統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了直流輸入信號(hào)對(duì)第一 PWM調(diào)制信號(hào)的線性脈寬調(diào)制。
[0044]另外，作為優(yōu)選地，PffM閉環(huán)調(diào)制電路21還包括單片機(jī)216和數(shù)字電位器217，其中:
[0045]數(shù)字電位器217分別與單片機(jī)216和信號(hào)調(diào)理裝置214連接，單片機(jī)216通過控制數(shù)字電位器217來對(duì)信號(hào)調(diào)理裝置214中放大電路的零點(diǎn)和增益調(diào)節(jié)。
[0046]可以理解的是，現(xiàn)有技術(shù)中通常采用模擬電位器，但由于模擬電位器采用的是機(jī)械式的調(diào)節(jié)電位，在PCB板的各個(gè)元器件間進(jìn)行灌封工藝或者PCB振動(dòng)時(shí)，非常容易影響模擬電位器的機(jī)械動(dòng)作，可靠性低；另外，模擬電位器也無法實(shí)現(xiàn)高隔離。
[0047]本申請(qǐng)中采用單片機(jī)216來控制數(shù)字電位器217，有效消除了模擬電位器因灌封、振動(dòng)等帶來的可靠性低的缺點(diǎn)，另外，數(shù)字電位器217還能夠非常容易實(shí)現(xiàn)高隔離。
[0048]作為優(yōu)選地，變壓器為PCB無磁芯耦合變壓器22。
[0049]請(qǐng)參照?qǐng)D3，圖3為本實(shí)用新型提供的一種PCB無磁芯耦合變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0050]可以理解的是，PCB無磁芯耦合變壓器22由平繞在PCB絕緣層222兩面的空心繞組(包括初級(jí)繞組221和次級(jí)繞組223)構(gòu)成，利用初級(jí)繞組221和次級(jí)繞組223之間的磁感應(yīng)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。由于PCB無磁芯耦合變壓器22不受磁芯損耗與飽和影響，高頻性能好，功耗低。實(shí)際制板時(shí)，合理控制PCB絕緣層222的厚度，可容易實(shí)現(xiàn)所需的高隔離耐壓。本申請(qǐng)中，為滿足測(cè)量準(zhǔn)確度與低功耗的要求，信號(hào)通路只隔離傳遞第一 PWM調(diào)制信號(hào)中的脈寬信息，而不是整個(gè)第一 PWM調(diào)制信號(hào)，能量需求非常小。
[0051]若采用傳統(tǒng)變壓器會(huì)有幾方面不足，首先，由于只傳遞脈寬信息，則要求變壓器上繞組的電感量必須非常小，也因此磁芯上的繞線必定很少，然而實(shí)際上磁芯上的繞線有時(shí)即便只有一到兩匝，但也可能超出電感量需求，但若不用磁芯，漏感耦合效果又太差，影響產(chǎn)品測(cè)量準(zhǔn)確度與EMI (Electromagnetic Interference，電磁干擾)性能。而本申請(qǐng)中提供的PCB無磁芯耦合變壓器22的線圈是平面繞法，漏感聚磁效果非常好，且可用銅皮實(shí)現(xiàn)屏蔽掉漏感，繞組電感量與EMI水平均可得到有效控制；另外，普通變壓器做到高隔離需要較大的體積，占用PCB空間，而PCB無磁芯耦合變壓器22可以利用PCB板層間的高絕緣性能實(shí)現(xiàn)高隔離要求，PCB空間需求小；另外，普通變壓器增加產(chǎn)品成本，而PCB無磁芯耦合變壓器22直接設(shè)計(jì)在PCB上，無需額外成本。
[0052]另外，請(qǐng)參照?qǐng)D4，圖4為本實(shí)用新型提供的一種PCB結(jié)構(gòu)不意圖；
[0053]該P(yáng)CB為兩板結(jié)構(gòu)，分為信號(hào)輸入板和主板，其中信號(hào)輸入板僅裝配高壓信號(hào)的高阻分壓陣列部分，也即僅包括高壓高阻分壓區(qū)域1，方便散熱，且保證主板部分與高壓之間形成高阻防護(hù)；直流輸入信號(hào)經(jīng)兩板之間的互連導(dǎo)線2連接到主板的輸入部分；主板的輔助電源區(qū)域6、直流輸入信號(hào)處理區(qū)域3、直流輸出信號(hào)處理區(qū)域8之間設(shè)計(jì)足夠距離的隔離帶7，PCB無磁芯耦合變壓器區(qū)域4、高隔離開關(guān)電源裝置區(qū)域5設(shè)計(jì)在直流輸入信號(hào)處理區(qū)域3與直流輸出信號(hào)處理區(qū)域8之間的隔離帶內(nèi)層，隔離帶表層均不上油，以保證灌封膠的附著力，綜合保證高隔離耐壓要求。
