基于可控精密穩(wěn)壓源的電壓信號調理電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電力電子應用技術領域，特別是一種基于可控精密穩(wěn)壓源的電壓信號調理電路。
【背景技術】
[0002]電子設備的電源系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的基礎，這部分的穩(wěn)定工作對整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的穩(wěn)定工作起著至關重要的作用，電源系統(tǒng)設計的好壞直接決定了系統(tǒng)設計的成敗。同時，電源的污染往往會給系統(tǒng)帶來各種各樣的故障。因此設計抗干擾性強、可靠性高的供電電源對提高系統(tǒng)性能來說十分重要。系統(tǒng)一般需要7路電源:D5V (數(shù)字)、+ 3.3V、+7.5、-7.5V、+1.2V、AVCC5V (模擬)、_5V。系統(tǒng)普遍采用+5V直流電源或者μ SB線進行供電，通過降壓或升壓方式分別得到以上各種電壓值。系統(tǒng)各路電壓需要由總輸入電壓經過各種升壓、降壓電路獲得，常用的電源轉換電路可分為LDO線性穩(wěn)壓器和DC/DC開關穩(wěn)壓器兩種。傳感器或者變送器的輸出信號通常是標準信號，例如-1OV?10V、-5V?5V的電壓信號和4?20mA等。因此需要將傳感器輸出模擬量信號轉化為O?3V的電壓信號，才能通過微控制器芯片內部ADC進行采集。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的在于提供一種基于可控精密穩(wěn)壓源的電壓信號調理電路，本實用新型提出的電源電路該電源電路結構簡單、成本低廉、為電壓信號的平移和衰減轉換提供可靠基準源，同時將輸入為-1OV?1V電壓信號轉換為O?3V。
[0004]本實用新型解決上述問題的技術方案為:一種基于可控精密穩(wěn)壓源的電壓信號調理電路，包括精密穩(wěn)壓源芯片、運算放大芯片、濾波電容、穩(wěn)定電阻、反饋電阻；其特征在于，所述精密穩(wěn)壓源芯片(T)的正極端(A)通過第一穩(wěn)定電阻(Rl)與精密穩(wěn)壓源芯片(T)的參考端(VREF)相連，精密穩(wěn)壓源芯片(T)的負極端(K)通過第二穩(wěn)定電阻(R2)與精密穩(wěn)壓源芯片(T)的參考端(VREF)相連，精密穩(wěn)壓源芯片(T)的負極端(K)通過第三穩(wěn)定電阻(R3)與+5V電源(Vcc)相連，精密穩(wěn)壓源芯片(T)的負極端(K)通過第五穩(wěn)定電阻(R5)與運算放大芯片(L)的反相輸入端(6)相連；所述運算放大芯片(L)的正相輸入端(5)通過第六穩(wěn)定電阻(R6)接地，運算放大芯片(L)的反相輸入端(6)通過第四反饋電阻(R4)與運算放大芯片(L)的輸出端(7)相連，運算放大芯片(L)的輸出端(7)與信號輸出端(Vnref)相連；第一濾波電容(Cl)和第二濾波電容(C2)并聯(lián)在精密穩(wěn)壓源芯片(T)的負極端(K)與地之間；精密穩(wěn)壓源芯片(T)的正極端(A)接地。
[0005]按上述方案，所述密穩(wěn)壓源芯片(T)為TL431型可控精密穩(wěn)壓源。
[0006]按上述方案，所述運算放大芯片(L)為LM324型差動輸入運放放大器芯片。
[0007]按上述方案，所述第一濾波電容(Cl)為10 μ F直插鋁電解電容，所述的第二濾波電容(C2)為0.1 UF直插鋁電解電容。
