一種電壓采集電子傳感器裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及模擬信號采集領(lǐng)域，尤其涉及一種電壓采集電子傳感器裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 互感器是電力系統(tǒng)中重要的測量設(shè)備，它為電力系統(tǒng)提供用于計(jì)量、控制和繼電 保護(hù)所必須的信息。多年的實(shí)踐表明，傳統(tǒng)的電磁式互感器絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在磁飽和及鐵 磁諧振現(xiàn)象、動態(tài)范圍小、體積和重量大等固有的缺陷。而且隨著數(shù)字化變電站的迅猛發(fā) 展，互感器的二次輸出不再需要提供較大的功率。傳統(tǒng)的電壓互感器二次輸出的100V或 100 / VJV電壓信號，不能直接和微機(jī)相連，難以適應(yīng)電力系統(tǒng)自動化、數(shù)字化和智能化的 發(fā)展趨勢。
[0003] 針對上述問題，一種新型的電壓測量裝置一一電子式電壓互感器EVT成為了國 內(nèi)外研究重點(diǎn)；同時(shí)，國際電工委員會也制定了電子式電壓互感器標(biāo)準(zhǔn)IEC 60044-7 JEC 標(biāo)準(zhǔn)指出，電子式電壓互感器是由分壓器（電阻式或電容式)或光學(xué)裝置以及用來傳輸、放 大信號的電子器件組成，因此電子式電壓互感器根據(jù)傳感原理的不同主要有光電電壓互感 器E0VT，電容分壓式電子式電壓互感器ECVT和電阻分壓式電壓互感器。光電電壓互感器是 利用光學(xué)晶體的物理效應(yīng)進(jìn)行電壓測量，具有不存在磁飽和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但其光 路復(fù)雜以及對環(huán)境溫度和外界應(yīng)力敏感;電容分壓式電子式互感器一般采用柱狀電容環(huán)進(jìn) 行分壓，具有絕緣性能強(qiáng)、暫態(tài)性能好等優(yōu)點(diǎn)，但分壓器的電容環(huán)會受環(huán)境溫度的影響而變 化，會降低測量準(zhǔn)確度。電阻分壓式電子式電壓互感器采用精密電阻分壓器作為傳感元件， 傳感部分技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)簡單，具有測量準(zhǔn)確度高、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，但受電阻功率和 絕緣的限制主要被應(yīng)用于10kV和35kV等級的中低壓配電領(lǐng)域。
[0004] 根據(jù)IEC60044-7的推薦，電子式電壓互感器的二次額定輸出值分為：
國內(nèi)工程中一般電子式電壓器采用的
這個(gè)輸出信號比常規(guī)電壓互感器的輸出信號小得多，因此常規(guī) 電壓互感器輸出信號采集電路不適用于電子式電壓互感器信號采集場合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種高輸出精度、高可靠性數(shù)字采 樣、高耐壓隔離的電壓采集電子傳感器裝置。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為： 一種電壓采集電子傳感器裝置，其特征在于，包括輸入保護(hù)電路、差分分壓電路、差分 跟隨電路、電容隔離式電壓采集電路、DC/DC隔離電源、±DC24V雙電源供給電路，所述輸入 保護(hù)電路輸出端依次與差分分壓電路、差分跟隨電路和電容隔離式電壓采集電路連接，輸 入保護(hù)電路輸入端連接采樣電壓，所述DC/DC隔離電源輸出端分別與±002伙雙電源供給電 路和電容隔離式電壓采集電路連接，所述±DC24V雙電源供給電路輸出端分別與差分分壓 電路、差分跟隨電路連接。
[0007] 作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述輸入保護(hù)電路包括一級防護(hù)電路和二級防護(hù)電 路，所述一級防護(hù)電路包括功率電阻和壓敏電阻，所述二級防護(hù)電路包括功率電阻和TVS 管。
[0008] 作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述差分分壓電路包括運(yùn)算放大器和分壓電阻。
[0009] 作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述運(yùn)算放大器采用LT6016。
[0010] 作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述電容隔離式電壓采集電路包括電容隔離式運(yùn)算放 大器、濾波電阻和電容。