[0054]為了讓電量隔離傳感器在較小的體積下實(shí)現(xiàn)所需的高隔離需求，各回路間的隔離帶不可能做得太寬，這就需要在各隔離帶間進(jìn)行灌封處理，高隔離開關(guān)電源裝置以及PCB無磁芯耦合變壓器22也不可能做得太大，也必須灌封處理，這就要求設(shè)計(jì)PCB時(shí)，各隔離帶表層均不能上油，否則影響灌封膠的附著力，影響各回路間的實(shí)際爬電距離。
[0055]優(yōu)選地，PffM解調(diào)電路23包括:
[0056]依次連接的PffM波解調(diào)裝置231、低通濾波器232以及直流信號(hào)輸出模塊233，PffM波解調(diào)裝置231將脈寬信息解調(diào)為第二 PffM調(diào)制信號(hào)，低通濾波器232對(duì)第二 PffM調(diào)制信號(hào)進(jìn)行濾波，直流信號(hào)輸出模塊233將經(jīng)過濾波后的第二 PffM調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換為與直流輸入信號(hào)成線性關(guān)系的直流輸出信號(hào)并輸出。
[0057]作為優(yōu)選地，這里的直流信號(hào)輸出模塊233為直流電流輸出模塊和/或直流電壓輸出模塊。
[0058]作為優(yōu)選地，電量隔離傳感器包括還高隔離開關(guān)電源裝置，其中:
[0059]高隔離開關(guān)電源裝置分別與PffM閉環(huán)調(diào)制電路21以及PffM解調(diào)電路23連接，分別為PffM閉環(huán)調(diào)制電路21以及PffM解調(diào)電路23供電。
[0060]可以理解的是，電量隔離傳感器的電源由輔助電源提供，經(jīng)高隔離開關(guān)電源裝置變換，為傳感器的輸入、輸出回路(也即PffM閉環(huán)調(diào)制電路21以及PffM解調(diào)電路23)供電，實(shí)現(xiàn)電量隔離傳感器的電源、輸入、輸出之間三隔離。
[0061]本實(shí)用新型提供的一種電量隔離傳感器，在引入閉環(huán)反饋設(shè)計(jì)后，因?yàn)橹灰獏⒖茧妷簤驕?zhǔn)，任何非線性均可被系統(tǒng)實(shí)時(shí)閉環(huán)，提高了電量隔離傳感器的精度；另外，采用數(shù)字電位器及單片機(jī)等數(shù)模結(jié)合設(shè)計(jì)，有效消除普通模擬電位器因灌封、振動(dòng)等帶有的影響；本實(shí)施例中，變壓器選用PCB無磁芯耦合變壓器，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了電量隔離傳感器的高隔離，進(jìn)一步提高了電量隔離傳感器的精度和可靠性。
[0062]本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0063]還需要說明的是，在本說明書中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0064]對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其他實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電量隔離傳感器，其特征在于，包括PWM閉環(huán)調(diào)制電路、變壓器、以及PWM解調(diào)電路，其中: 所述變壓器分別與所述PWM閉環(huán)調(diào)制電路以及所述PWM解調(diào)電路連接，所述PWM閉環(huán)調(diào)制電路用于依據(jù)直流輸入信號(hào)、采用閉環(huán)控制生成第一 PWM調(diào)制信號(hào)；變壓器用于將所述第一 PffM調(diào)制信號(hào)中的脈寬信息耦合到所述PWM解調(diào)電路；所述PWM解調(diào)電路用于對(duì)所述脈寬信息進(jìn)行解調(diào)，得到并輸出直流輸出信號(hào)。2.