CN204789742U - 一种电压采样调理电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电压采样调理电路，包括整流稳压电路和调理电路；整流稳压电路中，稳压二极管D1负极通过串联的电容C1和电阻R1连到火线，稳压二极管D1与电容C1的公共端连接到二极管D2正极，二极管D2负极通过电容C2与稳压二极管D2的正极连到零线，所述二极管D2和所述电容C2的公共端作为直流电输出端；调理电路中，运算放大器IC2第三端通过串联的电阻R4和电阻R5连到参考地端，电阻R4和电阻R5的公共端连接到运算放大器IC2的第五端。该电压采样调理电路，具有结构简单、A/D采样电路的输入电压范围可调、采样精度较高的优点。

Description

一种电压采样调理电路

技术领域

本实用新型涉及信号采样领域，特别是一种电压采样调理电路。

背景技术

电子设备和非线性负载的大量使用，对电能造成的污染越来越严重，电能质量成为电力部门和用户日益关注的问题。一般来说，电能质量包括电压质量、电流质量、供电质量和用电质量等，这就需要通过电能信息采集装置去采集电能信息数据，然后对采集到的电能信息数据进行处理和分析，从而可以判断电能质量。

电能信息采集过程中，首先，将高电压转换成低电压，一般通过电压互感器、电流互感器，其次，将交流电变成直流电，通常全波整流桥电路进行整流，最后，在采样前加入调理电路，用于将低压的待测信号通过放大、滤波等操作转换成A/D采集设备能够识别的标准信号，调理电路一般采用运算放大器、RC滤波电路。但是，将高电压转换成低电压采用的高频电压互感器和电流互感器结构庞大、复杂，与其后的负载在一起会产生很明显的电磁干扰；普通的放大滤波调理电路输出电压范围有限，无法对输入信号大小进行调整，采样精度不高。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型公开的一种电压采样调理电路，解决了现有技术中调理电路输出电压范围有限、无法对输入电压大小进行调整、采样精度不高的问题，具有结构简单、A/D采样电路输入电压范围可调、采样精度较高的优点。

本实用新型提供的技术方案为：一种电压采样调理电路，包括滤波电路，所述滤波电路一端通过整流稳压电路连接到交流电，另一端通过调理电路连接到A/D采样电路；其中，所述整流稳压电路包括电阻R1，电容C1、C2，稳压二极管D1，二极管D2；所述稳压二极管D1负极通过串联的所述电容C1和所述电阻R1连接到火线，所述稳压二极管D1与所述电容C1的公共端连接到所述二极管D2的正极，所述二极管D2负极通过所述电容C2与所述稳压二极管D2的正极连接到零线，所述二极管D2和所述电容C2的公共端作为直流电输出端连接到所述滤波电路的输入端；所述调理电路包括运算放大器IC2，电阻R4、R5，所述运算放大器IC2的第一端连接到所述滤波器的输出端，第二端连接电源，第四端连接参考地端，第三端通过串联的所述电阻R4和所述电阻R5连接到参考地端，所述电阻R4和所述电阻R5的公共端连接到所述运算放大器IC2的第五端；所述运算放大器IC2的第三端和所述电阻R4的公共端连接到所述A/D采样电路。

优选的，所述滤波电路是有源低通滤波电路。

优选的，所述有源低通滤波电路包括电阻R2、R3，电容C3、C4，运算放大器IC1，所述运算放大器IC1第一端通过串联的所述电阻R3和所述电阻R2连接到所述整流稳压电路的输出端，第二端连接电源，第四端连接参考地端，第三端分别连接到第五端、电容C4的一端、所述调理电路的输入端；所述电容C4的另一端连接到所述电阻R2和所述电阻R3的公共端。

优选的，所述运算放大器IC1第二端与电源之间设有第二滤波电路，所述运算放大器IC2第二端与电源之间设有第三滤波电路。

优选的，所述第二滤波电路包括电容C5、C6，电感L1，所述电容C5和所述电容C6并联，并联的第一公共端分别连接到电源和所述运算放大器IC1的第二端，并联的第二公共端连接到参考地端。

