CN217133258U - 一种高电压脉冲大电流状态检测电路 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种高电压脉冲大电流状态检测电路，包括隔离变压器、AC/DC电源、罗柯线圈、积分器、信号检测板；隔离变压器输出端与AC/DC电源输入端连接；AC/DC电源输出端与信号检测板输入端连接；AC/DC电源输出端还与积分器输入端连接；积分器输入端还与罗柯线圈输出端连接；积分器输出端与信号检测板连接，信号检测板包括第一放大信号模块、第一光信号输出模块、第一继电器，第一继电器输出端与第一放大信号模块输入端电连接，第一放大信号模块输出端与第一光信号输入端电连接。其通过检测电流阈值输出的光信号开关量判断支路是否正常导通，以光纤传输的方式来保障控制回路安全。

Description

一种高电压脉冲大电流状态检测电路

技术领域

本申请涉及电流状态检测领域，尤其涉及一种高电压脉冲大电流状态检测电路。

背景技术

在一些大功率电磁脉冲应用的场合中，一般通过高压电容缓慢充电积蓄能量，并由晶闸管开关对负载放电的方式将能量传送到负载中。电容的充电电压通常高达20KV，放电电流峰值为5-15KA，具有短时间电流大的特性。目前常用高电压大功率晶闸管的通态平均电流最大为6KA，具备短时间的单次过流能力，因此对于需要15KA电流的应用，放电电路需由三个晶闸管支路并联实现。若其中一个或两个支路未开通，则会导致电流由开通的支路承担，此种情况多次出现极易造成晶闸管过电流损坏。

确认每次放电时各支路的开通情况是电路安全运行的重要保障。传统检测方式采用检测放电时各支路的电流峰值来判断支路是否导通，电路采用模拟量传输，信号电缆布线在高压环境中，极易造成因机械冲击损坏而导致的高压串入信号中，造成控制回路完全损坏。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提出了一种高电压脉冲大电流状态检测电路，其通过检测电流阈值输出的光信号开关量即可检测支路是否正常开通，以此避免高压串入控制回路中，保障控制回路安全。

根据本申请的一方面，提供了一种高电压脉冲大电流状态检测电路，包括隔离变压器、AC/DC电源、罗柯线圈、积分器、信号检测板；

所述隔离变压器输出端与所述AC/DC电源输入端电连接；

所述AC/DC电源输出端与所述信号检测板输入端电连接；

所述AC/DC电源输出端还与所述积分器输入端电连接；

所述积分器输入端还与所述罗柯线圈输出端电连接；

所述积分器输出端与所述信号检测板输入端电连接；

所述信号检测板包括第一放大信号模块、第一光信号输出模块、第一继电器；

所述第一继电器输出端与所述第一放大信号模块输入端电连接；

所述第一放大信号模块输出端与所述第一光信号输出端电连接。

在一种可能的实现方式中，所述第一放大信号模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电位器、第一电容、第二电容、第三电容、第一集成运算放大器、第一三极管；

所述第一电阻与所述第一集成运算放大器的同相输入端电连接；

所述第一电位器的输出端与所述第一集成运算放大器的反相输入端电连接，所述第一电容与所述第一电位器并联；

所述第一集成运算放大器的输出端与所述第三电阻电连接，所述第二电阻与所述第二电容分别于所述第一集成运算放大器并联，所述第三电阻与所述第一三极管的输入端电连接；

所述第三电容一端与所述第三电阻连接，另一端与所述第一三极管输出端连接；

所述第一三极管的输出端与所述第一光信号输出模块的输入端电连接。

在一种可能的实现方式中，所述第一光信号输出模块包括第一光纤发送器、第四电阻、第五电阻、第四电容、第一二极管；

所述第一光纤发送器的输出端与所述第四电阻连接，所述第四电阻与所述第五电阻并联，所述第五电阻与所述第一二极管的输入端电连接，所述第一二极管的输出端与所述第一光纤发送器的输入端电连接，所述第四电容与所述第一光纤发送器并联。

在一种可能的实现方式中，所述信号检测板还包括第二放大信号模块，第二光信号输出模块；

所述第二放大信号模块包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第二电位器、第五电容、第六电容、第二集成运算放大器、第二三极管；

