雷電電流采集電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種雷電電流采集電路，該電路包括第一工作電壓輸入端、第二工作電壓輸入端、電流采集輸入電路、衰減電路、鉗位電路、第一電壓跟隨器及采集輸出端；衰減電路的輸入端與電流采集輸入電路連接，衰減電路的輸出端與鉗位電路的輸入端連接；鉗位電路的輸出端與第一電壓跟隨器的電壓輸入端連接；第一電壓跟隨器的電壓輸出端與采集輸出端連接；第一電壓跟隨器的正電源輸入端與第一工作電壓輸入端連接，第一電壓跟隨器的負(fù)電源輸入端與第二工作電壓輸入端連接；本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)由直擊雷、傳導(dǎo)雷、感應(yīng)雷以及開關(guān)過電壓而產(chǎn)生的雷擊電流或浪涌電流進(jìn)行采集，并且，本實(shí)用新型還具有響應(yīng)速度高、抗干擾能力強(qiáng)及采集精度高的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】雷電電流采集電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及信號(hào)采集【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種雷電電流采集電路。

【背景技術(shù)】
[0002]雷電災(zāi)害是“聯(lián)合國(guó)國(guó)際減災(zāi)十年”活動(dòng)所公布的最嚴(yán)重的10種自然災(zāi)害之一，且最新統(tǒng)計(jì)資料表明，由雷電而造成的損失已上升到自然災(zāi)害的第3位。
[0003]雷電的種類包括直擊雷、傳導(dǎo)雷及感應(yīng)雷，雷電電流是指由直擊雷、傳導(dǎo)雷、感應(yīng)雷以及開關(guān)過電壓而產(chǎn)生的雷擊電流或浪涌電流。其中，直擊雷蘊(yùn)含極大的能量，當(dāng)直擊雷對(duì)地放電時(shí)，在8μ s左右的時(shí)間內(nèi)其雷電電流就能夠達(dá)到峰值，并在40 μ s內(nèi)完全泄放，直擊雷的電壓峰值可達(dá)5000KV，具有極大的破壞力。因此，由直擊雷產(chǎn)生的雷電電流，具有幅值高、頻率高及沖擊力強(qiáng)的特點(diǎn)。如建筑物直接被直擊雷擊中，則巨大的雷電電流將沿著引下線入地，從而造成以下幾種嚴(yán)重后果:(一)巨大的雷電電流沿引下線在數(shù)微秒時(shí)間內(nèi)入地的過程中，有可能直接擊穿空氣，損毀低壓設(shè)備；并且，在地網(wǎng)中，由于瞬態(tài)高電壓的沖擊，在接地點(diǎn)產(chǎn)生局部電位升高，使得在地網(wǎng)間產(chǎn)生電位差，從而導(dǎo)致地中反擊而損壞電器設(shè)備；同時(shí)，地網(wǎng)中的電位差還會(huì)產(chǎn)生跨步電壓，直接危及人們的生命；(二)直擊雷產(chǎn)生的沖擊電流沿引下線對(duì)地泄放的過程中，在引下線上會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁場(chǎng)，當(dāng)該電磁場(chǎng)耦合到供電線路、音頻線或數(shù)據(jù)線上時(shí)，將產(chǎn)生遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過弱電設(shè)備所能耐受的浪涌電壓，從而擊毀弱電設(shè)備；(三)直擊雷產(chǎn)生的雷電電流流經(jīng)電氣設(shè)備時(shí)會(huì)產(chǎn)生極高的熱量，有可能造成火災(zāi)及爆炸事故。上述傳導(dǎo)雷是指遠(yuǎn)處的雷電擊中線路或因電磁感應(yīng)而產(chǎn)生極高的電壓，該電壓由室外電源線路和通信線路傳至建筑物內(nèi)，從而損壞建筑物內(nèi)的電氣設(shè)備。上述感應(yīng)雷是指云層之間的頻繁放電而產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁波，該電磁波在電源線和信號(hào)線上感應(yīng)出極高的脈沖電壓(電壓峰值可達(dá)50KV)。另外，在電力系統(tǒng)的內(nèi)部，由于斷路器的操作，大負(fù)荷的投入或切除而使系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生巨大變化，從而引起的電力系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生電磁能量的轉(zhuǎn)化或傳輸?shù)倪^渡過程，該電磁能量的轉(zhuǎn)化或傳輸?shù)倪^渡過程將在系統(tǒng)中出現(xiàn)過電壓，這種過電壓稱為開關(guān)過電壓，在用電網(wǎng)絡(luò)中引起內(nèi)部過過電壓的原因大至可分為以下幾種:(一)大負(fù)荷的投入或切除，如電梯、大功率空調(diào)節(jié)器機(jī)、冷凍機(jī)、醫(yī)療設(shè)備等大功率設(shè)備的投入或切除；(二)感性負(fù)荷的投入或切除，如電梯的線圈、繼電器的線圈以及帶負(fù)荷的變壓器的的投入或切除；(三)功率因數(shù)補(bǔ)償電容器的投入或切除；(四)斷路器或保險(xiǎn)裝置的操作；(五)短路故障等。目前，如何采集到由直擊雷、傳導(dǎo)雷、感應(yīng)雷以及開關(guān)過電壓而產(chǎn)生的雷電電流對(duì)于雷電災(zāi)難的預(yù)防工作具有非常重要的作用。但是，現(xiàn)有技術(shù)中的雷電電流采集電路普遍存在響應(yīng)速度慢及抗干擾能力弱的缺陷。