一種電壓采集電子傳感器裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種電壓采集電子傳感器裝置，可采集4路交流輸入電壓，輸入阻抗較高，輸入電壓范圍較寬，單電源供電且功耗較低，差分輸出電壓范圍為0?3.3V，非常適用于差分ADC采樣，裝置隔離電壓較高，整個(gè)裝置非常適用于配電終端對(duì)高壓電容式分壓傳感器、高壓電阻式分壓傳感器進(jìn)行高精度、高隔離、高可靠性電壓采樣。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種電壓采集電子傳感器裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及模擬信號(hào)采集領(lǐng)域，尤其涉及一種電壓采集電子傳感器裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 互感器是電力系統(tǒng)中重要的測(cè)量設(shè)備，它為電力系統(tǒng)提供用于計(jì)量、控制和繼電 保護(hù)所必須的信息。多年的實(shí)踐表明，傳統(tǒng)的電磁式互感器絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在磁飽和及鐵 磁諧振現(xiàn)象、動(dòng)態(tài)范圍小、體積和重量大等固有的缺陷。而且隨著數(shù)字化變電站的迅猛發(fā) 展，互感器的二次輸出不再需要提供較大的功率。傳統(tǒng)的電壓互感器二次輸出的100V或 100/,\§\* MERGEFORMAT V電壓信號(hào)，不能直接和微機(jī)相連，難以適應(yīng)電力系統(tǒng)自動(dòng)化、數(shù) 字化和智能化的發(fā)展趨勢(shì)。
[0003] 針對(duì)上述問(wèn)題，一種新型的電壓測(cè)量裝置一一電子式電壓互感器EVT成為了國(guó)內(nèi) 外研究重點(diǎn)；同時(shí)，國(guó)際電工委員會(huì)也制定了電子式電壓互感器標(biāo)準(zhǔn)IEC 60044-7<JEC標(biāo) 準(zhǔn)指出，電子式電壓互感器是由分壓器（電阻式或電容式)或光學(xué)裝置以及用來(lái)傳輸、放大 信號(hào)的電子器件組成，因此電子式電壓互感器根據(jù)傳感原理的不同主要有光電電壓互感器 E0VT，電容分壓式電子式電壓互感器ECVT和電阻分壓式電壓互感器。光電電壓互感器是利 用光學(xué)晶體的物理效應(yīng)進(jìn)行電壓測(cè)量，具有不存在磁飽和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但其光路 復(fù)雜以及對(duì)環(huán)境溫度和外界應(yīng)力敏感；電容分壓式電子式互感器一般采用柱狀電容環(huán)進(jìn)行 分壓，具有絕緣性能強(qiáng)、暫態(tài)性能好等優(yōu)點(diǎn)，但分壓器的電容環(huán)會(huì)受環(huán)境溫度的影響而變 化，會(huì)降低測(cè)量準(zhǔn)確度。電阻分壓式電子式電壓互感器采用精密電阻分壓器作為傳感元件， 傳感部分技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有測(cè)量準(zhǔn)確度高、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，但受電阻功率和 絕緣的限制主要被應(yīng)用于10kV和35kV等級(jí)的中低壓配電領(lǐng)域。
[0004] 根據(jù)IEC60044-7的推薦，電子式電壓互感器的二次額定輸出值分為：1. 625 /Vi \* MERGEF0RMAT V，3. 25 \* MERGEFORMAT V，6. 5 Ajf \* MERGEF0RMAT V，100 /邊MERGEFORMAT V。國(guó)內(nèi)工程中一般電子式電壓器采用的額定輸出都為3. 25 /* \* MERGEF0RMAT V。這個(gè)輸出信號(hào)比常規(guī)電壓互感器的輸出信號(hào)小得多，因此常規(guī)電壓互 感器輸出信號(hào)采集電路不適用于電子式電壓互感器信號(hào)采集場(chǎng)合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種高輸出精度、高可靠性數(shù) 字采樣、高耐壓隔離的電壓采集電子傳感器裝置。
[0006] 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：
[0007] -種電壓采集電子傳感器裝置，其特征在于，包括輸入保護(hù)電路、差分分壓電路、 差分跟隨電路、電容隔離式電壓采集電路、DC/DC隔離電源、±DC24V雙電源供給電路，所述 輸入保護(hù)電路輸出端依次與差分分壓電路、差分跟隨電路和電容隔離式電壓采集電路連 接，輸入保護(hù)電路輸入端連接采樣電壓，所述DC/DC隔離電源輸出端分別與±002利雙電源 供給電路和電容隔離式電壓采集電路連接，所述±DC24V雙電源供給電路輸出端分別與差 分分壓電路、差分跟隨電路連接。
