非接觸式線性電網檢測器制造技術

本實用新型專利技術所述非接觸式線性電網檢測器，由反饋級和輸出級組成，所述反饋級包括第一運算放大器，第一光耦、第二光耦和第一反饋電阻，第一運算放大器輸出端連接第一光耦的光電流輸入端，所述第一光耦的光電流輸出端連接第二光耦的光電流輸入端，所述第二光耦的光電流輸出端接地，所述第一反饋電阻連接在第一運算放大器的反相輸入端和地線之間；所述輸出級包括第二運算放大器和第二反饋電阻；所述第一運算放大器的正相輸入端到地之間連接有靜電泄放電路。本實用新型專利技術具有隔離功能，并且隔離后的輸出電壓與輸入電壓成正比，可用于檢測需要隔離的電壓、電流信號，具有結構簡單、價格便宜、精度高、線性度好的特點。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
非接觸式線性電網檢測器
本技術涉及電子電路領域，具體地，涉及一種非接觸式線性電網檢測器。
技術介紹
隨著電源技術的發展，電力系統、通信系統中越來越廣泛地使用開關電源、UPS等 電源設備。這些設備無一例外地要檢測主電路的電壓、電流信號。檢測電路是主電路與控 制電路的接口，是電源設備必不可少的一個重要組成部分。檢測電路必須滿足如下幾方面 的要求： (1)要有很高的精度和線性度。現代電源為了達到很高的穩壓穩流精度并具有很 好的動態響應特性，大多都引入電壓電流參與系統的反饋控制。檢測電路的精度和線性度， 在某種程度上決定了整個電源的輸出精度和穩定性。 (2)必須具有隔離功能。大多數電源的主電路和控制電路之間在電氣上相互絕緣。 否則電源會由于主電路對控制電路的干擾而不能正常工作，甚至會危及調試人員的人身安 全。 目前，市場上現有的隔離檢測器如隔離放大器、電壓霍爾、電流霍爾等，價格多十 分昂貴，且反饋線性度較差。
技術實現思路
為克服現有隔離檢測器價格昂貴，反饋線性度差的技術缺陷，本技術公開了 一種非接觸式線性電網檢測器。 本技術所述非接觸式線性電網檢測器，由反饋級和輸出級組成，所述反饋級 包括第一運算放大器，第一光耦、第二光耦和第一反饋電阻，第一運算放大器輸出端連接第 一光稱的光電流輸入端，所述第一光稱的光電流輸出端連接第二光稱的光電流輸入端，所 述第二光耦的光電流輸出端接地，感應電流輸出端連接第一運算放大器的反相輸入端，所 述第一反饋電阻連接在第一運算放大器的反相輸入端和地線之間； 所述輸出級包括第二運算放大器和第二反饋電阻，所述第二運算放大器的正相輸 入端連接第一光耦的感應電流輸出端，第二運算放大器的反相輸入端與輸出端連接，所述 第二反饋電阻連接在第二運算放大器的正相輸入端和地之間； 所述第一運算放大器的正相輸入端到地之間連接有靜電泄放電路，所述靜電泄放 電路由柵極保護電阻、靜電管和隔直電容組成，所述靜電管的襯底、源極與柵極均與地連 接，所述隔直電容連接在地與靜電管漏極連接，所述柵極保護電阻、靜電管漏極均與第一運 算放大器正相輸入端連接。 優選的，所述第一運算放大器輸出端連接第一光稱的光電流輸入端第一光稱的光 電流輸入端之間連接有限流電阻。 優選的，所述第一運算放大器輸出端和反相輸入端之間連接有補償電容。 優選的，所述第一光稱和第二光稱的型號相同。 本技術所述非接觸式線性電網檢測器，具有隔離功能，并且隔離后的輸出電 壓與輸入電壓成正比，可用于檢測需要隔離的電壓、電流信號。通過使用成本極低的普通分 離器件，大幅降低了制造成本，具有結構簡單、價格便宜、精度高、線性度好的特點。 【附圖說明】 圖1是本技術一種【具體實施方式】示意圖； 附圖中標記及相應的零部件名稱：IN-檢測端，R1-限流電阻，R2-第一反饋電阻， R3-第二反饋電阻，R4-柵極保護電阻，C1-補償電容，C2-隔直電容，M-靜電管，AMP1-第一 運算放大器，AMP2-第二運算放大器，G1 -第一光稱，G2-第二光稱，D-光稱發光管，T-光 耦感應輸出管VCC-直流電源，OUT-信號輸出端。 【具體實施方式】 下面結合實施例及附圖，對本技術作進一步地的詳細說明，但本技術的 實施方式不限于此。 本技術所述非接觸式線性電網檢測器，由反饋級和輸出級組成，所述反饋級 包括第一運算放大器AMP1，第一光耦G1、第二光耦G2和第一反饋電阻R2,第一運算放大器 輸出端連接第一光耦的光電流輸入端，所述第一光耦的光電流輸出端連接第二光耦的光電 流輸入端，所述第二光耦的光電流輸出端接地，感應電流輸出端連接第一運算放大器的反 相輸入端，所述第一反饋電阻連接在第一運算放大器的反相輸入端和地線之間； 所述輸出級包括第二運算放大器和第二反饋電阻，所述第二運算放大器的正相輸 入端連接第一光耦的感應電流輸出端，第二運算放大器的反相輸入端與輸出端連接，所述 第二反饋電阻連接在第二運算放大器的正相輸入端和地之間。 如圖1所示，虛線框內的光耦由光耦發光管D和光耦感應輸出管T組成，運算放大 器輸出的電流從光電流輸入端流入，光f禹發光管D發光，光通量被光f禹感應輸出管感應，產 生電流，各個光耦的光耦感應輸出管的電源端連接外置的直流電源VCC。 兩個光耦的作用是一個用作輸出，另一個作為反饋，第一光耦用于補償發光二極 管時間、溫度特性的非線性。為了保證第二光耦產生的輸出信號與第一光耦的發光管發出 的光通量呈線性比例，在選擇器件時，兩個光耦合器的特性應盡量保持一致，應最好選擇型 號一致的光奉禹。 檢測時，將第一運算放大器AMP1的正相輸入端與被檢測信號連接，信號從檢測端 IN輸入，在檢測電路調節過程中，檢測信號有兩種變化趨勢，以檢測電壓為例，當輸入電壓 Ui升高時，使Ui>R2*I2, 12為從第二光耦光電流輸出端輸出的電流，導致第一運算放大器 的輸出端電壓升高，通過光耦內發光管的電流II也隨之增大，兩個光耦的發光管形成串聯 關系，因此I2=K1*I1，I3=K2*I1，其中K1，K2分別為兩個光耦的感應系數，12、13也增大，13 為流過第二反饋電阻R3的電流，兩個運算放大器均為負反饋連接形式，兩個輸入端電壓分 別相等，可以得到在信號輸出端OUT的輸出電壓U0= ( K1*R3/K2*R2) *Ui，U0隨著Ui的增 大而線性增大。 反之，當輸入電壓Ui降低時，第一運算放大器的輸出端電壓降低，通過光耦內發 光管的電流II也隨之減小，與上類似，輸出電壓也隨輸入電壓Ui的降低成比例的減小。 由于檢測端IN直接與外部帶檢測電網連接，電壓電流值均難以預計，因此需要在 檢測端IN連接靜電保護電路，所述靜電泄放電路由柵極保護電阻R4、靜電管Μ和隔直電容 C2組成，所述靜電管的襯底、源極與柵極均與地連接，所述隔直電容連接在地與靜電管漏 極連接，所述柵極保護電阻、靜電管漏極均與第一運算放大器正相輸入端連接，靜電管由于 與地連接，因此取NM0S管，在正常狀態下，由于柵極接地，NM0S管不開啟，不影響電路正常 工作，當靜電或不可控大電壓電流信號來臨時，由于靜電或不可控電壓電流信號的高頻特 性，通過隔直電容耦合到NM0S管柵極，使靜電管導通，大電流從開啟的NM0S管R4流走，避 免直接作用到第一運算放大器正相輸入端，柵極保護電阻R4與C2共同構成高通濾波器，可 以設定阻值以針對特定頻率的靜電信號，同時在大電流來臨時，R4可以起到一定的分壓作 用。 可以在所述第一運算放大器輸出端連接第一光f禹的光電流輸入端第一光f禹的光 電流輸入端之間連接限流電阻R1，避免光耦的輸入電流超過發光管的線性閾值范圍，由于 本技術利用光耦內的發光管的光通量與流過的電流成正比，因此輸入電流必須在線性 閾值范圍內變化，即隨電流增長，發光管的光通量基本成線性增長。 -個更優的選擇是在第一運算放大器輸出端和反相輸入端之間連接補償電容C1， 本技術應用于檢測交流電網，雜波紊亂，連接補償電容C1，為第一運算放大器提供一 個主極點，提高了第一運算放大器的閉環穩定性，補本文檔來自技高網...