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的主要目的是提高雷電電流采集電路的響應(yīng)速度、以及增強(qiáng)雷電電流采集電路的的抗干擾能力。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種雷電電流采集電路，所述雷電電流采集電路包括第一工作電壓輸入端、第二工作電壓輸入端、用于對(duì)雷電環(huán)境中的雷電電流信號(hào)進(jìn)行采集并將所述雷電電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為第一雷電電壓信號(hào)的電流采集輸入電路、用于對(duì)所述第一雷電電壓信號(hào)進(jìn)行衰減并輸出第二雷電電壓信號(hào)的衰減電路、用于對(duì)所述第二雷電電壓信號(hào)進(jìn)行鉗位并輸出第三雷電電壓信號(hào)的鉗位電路、用于增加對(duì)所述第三雷電電壓信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力并輸出第四雷電電壓信號(hào)的第一電壓跟隨器以及用于輸出所述第四雷電電壓信號(hào)的采集輸出端；其中，
[0006]所述衰減電路的輸入端與所述電流采集輸入電路的輸出端連接，所述衰減電路的輸出端與所述鉗位電路的輸入端連接；所述鉗位電路的輸出端與所述第一電壓跟隨器的電壓輸入端連接；所述第一電壓跟隨器的電壓輸出端與所述采集輸出端連接；所述第一電壓跟隨器的正電源輸入端與所述第一工作電壓輸入端連接，所述第一電壓跟隨器的負(fù)電源輸入端與所述第二工作電壓輸入端連接；所述鉗位電路的第一電源輸入端與所述第一工作電壓輸入端連接，所述鉗位電路的第二電源輸入端與所述第二工作電壓輸入端連接。
[0007]優(yōu)選地，所述雷電電流采集電路還包括雷電電流正峰值采集電路和電流正峰值輸出端；其中，
[0008]所述雷電電流正峰值采集電路的輸入端與所述第一電壓跟隨器的電壓輸出端連接；所述雷電電流正峰值采集電路的輸出端與所述電流正峰值輸出端連接。
[0009]優(yōu)選地，所述雷電電流采集電路還包括雷電電流負(fù)峰值采集電路和電流負(fù)峰值輸出端；其中，
[0010]所述雷電電流負(fù)峰值采集電路的輸入端與所述第一電壓跟隨器的電壓輸出端連接；所述雷電電流負(fù)峰值采集電路的輸出端與所述電流負(fù)峰值輸出端連接。
[0011]優(yōu)選地，所述雷電電流采集電路還包括限流電阻；所述限流電阻的第一端與所述鉗位電路的輸出端連接，所述限流電阻的第二端與所述第一電壓跟隨器的電壓輸入端連接。
[0012]優(yōu)選地，所述電流采集輸入電路包括羅氏線圈和隔直通交電容；其中，
[0013]所述羅氏線圈的第一端與所述隔直通交電容的第一端連接，所述羅氏線圈的第二端接地；所述隔直通交電容的第二端與所述衰減電路的輸入端連接。
[0014]優(yōu)選地，所述衰減電路包括第一阻容電路和第二阻容電路；所述第一阻容電路包括第一電阻及第一電容；所述第二阻容電路包括第二電阻及第二電容；其中，
[0015]所述第一電阻的第一端與隔直通交電容的第二端連接，所述第一電阻的第二端與所述第二電阻的第一端連接；所述第二電阻的第二端接地；所述第一電容與所述第一電阻并聯(lián)；所述第二電容與所述第二電阻并聯(lián)。
[0016]優(yōu)選地，所述鉗位電路包括第一二極管和第二二極管；其中，
[0017]所述第一二極管的陰極與所述第一工作電壓輸入端連接，所述第一二極管的陽(yáng)極與所述第一電阻的第二端連接，所述第一二極管的陽(yáng)極還分別與所述第二二極管的陰極及所述限流電阻的第一端連接；所述第二二極管的陽(yáng)極接地。
[0018]優(yōu)選地，所述雷電電流采集電路還包括第三電阻、第三電容及第四電容；其中，
[0019]所述第三電阻的第一端與所述第一電壓跟隨器的電壓輸出端連接，所述第三電阻的第二端接地；所述第三電容的第一端與所述第一電壓跟隨器的正電源輸入端連接，所述第三電容的第二端接地；所述第四電容的第一端與所述第一電壓跟隨器的負(fù)電源輸入端連接，所述第四電容的第二端接地。
[0020]優(yōu)選地，所述雷電電流正峰值采集電路包括第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第十電阻、第十一電阻、第五電容、第六電容、第七電容、第八電容、第三二極管、第四二極管、第五二極管、NPN三極管、第一運(yùn)算放大器、第二電壓跟隨器、第三電壓跟隨器及第一控制信號(hào)輸入端；其中，
[0021]所述第四電阻的第一端與所述采集輸出端連接，所述第四電阻的第二端與第一運(yùn)算放大器的正輸入端連接；所述第一運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端經(jīng)第五電容與第五電阻的第一端連接；所述第五電阻的第二端與第四電阻的第二端連接；所述第一運(yùn)算放大器的輸出端與第四二極管的陽(yáng)極連接；所述第一運(yùn)算放大器的正電源輸入端與所述第一工作電壓輸入端連接，所述第一運(yùn)算放大器的負(fù)電源輸入端與所述第二工作電壓輸入端連接；所述第四二極管的陰極分別與第三二極管的陰極及第五二極管的陽(yáng)極連接；所述第三二極管的陽(yáng)極接地；所述第五二極管的陰極與第二電壓跟隨器的電壓輸入端連接；所述第二電壓跟隨器的電壓輸入端還經(jīng)第八電阻與NPN三極管的集電極連接；所述NPN三極管的發(fā)射極接地，所述NPN三極管的基極分別與第九電阻的第一端及第十電阻的第一端連接；所述第九電阻的第二端與第一控制信號(hào)輸入端連接；所述第十電阻的第二端接地；所述第七電容的一端與NPN三極管的集電極連接，所述第七電容的另一端接地；所述第二電壓跟隨器的電壓輸出端經(jīng)第十一電阻與第三電壓跟隨器的電壓輸入端連接；第一運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端還經(jīng)第七電阻與第二電壓跟隨器的電壓輸出端連接；所述第六電容與第七電阻并聯(lián)；所述第二電壓跟隨器的正電源輸入端與所述第一工作電壓輸入端連接，第二電壓跟隨器的負(fù)電源輸入端與所述第二工作電壓輸入端連接；第八電容的第一端與第二電壓跟隨器的正電源輸入端連接，第八電容的第二端接地；所述第三電壓跟隨器的正電源輸入端與所述第一工作電壓輸入端連接，第三電壓跟隨器的負(fù)電源輸入端與所述第二工作電壓輸入端連接，所述第三電壓跟隨器的電壓輸出端與電流正峰值輸出端連接。
