一种电压采样电路的制作方法

本发明属于电压采集领域，具体涉及一种电压采样电路。

背景技术：

随着国家经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。在电力系统中，大量的设备(比如故障指示器等)均需要同时在电网中进行取电和采样：在电网中取电的目的在于获取自身所需要的电能，从而保证设备自身的运行能源提供；而对电网的电能信号进行采样的目的则在于获取电网中电能的实时数据信号，从而对电网的电能质量等进行监控，然而现有采集模块采样精度低且费用昂贵。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种电压采样电路。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供了一种电压采样电路，包括：隔离器、高精度全波整流电路、采样芯片、参考电压输出电路；

所述隔离器连接所述高精度全波整流电路，用于接收交流电网的交流电压输入，并将所述交流电压发送的所述高精度全波整流电路；

所述高精度全波整流电路连接所述采样芯片，用于将所述交流电压转换为直流电压，并将所述直流电压输出到所述采样芯片；

所述参考电压输出电路连接所述采样芯片，用于产生参考电压，并将所述参考电压输出到所述采样芯片；

所述采样芯片用于根据所述直流电压和所述参考电压得到采样信号并输出。

在一个具体实施方式中，所述隔离器为光耦合器。

在一个具体实施方式中，所述高精度全波整流电路包括：

第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第一电容、第一二级管、第二二级管、第一运放、第二运放、第三运放；

所述第一电阻一端连接电压输入端，另一端连接所述第二电阻一端、所述第一二级管负极、所述第一运放反相输入端；所述第一二级管正极连接所述第一运放输出端、所述第二二级管负极，所述第一运放同相输入端连接所述第三电阻一端，所述第三电阻另一端接地；所述第二电阻另一端连接所述第二二级管正极、所述第五电阻一端、所述第八电阻一端；所述第五电阻另一端连接所述第四电阻一端、所述第二运放同相输入端，所述第四电阻另一端连接所述电压输入端；所述第二运放反相输入端连接所述第六电阻一端、所述第七电阻一端，所述第六电阻另一端连接所述第二运放输出端、所述第九电阻一端，所述第七电阻另一端接地；所述第九电阻另一端连接所述第八电阻另一端、所述第十电阻一端、所述第三运放反相输入端；所述第三运放同相输入端连接所述第十一电阻一端，所述第十一电阻另一端接地，所述第三运放输出端连接所述第十电阻另一端、所述第一电容一端、所述电压输出端，所述第一电容另一端接地。

在一个具体实施方式中，所述参考电压输出电路包括：第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第十二电阻、第十三电阻、第三二级管、第四二级管、第五二级管、电压产生芯片；

所述电压产生芯片引脚2连接所述第二电容一端、所述第三电容一端、所述电压输入端，所述第二电容另一端、所述第三电容另一端均接地；所述电压产生芯片引脚1连接第十二电阻一端，所述第十二电阻另一端连接所述第四电容一端、所述第十三电阻一端；所述第四电容另一端连接所述第十三电阻另一端、所述第三二级管正极、所述第四二级管负极；所述第三二级管负极连接所述第五二级管负极、所述第五电容正极、所述电压输入端；所述第四二级管正极、所述第五二级管正极、所述第五电容负极均接地；电压产生芯片引脚6连接参考电压输出接口。

在一个具体实施方式中，所述电压产生芯片的型号为ref198es。

在一个具体实施方式中，所述电压产生芯片引脚6输出电压大小为4.096v。

在一个具体实施方式中，所述采样芯片的型号为mpc3204sesa。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明的电压采样电路采用低成本高速模数转换芯片mcp3204，mcp3204在5v供电条件下最大转换速率为100ksps，符合采样速率要求，mcp3204电压基准4.096v由参考电压输出电路提供，参考电压输出电路流调整率为4×10-6/ma，电压调整率为4×10-6/v，并通过高精度全波整流电路可以实现a相、b相、c相三相同时采集。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种电压采样电路图；

图2为本发明实施例提供的一种高精度全波整流电路图；

图3为本发明实施例提供的一种参考电压输出电路图；

图4为本发明实施例提供的一种采样芯片电路图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一

请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种电压采样电路图，包括：隔离器、高精度全波整流电路、采样芯片、参考电压输出电路；

