一種電量隔離傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電量隔離傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電量隔離傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著新能源技術(shù)的發(fā)展，為優(yōu)化能源供應(yīng)效率，一些大功率系統(tǒng)采用了較高的工作電壓。例如高鐵與城軌的機(jī)車牽引系統(tǒng)，我國(guó)目前以直流750V、1500V為主流，國(guó)外最高牽引電壓高達(dá)3600V ;除此之外，大功率變頻或逆變控制器、航天直流高壓配電系統(tǒng)、科研用強(qiáng)磁場(chǎng)高壓線圈等，都可能工作在高壓驅(qū)動(dòng)模式。對(duì)于這類系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，一方面，根據(jù)安全要求，工作電壓高了，為保障人身與設(shè)備的安全，隔離電壓也須相應(yīng)提高，如地鐵牽引系統(tǒng)要求隔離耐壓在1kVAC以上；另一方面，相對(duì)于低壓小功率系統(tǒng)，該類系統(tǒng)中可能存在雙極性、高共模電壓信號(hào)，需要隔離耐壓更高、可靠性更高的監(jiān)測(cè)產(chǎn)品。
[0003]電磁隔離式脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulat1n,PffM)技術(shù)，傳遞的是脈寬信號(hào)，傳輸準(zhǔn)確度幾乎不受漏感影響，本應(yīng)該非常適合高隔離監(jiān)測(cè)場(chǎng)合，然而，長(zhǎng)期以來(lái)，實(shí)現(xiàn)高精度的PWM調(diào)制解調(diào)技術(shù)難度很大，產(chǎn)品溫度性能差，可靠性低，尤其是在有成本控制的前提下，以至于國(guó)內(nèi)外極少見成功應(yīng)用于量產(chǎn)的高精度工業(yè)產(chǎn)品。長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)鐵路行業(yè)主要靠引進(jìn)國(guó)外廠商傳感器，近年來(lái)，雖國(guó)內(nèi)也有見個(gè)別廠家推出了直流高壓高隔離產(chǎn)品，但測(cè)量準(zhǔn)確度只到0.5級(jí)，與國(guó)外產(chǎn)品還有一定差距。
[0004]因此，如何提供一種高精度和高可靠性的電量隔離傳感器是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種電量隔離傳感器，本實(shí)用新型提供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。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種電量隔離傳感器，包括PffM閉環(huán)調(diào)制電路、變壓器、以及PWM解調(diào)電路，其中:
[0007]所述變壓器分別與所述PffM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 PffM調(diào)制信號(hào)；變壓器用于將所述第一 PWM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)。
[0008]優(yōu)選地，所述PffM閉環(huán)調(diào)制電路包括PffM調(diào)制電路和PffM閉環(huán)控制電路，其中:
[0009]所述PffM調(diào)制電路包括方波振蕩電路、參考電壓給定裝置、PffM波調(diào)制裝置以及信號(hào)調(diào)理裝置；
[0010]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(guò)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(guò)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)；
[0011 ] 所述PffM閉環(huán)控制電路包括PffM波反饋裝置，所述PffM波反饋裝置的輸入端與所述PffM波調(diào)制裝置的輸出端連接，所述PffM波反饋裝置的輸出端通過(guò)所述加法器與所述PffM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(guò)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。
[0012]優(yōu)選地，所述PffM解調(diào)電路包括:
[0013]依次連接的PffM波解調(diào)裝置、低通濾波器以及直流信號(hào)輸出模塊，所述PffM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(guò)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。
[0014]優(yōu)選地，所述直流信號(hào)輸出模塊為直流電流輸出模塊。
[0015]優(yōu)選地，所述直流信號(hào)輸出模塊為直流電壓輸出模塊。
[0016]優(yōu)選地，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:
[0017]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(guò)控制所述數(shù)字電位器來(lái)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)。
[0018]優(yōu)選地，所述電量隔離傳感器還包括高隔離開關(guān)電源裝置，其中:
[0019]所述高隔離開關(guān)電源裝置分別與所述PffM閉環(huán)調(diào)制電路以及所述PffM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。
[0020]優(yōu)選地，所述變壓器為PCB無(wú)磁芯耦合變壓器。
[0021]本實(shí)用新型提供的一種電量隔離傳感器，包括PffM閉環(huán)調(diào)制電路、變壓器、以及PffM解調(diào)電路，PffM閉環(huán)調(diào)制電路依據(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)?？梢?，本實(shí)用新型提供的電量隔離傳感器采用閉環(huán)的PffM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。