[0008]按上述方案，所述第一穩(wěn)定電阻(Rl)為5ΚΩ半導體電阻，所述第二穩(wěn)定電阻(R2)為1ΚΩ半導體電阻，所述第三穩(wěn)定電阻(R3)為500Ω半導體電阻，所述第四反饋電阻(R4)、第五穩(wěn)定電阻(R5)和第六穩(wěn)定電阻(R6)為10ΚΩ半導體電阻。
[0009]該裝置工作的原理是:數(shù)據(jù)采集卡允許輸入的電壓范圍-1OV?+10V，因此需要對輸入信號進行平移和衰減。信號調理通道中運算放大器采用LM324，LM324是內部集成四個帶有差動輸入運放放大器的芯片，該放大器可以單電源工作在低到3V或者高到32V的電源下，也可以雙電源工作在± 1.5V?± 16V范圍內，電路中采用雙電源供電，使用DC-DC電源模塊MDB12-12D12提供±12V電壓，電壓信號在進行平移和衰減轉換時通常需要基準源，基準源的選取可以使用芯片內置的基準源和外部基準源，但是芯部自帶的基準源驅動能力比較小而且提供的電壓是恒定的，因此選擇TL431產生電壓基準源，TL431是可控精密穩(wěn)壓源，電壓精度可達0.5%，可以為電壓調理通道提供高精度的電壓基準，實際應用中使用TL431提供3V電壓并轉換為-3V，作為后續(xù)電壓平移和衰減電路的輸入電壓。
[0010]需要注意的是TL431正常動作的條件是通過陰極的電流要大于1mA，電路中選取R3為500 Ω，此時通過陰極的電流為4mA，信號調理通道的功能是將輸入為-1OV?1V電壓信號轉換為O?3V，由于使用同相加法器電路計算比較麻煩，因此選用反向加法電路，實現(xiàn)電壓的轉換。
[0011]本實用新型裝置帶來的有益效果是:該電源電路結構簡單、成本低廉，為電壓信號的平移和衰減轉換提供可靠基準源，同時將輸入為-1OV?1V電壓信號轉換為O?3V。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型一個實施例的裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0013]為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0014]圖1是該電源電路的結構圖，基于可控精密穩(wěn)壓源的電壓信號調理電路，由精密穩(wěn)壓源芯片、運算放大芯片、濾波電容、穩(wěn)定電阻、反饋電阻組成；所述的精密穩(wěn)壓源芯片T的正極端A通過第一穩(wěn)定電阻Rl與精密穩(wěn)壓源芯片T的參考端VREF相連，精密穩(wěn)壓源芯片T的負極端K通過第一穩(wěn)定電阻R2與精密穩(wěn)壓源芯片T的參考端VREF相連，精密穩(wěn)壓源芯片T的負極端K通過第3穩(wěn)定電阻R3與+5V電源Vcc相連，精密穩(wěn)壓源芯片T的負極端K通過第5穩(wěn)定電阻R5與運算放大芯片L的反相輸入端6相連；所述的第一濾波電容Cl和第二濾波電容C2并聯(lián)在精密穩(wěn)壓源芯片T的負極端K與地之間；所述運算放大芯片L的正相輸入端5通過第六穩(wěn)定電阻R6接地，運算放大芯片L的輸出端7通過第四反饋電阻R4與運算放大芯片L的反相輸入端6相連，運算放大芯片L的輸出端7與信號輸出端Vnref相連。
[0015]其中，密穩(wěn)壓源芯片T選用TL431型可控精密穩(wěn)壓源，所述運算放大芯片L選用LM324型差動輸入運放放大器芯片；所述的第一濾波電容Cl選用10 μ F直插鋁電解電容，所述的第二濾波電容C2選用0.1yF直插鋁電解電容；所述的第一穩(wěn)定電阻Rl選用5ΚΩ半導體電阻，所述的第二穩(wěn)定電阻R2選用1ΚΩ半導體電阻，所述的第三穩(wěn)定電阻R3選用500 Ω半導體電阻，所述的第四反饋電阻R4、第五穩(wěn)定電阻R5和第六穩(wěn)定電阻R6選用1KΩ半導體電阻。