[0022]優(yōu)選地，所述雷電電流負(fù)峰值采集電路包括第十二電阻、第十三電阻、第十四電阻、第十五電阻、第十六電阻、第十七電阻、第十八電阻、第十九電阻、第二十電阻、第二十一電阻、第九電容、第十電容、第十一電容、第六二極管、第七二極管、第八二極管、第二運(yùn)算放大器、第三運(yùn)算放大器、第四電壓跟隨器、光耦及第二控制信號(hào)輸入端；其中，
[0023]所述第十二電阻的第一端與所述采集輸出端連接，所述第十二電阻的第二端與所述第二運(yùn)算放大器的正輸入端連接；所述第二運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端經(jīng)所述第九電容與所述第十三電阻的第一端連接；所述第十三電阻的第二端與所述第十二電阻的第二端連接；所述第二運(yùn)算放大器的輸出端與所述第七二極管的陰極連接；所述第二運(yùn)算放大器的正電源輸入端與所述第一工作電壓輸入端連接，所述第二運(yùn)算放大器的負(fù)電源輸入端與所述第二工作電壓輸入端連接；所述第七二極管的陽(yáng)極分別與所述第六二極管的陽(yáng)極及所述第八二極管的陰極連接；所述第六二極管的陰極接地；所述第八二極管的陽(yáng)極與所述第四電壓跟隨器的電壓輸入端連接；所述第四電壓跟隨器的電壓輸入端還經(jīng)第十六電阻與光耦中三極管的發(fā)射極連接；所述光耦中三極管的發(fā)射極還經(jīng)第十一電容接地，所述光耦中三極管的集電極接地，所述光耦中發(fā)光二極管的陰極接地，所述光耦中發(fā)光二極管的陽(yáng)極經(jīng)第十七電阻與第二控制信號(hào)輸入端連接；第二運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端還經(jīng)第十五電阻與所述第四電壓跟隨器的電壓輸出端連接；所述第十電容與所述第十五電阻并聯(lián)；所述第四電壓跟隨器的正電源輸入端與所述第一工作電壓輸入端連接；所述第四電壓跟隨器的負(fù)電源輸入端與所述第二工作電壓輸入端連接；所述第四電壓跟隨器的電壓輸出端還經(jīng)第十八電阻與第三運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端連接；第三運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端還經(jīng)第二十電阻與第三運(yùn)算放大器的輸出端連接，第三運(yùn)算放大器的正輸入端經(jīng)第十九電阻接地，第三運(yùn)算放大器的正電源輸入端與所述第一工作電壓輸入端連接，第三運(yùn)算放大器的負(fù)電源輸入端與所述第二工作電壓輸入端連接，第三運(yùn)算放大器的輸出端經(jīng)第二十一電阻與所述電流負(fù)峰值輸出端連接。
[0024]本實(shí)用新型提供的雷電電流采集電路，包括第一工作電壓輸入端、第二工作電壓輸入端、用于對(duì)雷電環(huán)境中的雷電電流信號(hào)進(jìn)行米集并將雷電電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為第一雷電電壓信號(hào)的電流采集輸入電路、用于對(duì)第一雷電電壓信號(hào)進(jìn)行衰減并輸出第二雷電電壓信號(hào)的衰減電路、用于對(duì)第二雷電電壓信號(hào)進(jìn)行鉗位并輸出第三雷電電壓信號(hào)的鉗位電路、用于增加對(duì)第三雷電電壓信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力并輸出第四雷電電壓信號(hào)的第一電壓跟隨器以及用于輸出第四雷電電壓信號(hào)的采集輸出端；其中，衰減電路的輸入端與電流采集輸入電路的輸出端連接，衰減電路的輸出端與鉗位電路的輸入端連接；鉗位電路的輸出端與第一電壓跟隨器的電壓輸入端連接；第一電壓跟隨器的電壓輸出端與采集輸出端連接；第一電壓跟隨器的正電源輸入端與第一工作電壓輸入端連接，第一電壓跟隨器的負(fù)電源輸入端與第二工作電壓輸入端連接；鉗位電路的第一電源輸入端與第一工作電壓輸入端連接，鉗位電路的第二電源輸入端與第二工作電壓輸入端連接。本實(shí)用新型雷電電流采集電路能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)由直擊雷、傳導(dǎo)雷、感應(yīng)雷以及開關(guān)過電壓而產(chǎn)生的雷擊電流或浪涌電流進(jìn)行采集，并且，本實(shí)用新型還具有響應(yīng)速度高、抗干擾能力強(qiáng)、采集精度高、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單及易實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本實(shí)用新型雷電電流采集電路較佳實(shí)施例的模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為本實(shí)用新型雷電電流采集電路較佳實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3為本實(shí)用新型雷電電流采集電路較佳實(shí)施例中雷電電流正峰值采集電路的電路結(jié)構(gòu)意圖；
