作安全、可靠及穩(wěn)定。一些高壓電路電壓的測量由于其高壓不能直接用儀表進(jìn)行測量，所以必須采用信號隔離放大進(jìn)行待測量電壓的降壓及隔離，并用儀表測量得到的低壓信號。信號隔離器件依賴于無發(fā)送器和接收器來跨越隔離屏障，這種器件曾用于數(shù)字信號，但線性化問題迫使模擬信號隔離采用變壓器、光電耦合器電容或光電池等器件來實(shí)現(xiàn)。 目前市面上的信號隔離放大器普遍體積較大，且散熱效果以及其安全性能都有待提高。有鑒于此，有必要提供一種散熱效果好，安全性能高，且體積輕巧的單通道信號隔離放大器。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型目的在于提供一種散熱效果好，安全性能高的單通道信號隔離放大器。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的—種單通道信號隔離放大器，所述單通道信號隔離放大器包括信號隔離模塊 所述信號隔離模塊包括一光耦隔離放大器，所述光耦隔離放大器的輸入部分連接一外部電路的待測量電壓；信號調(diào)整模塊所述信號調(diào)整模塊的輸入部分與所述的信號隔離模塊輸出部分相連接；電源模塊所述電源模塊包括一第一電壓轉(zhuǎn)換器和一第二電壓轉(zhuǎn)換器，所述電源模塊的輸入部分與一外接電源連接，所述第一電壓轉(zhuǎn)換器的輸出部分與所述信號隔離模塊相連接，所述第二電壓轉(zhuǎn)換模塊的輸出部分與所述信號調(diào)整模塊相連接。進(jìn)一步地，所述第一電壓轉(zhuǎn)換器輸出一單電源電壓，所述第二電壓轉(zhuǎn)換器輸出一雙電源電壓，所述雙電源電壓包括正電壓和負(fù)電壓。進(jìn)一步地，所述光耦隔離放大器的輸入部分連接所述單電源電壓，所述光耦隔離放大器的輸出部分連接所述雙電源電壓中的正電壓。進(jìn)一步地，所述信號隔離模塊與第一電壓轉(zhuǎn)換模塊之間還連接有一第三電壓轉(zhuǎn)換模塊。 進(jìn)一步地，所述信號隔離模塊輸出部分輸出一第二電壓。進(jìn)一步地，所述待測量電壓高于所述第二電壓。進(jìn)一步地，所述信號調(diào)整模塊輸入部分輸入一差分信號，輸出部分輸出一單一信號。進(jìn)一步地，所述信號調(diào)整模塊包括運(yùn)算放大器0PA551。進(jìn)一步地，所述單一信號類型包括一直流電壓或一恒流源。進(jìn)一步地，其特征在于所述信號調(diào)整模塊包括一跳線帽。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型所提供的單通道信號隔離放大器散熱效果好，安全性能高，且體積輕巧，便于攜帶。

圖1是表示本實(shí)用新型的一優(yōu)選實(shí)施方式中單通道信號隔離放大器的電路模塊框圖。圖2是表示本實(shí)用新型的一優(yōu)選實(shí)施方式中單通道信號隔離放大器的電源模塊電路原理示意圖。圖3是表示本實(shí)用新型的一優(yōu)選實(shí)施方式中單通道信號隔離放大器的信號隔離模塊電路原理示意圖。圖4是表示本實(shí)用新型的一優(yōu)選實(shí)施方式中單通道信號隔離放大器的信號調(diào)整模塊電路原理示意圖。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的一優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳盡地描述。