【附圖說(shuō)明】
[0022]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)現(xiàn)有技術(shù)和實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1為本實(shí)用新型提供的一種電量隔離傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本實(shí)用新型提供的另一種電量隔離傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為本實(shí)用新型提供的一種PCB無(wú)磁芯耦合變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4為本實(shí)用新型提供的一種PCB結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]本實(shí)用新型的核心是提供一種電量隔離傳感器，本實(shí)用新型提供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。
[0028]為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0029]實(shí)施例一
[0030]請(qǐng)參照?qǐng)D1，圖1為本實(shí)用新型提供的一種電量隔離傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，該電量隔離傳感器，包括:
[0031]PffM閉環(huán)調(diào)制電路11、變壓器12、以及PffM解調(diào)電路13，其中:
[0032]變壓器12分別與PffM閉環(huán)調(diào)制電路11以及PffM解調(diào)電路13連接，PffM閉環(huán)調(diào)制電路11用于依據(jù)直流輸入信號(hào)、采用閉環(huán)控制生成第一 PffM調(diào)制信號(hào)；變壓器12用于將第一 PffM調(diào)制信號(hào)中的脈寬信息耦合到PffM解調(diào)電路13 ;PWM解調(diào)電路13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)。
[0033]本實(shí)用新型提供的一種電量隔離傳感器，包括PffM閉環(huán)調(diào)制電路、變壓器、以及PffM解調(diào)電路，PffM閉環(huán)調(diào)制電路依據(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)電路對(duì)脈寬信息進(jìn)行解調(diào)，得到并輸出直流輸出信號(hào)?？梢?，本實(shí)用新型提供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。
[0034]實(shí)施例二
[0035]請(qǐng)參照?qǐng)D2，圖2為本實(shí)用新型提供的另一種電量隔離傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，該電量隔離傳感器包括:
[0036]PffM閉環(huán)調(diào)制電路21、變壓器以及PffM解調(diào)電路23，
[0037]作為優(yōu)選地，PffM閉環(huán)調(diào)制電路21包括PffM調(diào)制電路和PffM閉環(huán)控制電路，其中:
[0038]PffM調(diào)制電路包括方波振蕩電路211、參考電壓給定裝置212、PffM波調(diào)制裝置213以及信號(hào)調(diào)理裝置214;
[0039]PffM波調(diào)制裝置213分別與方波振蕩電路211、參考電壓給定裝置212以及通過(guò)加法器與信號(hào)調(diào)理裝置214連接，PffM波調(diào)制裝置213依據(jù)參考電壓給定裝置212輸出的參考電壓、方波振蕩電路211生成的基頻方波信號(hào)以及經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理裝置214調(diào)理后輸出的直流輸入信號(hào)生成第一 PWM調(diào)制信號(hào)；
[0040]PffM閉環(huán)控制電路包括PffM波反饋裝置215，PffM波反饋裝置215的輸入端與PffM波調(diào)制裝置213的輸出端連接，PWM波反饋裝置215的輸出端通過(guò)加法器與PffM波調(diào)制裝置213的輸入端連接，PffM反饋裝置將第一 PWM調(diào)制信號(hào)送至加法器，加法器將第一 PWM調(diào)制信號(hào)以及經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理裝置214調(diào)理后輸出的直流輸入信號(hào)疊加后輸出至PffM波調(diào)制裝置213，實(shí)現(xiàn)直流輸入信號(hào)對(duì)第一 PffM調(diào)制信號(hào)進(jìn)行線性脈寬閉環(huán)調(diào)制。
[0041]可以理解的是，信號(hào)調(diào)理裝置214采用高阻分壓的方式對(duì)直流輸入信號(hào)進(jìn)行采樣，然后放大到合適值，得到調(diào)理后的直流輸入信號(hào)。
[0042]另外，方波振蕩電路211產(chǎn)生調(diào)制所需的基頻方波信號(hào)并將基頻方波信號(hào)輸出至PffM波調(diào)制裝置213，PffM波調(diào)制裝置213首先將基頻方波信號(hào)通過(guò)濾波轉(zhuǎn)換成三角波信號(hào)，再將三角波信號(hào)和參考電壓給定裝置212輸出的參考電壓進(jìn)行比較積分，得到第一 PffM調(diào)制信號(hào)。
[0043]第一 PffM調(diào)制信號(hào)經(jīng)過(guò)PffM波反饋裝置215與調(diào)理后的直流輸入信號(hào)通過(guò)加法器進(jìn)行疊加，得到誤差信號(hào)E，加法器將誤差信號(hào)E輸出至PffM波調(diào)制裝置213，實(shí)現(xiàn)了對(duì)三角波信號(hào)的平移，進(jìn)而改變了第一 PWM調(diào)制信號(hào)的脈寬(也即占空比)，可見，PWM調(diào)制電路和PWM閉環(huán)控制電路構(gòu)成了閉環(huán)控制系