高精度電流電壓隔離轉(zhuǎn)換模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的高精度電流電壓隔離轉(zhuǎn)換模塊，它包括橋式整流電路、信號整合濾波電路、電阻R3、隔離發(fā)射電路、穩(wěn)壓電源電路、比例放大電路、箝位保護(hù)電路，橋式整流電路、信號整合濾波電路、電阻R3、隔離發(fā)射電路、比例放大電路、箝位保護(hù)電路安書訊依次連接，穩(wěn)壓電源電路連接到隔離發(fā)射電路上。該電路中，通過橋式整流電路實(shí)現(xiàn)了對輸入端的保護(hù)，防止因為極性輸入錯誤造成損壞；通過R3的設(shè)置，保證了第一次采樣的精度，并且通過設(shè)置多個精度電阻，大大降低了誤差；通過HCNR201和LM358的應(yīng)用，不僅進(jìn)一步的降低了信號傳遞過程中的誤差，而且提高了傳輸?shù)姆€(wěn)定性；由于使用的電子元器件大大減少，從而有效減少了生產(chǎn)成本。
【專利說明】高精度電流電壓隔離轉(zhuǎn)換模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)換電路，尤其涉及一種高精度電流電壓隔離轉(zhuǎn)換模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)現(xiàn)場，采集遠(yuǎn)距離的傳感器信號，進(jìn)行信號傳輸時，往往存在干擾，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定甚至誤操作。一般情況下，設(shè)備外殼需要接大地，電路系統(tǒng)也要有公共參考地。但是，由于各儀表設(shè)備的參考點(diǎn)之間存在電勢差，因而形成接地環(huán)路，由于地線環(huán)流會帶來共模及差模噪聲及干擾，常常造成系統(tǒng)不能正常工作。為了排除干擾，需要利用隔離模塊對設(shè)備進(jìn)行電氣隔離，減少相互之間的干擾。
[0003]現(xiàn)有的的隔離模塊內(nèi)部電路往往比較復(fù)雜，不僅穩(wěn)定性不高，而且成本較高；現(xiàn)有的隔離模塊往往需要多種電源進(jìn)行供電；現(xiàn)有的隔離模塊誤差較大，一般為1%;現(xiàn)有的隔離模塊不具備保護(hù)功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供了高精度電流電壓隔離轉(zhuǎn)換模塊，該模塊解決了穩(wěn)定性低、成本高、誤差大的問題，并且具有單電源供電和正負(fù)極保護(hù)的功能。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明方案包括:高精度電流電壓隔離轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，包括橋式整流電路、信號整合濾波電路、電阻R3、隔離發(fā)射電路、穩(wěn)壓電源電路、比例放大電路、箝位保護(hù)電路，
所述的橋式整流點(diǎn)路包括二極管D1、二極管D2、二極管D3和二極管D4，D1正極分別連接電流輸入端負(fù)極和D3負(fù)極，Dl的負(fù)極連接D2的負(fù)極，D2正極分別連接電流輸入端正極和D4負(fù)極，D4正極連接D3正極；
所述的信號整合濾波電路包括運(yùn)算放大器U1、電容Cl、電阻R2、電阻R4和線性光耦HCNR20LU1的第一引腳連接Cl的一端，Cl另一端連接Ul的第二引腳，Ul第二引腳連接R2一端，R2另一端連接HCNR201的第三引腳，Ul第三引腳連接HCNR201的第四引腳，Ul第四引腳連接HCNR201的第三引腳，Ul第八引腳連接D2負(fù)極，R4 一端連接HCNR201的第四引腳，R4另一端連接D4正極；
R3 —端連接Ul的第四引腳，R3另一端連接D4正極；
所述的隔離發(fā)射電路包括三極管Q1、電阻Rl和線性光耦HCNR201，Ql基極連接Ul的第一引腳，Ql集電極連接Ul的第四引腳，Ql發(fā)射極連接Rl —端，Rl另一端連接HCNR201的第一引腳，HCNR201的第二引腳連接Ul的第八引腳；
所述的穩(wěn)壓電源電路包括穩(wěn)壓二極管D5、電容C2、電容C3和電容C4，D5正極連接Ql集電極，D5負(fù)極連接HCNR201的第二引腳，C2、C3和C4分別與D5并聯(lián)；
所述的比例放大電路包括運(yùn)算放大器U2、可變電阻R5、電阻R6和電容C5，U2的第一引腳連接R5 —端，R5另一端連接R6 —端，R6另一端連接U2的第二引腳，C5的兩端分別連接U2第一引腳和U2第二引腳，U2的第一引腳連接U2的第五引腳，U2的第二引腳連接HCNR201的第六引腳，U2的第三引腳分別連接HCNR201的第五引腳和U2的第四引腳，U2的第四引腳接地，U2第六引腳分別連接U2第七引腳和電壓輸出端，U2的第八引腳連接+12V電源；