請參照圖1，本實(shí)施方式中，本實(shí)用新型所提供的單通道信號隔離放大器包括電源模塊10、信號隔離模塊20以及信號調(diào)整模塊30，所述電源模塊10分別輸出一第一供電電壓給給所述信號隔離模塊20供電，輸出一第二供電電壓給所述信號調(diào)整模塊30供電，所述信號隔離模塊20的輸入部分連接一外部電路的待測量電壓，所述信號調(diào)整模塊30的輸入部分與所述的信號隔離模塊20輸出部分相連接。請參照圖2，所述電源模塊10的輸入部分輸入一外接電源，在本實(shí)施方式中，所述外接電源為直流+24V，所述電源模塊10中包括一第一電壓轉(zhuǎn)換器Ul和一第二電壓轉(zhuǎn)換器 U9，所述第一電壓轉(zhuǎn)換器Ul的輸出部分與所述信號隔離模塊20相連接，所述第二電壓轉(zhuǎn)換模塊U9的輸出部分與所述信號調(diào)整模塊30相連接。所述第一電壓轉(zhuǎn)換器Ul將直流+24V 轉(zhuǎn)換并輸出一第一供電電壓，所述第一供電電壓為一 +5V的單電源電壓VDD2，所述第二電壓轉(zhuǎn)換器U9將直流+24V轉(zhuǎn)換并輸出一第二供電電壓，所述第二供電電壓為一雙電源電壓， 其包括+12V的正電壓和-12V的負(fù)電壓。請參照圖3和圖4，所述信號隔離模塊20包括一光耦隔離放大器U2，電源模塊10 輸出的單電源電壓VDD2連接所述光耦隔離放大器U2的輸入部分，經(jīng)過磁珠和電容Cl 進(jìn)行信號的調(diào)理濾波，將其輸入光耦隔離放大器U2的1腳，作為信號輸入的供電電源；所述雙電源電壓的+12V的正電壓首先連接到一第三電壓轉(zhuǎn)換模塊U4，所述第三電壓轉(zhuǎn)換模塊將所述+12V的正電壓轉(zhuǎn)換為+5V電壓，然后經(jīng)過磁珠Zl和電容C5進(jìn)行信號的調(diào)理濾波， 經(jīng)過調(diào)理濾波后第三電壓轉(zhuǎn)換模塊U4連接到所述光耦隔離放大器U2的輸出部分。具體為將其輸入到光耦隔離放大器U2的8腳，作為信號輸出的供電電源；4腳GNDl和5腳GND2分別接入各自的子系統(tǒng)地；所述光耦隔離放大器U2將輸入的待測量電壓經(jīng)過放大或者縮小為一第二電壓，并對輸入部分電壓信號和輸出部分電壓信號進(jìn)行隔離，所示輸出部分電壓為一差分信號。在本實(shí)施方式中，所述第一電壓為一高壓信號，第二電壓為一低壓信號，用于測量高壓電路的電壓值，當(dāng)然，在其它實(shí)施方式中，所述第一電壓也可為一低壓信號，第二電壓為一高壓信號。如圖3所示，在本實(shí)施方式中，具體地，所述的信號隔離模塊的隔離放大器2腳 VIN+和3腳VIN-接入所述待測量電壓，所述光耦隔離放大器U2為芯片HCPL7840，其測量信號為+/_200mv (accurate and linear)，最大可達(dá)+/_2v (functional) ；6 腳 Vout-和 7 腳 Vout+輸出所述差分信號，由此實(shí)現(xiàn)將被測量電壓信號轉(zhuǎn)換成可測量的低壓差分信號。請參照圖3和圖4，所述信號調(diào)整模塊采用一運(yùn)算放大器U8，其為芯片0PA551，所述雙電源電壓+/-12V給芯片OPA 551供電，所述運(yùn)算放大器U8的輸入部分與所述的信號隔離模塊輸出部分相連接；所述運(yùn)算放大器U8的輸入部分信號是前置隔離模塊輸出的差分信號，分別串接上R4、R5以做限流。輸出部分通過跳線帽J4選擇輸出單一信號類型，信號類型可為直流電壓或者恒流源，通過跳線帽J4可選擇輸出為直流電壓或者輸出為恒流源， 當(dāng)輸出為恒流源時，構(gòu)成懸浮負(fù)載電壓控制電流源電路，至此將差分信號調(diào)整成單一信號。 所述芯片0PA551的精度較高，且該芯片散熱性能較一般運(yùn)算放大器好，所以采用此0PA551 作為信號調(diào)整模塊，可實(shí)現(xiàn)整個隔離放大器測量精度更高，其散熱性能也保證了整體的安全性能以及使用壽命，另外，本隔離放大器的元器件體積均較小，電路板布局也較為合理， 確保了該產(chǎn)品的占用空間很小，非常便于攜帶。盡管為示例目的，已經(jīng)公開了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將意識到，在不脫離由所附的權(quán)利要求書公開的本實(shí)用新型的范圍和精神的情況下，各種改進(jìn)、增加以及取代是可能的。
