本發(fā)明涉及微電網(wǎng)領域，具體地，涉及帶隔離的交流電壓采集電路。

背景技術：

在微電網(wǎng)系統(tǒng)中，需要監(jiān)測各種電力參數(shù)，以保證供電的質量。現(xiàn)有的交流電壓采集系統(tǒng)一般由電壓互感器或者霍爾傳感器加上mcu組成，但電壓較大時所需的電壓互感器或者霍爾傳感器體積都比較大，價格高。電壓互感器原邊是多匝繞組，存在比較大的電感，響應速度較低；而霍爾傳感器無法電氣隔離，外界的電磁干擾會對終端有影響。

所以使用電壓互感器或者霍爾傳感器對交流電壓進行采集都有缺陷。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種帶隔離的交流電壓采集電路，該帶隔離的交流電壓采集電路克服了現(xiàn)有技術中的交流電壓采集的缺陷，實現(xiàn)了電氣隔離，也可以保證電壓測量的精度。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種帶隔離的交流電壓采集電路，該帶隔離的交流電壓采集電路包括依次連接的電阻分壓電路、加法電路、線性光耦隔離電路、跟隨電路、限幅保護電路和ad采集電路；所述線性光耦隔離電路對強電和弱電之間進行光耦隔離。

優(yōu)選地，所述電阻分壓電路包括：多個分壓電阻，多個所述分壓電阻進行串聯(lián)或并聯(lián)連接，以得到所需的第一輸出電壓。

優(yōu)選地，所述加法電路包括：型號為lm224的放大芯片以及外圍電路，所述外圍電路連接于所述放大芯片，并配合將所述第一輸出電壓的負電壓轉為正電壓得到第二輸出電壓。

優(yōu)選地，所述線性光耦隔離電路包括：型號為hcnr201的光耦芯片以及濾噪電路，所述光耦芯片的輸入端接收所述第二輸出電壓，通過所述濾噪電路濾除所述光耦芯片中的毛刺信號。

優(yōu)選地，所述限幅保護電路包括：兩個型號為1n4148的二極管，兩個所述二極管連接于所述跟隨電路，以使得所述跟隨電路的輸出電壓的上限至+3.3v，下限至0v。

優(yōu)選地，所述濾噪電路包括：第一電容和第二電容，所述第一電容的一端連接于所述光耦芯片的輸入端；所述第二電容連接于所述光耦芯片的輸出端。

優(yōu)選地，所述第一電容和第二電容為20pf的電容。

通過上述技術方案，對輸入電壓(設定為220v)進行采樣對其留有一定余量，目前暫定電壓為250v，如采樣電壓有調整，可適當調整分壓電阻的阻值?？傮w思路：因為ad輸入信號范圍是0～3.3v，要將220v的電壓經(jīng)過變換送入ad中，首先電阻分壓輸出約為-1v～+1v之間，然后經(jīng)過加法電路使輸出電壓為0～3v之間。強電和弱電之間采用光耦隔離，使輸入輸出在隔離的同時具有良好的線性關系，最終在ad采集之前加上3.3v的限幅電路，以保護dsp。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是說明本發(fā)明的一種帶隔離的交流電壓采集電路的電路框圖；

圖2是說明本發(fā)明的一種帶隔離的交流電壓采集電路的電路連接圖；

圖3是說明本發(fā)明的一種帶隔離的交流電壓采集電路的電阻分壓電路連接圖；

圖4是說明本發(fā)明的一種帶隔離的交流電壓采集電路的加法電路連接圖；

圖5是說明本發(fā)明的一種帶隔離的交流電壓采集電路的線性光耦隔離電路連接圖；

圖6是說明本發(fā)明的一種帶隔離的交流電壓采集電路的跟隨電路的電路連接圖；

圖7是說明本發(fā)明的一種帶隔離的交流電壓采集電路的限幅保護電路的電路連接圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

本發(fā)明提供一種帶隔離的交流電壓采集電路，該帶隔離的交流電壓采集電路包括依次連接的電阻分壓電路、加法電路、線性光耦隔離電路、跟隨電路、限幅保護電路和ad采集電路；所述線性光耦隔離電路對強電和弱電之間進行光耦隔離。

通過上述技術方案，對輸入電壓(設定為220v)進行采樣對其留有一定余量，目前暫定電壓為250v，如采樣電壓有調整，可適當調整分壓電阻的阻值。總體思路：因為ad輸入信號范圍是0～3.3v，要將220v的電壓經(jīng)過變換送入ad中，首先電阻分壓輸出約為-1v～+1v之間，然后經(jīng)過加法電路使輸出電壓為0～3v之間。強電和弱電之間采用光耦隔離，使輸入輸出在隔離的同時具有良好的線性關系，最終在ad采集之前加上3.3v的限幅電路，以保護dsp。