所述隔离器连接所述高精度全波整流电路，用于接收交流电网的交流电压输入，并将所述交流电压发送的所述高精度全波整流电路；

所述高精度全波整流电路连接所述采样芯片，用于将所述交流电压转换为直流电压，并将所述直流电压输出到所述采样芯片；

所述参考电压输出电路连接所述采样芯片，用于产生参考电压，并将所述参考电压输出到所述采样芯片；

所述采样芯片用于根据所述直流电压和所述参考电压得到采样信号并输出。

在一个具体实施方式中，所述隔离器为光耦合器。

在一个具体实施方式中，请参见图2，图2为本发明实施例提供的一种高精度全波整流电路图，所述高精度全波整流电路包括：第一电阻r31a、第二电阻r32a、第三电阻r33a、第四电阻r35a、第五电阻r36a、第六电阻r37a、第七电阻r38a、第八电阻r39a、第九电阻r40a、第十电阻r41a、第十一电阻r42a、第一电容c34a、第一二级管d1a、第二二级管d2a、第一运放a、第二运放c、第三运放d；

所述第一电阻r31a一端连接电压输入端vac_a，另一端连接所述第二电阻r32a一端、所述第一二级管d1a负极、所述第一运放a反相输入端；所述第一二级管d1a正极连接所述第一运放a输出端、所述第二二级管d2a负极，所述第一运放a同相输入端连接所述第三电阻r33a一端，所述第三电阻r33a另一端接地；所述第二电阻r32a另一端连接所述第二二级管d2a正极、所述第五电阻r36a一端、所述第八电阻r39a一端；所述第五电阻r36a另一端连接所述第四电阻r35a一端、所述第二运放c同相输入端，所述第四电阻r35a另一端连接所述电压输入端vac_a；所述第二运放c反相输入端连接所述第六电阻r37a一端、所述第七电阻r38a一端，所述第六电阻r37a另一端连接所述第二运放c输出端、所述第九电阻r40a一端，所述第七电阻r38a另一端接地；所述第九电阻r40a另一端连接所述第八电阻r39a另一端、所述第十电阻r41a一端、所述第三运放d反相输入端；所述第三运放d同相输入端连接所述第十一电阻r42a一端，所述第十一电阻r42a另一端接地，所述第三运放d输出端连接所述第十电阻r41a另一端、所述第一电容c34a一端、所述电压输出端va，所述第一电容c34a另一端接地。

其中，高精度全波整流电路通过依次设置的三级运放构架，一级运放截去信号vac_a的下半波，并将正半波反相；次级运放将信号vac_a的上半波截去；三级运放构成反相加法器，实现一二级运放输出信号的叠加并反向，得到最终的全波整流电路。

在一个具体实施方式中，请参见图3，图3为本发明实施例提供的一种参考电压输出电路图，所述参考电压输出电路包括：第二电容c2a、第三电容c3a、第四电容c4a、第五电容c5a、第十二电阻r43a、第十三电阻r44a、第三二级管d3a、第四二级管d4a、第五二级管d5a、电压产生芯片u1；

所述电压产生芯片u1引脚2连接所述第二电容c2a一端、所述第三电容c3a一端、所述电压输入端vcc，所述第二电容c2a另一端、所述第三电容c3a另一端均接地；所述电压产生芯片u1引脚1连接第十二电阻r43a一端，所述第十二电阻r43a另一端连接所述第四电容c4a一端、所述第十三电阻r44a一端；所述第四电容c4a另一端连接所述第十三电阻r44a另一端、所述第三二级管d3a正极、所述第四二级管d4a负极；所述第三二级管d3a负极连接所述第五二级管d5a负极、所述第五电容c5a正极、所述电压输入端vcc；所述第四二级管d4a正极、所述第五二级管d5a正极、所述第五电容c5a负极均接地；电压产生芯片u1引脚6连接参考电压输出接口。

在一个具体实施方式中，所述电压产生芯片u1的型号为ref198es。

在一个具体实施方式中，所述电压产生芯片u1引脚6输出电压大小为4.096v。

其中，参考电压输出电路能够为采样芯片提供高精度的电压信号，由于高精度电压在传输过程中极易产生损耗，因此本发明通过第四电容c4a、第五电容c5a、第十二电阻r43a、第十三电阻r44a、第三二级管d3a、第四二级管d4a、第五二级管d5a组成滤波稳压电路，确保该电压能够稳定的输出到采样芯片，从而提供精确的采样结果。

在一个具体实施方式中，请参见图4，所述采样芯片u1的型号为mpc3204sesa。

本发明的电压采样电路采用低成本高速模数转换芯片mcp3204，mcp3204在5v供电条件下最大转换速率为100ksps，符合采样速率要求，mcp3204电压基准4.096v由参考电压输出电路提供，参考电压输出电路流调整率为4×10-6/ma，电压调整率为4×10-6/v，并通过高精度全波整流电路可以实现a相、b相、c相三相同时采集。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。