如權(quán)利要求1所述的電量隔離傳感器，其特征在于，所述PWM閉環(huán)調(diào)制電路包括PffM調(diào)制電路和PWM閉環(huán)控制電路，其中: 所述PffM調(diào)制電路包括方波振蕩電路、參考電壓給定裝置、PWM波調(diào)制裝置以及信號(hào)調(diào)理裝置； 所述PffM波調(diào)制裝置分別與所述方波振蕩電路、所述參考電壓給定裝置以及通過加法器與所述信號(hào)調(diào)理裝置連接，所述PWM波調(diào)制裝置依據(jù)所述參考電壓給定裝置輸出的參考電壓、所述方波振蕩電路生成的基頻方波信號(hào)以及經(jīng)過所述信號(hào)調(diào)理裝置調(diào)理后輸出的所述直流輸入信號(hào)生成所述第一 PWM調(diào)制信號(hào)； 所述PffM閉環(huán)控制電路包括PWM波反饋裝置，所述PWM波反饋裝置的輸入端與所述PWM波調(diào)制裝置的輸出端連接，所述PWM波反饋裝置的輸出端通過所述加法器與所述PWM波調(diào)制裝置的輸入端連接，所述PWM反饋裝置將所述第一 PWM調(diào)制信號(hào)送至所述加法器，所述加法器將所述第一 PWM調(diào)制信號(hào)以及經(jīng)過所述信號(hào)調(diào)理裝置調(diào)理后輸出的所述直流輸入信號(hào)疊加后輸出至所述PWM波調(diào)制裝置，實(shí)現(xiàn)所述直流輸入信號(hào)對(duì)第一 PWM調(diào)制信號(hào)進(jìn)行線性脈寬閉環(huán)調(diào)制。3.如權(quán)利要求1所述的電量隔離傳感器，其特征在于，所述PWM解調(diào)電路包括: 依次連接的PWM波解調(diào)裝置、低通濾波器以及直流信號(hào)輸出模塊，所述PWM波解調(diào)裝置將所述脈寬信息解調(diào)為第二 PWM調(diào)制信號(hào)，所述低通濾波器對(duì)所述第二 PWM調(diào)制信號(hào)進(jìn)行濾波，所述直流信號(hào)輸出模塊將經(jīng)過濾波后的所述第二 PWM調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換為與所述直流輸入信號(hào)成線性關(guān)系的所述直流輸出信號(hào)并輸出。4.如權(quán)利要求3所述的電量隔離傳感器，其特征在于，所述直流信號(hào)輸出模塊為直流電流輸出模塊。5.如權(quán)利要求3所述的電量隔離傳感器，其特征在于，所述直流信號(hào)輸出模塊為直流電壓輸出模塊。6.如權(quán)利要求2所述的電量隔離傳感器，其特征在于，所述PffM閉環(huán)調(diào)制電路包括單片機(jī)和數(shù)字電位器，其中: 所述數(shù)字電位器分別與所述單片機(jī)和所述信號(hào)調(diào)理裝置連接，所述單片機(jī)通過控制所述數(shù)字電位器來對(duì)所述信號(hào)調(diào)理裝置中放大電路的零點(diǎn)和增益調(diào)節(jié)。7.如權(quán)利要求1所述的電量隔離傳感器，其特征在于，所述電量隔離傳感器還包括高隔離開關(guān)電源裝置，其中: 所述高隔離開關(guān)電源裝置分別與所述PWM閉環(huán)調(diào)制電路以及所述PWM解調(diào)電路連接，分別為所述PWM閉環(huán)調(diào)制電路以及所述PWM解調(diào)電路供電。8.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的電量隔離傳感器，其特征在于，所述變壓器為PCB無磁芯親合變壓器。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種電量隔離傳感器，包括PWM閉環(huán)調(diào)制電路、變壓器、以及PWM解調(diào)電路，其中變壓器分別與PWM閉環(huán)調(diào)制電路以及PWM解調(diào)電路連接，PWM閉環(huán)調(diào)制電路用于依據(jù)直流輸入信號(hào)、采用閉環(huán)控制生成第一PWM調(diào)制信號(hào)；變壓器用于將第一PWM調(diào)制信號(hào)中的脈寬信息耦合到PWM解調(diào)電路；PWM解調(diào)電路用于對(duì)脈寬信息進(jìn)行解調(diào)，得到并輸出直流輸出信號(hào)。本實(shí)用新型公開的電量隔離傳感器，采用閉環(huán)的PWM調(diào)制方式，實(shí)現(xiàn)直流輸入信號(hào)對(duì)第一PWM調(diào)制信號(hào)的線性脈寬調(diào)制，實(shí)現(xiàn)了電量隔離傳感器的高隔離，提高了電量隔離傳感器的精度和可靠性。
【IPC分類】G01R15/14, H02M3/335
【公開號(hào)】CN205178886
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520723426
【發(fā)明人】劉萬山, 張宇光, 唐小平
【申請(qǐng)人】綿陽市維博電子有限責(zé)任公司
【公開日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年9月17日