一種光纖隔離的模擬量輸出電路裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于變流器技術領域，特別是提供了一種光纖隔離的模擬量輸出電路裝置。解決了在大功率傳動系統中信號遠距離傳輸和信號易受干擾的問題。
【背景技術】
[0002]隨著電力電子技術的發展，變流的功率越來越大，特別是在幾兆瓦到幾十兆瓦的大功率變流器中，變流器的柜體很長，信號傳輸比較遠，一般的電信號很難傳輸這么遠的距離，并且由于變流器功率器件的開關，導致電磁干擾非常嚴重。模擬信號是弱信號很容易受到干擾。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種光纖隔離的模擬量輸出電路裝置，解決了在大功率傳動系統中信號遠距離傳輸和信號易受干擾的問題，可快速的反應，實現信號的光電隔離、二階低頻濾波、衰減補償、偏移放大的目的。
[0004]本發明包括:光纖接收電路a、整形與反向電路b、二階濾波電路c、衰減補償電路d、電壓偏移電路e、四倍放大電路f。其中光纖接收電路a與整形與反向電路b相連。整形與反向電路b與二階濾波電路c相連。二階濾波電路c與衰減補償電路d相連。衰減補償電路d與電壓偏移電路e相連。電壓偏移電路e與四倍放大電路f相連。
[0005]本發明所述的光纖接收電路a由1個光纖接收器和1個電容組成。光纖接收器負責完成光信號的接收和電信號的轉換。電容加在+5V電源和地之間，作為去耦電容。
[0006]本發明所述的整形與反向電路b由1個由反相器芯片、電阻R67、電容C35等組成。在反相器芯片內部完成輸入電平的反向，并輸出。電阻R67作為下拉電阻，電容C35為去親電容。該電路可保證輸出信號的高低電平接近5V和0V。
[0007]本發明所述的二階濾波電路c由電阻R2、R7、R8、R9,電容C5，C6及一個放大器組成。該二階濾波器是根據二階巴特沃茲濾波電路進行設計的，其具體的濾波參數是根據輸入信號頻率為4k Hz計算所得。
[0008]本發明所述的衰減補償電路d由電阻Rll、R12、R15、R16及一個放大器組成。其目的是對濾波器輸出信號進行衰減補償。輸出電壓為0-5V。
[0009]本發明所述的電壓偏移電路e其實就是一個減法器電路，由電阻Rl、R3、R5及一個放大器芯片組成。其目的是對衰減補償電路d的輸出0-5V的電壓信號進行做2.5V的偏移，輸出為-2.5V-2.5V電壓信號。
[0010]本發明所述的四倍放大電路f由電阻R4、R6、R13、R14及一個放大器組成。該電路主要負責對電壓偏移電路e輸出的-2.5V-2.5V電壓信號進行4倍放大，輸出-10V-10V的模擬電壓信號，方便檢測。
【附圖說明】
[0011]圖1為光纖隔離模擬量輸出電路的基本流程圖。
[0012]圖2為光纖接收電路a、整形與反向電路b、二階濾波電路c的連接關系圖。
[0013]圖3為衰減補償電路d、電壓偏移電路e、四倍放大電路f的連接關系圖。
[0014]圖4為參考基準電路g的設計圖。
【具體實施方式】
[0015]為了更為具體地描述本發明，下面結合附圖及實施例對本發明的技術方案及其相關原理進行詳細說明。下面對實施例的描述僅僅是為了通過示出本發明的示例來提供對本發明清楚的解釋。本發明不限于下面提出的任何具體配置，而是在不脫離本發明精神的前提下覆蓋了相關元件的任何修改、替換、改進。
[0016]如圖1光纖隔離模擬量輸出電路的基本流程圖所示，本發明包括光纖接收電路a、整形與反向電路b、二階濾波電路c、衰減補償電路d、電壓偏移電路e、四倍放大電路f。在圖3的電壓偏移電路e中需要引入一個2.5V的參考電壓，因此有圖4中的基準電路g。
[0017]如圖2所示，所述的光纖接收電路a，由一個光纖接收器和一個電容組成。光纖接收器型號為HFBR-2523Z，其引腳5、8為信號端口，1、4引腳相連，輸出電信號。3引腳接5V電源，并通過0.luF電容C1和2引腳相連接地。
[0018]如圖2所示，所述的整形與反向電路b由74HCT14D反相器芯片、電阻R67、0.luF電容C35等組成。其中，1腳作為輸入引腳，2腳為信號反向后輸出引腳。11、13引腳經下拉電阻R67接地，7腳直接接電源地，14腳接+5V電源，再經去耦電容C35接地。其余引腳懸空。
[0019]如圖2所示，所述的二階濾波電路c，由電阻R2、R7、R8、R9,電容C5，C6及一個放大器組成。其中，電阻R2、R7、R8、R9，電容C5，C6形成一個二階濾波電路，放大器進行信號放大，輸出0-5V電信號。