所述的箝位保護(hù)電路包括箝位二極管D6和箝位二極管D7，D6負(fù)極連接3.6V基準(zhǔn)電壓，D6正極分別連接電壓輸出端和D7負(fù)極，D7正極接地。
[0006]進(jìn)一步的，+12V電壓與接地端之間設(shè)有電容C6。
[0007]進(jìn)一步的，U2的第一引腳和第五引腳之間設(shè)有OR電阻R7，U2第七引腳與電壓輸出端之間設(shè)有OR電阻R8。
[0008]進(jìn)一步的，所述的Ul和U2均為芯片LM358。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:該電路中，通過橋式整流電路實(shí)現(xiàn)了對輸入端的保護(hù)，防止因為極性輸入錯誤造成損壞；通過R3的設(shè)置，保證了第一次采樣的精度，并且通過設(shè)置多個精度電阻，大大降低了誤差；通過HCNR201和LM358的應(yīng)用，不僅進(jìn)一步的降低了信號傳遞過程中的誤差，而且提高了傳輸?shù)姆€(wěn)定性；由于使用的電子元器件大大減少，從而有效減少了生產(chǎn)成本,便于生產(chǎn)推廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的實(shí)施示例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0012]如圖1所示的高精度電流電壓隔離轉(zhuǎn)換模塊，INIl+為電流輸入端正極，INIl-為電流輸入端負(fù)極，GINII為電壓輸出端，整個模塊包括橋式整流電路、信號整合濾波電路、電阻R3、隔離發(fā)射電路、穩(wěn)壓電源電路、比例放大電路、箝位保護(hù)電路和電容C6，所述的橋式整流點(diǎn)路包括二極管D1、二極管D2、二極管D3和二極管D4，D1正極分別連接電流輸入端負(fù)極和D3負(fù)極，Dl的負(fù)極連接D2的負(fù)極，D2正極分別連接電流輸入端正極和D4負(fù)極，D4正極連接D3正極；
所述的信號整合濾波電路包括LM358型號的運(yùn)算放大器U1、電容Cl、電阻R2、電阻R4和線性光耦HCNR201，U1的第一引腳連接Cl的一端，Cl另一端連接Ul的第二引腳，Ul第二引腳連接R2 —端，R2另一端連接HCNR201的第三引腳，Ul第三引腳連接HCNR201的第四引腳，Ul第四引腳連接HCNR201的第三引腳，Ul第八引腳連接D2負(fù)極，R4 一端連接HCNR201的第四引腳，R4另一端連接D4正極；
R3 —端連接Ul的第四引腳，R3另一端連接D4正極；
所述的隔離發(fā)射電路包括三極管Q1、電阻Rl和線性光耦HCNR201，Ql基極連接Ul的第一引腳，Ql集電極連接Ul的第四引腳，Ql發(fā)射極連接Rl —端，Rl另一端連接HCNR201的第一引腳，HCNR201的第二引腳連接Ul的第八引腳；
所述的穩(wěn)壓電源電路包括穩(wěn)壓二極管D5、電容C2、電容C3和電容C4，D5正極連接Ql集電極，D5負(fù)極連接HCNR201的第二引腳，C2、C3和C4分別與D5并聯(lián)；
所述的比例放大電路包括LM358型號的運(yùn)算放大器U2、可變電阻R5、電阻R6和電容C5，U2的第一引腳連接R5 —端，R5另一端連接R6 —端，R6另一端連接U2的第二引腳，C5的兩端分別連接U2第一引腳和U2第二引腳，U2的第一引腳通過OR電阻R7連接到U2的第五引腳上，U2的第二引腳連接HCNR201的第六引腳，U2的第三引腳分別連接HCNR201的第五引腳和U2的第四引腳，U2的第四引腳接地，U2第六引腳連接U2第七引腳，U2第七引腳通過OR電阻R8與電壓輸出端連接，U2的第八引腳連接+12V電源；
所述的箝位保護(hù)電路包括箝位二極管D6和箝位二極管D7，D6負(fù)極連接3.6V基準(zhǔn)電壓，D6正極分別連接電壓輸出端和D7負(fù)極，D7正極接地；
電容C6 —端連接+12V電源，另一端接地。
[0013]在上述電路中，橋式整流電路起到保護(hù)作用，防止輸入端因輸入極性錯誤而造成的后級模塊損壞。
[0014]R3為0.1%精度的電阻，保證采樣精度。
[0015]信號整合濾波電路中，Ul為處理核心，進(jìn)行加法運(yùn)算，Cl為濾波電容。R2、R4為配置電阻，保證放大比例。
[0016]隔離發(fā)射電路保證信號按比例進(jìn)行發(fā)射，R4為限流保護(hù)電阻。
[0017]穩(wěn)壓電源電路中，D5為5.1V穩(wěn)壓管，保證電壓在5.1V ；C2、C3、C4為濾波電容。
[0018]比例放大電路接收HCNR201接收Ul第五引腳和第六引腳傳來的信號，并進(jìn)行放大，還原輸入信號范圍至(T4V的范圍，其中R6為0.1%精度的電阻，R5為調(diào)節(jié)電阻，C5用來消除傳遞的異常信號。
