一种精密直流分量检测电路的制作方法

本实用新型涉及一种精密直流分量检测电路。

背景技术：

在逆变电源中，当输出的交流电流含有的直流分量过大时，不但导致交流电流的谐波增加，而且对交流电机、交流变压器这些含有电感线圈的设备造成偏磁，以致这些设备工作不稳定，严重的话更是烧坏这些设备，所以逆变电源必须加入直流分量检测电路，在交流电流中取出直流分量并采样以控制逆变电源输出正、负半周对称的交流电流。直流分量检测电路的主要特点是将交流信号中的直流分量检测出来。在直流分量检测电路中，通常采用多级RC滤波器或有源滤波器进行滤除交流分量而取出直流分量，以方便有A/D功能的单片机(如ARM、DSP)或A/D芯片采样。

目前广泛使用的直流分量检测电路如图1、2、3所示，其中图1所示是一阶RC低通无源滤波器，图2所示是一阶RC低通有源滤波器、图3所示为两级二阶RC低通有源滤波器，这些传统的直流分量检测电路都有一个共同点就是滤除交流分量不理想，最终得到的直流分量中还含有较大的交流分量。或者是输出对输入的响应延时过长，从而使控制电路不能及时调节。

技术实现要素：

为了克服传统的直流分量检测电路滤除交流分量不理想，最终得到的直流分量中还含有较大的交流分量，或者是输出对输入的响应延时过长，从而使控制电路不能及时调节的不足，本实用新型提供一种精密直流分量检测电路。

本实用新型所采用的技术方案是：一种精密直流分量检测电路，对含有直流分量的交流输入信号u_i进行直流分量检测，包括滤波器，其特征在于：还包括正相放大器和跟随器、差动放大器；所述的交流输入信号u_i分别接所述的正相放大器和跟随器的输入端，所述的正相放大器和跟随器的输出端分别接所述的差动放大器的两个输入端，所述的差动放大器的输出端接所述的滤波器的输入端，所述的滤波器的输出端输出交流输入信号u_i的直流分量。

本实用新型提供一种精密直流分量检测电路对输入信号的交流分量既能彻底地滤除，又能在输入迅速上升或下降的情况，输出达到稳定值所需的时间较短。

进一步的，上述的精密直流分量检测电路中：所述的正相放大器包括运算放大器IC2A、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C9、电感L1、电容C15、电阻R13；

交流输入信号u_i通过电容C9接运算放大器IC2A的同相端、运算放大器IC2A的同相端经过电阻R9接地；运算放大器IC2A的异相端通过电阻R10接地，同时，运算放大器IC2A的异相端通过电阻R11接运算放大器IC2A的输出端，运算放大器IC2A的输出端通过由电感L1和电容C15组成的LC电路后形成正相放大器输出信号U_c，正相放大器输出信U_c号经电阻R13接地。

正向放大器的目的是取出交流分量，隔离直流分量。

进一步的，上述的精密直流分量检测电路中：所述的跟随器包括运算放大器IC2B和电阻R12；交流输入信号u_i通过电阻R12接运算放大器IC2B的同相端，接运算放大器IC2B的异相端接运算放大器IC2B的输出端形成跟随器的输出信号U_d。

跟随器的目的是为了提高输入阻抗，降低输出阻抗，并与正向放大器中IC2A在器件本身对信号的延时起到匹配作用。

进一步的，上述的精密直流分量检测电路中：所述的差动放大器包括运算放大器IC2C、电阻R14、R15、R16、R17；

所述的正相放大器输出信号U_c和跟随器的输出信号U_d分别通过电阻R14和电阻R15接所述的运算放大器IC2C的同相端和异相端；运算放大器IC2C的同相端还通过电阻R16接地，运算放大器IC2C的异相端通过电阻R17接运算放大器IC2C的输出端形成差动放大器的输出信号U_e。

