CN102377395A - 单通道信号隔离放大装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种单通道信号隔离放大装置，所述单通道信号隔离放大装置包括：信号隔离模块、信号调整模块以及电源转换模块，外部电路的测量电压经过所述信号隔离模块，得到一第二电压和一差分信号，再经过信号调整模块将所述差分信号调整为一单一信号，通过用仪表对所述单一信号进行测量完成对所述待测量电压的测量，本发明所提供的单通道信号隔离放大装置散热效果好，安全性能高，且体积轻巧，便于携带。

Description

单通道信号隔离放大装置

技术领域

本发明涉及一种信号隔离放大装置，尤其涉及一种单通道信号隔离放大装置。

背景技术

信号隔离技术是使模拟信号在发送时不存在穿越发送和接收部分之间屏障的电流连接。这允许发送和接收部分外的地或基准电平之差可高达几千伏，并且防止了可能损害信号的不同地电位之间的环路电流，信号地的噪声可使信号受损。隔离可将信号分离到一个干净的子***地，使仪器仪表或控制***与电源之间相互隔离，从而保证整个***装置的工作安全、可靠及稳定。一些高压电路电压的测量由于其高压不能直接用仪表进行测量，所以必须采用信号隔离放大进行待测量电压的降压及隔离，并用仪表测量得到的低压信号。

信号隔离器件依赖于无发送器和接收器来跨越隔离屏障，这种器件曾用于数字信号，但线性化问题迫使模拟信号隔离采用变压器、光电耦合器电容或光电池等器件来实现。目前市面上的信号隔离放大器普遍体积较大，且散热效果以及其安全性能都有待提高。

有鉴于此，有必要提供一种散热效果好，安全性能高，且体积轻巧的单通道信号隔离放大装置。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种散热效果好，安全性能高的单通道信号隔离放大装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：

一种单通道信号隔离放大装置，所述单通道信号隔离放大装置包括：信号隔离模块：所述信号隔离模块包括一光耦隔离放大器，所述光耦隔离放大器的输入部分连接一外部电路的待测量电压；信号调整模块：所述信号调整模块的输入部分与所述的信号隔离模块输出部分相连接；电源模块：所述电源模块包括一第一电压转换器和一第二电压转换器，所述电源模块的输入部分与一外接电源连接，所述第一电压转换器的输出部分与所述信号隔离模块相连接，所述第二电压转换模块的输出部分与所述信号调整模块相连接。

进一步地，所述第一电压转换器输出一单电源电压，所述第二电压转换器输出一双电源电压，所述双电源电压包括正电压和负电压。

进一步地，所述光耦隔离放大器的输入部分连接所述单电源电压，所述光耦隔离放大器的输出部分连接所述双电源电压中的正电压。

进一步地，所述信号隔离模块与第一电压转换模块之间还连接有一第三电压转换模块。

进一步地，所述信号隔离模块输出部分输出一第二电压。

进一步地，所述待测量电压高于所述第二电压。

进一步地，所述信号调整模块输入部分输入一差分信号，输出部分输出一单一信号。

进一步地，所述信号调整模块包括运算放大器OPA551。

进一步地，所述单一信号类型包括一直流电压或一恒流源。

进一步地，其特征在于：所述信号调整模块包括一跳线帽。

本发明的有益效果是：本发明所提供的单通道信号隔离放大装置散热效果好，安全性能高，且体积轻巧，便于携带。

附图说明

图1是表示本发明的一优选实施方式中单通道信号隔离放大装置的电路模块框图。

图2是表示本发明的一优选实施方式中单通道信号隔离放大装置的电源模块电路原理示意图。

图3是表示本发明的一优选实施方式中单通道信号隔离放大装置的信号隔离模块电路原理示意图。

图4是表示本发明的一优选实施方式中单通道信号隔离放大装置的信号调整模块电路原理示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的一优选实施方式进行详尽地描述。

请参照图1，本实施方式中，本发明所提供的单通道信号隔离放大装置包括电源模块10、信号隔离模块20以及信号调整模块30，所述电源模块10分别输出一第一供电电压给给所述信号隔离模块20供电，输出一第二供电电压给所述信号调整模块30供电，所述信号隔离模块20的输入部分连接一外部电路的待测量电压，所述信号调整模块30的输入部分与所述的信号隔离模块20输出部分相连接。

请参照图2，所述电源模块10的输入部分输入一外接电源，在本实施方式中，所述外接电源为直流+24V，所述电源模块10中包括一第一电压转换器U1和一第二电压转换器U9，所述第一电压转换器U1的输出部分与所述信号隔离模块20相连接，所述第二电压转换模块U9的输出部分与所述信号调整模块30相连接。所述第一电压转换器U1将直流+24V转换并输出一第一供电电压，

所述第一供电电压为一+5V的单电源电压VDD2，所述第二电压转换器U9将直流+24V转换并输出一第二供电电压，所述第二供电电压为一双电源电压，其包括+12V的正电压和-12V的负电压。