所述第六电阻与所述第二集成运算放大器的同相输入端电连接；

所述第二电位器的输出端与所述第二集成运算放大器的反相输入端电连接，所述第五电容与所述第二电位器并联；

所述第二集成运算放大器的输出端与所述第八电阻连接，所述第七电阻与所述第六电容分别与所述第二集成运算放大器并联，所述第八电阻与所述第二三极管的输入端电连接；

所述第七电容一段与所述第八电阻连接，另一端与所述第二三极管输出端连接；

所述第二三极管的输出端与所述第二光信号输出端模块的输入端电连接。

在一种可能的实现方式中，所述第二光信号输出模块包括第二光纤发送器、第九电阻、第十电阻、第八电容、第二二极管；

所述第二光纤发送器的输出端与所述第九电阻连接，所述第九电阻与所述第十电阻并联，所述第十电阻与所述第二二极管的输入端电连接，所述第二二极管的输出端与所述第二光纤发送器的输入端电连接，所述第八电容与所述第二光纤发送器并联。

在一种可能的实现方式中，所述信号检测板还包括电源模块；

所述电源模块包括第二继电器、三端稳压器、第九电容；

所述第二继电器的输出端与所述三端稳压器的输入端电连接；

所述三端稳压器的输出端与所述第九电容连接；

所述第九电容的另一端与所述第二继电器的输入端连接。

在一种可能的实现方式中，所述隔离变压器为30KV隔离变压器，其输出信号采用光纤传输。

本申请实施例高压脉冲大电流状态检测电路使用光信号输出的方式检测电路导通情况，信号检测板根据电流信号大小输出光信号开关量实现检测，由此，解决传统电路采用模拟量传送，信号电缆处于高压环境中以导致的控制回路易损坏的问题。综上所述，以光信号输出的方式进行电路导通情况的检测，可保障控制回路安全。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本申请的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本申请的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本申请的原理。

图1示出本申请实施例的高电压脉冲大电流状态检测电路装置的电路图；

图2示出本申请实施例的高电压脉冲大电流状态检测电路装置的信号检测板的工作电路图；

图3示出本申请实施例的高电压脉冲大电流检测电路装置的信号检测板电源模块的电路图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本申请的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

其中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请或简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本申请，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本申请同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本申请的主旨。

图1示出本申请实施例的高电压脉冲大电流状态检测电路的电路图。图2 示出本申请实施例的高电压脉冲大电流状态检测电路的信号检测板的工作电路图。如图1或图2所示，该高电压脉冲大电流状态检测电路用于检测电路导通情况，该检测电路包括隔离变压器110、AC/DC电源120、罗柯线圈130、积分器140、信号检测板150，其中，隔离变压器110输出端电连接在AC/DC 电源120输入端，AC/DC电源120输出端与信号检测板150输入端电连接，AC/DC电源120输出端还与积分器140输入端电连接，积分器140输入端还与罗柯线圈130输出端电连接，积分器140输出端与信号检测板150输入端电连接。信号检测板150包括第一放大信号模块151、第一光信号输出模块152、第一继电器J1，第一继电器J1输出端与第一放大信号模板151输入端电连接，第一放大信号模板151输出端与第一光信号输出模块152的输出端电连接。

本申请实施例检测电路在进行工作时，首先电源通过30KV隔离变压器 110，经由AC/DC电源120整流成24V直流电源，整流后的24V直流电源用于给积分器140和信号检测板150供电，其中罗柯线圈130采用穿芯电缆方式检测电流信号，并通过积分器140将0-8KA的电流信号变换成0-5V信号传送到信号检测板150，由信号检测板150对0-5V信号进行比对，最终通过第一光信号输出模块152发出光信号，由此判断电路导通情况。本申请实施例检测电路的检测通过信号检测板进行完成，并通过光信号输出的形式即可实现对电路导通情况的检测，有效保证控制回路安全。

在一种可能的实现方式中，第一放大信号模块151包括第一电阻R12、第二电阻R14、第三电阻R15、第一电位器W1、第一电容C12、第二电容C13、第三电容C14、第一集成运算放大器U2A、第一三极管U3，第一电阻R12与第一集成运算放大器U2A的同相输入端电连接，第一电位器W1的输出端与第一集成运算放大器U2A的反相输入端电连接，第一电容C12与第一电位器 W1并联。第一集成运算放大器U2A的输出端与第三电阻R15电连接，第二电阻R14与第二电容C13分别与第一集成运算放大器U2A并联，第三电阻R15与第一三极管U3的输入端电连接。第三电容C14一端与第三电阻R15连接，另一端与第一三极管U3输出端连接。第一三极管U3的输出端与第一光信号输出模块152的输入端电连接。