[0028]圖4為本實(shí)用新型雷電電流采集電路較佳實(shí)施例中雷電電流負(fù)峰值采集電路的電路結(jié)構(gòu)意圖。
[0029]本實(shí)用新型的目的、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)，將結(jié)合實(shí)施例，并參照附圖作進(jìn)一步說明。

【具體實(shí)施方式】
[0030]應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0031]本實(shí)用新型提供一種冰箱玻璃門真空固定裝置。
[0032]參照?qǐng)D1，圖1為本實(shí)用新型雷電電流采集電路較佳實(shí)施例的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]在一較佳實(shí)施例中，該雷電電流采集電路包括電流采集輸入電路101、衰減電路102、鉗位電路103、第一電壓跟隨器104、米集輸出端105、第一工作電壓輸入端106和第二工作電壓輸入端107。
[0034]其中，電流采集輸入電路101，用于對(duì)雷電環(huán)境中的雷電電流信號(hào)進(jìn)行采集，并將雷電電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為第一雷電電壓信號(hào)；
[0035]衰減電路102，用于對(duì)電流采集輸入電路101所輸出的第一雷電電壓信號(hào)進(jìn)行衰減，并輸出第二雷電電壓信號(hào)；
[0036]鉗位電路103，用于對(duì)衰減電路102所輸出的第二雷電電壓信號(hào)進(jìn)行鉗位，并輸出第三雷電電壓信號(hào)；
[0037]第一電壓跟隨器104，用于增加對(duì)鉗位電路103所輸出的第三雷電電壓信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力，并輸出第四雷電電壓信號(hào)；
[0038]米集輸出端105,用于輸出第四雷電電壓信號(hào)；
[0039]第一工作電壓輸入端106,用于為本實(shí)施例雷電電流米集電路提供第一工作電壓；本實(shí)施例中，第一工作電壓輸入端106的電壓為+15V。
[0040]第二工作電壓輸入端107，用于為本實(shí)施例雷電電流采集電路提供第二工作電壓。本實(shí)施例中，第二工作電壓輸入端107的電壓為-15V
[0041]具體地，衰減電路102的輸入端與電流采集輸入電路101的輸出端連接，衰減電路102的輸出端與鉗位電路103的輸入端連接；鉗位電路103的輸出端與第一電壓跟隨器104的電壓輸入端連接；第一電壓跟隨器104的電壓輸出端與采集輸出端105連接；第一電壓跟隨器104的正電源輸入端與第一工作電壓輸入端106連接，第一電壓跟隨器104的負(fù)電源輸入端與第二工作電壓輸入端107連接；鉗位電路103的第一電源輸入端與所述第一工作電壓輸入端106連接，所述鉗位電路103的第二電源輸入端與所述第二工作電壓輸入端107連接。
[0042]進(jìn)一步地，本實(shí)施例雷電電流采集電路還包括雷電電流正峰值采集電路108和電流正峰值輸出端109。其中，雷電電流正峰值采集電路108用于對(duì)雷電電流的正峰值進(jìn)行采集，電流正峰值輸出端109用于輸出雷電電流正峰值采集電路108所采集到的電流正峰值。
[0043]具體地，雷電電流正峰值采集電路108的輸入端與第一電壓跟隨器104的電壓輸出端連接；雷電電流正峰值采集電路108的輸出端與電流正峰值輸出端109連接。
[0044]進(jìn)一步地，本實(shí)施例雷電電流采集電路還包括雷電電流負(fù)峰值采集電路110和電流負(fù)峰值輸出端111。其中，雷電電流負(fù)峰值采集電路110用于對(duì)雷電電流的負(fù)峰值進(jìn)行采集，電流負(fù)峰值輸出端111用于輸出雷電電流負(fù)峰值采集電路108所采集到的電流負(fù)峰值。
[0045]具體地，雷電電流負(fù)峰值采集電路110的輸入端與第一電壓跟隨器104的電壓輸出端連接；雷電電流負(fù)峰值采集電路的輸出端110與電流負(fù)峰值輸出端111連接。
[0046]參照?qǐng)D2，圖2為本實(shí)用新型雷電電流采集電路較佳實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0047]本實(shí)施例中，該雷電電流采集電路包括電流采集輸入電路201、衰減電路202、鉗位電路203、第一電壓跟隨器U1、采集輸出端LA1、+15V的第一工作電壓輸入端106、-15V的第二工作電壓輸入端及限流電阻R0。
[0048]其中，電流采集輸入電路201包括羅氏線圈Jl和隔直通交電容CO ；
[0049]具體地，羅氏線圈Jl的第一端與隔直通交電容CO的第一端連接，羅氏線圈Jl的第二端接地；隔直通交電容CO的第二端與衰減電路202的輸入端連接。
[0050]衰減電路202包括第一阻容電路2021和第二阻容電路2022 ;其中，第一阻容電路2021包括第一電阻Rl及第一電容Cl ;第二阻容電路2022包括第二電阻R2及第二電容C2 ；
[0051]具體地，第一電阻Rl的第一端與隔直通交電容CO的第二端連接，第一電阻Rl的第二端與第二電阻R2的第一端連接；第二電阻R2的第二端接地；第一電容Cl與第一電阻Rl并聯(lián)；第二電容C2與第二電阻R2并聯(lián)。
[0052]鉗位電路203包括第一二極管Dl和第二二極管D2 ；
[0053]具體地，第一二極管Dl的陰極與+15V的第一工作電壓輸入端連接，第一二極管Dl的陽(yáng)極與第一電阻Rl的第二端連接，第一二極管Dl的陽(yáng)極還與第二二極管D2的陰極連接；第二二極管D2的陽(yáng)極接地。第一二極管Dl的陽(yáng)極為鉗位電路203的輸出端，與限流電阻RO的第一端連接；