[0016] 本實用新型提出的電源電路結構簡單、成本低廉，為電壓信號的平移和衰減轉換提供可靠基準源，同時將輸入為-1OV?1V電壓信號轉換為O?3V。
【主權項】
1.一種基于可控精密穩(wěn)壓源的電壓信號調理電路，包括精密穩(wěn)壓源芯片、運算放大芯片、濾波電容、穩(wěn)定電阻、反饋電阻；其特征在于，所述精密穩(wěn)壓源芯片(T)的正極端(A)通過第一穩(wěn)定電阻(Rl)與精密穩(wěn)壓源芯片(T)的參考端(VREF)相連，精密穩(wěn)壓源芯片(T)的負極端(K)通過第二穩(wěn)定電阻(R2)與精密穩(wěn)壓源芯片(T)的參考端(VREF)相連，精密穩(wěn)壓源芯片(T)的負極端(K)通過第三穩(wěn)定電阻(R3)與+5V電源(Vcc)相連，精密穩(wěn)壓源芯片(T)的負極端(K)通過第五穩(wěn)定電阻(R5)與運算放大芯片(L)的反相輸入端(6)相連；所述運算放大芯片(L)的正相輸入端(5)通過第六穩(wěn)定電阻(R6)接地，運算放大芯片(L)的反相輸入端(6)通過第四反饋電阻(R4)與運算放大芯片(L)的輸出端(7)相連，運算放大芯片(L)的輸出端(7)與信號輸出端(Vnref)相連；第一濾波電容(Cl)和第二濾波電容(C2)并聯(lián)在精密穩(wěn)壓源芯片(T)的負極端(K)與地之間；精密穩(wěn)壓源芯片(T)的正極端(A)接地。
2.根據(jù)權利要求1所述的電壓信號調理電路，其特征在于，所述密穩(wěn)壓源芯片(T)為TL431型可控精密穩(wěn)壓源。
3.根據(jù)權利要求1所述的電壓信號調理電路，其特征在于，所述運算放大芯片(L)為LM324型差動輸入運放放大器芯片。
4.根據(jù)權利要求1所述的電壓信號調理電路，其特征在于，所述第一濾波電容(Cl)為1yF直插鋁電解電容，所述的第二濾波電容(C2)為0.1 μ F直插鋁電解電容。
5.根據(jù)權利要求1所述的電壓信號調理電路，其特征在于，所述第一穩(wěn)定電阻(Rl)為5ΚΩ半導體電阻，所述第二穩(wěn)定電阻(R2)為1ΚΩ半導體電阻，所述第三穩(wěn)定電阻(R3)為500Ω半導體電阻，所述第四反饋電阻(R4)、第五穩(wěn)定電阻(R5)和第六穩(wěn)定電阻(R6)為1KΩ半導體電阻。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于可控精密穩(wěn)壓源的電壓信號調理電路，包括精密穩(wěn)壓源芯片、運算放大芯片、濾波電容、穩(wěn)定電阻、反饋電阻，所述密穩(wěn)壓源芯片選用TL431型可控精密穩(wěn)壓源，電壓精度可達0.5%，可以為電壓調理通道提供高精度的電壓基準，作為后續(xù)電壓平移和衰減電路的輸入電壓，所述運算放大芯片選用LM324型差動輸入運放放大器芯片，該放大器可以單電源工作在低到3V或者高到32V的電源下，也可以雙電源工作在±1.5V～±16V范圍內。該電壓信號調理電路結構簡單、成本低廉、為電壓信號的平移和衰減轉換提供可靠基準源，同時將輸入為-10V～10V電壓信號轉換為0～3V。
【IPC分類】G05F1-56
【公開號】CN204462920
【申請?zhí)枴緾N201520082688
【發(fā)明人】楊毅, 劉華宜, 王濤, 陳偉, 熊桂芳, 余勝, 龔瑛, 楊華, 文群英, 潘旺杰, 王學斌, 楊巧云, 劉斌, 蔡靜, 李向菊
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 武漢電力職業(yè)技術學院
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年2月6日