[0011]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述電容隔離式運(yùn)算放大器采用AMC1301。
[0012]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述±DC24V雙電源供給電路包括電源芯片、電感和電 容。
[0013] 作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述電源芯片采用LT3463A，所述電源芯片用于為差分 分壓電路中運(yùn)算放大器提供工作電源24V。
[0014] 作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述DC/DC隔離電源包括DC/DC電源模塊和電容。
[0015] 作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述DC/DC電源模塊采用B0505XT-1WR2,所述DC/DC電 源模塊為電容隔離式電壓采集電路和± DC24V雙電源供給電路提供工作電壓。
[0016] 本發(fā)明的有益效果有： 本發(fā)明一種電壓采集電子傳感器裝置，通過輸入保護(hù)電路，防止雷電沖擊等浪涌電流 造成內(nèi)部器件損壞，通過差分分壓電路降低輸入電壓并對分壓電路進(jìn)行輸出阻抗匹配，通 過差分跟隨電路進(jìn)行輸入電壓回路阻抗匹配，通過電容隔離式電壓采集電路采集輸入電壓 并進(jìn)行隔離放大，通過DC/DC隔離電源為輸入電壓采樣回路提供總電源，通過±DC24V雙電 源供給電路為差分電路運(yùn)算放大器提供工作電源。本發(fā)明一種電壓采集電子傳感器裝置可 采集4路交流輸入電壓，輸入阻抗較高(大于1M歐姆），輸入電壓范圍較寬(AC0V-AC17V)，單 電源供電且功耗較低，差分輸出電壓范圍為0-3.3V，非常適用于差分ADC采樣，裝置隔離電 壓較高(7000V峰值隔離電壓），整個(gè)裝置非常適用于配電終端對高壓電容式分壓傳感器、高 壓電阻式分壓傳感器進(jìn)行高精度、高隔離、高可靠性電壓采樣。
【附圖說明】
[0017] 下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，其中： 圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 參考圖1，本發(fā)明一種電壓采集電子傳感器裝置，其特征在于，包括輸入保護(hù)電路、 差分分壓電路、差分跟隨電路、電容隔離式電壓采集電路、DC/DC隔離電源、土DC24V雙電源 供給電路，所述輸入保護(hù)電路輸出端依次與差分分壓電路、差分跟隨電路和電容隔離式電 壓采集電路連接，輸入保護(hù)電路輸入端連接采樣電壓，所述DC/DC隔離電源輸出端分別與± DC24V雙電源供給電路和電容隔離式電壓采集電路連接，所述± DC24V雙電源供給電路輸出 端分別與差分分壓電路、差分跟隨電路連接。
[0019] 輸入保護(hù)電路包括一級防護(hù)電路和二級防護(hù)電路，所述一級防護(hù)電路包括功率電 阻和壓敏電阻，所述二級防護(hù)電路包括功率電阻和TVS管，一級電路和二級電路配合實(shí)現(xiàn)輸 入高電壓大電流的限壓限流功能，防止輸入浪涌電壓、電流損壞輸入電路元器件，輸入電路 的抗雷擊浪涌能力較強(qiáng)。
[0020] 差分分壓電路包括運(yùn)算放大器和分壓電阻。本發(fā)明實(shí)施例運(yùn)算放大器采用 LT6016。采用LT6016運(yùn)算放大器和分壓電阻實(shí)現(xiàn)輸入阻抗匹配，通過分壓電阻降低輸入電 壓，滿足后端器件輸入范圍使用要求。LT6016運(yùn)算放大器具備寬輸入電壓范圍（土DC80V的 差分輸入能力）、低功耗(315uA工作電流）、高電壓增益（1000V/mV)、高增益帶寬（3.2MHz)、 低輸入失調(diào)電壓（±50uV)、高共模抑制比（126dB)及寬工作溫度范圍（_55°C_150°C)。
[0021] 電容隔離式電壓采集電路包括電容隔離式運(yùn)算放大器、濾波電阻和電容。本發(fā)明 實(shí)施例電容隔離式運(yùn)算放大器采用AMC1301。采用AMC1301電容隔離式運(yùn)算放大器和濾波電 阻、電容，實(shí)現(xiàn)電壓隔離、放大及差分輸出。AMC1301芯片具備±250mV電壓輸入范圍、低非線 性誤差(0.075%)、低溫漂(2.4??111/°〇、低增益誤差（±2501^)、高固定增益(8.2)、單電源工 作(DC3.3V-DC5.5V)、高隔離電壓(7000V峰值電壓、10000V浪涌電壓）、寬工作溫度范圍（-40 〇C-125〇C)〇