[0054]限流電阻RO的第一端與鉗位電路203的輸出端連接，限流電阻RO的第二端與第一電壓跟隨器Ul的電壓輸入端連接；
[0055]本實(shí)施例雷電電流采集電路還包括第三電阻R3、第三電容C3及第四電容C4。
[0056]具體地，第三電阻R3的第一端與第一電壓跟隨器Ul的電壓輸出端連接，第三電阻R3的第二端接地；第三電容C3的第一端與第一電壓跟隨器Ul的正電源輸入端連接，第三電容C3的第二端接地；第四電容C4的第一端與第一電壓跟隨器Ul的負(fù)電源輸入端連接，第四電容C4的第二端接地。
[0057]本實(shí)施例中，用羅氏線圈Jl采集雷電電流信號(hào)，隔直通交電容CO讓雷電電流脈沖信號(hào)通過，第一阻容電路2021和第二阻容電路2022對(duì)雷電電流脈沖信號(hào)進(jìn)行1:N倍的衰減(最佳衰減比為1:2)。本實(shí)施例中，第一電阻Rl的阻值等于第二電阻R2的阻值，第一電容Cl的容值等于第二電容C2的容值，即Rl = R2，Cl = C2。本實(shí)施例中，鉗位電路203中的第一二極管Dl和第二二極管D2能夠過濾掉高壓脈沖信號(hào)，第一電壓跟隨器Ul具有高輸入阻抗，且具有較寬的頻帶，以實(shí)現(xiàn)增加對(duì)雷電環(huán)境中的微弱雷電電流信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力。
[0058]圖3為本實(shí)用新型雷電電流采集電路較佳實(shí)施例中雷電電流正峰值采集電路的電路結(jié)構(gòu)意圖。
[0059]一并參照?qǐng)D1、圖2和圖3，本實(shí)施例中，該雷電電流正峰值采集電路包括第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第i^一電阻R11、第五電容C5、第六電容C6、第七電容C7、第八電容C8、第三二極管D3、第四二極管D4、第五二極管D5、NPN三極管Q1、第一運(yùn)算放大器U1A、第二電壓跟隨器U2、第三電壓跟隨器U3及第一控制信號(hào)輸入端1020。
[0060]具體地，第四電阻R4的第一端與采集輸出端LAl連接，第四電阻R4的第二端與第一運(yùn)算放大器UlA的正輸入端連接；第一運(yùn)算放大器UlA的負(fù)輸入端經(jīng)第五電容C5與第五電阻R5的第一端連接；第五電阻R5的第二端與第四電阻R4的第二端連接；第一運(yùn)算放大器UlA的輸出端與第四二極管D4的陽(yáng)極連接；第一運(yùn)算放大器UlA的正電源輸入端與+15V的第一工作電壓輸入端連接，第一運(yùn)算放大器UlA的負(fù)電源輸入端與-15V的第二工作電壓輸入端連接；第四二極管D4的陰極分別與第三二極管D3的陰極及第五二極管D5的陽(yáng)極連接；第三二極管D3的陽(yáng)極接地；第五二極管D5的陰極與第二電壓跟隨器U2的電壓輸入端連接；第二電壓跟隨器U2的電壓輸入端還經(jīng)第八電阻R8與NPN三極管Ql的集電極連接；NPN三極管Ql的發(fā)射極接地，NPN三極管Ql的基極分別與第九電阻R9的第一端及第十電阻RlO的第一端連接；第九電阻R9的第二端與第一控制信號(hào)輸入端1020連接；第一控制信號(hào)輸入端1020與外部單片機(jī)(圖未示)的一 1 口連接；第十電阻RlO的第二端接地；第七電容C7的一端與NPN三極管Ql的集電極連接，第七電容C7的另一端接地；第二電壓跟隨器U2的電壓輸出端經(jīng)第十一電阻Rll與第三電壓跟隨器U3的電壓輸入端連接；第一運(yùn)算放大器UlA的負(fù)輸入端還經(jīng)第七電阻R7與第二電壓跟隨器U2的電壓輸出端連接；第六電容C6與第七電阻R7并聯(lián)；第二電壓跟隨器U2的正電源輸入端與+15V的第一工作電壓輸入端連接，第八電容CS的第一端與第二電壓跟隨器U2的正電源輸入端連接，第八電容CS的第二端接地；第二電壓跟隨器U2的負(fù)電源輸入端與-15V的第二工作電壓輸入端連接；第三電壓跟隨器U3的正電源輸入端與+15V的第一工作電壓輸入端連接，第三電壓跟隨器U3的負(fù)電源輸入端與-15V的第二工作電壓輸入端連接，第三電壓跟隨器U3的電壓輸出端與電流正峰值輸出端FZADl連接。
[0061]本實(shí)施例中，上述第一運(yùn)算放大器UlA是跨導(dǎo)型的集成運(yùn)算放大器，該類運(yùn)算放大器的電壓到達(dá)峰值時(shí)，其電流已經(jīng)趨于零，從而可以提高雷電電流峰值的采集精度；上述第三二極管D3和第四二極管D4用來減少在跟隨和保持第五二極管D5兩端電壓的擺動(dòng)，有利于減小電路的非線性及下垂速率；上述第四電阻R4、第五電阻R5、第七電阻R7、第五電容C5及第六電容C6為頻率補(bǔ)償元件；上述第七電容C7為雷電電流峰值保持電容；上述NPN三極管Ql為雷電電流峰值卸放開關(guān)；上述第二電壓跟隨器U2、第三電壓跟隨器U3為高輸入阻抗且頻帶彡20MHz的電壓跟隨器。
[0062]本實(shí)施例雷電電流正峰值采集電路，當(dāng)羅氏線圈Jl采集到正的雷電電流信號(hào)時(shí)，該正的雷電電流信號(hào)通過第一運(yùn)算放大器UlA(跨導(dǎo)型的集成運(yùn)算放大器)、第三二極管D3、第四二極管D4及第五二極管D5，當(dāng)該正的雷電電流信號(hào)未到達(dá)最大值時(shí)，第七電容C7(雷電電流峰值保持電容)的正電壓持續(xù)增大，當(dāng)雷電電流信號(hào)到達(dá)最大值時(shí)，第七電容C7的電壓保持不變；當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘?hào)輸入端1020輸入高電平時(shí)(該控制信號(hào)由外部的單片機(jī)輸出)，使NPN三極管Ql導(dǎo)通，當(dāng)NPN三極管Ql導(dǎo)通后，第七電容C7上的正電壓下降為零，從而實(shí)現(xiàn)了雷電電流正峰值信號(hào)的保持和卸放。