在本發(fā)明的一種具體實施方式中，所述電阻分壓電路可以包括：多個分壓電阻，多個所述分壓電阻進行串聯(lián)或并聯(lián)連接，以得到所需的第一輸出電壓。

如圖3所示；電阻分壓電路較為簡單，主要是電阻類型以及阻值的選擇，欲使vr_a的值最大約為1v，而vr_a＝r1/(r1+r2)，本發(fā)明選用r1＝4k、r2＝2000k的低溫漂的精密電阻，因r2阻值過大，選擇r1＝r2＝r5＝r6＝300k,r3＝r4＝r7＝r8＝200k，r9＝4k,

則輸出電壓vr_a為-0.6v～+0.6v之間

在該種實施方式中，所述加法電路可以包括：型號為lm224的放大芯片以及外圍電路，所述外圍電路連接于所述放大芯片，并配合將所述第一輸出電壓的負電壓轉為正電壓得到第二輸出電壓。

因為交流電壓會有負電壓部分，而dsp的ad采集電壓范圍在0至3.3v之間，所以需要加一個加法電路使負電壓的部分轉為正電壓，本發(fā)明選擇+1.5v的加法電路，由r10,r11,r12,r13電阻和lm224組成，電路圖如圖4所示：

vf_a＝[r11/(r10+r11)*v1+r10/(r10+r11)*vr_a]*(1+r13/r12)；

選擇r10＝r11＝r12＝r13＝10k，v1＝1.5v，則vf_a＝vr_a+1.5v，最終范圍在+0.9v～+2.1v。

在該種實施方式中，所述線性光耦隔離電路可以包括：型號為hcnr201的光耦芯片以及濾噪電路，所述光耦芯片的輸入端接收所述第二輸出電壓，通過所述濾噪電路濾除所述光耦芯片中的毛刺信號。

本發(fā)明采用的線性光耦是hcnr201，其中1、2引腳作為隔離信號的輸入，3、4引腳用于反饋，5、6引腳用于輸出。1、2引腳之間的電流記作if，3、4引腳之間和5、6引腳之間的電流分別記作ipd1和ipd2，其中if＝vf_a/r16，ipd1＝vf_a/r14，ipd2＝vout/r15，k＝ipd1/ipd2，查詢hcnr201數(shù)據(jù)手冊可知k＝1±5％(當芯片制作完成后隨之確定)，所以vf_a/vout＝kr14/r15，輸入輸出成線性關系，并且與r74/r75的值成正比。其線性范圍工作電流在1～20ma，經(jīng)過加法電路輸出電壓在0～+3v之間，考慮到if越大越有利于能量傳輸，所以r16的取值為3v/20ma＝150歐。由于光耦反饋電流ipd1的線性范圍5ua～50ua之間，則r14的取值為3v/50ua＝60k，r15＝r14＝60k，達到只隔離不放大的目的，此時vout近似等于vf_a，且與vf_a成線性關系，范圍在+0.9v～+2.1v之間。電容c1和c2主要濾除電路中的毛刺信號，降低電路的噪聲，根據(jù)hcnr201數(shù)據(jù)手冊推薦，選擇20pf。電路如圖5所示。

在本發(fā)明的一種具體實施方式中，所述限幅保護電路可以包括：兩個型號為1n4148的二極管，兩個所述二極管連接于所述跟隨電路，以使得所述跟隨電路的輸出電壓的上限至+3.3v，下限至0v。

跟隨電路由lm224的反向輸入端與輸出端直接相連構成，可以提高輸入阻抗，降低輸出阻抗，提高抗干擾能力。此時ad1的采樣電壓等于vout，范圍在+0.9v～+2.1v之間。電路如圖6所示。

在該種實施方式中，所述濾噪電路可以包括：第一電容和第二電容，所述第一電容的一端連接于所述光耦芯片的輸入端；所述第二電容連接于所述光耦芯片的輸出端。

限幅電路由d1，d2兩個1n4148二極管組成，分別上限至+3.3v，下限至0v，以保護后級的dsp。正常情況下ad1的采樣電壓范圍在+0.9v～+2.1v之間，不會觸發(fā)限幅保護電路。電路如圖7所示。

當然，在該種實施方式中，所述第一電容和第二電容為20pf的電容。

以上結合附圖詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術構思范圍內，可以對本發(fā)明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應當視為本發(fā)明所公開的內容。