[0008] 作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述輸入保護(hù)電路包括一級(jí)防護(hù)電路和二級(jí)防護(hù)電 路，所述一級(jí)防護(hù)電路包括功率電阻和壓敏電阻，所述二級(jí)防護(hù)電路包括功率電阻和TVS 管。
[0009] 作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述差分分壓電路包括運(yùn)算放大器和分壓電阻。
[0010] 作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述運(yùn)算放大器采用LT6016。
[0011] 作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述電容隔離式電壓采集電路包括電容隔離式運(yùn)算放 大器、濾波電阻和電容。
[0012] 作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述電容隔離式運(yùn)算放大器采用AMC1301。
[0013]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述±DC24V雙電源供給電路包括電源芯片、電感和電 容。
[0014] 作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述電源芯片采用LT3463A，所述電源芯片用于為差分 分壓電路中運(yùn)算放大器提供工作電源24V。
[0015] 作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述DC/DC隔離電源包括 DC/DC電源模塊和電容。
[0016]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述DC/DC電源模塊采用B0505XT-1WR2,所述DC/DC電 源模塊為電容隔離式電壓采集電路和± DC24V雙電源供給電路提供工作電壓。
[0017] 本實(shí)用新型的有益效果有：
[0018] 本實(shí)用新型一種電壓采集電子傳感器裝置，通過(guò)輸入保護(hù)電路，防止雷電沖擊等 浪涌電流造成內(nèi)部器件損壞，通過(guò)差分分壓電路降低輸入電壓并對(duì)分壓電路進(jìn)行輸出阻抗 匹配，通過(guò)差分跟隨電路進(jìn)行輸入電壓回路阻抗匹配，通過(guò)電容隔離式電壓采集電路采集 輸入電壓并進(jìn)行隔離放大，通過(guò)DC/DC隔離電源為輸入電壓采樣回路提供總電源，通過(guò)± DC24V雙電源供給電路為差分電路運(yùn)算放大器提供工作電源。本實(shí)用新型一種電壓采集電 子傳感器裝置可采集4路交流輸入電壓，輸入阻抗較高（大于1M歐姆），輸入電壓范圍較寬 (AC0V-AC17V)，單電源供電且功耗較低，差分輸出電壓范圍為0-3.3V，非常適用于差分ADC 采樣，裝置隔離電壓較高(7000V峰值隔離電壓），整個(gè)裝置非常適用于配電終端對(duì)高壓電容 式分壓傳感器、高壓電阻式分壓傳感器進(jìn)行高精度、高隔離、高可靠性電壓采樣。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，其中：
[0020] 圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 參考圖1，本實(shí)用新型一種電壓采集電子傳感器裝置，其特征在于，包括輸入保護(hù) 電路、差分分壓電路、差分跟隨電路、電容隔離式電壓采集電路、DC/DC隔離電源、土DC24V雙 電源供給電路，所述輸入保護(hù)電路輸出端依次與差分分壓電路、差分跟隨電路和電容隔離 式電壓采集電路連接，輸入保護(hù)電路輸入端連接采樣電壓，所述DC/DC隔離電源輸出端分別 與± DC24V雙電源供給電路和電容隔離式電壓采集電路連接，所述± DC24V雙電源供給電路 輸出端分別與差分分壓電路、差分跟隨電路連接。
[0022] 輸入保護(hù)電路包括一級(jí)防護(hù)電路和二級(jí)防護(hù)電路，所述一級(jí)防護(hù)電路包括功率電 阻和壓敏電阻，所述二級(jí)防護(hù)電路包括功率電阻和TVS管，一級(jí)電路和二級(jí)電路配合實(shí)現(xiàn)輸 入高電壓大電流的限壓限流功能，防止輸入浪涌電壓、電流損壞輸入電路元器件，輸入電路 的抗雷擊浪涌能力較強(qiáng)。
[0023] 差分分壓電路包括運(yùn)算放大器和分壓電阻。本實(shí)用新型實(shí)施例運(yùn)算放大器采用 LT6016。采用LT6016運(yùn)算放大器和分壓電阻實(shí)現(xiàn)輸入阻抗匹配，通過(guò)分壓電阻降低輸入電 壓，滿(mǎn)足后端器件輸入范圍使用要求。LT6016運(yùn)算放大器具備寬輸入電壓范圍（土DC80V的 差分輸入能力）、低功耗(315uA工作電流）、高電壓增益（1000V/mV)、高增益帶寬（3.2MHz)、 低輸入失調(diào)電壓（±50uV)、高共模抑制比（126dB)及寬工作溫度范圍（-55°C_150°C)。