[0020]如圖3所示，所述的衰減補償電路d，由電阻Rll、R12、R15、R16及一個放大器組成。由于在圖2 二階濾波電路c中，會對輸入信號的基波幅值造成一定的衰減，而調整二階濾波電路中影響放大系數的兩個電阻極易引起電路振蕩，故不能在二階濾波電路里進行放大系數的調整。設計同相比例放大電路進行放大以補償二階濾波電路的衰減，放大倍數可通過電阻Rll，R12, R15, R16進行調整，若不需補償可去掉Rll，R15變為跟隨電路。
[0021]如圖3所示，所述的電壓偏移電路e，由電阻R1、R3、R5及一個放大器芯片組成。該電壓偏移電路其實是一個減法器電路，把衰減補償電路d的輸出信號減去一個2.5V的基本電壓。如此，把輸入0-5V輸入轉換為-2.5-2.5V電壓信號進行輸出。
[0022]如圖3所示，所述的四倍放大電路f由電阻R4、R6、R13、R14及一個放大器組成。該電路中的R13，R14電阻構成電阻反饋網絡，完成輸入信號的4倍放大。R6電阻作為輸出的限流電阻。
[0023]如圖4所示，所述的基準電路g由電源芯片REF3025和電容C33組成。電源芯片REF3025的1腳接+5V電源，再通過去耦電容C33與地相連，其3腳直接接地。2腳作為輸出信號端，輸出+2.5V的穩壓電源作為基準電壓。
【主權項】
1.一種光纖隔離的模擬量輸出電路裝置，其特征在于，包括:光纖接收電路(a)、整形與反向電路(b)、二階濾波電路(c)、衰減補償電路(d)、電壓偏移電路(e)、四倍放大電路(f);光纖接收電路(a)與整形與反向電路(b)相連，整形與反向電路(b)與二階濾波電路(c)相連，二階濾波電路(c)與衰減補償電路(d)相連，衰減補償電路(d)與電壓偏移電路(e)相連，電壓偏移電路(e)與四倍放大電路(f)相連。2.根據權利要求1所述的光纖隔離的模擬量輸出電路裝置，其特征在于，所述的光纖接收電路(a)由1個光纖接收器和1個電容組成；光纖接收器負責完成光信號的接收和電信號的轉換，電容加在+5V電源和地之間，作為去耦電容。3.根據權利要求1所述的光纖隔離的模擬量輸出電路裝置，其特征在于，所述的整形與反向電路(b)包括1個由反相器芯片、電阻R67、電容C35 ;在反相器芯片內部完成輸入電平的反向，并輸出；電阻R67作為下拉電阻，電容C35為去耦電容；該電路保證輸出信號的高低電平接近5V和0V。4.根據權利要求1所述的光纖隔離的模擬量輸出電路裝置，其特征在于，所述的二階濾波電路(c)由電阻R2、R7、R8、R9,電容C5，C6及一個放大器組成；該二階濾波器是根據二階巴特沃茲濾波電路進行設計的，其具體的濾波參數是根據輸入信號頻率為4k Hz計算所得。5.根據權利要求1所述的光纖隔離的模擬量輸出電路裝置，其特征在于，所述的衰減補償電路(d)由電阻R11、R12、R15、R16及一個放大器組成；對濾波器輸出信號進行衰減補償，輸出電壓為0-5V。6.根據權利要求1所述的光纖隔離的模擬量輸出電路裝置，其特征在于，所述的電壓偏移電路(e)是一個減法器電路，由電阻R1、R3、R5及一個放大器芯片組成；對衰減補償電路(d)的輸出0-5V的電壓信號進行做2.5V的偏移，輸出為-2.5V-2.5V電壓信號。7.根據權利要求1所述的光纖隔離的模擬量輸出電路裝置，其特征在于，所述的四倍放大電路(f)由電阻R4、R6、R13、R14及一個放大器組成；負責對電壓偏移電路(e)輸出的-2.5V-2.5V電壓信號進行4倍放大，輸出-10V-10V的模擬電壓信號。
【專利摘要】一種光纖隔離的模擬量輸出電路裝置,屬于變流器技術領域。光纖接收電路、整形與反向電路、二階濾波電路、衰減補償電路、電壓偏移電路、四倍放大電路。其中光纖接收電路與整形與反向電路相連。整形與反向電路與二階濾波電路相連。二階濾波電路與衰減補償電路相連。衰減補償電路與電壓偏移電路相連。電壓偏移電路與四倍放大電路相連。優點在于，信號通過光傳輸，解決了信號易受干擾的問題，并且信號可以傳輸較遠的距離。
【IPC分類】H02M1/092, H03H11/24
【公開號】CN105375747
【申請號】CN201510891461
【發明人】石志學, 羅曉飛, 金傳付, 宋克儉, 路尚書, 張云貴
【申請人】冶金自動化研究設計院
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年12月7日