[0063]圖4為本實(shí)用新型雷電電流采集電路較佳實(shí)施例中雷電電流負(fù)峰值采集電路的電路結(jié)構(gòu)意圖。
[0064]一并參照?qǐng)D1、圖2和圖4，本實(shí)施例中，該雷電電流負(fù)峰值采集電路包括第十二電阻R12、第十三電阻R13、第十四電阻R14、第十五電阻R15、第十六電阻R16、第十七電阻R17、第十八電阻R18、第十九電阻R19、第二十電阻R20、第二i^一電阻R21、第九電容C9、第十電容C10、第十一電容cn、第六二極管D6、第七二極管D7、第八二極管D8、第二運(yùn)算放大器U2A、第三運(yùn)算放大器U3A、第四電壓跟隨器U4、光耦OPl及第二控制信號(hào)輸入端1021。
[0065]具體地，第十二電阻R12的第一端與采集輸出端LAl連接，第十二電阻R12的第二端與第二運(yùn)算放大器U2A的正輸入端連接；第二運(yùn)算放大器U2A的負(fù)輸入端經(jīng)第九電容C9與第十三電阻R13的第一端連接；第十三電阻R13的第二端與第十二電阻R12的第二端連接；第二運(yùn)算放大器U2A的輸出端與第七二極管D7的陰極連接；第二運(yùn)算放大器U2A的正電源輸入端與+15V的第一工作電壓輸入端連接,第二運(yùn)算放大器U2A的負(fù)電源輸入端與-15V的第二工作電壓輸入端連接；第七二極管D7的陽(yáng)極分別與第六二極管D6的陽(yáng)極及第八二極管D8的陰極連接；第六二極管D6的陰極接地；第八二極管D8的陽(yáng)極與第四電壓跟隨器U4的電壓輸入端連接；第四電壓跟隨器U4的電壓輸入端還經(jīng)第十六電阻R16與光耦OPl中三極管的發(fā)射極連接；光耦OPl中三極管的發(fā)射極還經(jīng)第十一電容Cll接地，光耦OPl中三極管的集電極接地，光耦OPl中發(fā)光二極管的陰極接地，光耦OPl中發(fā)光二極管的陽(yáng)極經(jīng)第十七電阻R17與第二控制信號(hào)輸入端1021連接；第二控制信號(hào)輸入端1021與外部單片機(jī)(圖未示)的一 1 口連接；所第二運(yùn)算放大器U2A的負(fù)輸入端還經(jīng)第十五電阻R15與第四電壓跟隨器U4的電壓輸出端連接；第十電容ClO與第十五電阻R15并聯(lián)；第四電壓跟隨器U4的正電源輸入端與+15V的第一工作電壓輸入端連接；第四電壓跟隨器U4的負(fù)電源輸入端與-15V的第二工作電壓輸入端連接；第四電壓跟隨器U4的電壓輸出端還經(jīng)第十八電阻R18與第三運(yùn)算放大器U3A的負(fù)輸入端連接；第三運(yùn)算放大器U3A的負(fù)輸入端還經(jīng)第二十電阻R20與第三運(yùn)算放大器U3A的輸出端連接，第三運(yùn)算放大器U3A的正輸入端經(jīng)第十九電阻R19接地，第三運(yùn)算放大器U3A的正電源輸入端與+15V的第一工作電壓輸入端連接，第三運(yùn)算放大器U3A的負(fù)電源輸入端與-15V的第二工作電壓輸入端連接，第三運(yùn)算放大器U3A的輸出端還經(jīng)第二i^一電阻R21與電流負(fù)峰值輸出端FZAD2連接。
[0066]本實(shí)施例中，上述第二運(yùn)算放大器U2A同樣也是跨導(dǎo)型的集成運(yùn)算放大器；上述第六二極管D6和第七二極管D7用來減少在跟隨和保持第八二極管D8兩端電壓的擺動(dòng)，有利于減小電路的非線性及下垂速率；上述第十二電阻R12、第十三電阻R13、第十五電阻R15、第九電容C9及第十電容ClO為頻率補(bǔ)償元件；上述第i^一電容Cll為雷電電流峰值保持電容；上述光耦OPl為雷電電流峰值卸放開關(guān)；上述第四電壓跟隨器U4為高輸入阻抗且頻帶彡20MHz的電壓跟隨器。
[0067]本實(shí)施例雷電電流負(fù)峰值采集電路，當(dāng)羅氏線圈Jl采集到負(fù)的雷電電流信號(hào)時(shí)，該負(fù)的雷電電流信號(hào)通過第二運(yùn)算放大器U2A (跨導(dǎo)型的集成運(yùn)算放大器)、第六二極管D6、第七二極管D7及第八二極管D8,當(dāng)該負(fù)的雷電電流信號(hào)未到達(dá)最大值時(shí),第^ 電容Cll (雷電電流峰值保持電容)的負(fù)電壓持續(xù)增大，當(dāng)雷電電流信號(hào)到達(dá)最大值時(shí)，第十一電容Cll的電壓保持不變；當(dāng)?shù)诙刂菩盘?hào)輸入端1021輸入高電平時(shí)(該控制信號(hào)由外部的單片機(jī)輸出)，使光耦OPl導(dǎo)通，當(dāng)光耦OPl導(dǎo)通后，第十一電容Cll上的負(fù)電壓下降為零，從而實(shí)現(xiàn)了雷電電流負(fù)峰值信號(hào)的保持和卸放。本實(shí)施例中，由于第十一電容Cll上的電壓為負(fù)電壓，從而單片機(jī)輸出的控制信號(hào)無法使NPN三級(jí)片或PNP三極管正常工作，因此，本實(shí)施例雷電電流負(fù)峰值采集電路采用光耦OPl替代圖3中雷電電流正峰值采集電路中的NPN三極管Ql，光耦OPl能夠?qū)π盘?hào)進(jìn)行隔離，從而使得單片機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)第十一電容Cll上負(fù)電壓的泄放控制。