请参照图3和图4，所述信号隔离模块20包括一光耦隔离放大器U2，电源模块10输出的单电源电压VDD2连接所述光耦隔离放大器U2的输入部分，经过磁珠Z3和电容C1进行信号的调理滤波，将其输入光耦隔离放大器U2的1脚，作为信号输入的供电电源；所述双电源电压的+12V的正电压首先连接到一第三电压转换模块U4，所述第三电压转换模块将所述+12V的正电压转换为+5V电压，然后经过磁珠Z1和电容C5进行信号的调理滤波，经过调理滤波后第三电压转换模块U4连接到所述光耦隔离放大器U2的输出部分。具体为将其输入到光耦隔离放大器U2的8脚，作为信号输出的供电电源；4脚GND1和5脚GND2分别接入各自的子***地；所述光耦隔离放大器U2将输入的待测量电压经过放大或者缩小为一第二电压，并对输入部分电压信号和输出部分电压信号进行隔离，所示输出部分电压为一差分信号。在本实施方式中，所述第一电压为一高压信号，第二电压为一低压信号，用于测量高压电路的电压值，当然，在其它实施方式中，所述第一电压也可为一低压信号，第二电压为一高压信号。

如图3所示，在本实施方式中，具体地，所述的信号隔离模块的隔离放大装置2脚VIN+和3脚VIN-接入所述待测量电压，所述光耦隔离放大器U2为芯片HCPL7840，其测量信号为+/-200mv(accurate and linear)，最大可达+/-2v(functional)；6脚Vout-和7脚Vout+输出所述差分信号，由此实现将被测量电压信号转换成可测量的低压差分信号。

请参照图3和图4，所述信号调整模块采用一运算放大器U8，其为芯片OPA551，所述双电源电压+/-12V给芯片OPA551供电，所述运算放大器U8的输入部分与所述的信号隔离模块输出部分相连接；所述运算放大器U8的输入部分信号是前置隔离模块输出的差分信号，分别串接上R4、R5以做限流。输出部分通过跳线帽J4选择输出单一信号类型，信号类型可为直流电压或者恒流源，通过跳线帽J4可选择输出为直流电压或者输出为恒流源，当输出为恒流源时，构成悬浮负载电压控制电流源电路，至此将差分信号调整成单一信号。所述芯片OPA551的精度较高，且该芯片散热性能较一般运算放大器好，所以采用此OPA551作为信号调整模块，可实现整个隔离放大装置测量精度更高，其散热性能也保证了整体的安全性能以及使用寿命，另外，本隔离放大装置的元器件体积均较小，电路板布局也较为合理，确保了该产品的占用空间很小，非常便于携带。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施方式，但是本领域的普通技术人员将意识到，在不脱离由所附的权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下，各种改进、增加以及取代是可能的。

Claims (10)

1.单通道信号隔离放大装置，其特征在于，所述单通道信号隔离放大装置包括：

信号隔离模块：所述信号隔离模块包括一光耦隔离放大器，所述光耦隔离放大器的输入部分连接一外部电路的待测量电压；

信号调整模块：所述信号调整模块的输入部分与所述的信号隔离模块输出部分相连接；

电源模块：所述电源模块包括一第一电压转换器和一第二电压转换器，所述电源模块的输入部分与一外接电源连接，所述第一电压转换器的输出部分与所述信号隔离模块相连接，所述第二电压转换模块的输出部分与所述信号调整模块相连接。

2.如权利要求1所述的单通道信号隔离放大装置，其特征在于：所述第一电压转换器输出一单电源电压，所述第二电压转换器输出一双电源电压，所述双电源电压包括正电压和负电压。

3.如权利要求2所述的单通道信号隔离放大装置，其特征在于：所述光耦隔离放大器的输入部分连接所述单电源电压，所述光耦隔离放大器的输出部分连接所述双电源电压中的正电压。

4.如权利要求3所述的单通道信号隔离放大装置，其特征在于：所述信号隔离模块与第一电压转换模块之间还连接有一第三电压转换模块。

5.如权利要求1所述的单通道信号隔离放大装置，其特征在于：所述信号隔离模块输出部分输出一第二电压。

6.如权利要求5所述的单通道信号隔离放大装置，其特征在于：所述待测量电压高于所述第二电压。

7.如权利要求1所述的单通道信号隔离放大装置，其特征在于：所述信号调整模块输入部分输入一差分信号，输出部分输出一单一信号。

8.如权利要求1所述的单通道信号隔离放大装置，其特征在于：所述信号调整模块包括运算放大器OPA551。

9.如权利要求8所述的单通道信号隔离放大装置，其特征在于：所述单一信号类型包括一直流电压或一恒流源。

10.如权利要求9所述的单通道信号隔离放大装置，其特征在于：所述信号调整模块包括一跳线帽。

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