优选的，所述第三滤波电路包括电容C7、C8，电感L2，所述电容C7和所述电容C8并联，并联的第一公共端分别连接到电源和所述运算放大器IC2的第二端，并联的第二公共端连接到参考地端。

优选的，所述电阻R4是1kΩ，所述电阻R5是2kΩ。

本实用新型相较于现有技术的有益效果是：

(1)本实用新型提供一种电压采样调理电路，包括整流稳压电路和调理电路；所述整流稳压电路包括电阻R1，电容C1、C2，稳压二极管D1，二极管D2，结构简单，消耗电流较小；所述调理电路包括运算放大器IC2，电阻R4、R5，通过电阻R4和电阻R5的阻值可调整电压采样电路的输入电压的范围，提高了电压采样的精度。

(2)本实用新型提供一种电压采样调理电路，包括有源低通滤波器，所述有源低通滤波器包括电阻R2、R3，电容C3、C4，运算放大器IC1；通过所述有源低通滤波器，可以有效地滤除所述整流稳压电路带来的电压波动和高频谐波。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例提供的电压采样调理电路图；

图2是本实用新型另一种实施例提供的电压采样调理电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

实施例1

本实用新型提供一种电压采样调理电路，由图1可知，所述电压采样调理电路包括滤波电路200，滤波电路200一端通过整流稳压电路100连接到交流电，另一端通过调理电路300连接到A/D采样电路。

整流稳压电路100包括电阻R1，电容C1、C2，稳压二极管D1，二极管D2；稳压二极管D1负极通过串联的电容C1和电阻R1连接到火线，稳压二极管D1与电容C1的公共端连接到二极管D2的正极，二极管D2负极通过电容C2与稳压二极管D2的正极连接到零线，二极管D2和电容C2的公共端作为直流电输出端连接到滤波电路200的输入端。整流稳压电路100的稳压二极管D1在其导通方向上通过输入电容C1接入交流电源，而在其阻断方向上限制电流，使得后接入的电容C2重新充电，从而使输出电压稳定，将交流电源转换成输出稳定电压的直流电，相对于现有技术中用电压互感器、电流互感器、桥式整流电路进行整流的电路结构复杂，本实施例中的整流稳压电路100具有结构简单、消耗电流较小的优点。

调理电路300包括运算放大器IC2，电阻R4、R5，运算放大器IC2的第一端连接到所述滤波器的输出端，第二端连接电源，第四端连接参考地端，第三端通过串联的电阻R4和电阻R5连接到参考地端，电阻R4和电阻R5的公共端连接到运算放大器IC的第五端；运算放大器IC的第三端和电阻R4的公共端作为调理电路300的输出端连接到A/D采样电路。该调理电路300中，设经过滤波电路100的输出电压是Uin、运算放大器IC的第三端和电阻R4的公共端作为调理电路300的输出端输出电压是Uo，那么，根据运算放大器IC2的运放规律可以得出，Uo＝Uin(R4/R5+1)，即通过电阻R4和电阻R5可以调整A/D采样电路输入电压的范围。本实施例中，优选的实施方式是，电阻R4是1kΩ，电阻R5是2kΩ，此时，Uo＝1.5Uin，那么，Uo的可调范围是0-1.5Uin，使得后面的A/D采样电路具有一个范围可调的输入电压的同时，0-1.5Uin的范围更加有利于提高A/D采样电路的采样精度。

作为本实施例的一种实施方式，滤波电路200是有源低通滤波电路。相对于普通LC无源滤波电路滤除谐波的频率范围有限、固定，有源低通滤波电路可以滤除多频率的高频谐波，更有利于输出稳定的直流电。作为本实施方式的优选实施方式，有源低通滤波电路包括电阻R2、R3，电容C3、C4，运算放大器IC1。其中，电阻R2、R3是限流电阻，R1＝1kΩ,R2＝0.47kΩ；电容电容C1、C2用于滤除电流中的交流成分，C1＝0.8pF,C2＝10uF；运算放大器IC1第一端通过串联的电阻R3和电阻R2连接到所述整流稳压电路的输出端，第二端连接电源，第四端连接参考地端，第三端分别连接到第五端、电容C4的一端、所述调理电路300的输入端；电容C4的另一端连接到电阻R2和电阻R3的公共端。采用本实施例的有源低通滤波电路，可以滤除20KHz以上的高频谐波，提高了功率因素。