[0068]本實(shí)施例提供的雷電電流米集電路，包括第一工作電壓輸入端、第二工作電壓輸入端、電流采集輸入電路、衰減電路、鉗位電路、第一電壓跟隨器、采集輸出端、雷電電流正峰值采集電路、電流正峰值輸出端、雷電電流負(fù)峰值采集電路及電流負(fù)峰值輸出端；其中，衰減電路的輸入端與電流采集輸入電路的輸出端連接，衰減電路的輸出端與鉗位電路的輸入端連接；鉗位電路的輸出端與第一電壓跟隨器的電壓輸入端連接；第一電壓跟隨器的電壓輸出端與米集輸出端連接；第一電壓跟隨器的正電源輸入端與第一工作電壓輸入端連接，第一電壓跟隨器的負(fù)電源輸入端與第二工作電壓輸入端連接；鉗位電路的第一電源輸入端與第一工作電壓輸入端連接，鉗位電路的第二電源輸入端與第二工作電壓輸入端連接；雷電電流正峰值采集電路的輸入端與第一電壓跟隨器的電壓輸出端連接；雷電電流正峰值采集電路的輸出端與電流正峰值輸出端連接；雷電電流負(fù)峰值采集電路的輸入端與第一電壓跟隨器的電壓輸出端連接；雷電電流負(fù)峰值采集電路的輸出端與電流負(fù)峰值輸出端連接。本實(shí)施例雷電電流采集電路能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)由直擊雷、傳導(dǎo)雷、感應(yīng)雷以及開關(guān)過電壓而產(chǎn)生的雷擊電流或浪涌電流進(jìn)行采集，并且，本實(shí)施例還具有響應(yīng)速度高、抗干擾能力強(qiáng)、采集精度高、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單及易實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。
[0069]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種雷電電流采集電路，其特征在于，所述雷電電流采集電路包括第一工作電壓輸入端、第二工作電壓輸入端、用于對(duì)雷電環(huán)境中的雷電電流信號(hào)進(jìn)行采集并將所述雷電電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為第一雷電電壓信號(hào)的電流采集輸入電路、用于對(duì)所述第一雷電電壓信號(hào)進(jìn)行衰減并輸出第二雷電電壓信號(hào)的衰減電路、用于對(duì)所述第二雷電電壓信號(hào)進(jìn)行鉗位并輸出第三雷電電壓信號(hào)的鉗位電路、用于增加對(duì)所述第三雷電電壓信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力并輸出第四雷電電壓信號(hào)的第一電壓跟隨器以及用于輸出所述第四雷電電壓信號(hào)的采集輸出端；其中， 所述衰減電路的輸入端與所述電流采集輸入電路的輸出端連接，所述衰減電路的輸出端與所述鉗位電路的輸入端連接；所述鉗位電路的輸出端與所述第一電壓跟隨器的電壓輸入端連接；所述第一電壓跟隨器的電壓輸出端與所述采集輸出端連接；所述第一電壓跟隨器的正電源輸入端與所述第一工作電壓輸入端連接，所述第一電壓跟隨器的負(fù)電源輸入端與所述第二工作電壓輸入端連接；所述鉗位電路的第一電源輸入端與所述第一工作電壓輸入端連接，所述鉗位電路的第二電源輸入端與所述第二工作電壓輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷電電流采集電路，其特征在于，所述雷電電流采集電路還包括雷電電流正峰值采集電路和電流正峰值輸出端；其中， 所述雷電電流正峰值采集電路的輸入端與所述第一電壓跟隨器的電壓輸出端連接；所述雷電電流正峰值采集電路的輸出端與所述電流正峰值輸出端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雷電電流采集電路，其特征在于，所述雷電電流采集電路還包括雷電電流負(fù)峰值采集電路和電流負(fù)峰值輸出端；其中， 所述雷電電流負(fù)峰值采集電路的輸入端與所述第一電壓跟隨器的電壓輸出端連接；所述雷電電流負(fù)峰值采集電路的輸出端與所述電流負(fù)峰值輸出端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的雷電電流采集電路，其特征在于，所述雷電電流采集電路還包括限流電阻；所述限流電阻的第一端與所述鉗位電路的輸出端連接，所述限流電阻的第二端與所述第一電壓跟隨器的電壓輸入端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雷電電流采集電路，其特征在于，所述電流采集輸入電路包括羅氏線圈和隔直通交電容；其中， 所述羅氏線圈的第一端與所述隔直通交電容的第一端連接，所述羅氏線圈的第二端接地；所述隔直通交電容的第二端與所述衰減電路的輸入端連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雷電電流采集電路，其特征在于，所述衰減電路包括第一阻容電路和第二阻容電路；所述第一阻容電路包括第一電阻及第一電容；所述第二阻容電路包括第二電阻及第二電容；其中， 所述第一電阻的第一端與隔直通交電容的第二端連接，所述第一電阻的第二端與所述第二電阻的第一端連接；所述第二電阻的第二端接地；所述第一電容與所述第一電阻并聯(lián)；所述第二電容與所述第二電阻并聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雷電電流采集電路，其特征在于，所述鉗位電路包括第一二極管和第二二極管；其中， 所述第一二極管的陰極與所述第一工作電壓輸入端連接，所述第一二極管的陽(yáng)極與所述第一電阻的第二端連接，所述第一二極管的陽(yáng)極還分別與所述第二二極管的陰極及所述限流電阻的第一端連接；所述第二二極管的陽(yáng)極接地。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的雷電電流采集電路，其特征在于，所述雷電電流采集電路還包括第三電阻、第三電容及第四電容；其中， 所述第三電阻的第一端與所述第一電壓跟隨器的電壓輸出端連接，所述第三電阻的第二端接地；所述第三電容的第一端與所述第一電壓跟隨器的正電源輸入端連接，所述第三電容的第二端接地；所述第四電容的第一端與所述第一電壓跟隨器的負(fù)電源輸入端連接，所述第四電容的第二端接地。