權(quán)利要求1.一種單通道信號隔離放大器，其特征在于，所述單通道信號隔離放大器包括 信號隔離模塊所述信號隔離模塊包括一光耦隔離放大器，所述光耦隔離放大器的輸入部分連接一外部電路的待測量電壓；信號調(diào)整模塊所述信號調(diào)整模塊的輸入部分與所述的信號隔離模塊輸出部分相連接；電源模塊所述電源模塊包括一第一電壓轉(zhuǎn)換器和一第二電壓轉(zhuǎn)換器，所述電源模塊的輸入部分與一外接電源連接，所述第一電壓轉(zhuǎn)換器的輸出部分與所述信號隔離模塊相連接，所述第二電壓轉(zhuǎn)換模塊的輸出部分與所述信號調(diào)整模塊相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的單通道信號隔離放大器，其特征在于所述第一電壓轉(zhuǎn)換器輸出一單電源電壓，所述第二電壓轉(zhuǎn)換器輸出一雙電源電壓，所述雙電源電壓包括正電壓和負(fù)電壓。
3.如權(quán)利要求2所述的單通道信號隔離放大器，其特征在于所述光耦隔離放大器的輸入部分連接所述單電源電壓，所述光耦隔離放大器的輸出部分連接所述雙電源電壓中的正電壓。
4.如權(quán)利要求3所述的單通道信號隔離放大器，其特征在于所述信號隔離模塊與第一電壓轉(zhuǎn)換模塊之間還連接有一第三電壓轉(zhuǎn)換模塊。
5.如權(quán)利要求1所述的單通道信號隔離放大器，其特征在于所述信號隔離模塊輸出部分輸出一第二電壓。
6.如權(quán)利要求5所述的單通道信號隔離放大器，其特征在于所述待測量電壓高于所述第二電壓。
7.如權(quán)利要求1所述的單通道信號隔離放大器，其特征在于所述信號調(diào)整模塊輸入部分輸入一差分信號，輸出部分輸出一單一信號。
8.如權(quán)利要求1所述的單通道信號隔離放大器，其特征在于所述信號調(diào)整模塊包括運(yùn)算放大器0PA551。
9.如權(quán)利要求8所述的單通道信號隔離放大器，其特征在于所述單一信號類型包括一直流電壓或一恒流源。
10.如權(quán)利要求9所述的單通道信號隔離放大器，其特征在于所述信號調(diào)整模塊包括一跳線帽。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種單通道信號隔離放大器，所述單通道信號隔離放大器包括信號隔離模塊、信號調(diào)整模塊以及電源轉(zhuǎn)換模塊，外部電路的測量電壓經(jīng)過所述信號隔離模塊，得到一第二電壓和一差分信號，再經(jīng)過信號調(diào)整模塊將所述差分信號調(diào)整為一單一信號，通過用儀表對所述單一信號進(jìn)行測量完成對所述待測量電壓的測量，本實(shí)用新型所提供的單通道信號隔離放大器散熱效果好，安全性能高，且體積輕巧，便于攜帶。
文檔編號H03F1/30GK202183755SQ20112028827
公開日2012年4月4日 申請日期2011年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月10日
發(fā)明者洪安喜 申請人:蘇州凌創(chuàng)電子科技有限公司