这里的目的是滤除高于50Hz的高频交流分量，并进一步放大直流分量。

进一步的，上述的精密直流分量检测电路中：所述的滤波器为有源滤波器，所述的有源滤波器包括运算放大器IC2D、输入电阻R20、滤波电阻R21、接地电容C13、滤波电容C14；

所述的运算放大器IC2D的同相端接地、异相端通过输入电阻R20接所述的差动放大器的输出信号U_e，所述的运算放大器IC2D的异相端通过滤波电容C14接所述的运算放大器IC2D的输出端；所述的差动放大器的输出信号U_e通过接地电容C13接地，所述的差动放大器的输出信号U_e通过滤波电阻R21接所述的运算放大器IC2D的输出端形成输出信号U_o4。

目的是滤除高于50Hz的高频交流分量，并进一步放大直流分量。

以下将结合附图和实施例，对本实用新型进行较为详细的说明。

附图说明

图1、是现有技术中的一阶RC低通无源滤波电路原理图。

图2、是现有技术中的二阶RC低通有源滤波电路原理图。

图3、是现有技术中的两级二阶RC低通有源滤波器电路原理图。

图4、是本实用新型的直流分量检测电路原理图。

具体实施方式

本实施例是一种精密直流分量检测电路，对含有直流分量的交流输入信号u_i进行直流分量检测，包括滤波器，正相放大器和跟随器、差动放大器；交流输入信号u_i分别接正相放大器和跟随器的输入端，正相放大器和跟随器的输出端分别接差动放大器的两个输入端，差动放大器的输出端接滤波器的输入端，滤波器的输出端输出交流输入信号u_i的直流分量。

如图4所示，本实施例的电路包括三个部分。

第一部分由正相放大器和跟随器两支路组成。

第一支路是正相放大器IC2A，目的是取出交流分量，隔离直流分量。

其中，如图所示，正相放大器电路包括运算放大器IC2A、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C9、电感L1、电容C15、电阻R13。

交流输入信号u_i通过电容C9接运算放大器IC2A的同相端、运算放大器IC2A的同相端经过电阻R9接地；运算放大器IC2A的异相端通过电阻R10接地，同时，运算放大器IC2A的异相端通过电阻R11接运算放大器IC2A的输出端，运算放大器IC2A的输出端通过由电感L1和电容C15组成的LC电路后形成正相放大器输出信号U_c，正相放大器输出信U_c号经电阻R13接地。

第二支是跟随器包括IC1B，目的是为了提高输入阻抗，降低输出阻抗，并与IC2A在器件本身对信号的延时起到匹配作用。u_i从IC2B的第5脚输入，由第7脚输出u_d。

跟随器包括运算放大器IC2B和电阻R12；交流输入信号u_i通过电阻R12接运算放大器IC2B的同相端，接运算放大器IC2B的异相端接运算放大器IC2B的输出端形成跟随器的输出信号U_d。

第二部分电路由差动放大器组成，目的是取出直流分量并放大，消除交流分量，图4中，R₁₄＝R₁₅、R₁₆＝R₁₇。

如图4所示，差动放大器包括运算放大器IC2C、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17；正相放大器输出信号U_c和跟随器的输出信号U_d分别通过电阻R14和电阻R15接运算放大器IC2C的同相端和异相端；运算放大器IC2C的同相端还通过电阻R16接地，运算放大器IC2C的异相端通过电阻R17接运算放大器IC2C 的输出端形成差动放大器的输出信号U_e。

第三部分电路由二阶RC有源滤波器组成，目的是滤除高于50Hz的高频交流分量，并进一步放大直流分量。

有源滤波器包括运算放大器IC2D、输入电阻R20、滤波电阻R21、接地电容C13、滤波电容C14；运算放大器IC2D的同相端接地、异相端通过输入电阻R20接差动放大器的输出信号U_e，运算放大器IC2D的异相端通过滤波电容C14接运算放大器IC2D的输出端；差动放大器的输出信号U_e通过接地电容C13接地，差动放大器的输出信号U_e通过滤波电阻R21接运算放大器IC2D的输出端形成输出信号U_o4。