实施例2

如图2所示，本实施例提供一种电压采样调理电路，与实施例1不同的是，滤波电路200的运算放大器IC1第二端与电源之间设有第二滤波电路，调理电路300的运算放大器IC2第二端与电源之间设有第三滤波电路。运放电源是直流稳压供电，需要抑制高频干扰源，第二滤波电路和第三滤波电路用于运算放大器IC1和运算放大器IC2接入电源时弥补稳压电源瞬态响应慢的缺陷，减少浪涌电流对直流电压的干扰。

作为本实施例的优选实施方式，所述第二滤波电路包括电容C5、C6，电感L1，所述电容C5和所述电容C6并联，并联的第一公共端分别连接到电源和运算放大器IC1的第二端，并联的第二公共端连接到参考地端；所述第三滤波电路包括电容C7、C8，电感L2，所述电容C7和所述电容C8并联，并联的第一公共端分别连接到电源和运算放大器IC2的第二端，并联的第二公共端连接到参考地端，其中，C5＝C6＝C7＝C8＝4.7uF，L1＝L2＝10mH。通过在电源和运算放大器之间并联两个电容后再串联一个电感，可以很好地减少浪涌电流对直流电压的干扰。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种电压采样调理电路，其特征在于，包括：滤波电路，所述滤波电路一端通过整流稳压电路连接到交流电，另一端通过调理电路连接到A/D采样电路；其中，

所述整流稳压电路包括电阻R1，电容C1、C2，稳压二极管D1，二极管D2；所述稳压二极管D1负极通过串联的所述电容C1和所述电阻R1连接到火线，所述稳压二极管D1与所述电容C1的公共端连接到所述二极管D2的正极，所述二极管D2负极通过所述电容C2与所述稳压二极管D2的正极连接到零线，所述二极管D2和所述电容C2的公共端作为直流电输出端连接到所述滤波电路的输入端；

所述调理电路包括运算放大器IC2，电阻R4、R5，所述运算放大器IC2的第一端连接到所述滤波电路的输出端，第二端连接电源，第四端连接参考地端，第三端通过串联的所述电阻R4和所述电阻R5连接到参考地端，所述电阻R4和所述电阻R5的公共端连接到所述运算放大器IC2的第五端；所述运算放大器IC2的第三端和所述电阻R4的公共端连接到所述采样电路。

2.如权利要求1所述的电压采样调理电路，其特征在于，所述滤波电路是有源低通滤波电路。

3.如权利要求2所述的电压采样调理电路，其特征在于，所述有源低通滤波电路包括电阻R2、R3，电容C3、C4，运算放大器IC1，所述运算放大器IC1第一端通过串联的所述电阻R3和所述电阻R2连接到所述整流稳压电路的输出端，第二端连接电源，第四端连接参考地端，第三端分别连接到第五端、电容C4的一端、所述调理电路的输入端；所述电容C4的另一端连接到所述电阻R2和所述电阻R3的公共端。

4.如权利要求1-3任一项中所述的电压采样调理电路，其特征在于，所述运算放大器IC1第二端与电源之间设有第二滤波电路，所述运算放大器IC2第二端与电源之间设有第三滤波电路。

5.如权利要求4所述的电压采样调理电路，其特征在于，所述第二滤波电路包括电容C5、C6，电感L1，所述电容C5和所述电容C6并联，并联的第一公共端分别连接到电源和所述运算放大器IC1的第二端，并联的第二公共端连接到参考地端。

6.如权利要求4所述的电压采样调理电路，其特征在于，所述第三滤波电路包括电容C7、C8，电感L2，所述电容C7和所述电容C8并联，并联的第一公共端分别连接到电源和所述运算放大器IC2的第二端，并联的第二公共端连接到参考地端。

7.如权利要求5或6中所述的电压采样调理电路，其特征在于，所述电阻R4是1kΩ，所述电阻R5是2kΩ。