[0019]U2的供電電壓為隔離電源輸出+12V電源，U2的第五引腳、第六引腳和第七引腳構(gòu)成電壓跟隨電路，增強(qiáng)信號的驅(qū)動能力。
[0020]鉗位保護(hù)電路保證輸出電壓在合理范圍內(nèi)，鉗位二極管D4外界保護(hù)電壓3.6V電源；0R電阻R7和R8起保護(hù)作用。
[0021]應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對較佳實(shí)施例的描述較為詳細(xì)，并不能因此而認(rèn)為是對本發(fā)明專利保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以做出替換、簡單組合等多種變形，這些均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，本發(fā)明的請求保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.高精度電流電壓隔離轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，包括橋式整流電路、信號整合濾波電路、電阻R3、隔離發(fā)射電路、穩(wěn)壓電源電路、比例放大電路、箝位保護(hù)電路，所述的橋式整流點(diǎn)路包括二極管D1、二極管D2、二極管D3和二極管D4，D1正極分別連接電流輸入端負(fù)極和D3負(fù)極，Dl的負(fù)極連接D2的負(fù)極，D2正極分別連接電流輸入端正極和D4負(fù)極，D4正極連接D3正極；所述的信號整合濾波電路包括運(yùn)算放大器U1、電容Cl、電阻R2、電阻R4和線性光耦HCNR201，Ul的第一引腳連接Cl的一端，Cl另一端連接Ul的第二引腳，Ul第二引腳連接R2 —端，R2另一端連接HCNR201的第三引腳，Ul第三引腳連接HCNR201的第四引腳，Ul第四引腳連接HCNR201的第三引腳，Ul第八引腳連接D2負(fù)極，R4 一端連接HCNR201的第四引腳，R4另一端連接D4正極；R3 —端連接Ul的第四引腳，R3另一端連接D4正極；所述的隔離發(fā)射電路包括三極管Q1、電阻Rl和線性光耦HCNR201，Ql基極連接Ul的第一引腳，Ql集電極連接Ul的第四引腳，Ql發(fā)射極連接Rl —端，Rl另一端連接HCNR201的第一引腳，HCNR201的第二引腳連接Ul的第八引腳；所述的穩(wěn)壓電源電路包括穩(wěn)壓二極管D5、電容C2、電容C3和電容C4，D5正極連接Ql集電極，D5負(fù)極連接HCNR201的第二引腳，C2、C3和C4分別與D5并聯(lián)；所述的比例放大電路包括運(yùn)算放大器U2、可變電阻R5、電阻R6和電容C5，U2的第一引腳連接R5 —端，R5另一端連接R6 —端，R6另一端連接U2的第二引腳，C5的兩端分別連接U2第一引腳和U2第二引腳，U2的第一引腳連接U2的第五引腳，U2的第二引腳連接HCNR201的第六引腳，U2的第三引腳分別連接HCNR201的第五引腳和U2的第四引腳，U2的第四引腳接地，U2第六引腳分別連接U2第七引腳和電壓輸出端，U2的第八引腳連接+12V電源；所述的箝位保護(hù)電路包括箝位二極管D6和箝位二極管D7，D6負(fù)極連接3.6V基準(zhǔn)電壓，D6正極分別連接電壓輸出端和D7負(fù)極，D7正極接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度電流電壓隔離轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，+12V電壓與接地端之間設(shè)有電容C6。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高精度電流電壓隔離轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，U2的第一引腳和第五引腳之間設(shè)有OR電阻R7，U2第七引腳與電壓輸出端之間設(shè)有OR電阻R8。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高精度電流電壓隔離轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，所述的Ul和U2均為芯片LM358。
【文檔編號】H03K19/14GK103762971SQ201410034627
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月25日
【發(fā)明者】李鋼 申請人:濟(jì)南諾輝節(jié)能技術(shù)開發(fā)有限公司