此处，需要说明的是，积分器140转换后的0-5V信号，由第一继电器引入信号检测板150，其中在第一放大信号模块151中，第一集成运算放大器 U2A对第一电位器W1的两端电压和信号检测板150内输入的0-5V信号进行对比，当输入信号大于第一电位器W1的两端电压即1.25V时，第一集成运算放大器U2A输出高电平至第一光信号输出模块152。

在一种可能的实现方式中，第一光信号输出模块152包括第一光纤发送器Q1、第四电阻R16、第五电阻R17、第四电容C15、第一二极管DW1。第一光纤发送器Q1的输出端与第四电阻R16连接，第四电阻R16与第五电阻R17 并联，第五电阻R17与第一二极管DW1的输入端电连接，第一二极管DW1的输出端与第一光纤发送器Q1的输入端电连接，第四电容C15与第一光纤发送器Q1并联。

此处，应当指出的是，当第一集成运算放大器U2A输出高电平至第一光信号输出模块152中后，其中的第一三极管U3导通第一光纤发送器Q1发出光信号，此时表明控制回路为正常导通。

更进一步的，在一种可能的实现方式中，信号检测板150还包括第二放大信号模块153，第二光信号输出模块154。第二放大信号模块153包括第六电阻R22、第七电阻R24、第八电阻R25、第二电位器W2、第五电容C22、第六电容C23、第二集成运算放大器U2B、第二三极管U4。第六电阻R22与第二集成运算放大器U2B的同相输入端电连接。第二电位器W2的输出端与第二集成运算放大器U2B的反相输入端电连接，第五电容C22与第二电位器W2 并联。第二集成运算放大器U2B的输出端与第八电阻R25连接，第七电阻R24 与第六电容C23分别与第二集成运算放大器U2B并联，第十电阻R27与第二三极管U4的输入端电连接。第七电容C24一端与第八电阻R25连接，另一端与第二三极管U4输出端连接。第二三极管U4的输出端与第二光信号输出模块 154的输入端电连接。

此处，需要指出的是，当积分器150转换后的0-5V信号，由第一继电器 J1引入信号检测板150，其中在第二放大信号模块153中，第二集成运算放大器U2B对第二电位器W2两端的电压和信号检测板150内输入的0-5V信号进行对比，当输入信号大于第二电位器W2的两端电压即3.75V时，第二集成运算放大器U2B输出高电平至第二光信号输出模块154。

在一种可能的实现方式中，第二光信号输出模块154包括第二光纤发送器Q2、第九电阻R26、第十电阻R27、第八电容C25、第二二极管DW2。第二光纤发送器Q2的输出端与第九电阻R26连接，第九电阻R26与第十电阻R27 并联，第十电阻R27与第二二极管DW2的输入端电连接，第二二极管DW2的输出端与第二光纤发送器Q2的输入端电连接，第八电容C25与第二光纤发送器Q2并联。

此处，应当指出的是，当第二集成运算放大器U2B输出高电平至第二光信号输出模块154中后，其中的第二三极管U4导通第二光纤发送器Q2发出光信号，此时表明控制回路存在支路尚未开通。

如图3所示，在一种可能的实现方式中，信号检测板150还包括电源模块 155，电源模块155包括第二继电器J2、三端稳压器LM7812、第九电容C2。第二继电器J2输出端与三端稳压器LM7812的输入端电连接，三端稳压器 LM7812的输出端与第九电容C2连接，第九电容C2的另一端与第二继电器J2 的输入端连接。

此处，应当指出的是，信号检测板150的24V电源由第二继电器J2引入，并通过其中的三端稳压器LM7812转换为12V电源供给信号检测板150使用。

在一种可能的实现方式中，隔离变压器110为30KV隔离变压器，其输出信号采用光纤传输。需要说明的是，隔离变压器110将主回路与控制回路隔离，有效改善发生电动冲击造成电缆头***等因素，采用光纤传输信号增强了***的绝缘能力。