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雷電電流采集電路，其特征在于，所述雷電電流正峰值采集電路包括第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第十電阻、第十一電阻、第五電容、第六電容、第七電容、第八電容、第三二極管、第四二極管、第五二極管、NPN三極管、第一運(yùn)算放大器、第二電壓跟隨器、第三電壓跟隨器及第一控制信號(hào)輸入端；其中， 所述第四電阻的第一端與所述采集輸出端連接，所述第四電阻的第二端與第一運(yùn)算放大器的正輸入端連接；所述第一運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端經(jīng)第五電容與第五電阻的第一端連接；所述第五電阻的第二端與第四電阻的第二端連接；所述第一運(yùn)算放大器的輸出端與第四二極管的陽(yáng)極連接；所述第一運(yùn)算放大器的正電源輸入端與所述第一工作電壓輸入端連接，所述第一運(yùn)算放大器的負(fù)電源輸入端與所述第二工作電壓輸入端連接；所述第四二極管的陰極分別與第三二極管的陰極及第五二極管的陽(yáng)極連接；所述第三二極管的陽(yáng)極接地；所述第五二極管的陰極與第二電壓跟隨器的電壓輸入端連接；所述第二電壓跟隨器的電壓輸入端還經(jīng)第八電阻與NPN三極管的集電極連接；所述NPN三極管的發(fā)射極接地，所述NPN三極管的基極分別與第九電阻的第一端及第十電阻的第一端連接；所述第九電阻的第二端與第一控制信號(hào)輸入端連接；所述第十電阻的第二端接地；所述第七電容的一端與NPN三極管的集電極連接，所述第七電容的另一端接地；所述第二電壓跟隨器的電壓輸出端經(jīng)第十一電阻與第三電壓跟隨器的電壓輸入端連接；第一運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端還經(jīng)第七電阻與第二電壓跟隨器的電壓輸出端連接；所述第六電容與第七電阻并聯(lián)；所述第二電壓跟隨器的正電源輸入端與所述第一工作電壓輸入端連接，第二電壓跟隨器的負(fù)電源輸入端與所述第二工作電壓輸入端連接；第八電容的第一端與第二電壓跟隨器的正電源輸入端連接，第八電容的第二端接地；所述第三電壓跟隨器的正電源輸入端與所述第一工作電壓輸入端連接，第三電壓跟隨器的負(fù)電源輸入端與所述第二工作電壓輸入端連接，所述第三電壓跟隨器的電壓輸出端與電流正峰值輸出端連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雷電電流采集電路，其特征在于，所述雷電電流負(fù)峰值采集電路包括第十二電阻、第十三電阻、第十四電阻、第十五電阻、第十六電阻、第十七電阻、第十八電阻、第十九電阻、第二十電阻、第二十一電阻、第九電容、第十電容、第十一電容、第六二極管、第七二極管、第八二極管、第二運(yùn)算放大器、第三運(yùn)算放大器、第四電壓跟隨器、光耦及第二控制信號(hào)輸入端；其中， 所述第十二電阻的第一端與所述采集輸出端連接，所述第十二電阻的第二端與所述第二運(yùn)算放大器的正輸入端連接；所述第二運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端經(jīng)所述第九電容與所述第十三電阻的第一端連接；所述第十三電阻的第二端與所述第十二電阻的第二端連接；所述第二運(yùn)算放大器的輸出端與所述第七二極管的陰極連接；所述第二運(yùn)算放大器的正電源輸入端與所述第一工作電壓輸入端連接，所述第二運(yùn)算放大器的負(fù)電源輸入端與所述第二工作電壓輸入端連接；所述第七二極管的陽(yáng)極分別與所述第六二極管的陽(yáng)極及所述第八二極管的陰極連接；所述第六二極管的陰極接地；所述第八二極管的陽(yáng)極與所述第四電壓跟隨器的電壓輸入端連接；所述第四電壓跟隨器的電壓輸入端還經(jīng)第十六電阻與光耦中三極管的發(fā)射極連接；所述光耦中三極管的發(fā)射極還經(jīng)第十一電容接地，所述光耦中三極管的集電極接地，所述光耦中發(fā)光二極管的陰極接地，所述光耦中發(fā)光二極管的陽(yáng)極經(jīng)第十七電阻與第二控制信號(hào)輸入端連接；第二運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端還經(jīng)第十五電阻與所述第四電壓跟隨器的電壓輸出端連接；所述第十電容與所述第十五電阻并聯(lián)；所述第四電壓跟隨器的正電源輸入端與所述第一工作電壓輸入端連接；所述第四電壓跟隨器的負(fù)電源輸入端與所述第二工作電壓輸入端連接；所述第四電壓跟隨器的電壓輸出端還經(jīng)第十八電阻與第三運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端連接；第三運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端還經(jīng)第二十電阻與第三運(yùn)算放大器的輸出端連接，第三運(yùn)算放大器的正輸入端經(jīng)第十九電阻接地，第三運(yùn)算放大器的正電源輸入端與所述第一工作電壓輸入端連接，第三運(yùn)算放大器的負(fù)電源輸入端與所述第二工作電壓輸入端連接，第三運(yùn)算放大器的輸出端經(jīng)第二十一電阻與所述電流負(fù)峰值輸出端連接。
【文檔編號(hào)】G01R19/00GK203949966SQ201420360045
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】劉寧, 吳玉芹 申請(qǐng)人:深圳市科威電子測(cè)試有限公司