[0024] 電容隔離式電壓采集電路包括電容隔離式運(yùn)算放大器、濾波電阻和電容。本實(shí)用 新型實(shí)施例電容隔離式運(yùn)算放大器采用AMC1301。采用AMC1301電容隔離式運(yùn)算放大器和濾 波電阻、電容，實(shí)現(xiàn)電壓隔離、放大及差分輸出。AMC1301芯片具備±250mV電壓輸入范圍、低 非線(xiàn)性誤差(〇.〇75%)、低溫漂(2.4??111/°(：)、低增益誤差（±25〇1^)、高固定增益(8.2)、單電 源工作(DC3.3V-DC5.5V)、高隔離電壓(7000V峰值電壓、10000V浪涌電壓）、寬工作溫度范圍 (-40 〇C-125〇C)〇
[0025] 土DC24V雙電源供給電路包括電源芯片、電感和電容。本實(shí)用新型實(shí)施例電源芯片 采用LT3463A，所述LT3463A用于為運(yùn)算放大器LT6016提供工作電源24V1T3463A電源芯片 具備寬范圍單電源輸入(DC2.4V-DC15V)、寬范圍雙電源輸出（DC±40V)、低損耗(20uA)、內(nèi) 部集成DC42V保護(hù)二極管、寬工作溫度范圍（-40 °C -85 °C )。
[0026] 所述DC/DC隔離電源包括DC/DC電源模塊和電容。本實(shí)用新型實(shí)施例DC/DC電源模 塊采用B0505XT-1WR2，B0505XT-1WR2為電容隔離式運(yùn)算放大器AMC1301和DC24V雙電源供 給電路電源芯片LT3463A提供工作電壓。B0505XT-1WR2電源模塊具備1500VDC隔離電壓、低 紋波噪聲(85mv)、可持續(xù)短路保護(hù)、寬工作溫度范圍（-40°C-125°C )。
[0027] 以上所述，只是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式而已，但本實(shí)用新型并不限于上述實(shí) 施例，只要其以任何相同或相似手段達(dá)到本實(shí)用新型的技術(shù)效果，都應(yīng)屬于本實(shí)用新型的 保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電壓采集電子傳感器裝置，包括輸入保護(hù)電路、差分分壓電路、差分跟隨電路、 電容隔離式電壓采集電路、DC/DC隔離電源、±DC24V雙電源供給電路，其特征在于，所述輸 入保護(hù)電路輸出端依次與差分分壓電路、差分跟隨電路和電容隔離式電壓采集電路連接， 輸入保護(hù)電路輸入端連接采樣電壓，所述DC/DC隔離電源輸出端分別與±002利雙電源供給 電路和電容隔離式電壓采集電路連接，所述±DC24V雙電源供給電路輸出端分別與差分分 壓電路、差分跟隨電路連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電壓采集電子傳感器裝置，其特征在于，所述輸入保護(hù)電 路包括一級(jí)防護(hù)電路和二級(jí)防護(hù)電路，所述一級(jí)防護(hù)電路包括功率電阻和壓敏電阻，所述 二級(jí)防護(hù)電路包括功率電阻和TVS管。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電壓采集電子傳感器裝置，其特征在于，所述差分分壓電 路包括運(yùn)算放大器和分壓電阻。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電壓采集電子傳感器裝置，其特征在于，所述運(yùn)算放大 器采用LT6016。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電壓采集電子傳感器裝置，其特征在于，所述電容隔離式 電壓采集電路包括電容隔離式運(yùn)算放大器、濾波電阻和電容。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電壓采集電子傳感器裝置，其特征在于，所述電容隔離式 運(yùn)算放大器采用AMC1301。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電壓采集電子傳感器裝置，其特征在于，所述±DC24V雙 電源供給電路包括電源芯片、電感和電容。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種電壓采集電子傳感器裝置，其特征在于，所述電源芯片 采用LT3463A，所述電源芯片用于為差分分壓電路中運(yùn)算放大器提供工作電源24V。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電壓采集電子傳感器裝置，其特征在于，所述DC/DC隔離 電源包括DC/DC電源模塊和電容。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種電壓采集電子傳感器裝置，其特征在于，所述DC/DC電 源模塊采用B0505XT-1WR2,所述DC/DC電源模塊為電容隔離式電壓采集電路和±DC24V雙電 源供給電路提供工作電壓。
【文檔編號(hào)】G01R19/00GK205643470SQ201620022051
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年1月8日
【發(fā)明人】邱永強(qiáng), 劉紅偉, 張敏, 田巍巍
【申請(qǐng)人】珠海許繼電氣有限公司