综上所述，本申请实施例检测电路的检测通过光信号传输的方式完成，当各支路正常导通时，信号检测板150输出的信号为大于1.25V的开关信号，当存在某个支路未导通时，信号检测板150输出的信号为大于3.75V的开关信号，即通过检测电流阈值输出光信号开关量来判断支路是否正常导通，无需检测放电时各个支路的电流峰值，以此保证控制回路安全。

以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (7)

1.一种高电压脉冲大电流状态检测电路，其特征在于，包括：隔离变压器、AC/DC电源、罗柯线圈、积分器、信号检测板；

所述隔离变压器输出端与所述AC/DC电源输入端电连接；

所述AC/DC电源输出端与所述信号检测板输入端电连接；

所述AC/DC电源输出端还与所述积分器输入端电连接；

所述积分器输入端还与所述罗柯线圈输出端电连接；

所述积分器输出端与所述信号检测板输入端电连接；

所述信号检测板包括第一放大信号模块、第一光信号输出模块、第一继电器；

所述第一继电器输出端与所述第一放大信号模块输入端电连接；

所述第一放大信号模块输出端与所述第一光信号输入端电连接。

2.根据权利要求1所述的高电压脉冲大电流状态检测电路，其特征在于，所述第一放大信号模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电位器、第一电容、第二电容、第三电容、第一集成运算放大器、第一三极管；

所述第一电阻与所述第一集成运算放大器的同相输入端电连接；

所述第一电位器的输出端与所述第一集成运算放大器的反相输入端电连接，所述第一电容与所述第一电位器并联；

所述第一集成运算放大器的输出端与所述第三电阻电连接，所述第二电阻与所述第二电容分别与所述第一集成运算放大器并联，所述第三电阻与所述第一三极管的输入端电连接；

所述第三电容一端与所述第三电阻连接，另一端与所述第一三极管输出端连接；

所述第一三极管的输出端与所述第一光信号输出模块的输入端电连接。

3.根据权利要求1所述的高电压脉冲大电流状态检测电路，其特征在于，所述第一光信号输出模块包括第一光纤发送器、第四电阻、第五电阻、第四电容、第一二极管；

所述第一光纤发送器的输出端与所述第四电阻连接，所述第四电阻与所述第五电阻并联，所述第五电阻与所述第一二极管的输入端电连接，所述第一二极管的输出端与所述第一光纤发送器的输入端电连接，所述第四电容与所述第一光纤发送器并联。

4.根据权利要求1所述的高电压脉冲大电流状态检测电路，其特征在于，所述信号检测板还包括第二放大信号模块，第二光信号输出模块；

所述第二放大信号模块包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第二电位器、第五电容、第六电容、第七电容、第二集成运算放大器、第二三极管；

所述第六电阻与所述第二集成运算放大器的同相输入端电连接；

所述第二电位器的输出端与所述第二集成运算放大器的反相输入端电连接，所述第五电容与所述第二电位器并联；

所述第二集成运算放大器的输出端与所述第八电阻连接，所述第七电阻与所述第六电容分别与所述第二集成运算放大器并联，所述第八电阻与所述第二三极管的输入端电连接；

所述第七电容一端与所述第八电阻连接，另一端与所述第二三极管输出端连接；

所述第二三极管的输出端与所述第二光信号输出模块的输入端电连接。

5.根据权利要求4所述的高电压脉冲大电流状态检测电路，其特征在于，所述第二光信号输出模块包括第二光纤发送器、第九电阻、第十电阻、第八电容、第二二极管；

所述第二光纤发送器的输出端与所述第九电阻连接，所述第九电阻与所述第十电阻并联，所述第十电阻与所述第二二极管的输入端电连接，所述第二二极管的输出端与所述第二光纤发送器的输入端电连接，所述第八电容与所述第二光纤发送器并联。

6.根据权利要求1至5任一项所述的高电压脉冲大电流状态检测电路，其特征在于，所述信号检测板还包括电源模块；

所述电源模块包括第二继电器、三端稳压器、第九电容；

所述第二继电器输出端与所述三端稳压器的输入端电连接；

所述三端稳压器的输出端与所述第九电容连接；

所述第九电容的另一端与所述第二继电器的输入端连接。

7.根据权利要求1至5任一项所述的高电压脉冲大电流状态检测电路，其特征在于，所述隔离变压器为30KV隔离变压器，其输出信号采用光纤传输。

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