[0022] ±DC24V雙電源供給電路包括電源芯片、電感和電容。本發(fā)明實(shí)施例電源芯片采用 LT3463A，所述LT3463A用于為運(yùn)算放大器LT6016提供工作電源24V1T3463A電源芯片具備 寬范圍單電源輸入(DC2.4V-DC15V)、寬范圍雙電源輸出（DC±40V)、低損耗(20uA)、內(nèi)部集 成DC42V保護(hù)二極管、寬工作溫度范圍（_40°C_85°C)。
[0023] 所述DC/DC隔離電源包括DC/DC電源模塊和電容。本發(fā)明實(shí)施例DC/DC電源模塊采 用B0505XT-1WR2，B0505XT-1WR2為電容隔離式運(yùn)算放大器AMC1301和DC24V雙電源供給電 路電源芯片LT3463A提供工作電壓。B0505XT-1WR2電源模塊具備1500VDC隔離電壓、低紋波 噪聲(85mv)、可持續(xù)短路保護(hù)、寬工作溫度范圍（-40°C_125°C)。
[0024] 以上所述，只是本發(fā)明的較佳實(shí)施方式而已，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，只要 其以任何相同或相似手段達(dá)到本發(fā)明的技術(shù)效果，都應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電壓采集電子傳感器裝置，其特征在于，包括輸入保護(hù)電路、差分分壓電路、差 分跟隨電路、電容隔離式電壓采集電路、DC/DC隔離電源、±DC24V雙電源供給電路，所述輸 入保護(hù)電路輸出端依次與差分分壓電路、差分跟隨電路和電容隔離式電壓采集電路連接， 輸入保護(hù)電路輸入端連接采樣電壓，所述DC/DC隔離電源輸出端分別與±002利雙電源供給 電路和電容隔離式電壓采集電路連接，所述±DC24V雙電源供給電路輸出端分別與差分分 壓電路、差分跟隨電路連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電壓采集電子傳感器裝置，其特征在于，所述輸入保護(hù)電 路包括一級防護(hù)電路和二級防護(hù)電路，所述一級防護(hù)電路包括功率電阻和壓敏電阻，所述 二級防護(hù)電路包括功率電阻和TVS管。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電壓采集電子傳感器裝置，其特征在于，所述差分分壓電 路包括運(yùn)算放大器和分壓電阻。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電壓采集電子傳感器裝置，其特征在于，所述運(yùn)算放大 器采用LT6016。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電壓采集電子傳感器裝置，其特征在于，所述電容隔離式 電壓采集電路包括電容隔離式運(yùn)算放大器、濾波電阻和電容。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電壓采集電子傳感器裝置，其特征在于，所述電容隔離式 運(yùn)算放大器采用AMC1301。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電壓采集電子傳感器裝置，其特征在于，所述±DC24V雙 電源供給電路包括電源芯片、電感和電容。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種電壓采集電子傳感器裝置，其特征在于，所述電源芯片 采用LT3463A，所述電源芯片用于為差分分壓電路中運(yùn)算放大器提供工作電源24V。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電壓采集電子傳感器裝置，其特征在于，所述DC/DC隔離 電源包括DC/DC電源模塊和電容。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種電壓采集電子傳感器裝置，其特征在于，所述DC/DC電 源模塊采用B0505XT-1WR2,所述DC/DC電源模塊為電容隔離式電壓采集電路和±DC24V雙電 源供給電路提供工作電壓。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電壓采集電子傳感器裝置，可采集4路交流輸入電壓，輸入阻抗較高，輸入電壓范圍較寬，單電源供電且功耗較低，差分輸出電壓范圍為0-3.3V，非常適用于差分ADC采樣，裝置隔離電壓較高，整個(gè)裝置非常適用于配電終端對高壓電容式分壓傳感器、高壓電阻式分壓傳感器進(jìn)行高精度、高隔離、高可靠性電壓采樣。
【IPC分類】G01R19/00
【公開號】CN105572453
【申請?zhí)枴緾N201610016708
【發(fā)明人】邱永強(qiáng), 劉紅偉, 張敏, 田巍巍
【申請人】珠海許繼電氣有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2016年1月8日