【技術保護點】
非接觸式線性電網檢測器，其特征在于，由反饋級和輸出級組成，所述反饋級包括第一運算放大器，第一光耦、第二光耦和第一反饋電阻，第一運算放大器輸出端連接第一光耦的光電流輸入端，所述第一光耦的光電流輸出端連接第二光耦的光電流輸入端，所述第二光耦的光電流輸出端接地，感應電流輸出端連接第一運算放大器的反相輸入端，所述第一反饋電阻連接在第一運算放大器的反相輸入端和地線之間；所述輸出級包括第二運算放大器和第二反饋電阻，所述第二運算放大器的正相輸入端連接第一光耦的感應電流輸出端，第二運算放大器的反相輸入端與輸出端連接，所述第二反饋電阻連接在第二運算放大器的正相輸入端和地之間；所述第一運算放大器的正相輸入端到地之間連接有靜電泄放電路，所述靜電泄放電路由柵極保護電阻、靜電管和隔直電容組成，所述靜電管的襯底、源極與柵極均與地連接，所述隔直電容連接在地與靜電管漏極連接，所述柵極保護電阻、靜電管漏極均與第一運算放大器正相輸入端連接。

【技術特征摘要】
1. 非接觸式線性電網檢測器，其特征在于，由反饋級和輸出級組成，所述反饋級包括第 一運算放大器，第一光耦、第二光耦和第一反饋電阻，第一運算放大器輸出端連接第一光耦 的光電流輸入端，所述第一光稱的光電流輸出端連接第二光稱的光電流輸入端，所述第二 光奉禹的光電流輸出端接地，感應電流輸出端連接第一運算放大器的反相輸入端，所述第一 反饋電阻連接在第一運算放大器的反相輸入端和地線之間； 所述輸出級包括第二運算放大器和第二反饋電阻，所述第二運算放大器的正相輸入端 連接第一光耦的感應電流輸出端，第二運算放大器的反相輸入端與輸出端連接，所述第二 反饋電阻連接在第二運算放大器的正相輸入端和地之間； 所述第一運算放大器的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：袁明友，
申請(專利權)人：國網四川省電力公司雙流縣供電分公司，
類型：新型
國別省市：四川;51