～1000Vdc，结合电路本钱和采样精度，咱们规划人员就需求挑选适宜的采样电路计划。昨日，我解说了一种选用电阻分压法来检测高压直流母线电压的办法，这种办法具有电路结构简略、本钱低的优势，但在实践运用中却也存在必定的缺点(详见上一篇文章)。今日，我再解说别的一种高压直流母线电压的采样电路，它能够做到强电和弱电彻底阻隔、绝缘，下降高压部分对低压部分的电磁搅扰，能够极大进步高压直流母线电压采样精度，详细
信号阻隔的办法一般分为磁耦阻隔和光耦阻隔，光耦阻隔运用器材，把发光器材和光敏器材拼装在一起，以光为前言，完成输入和输出之间的电气阻隔。光耦阻隔是一种简略有用的阻隔技能，切断了“地”搅扰的传达途径，有用地按捺了尖峰脉冲和各种噪声搅扰。HCNR200归于电流型光耦阻隔器材，与一般非线性光耦不同，它具有更高的线性度，更高的精度和安稳性。
图1所示高压直流母线组成，Vbus+和Vbus-别离为高压直流母线正极和负极，Vout+和Vout-别离为电压检测电路输出正、负极，Vout+/Vout-能够直接接入A/D转化器或CPU的A/D管脚进行运算处理。线(厂家：AVAGO)内部结构如图2所示，它由发光
D1、反应光电二极管D2和输出光电二极管D3组成，其作业原理为：当驱动电流IF经过发光二极管D1时，D1宣布红外光(伺服光通量)，该光别离照射在D2、D3上，反应光电二极管D2吸收D1的一部分光通量，然后发生操控电流IPD1，该电流用来调理IF以补偿D1的非线性和漂移特性。一起，输出光电二极管D3发生的输出电流IPD2与D1宣布的伺服光通量成线性份额。由芯片标准书可知，输入光敏二极管电流传输比K1 = IPD1 / IF = 0.5%(典型值)，传输增益K3 = IPD2 / IPD1 = 1(典型值)。
详细作业原理剖析：电阻R1～R7、运放U1、线一起构成输入电压电流转化电路，电阻R1～R6的作用是将输入的高压直流母线电压转化为输入电流，选用多个电阻进行串并联是为了增大电气安全间隔以及电阻耐受功率，电容C2能够避免电路发生振动，滤除电路中的毛刺，R7为发光二极管D1的限流电阻，C1为
滤波电容。依据抱负运放“虚短”和“虚断”的概念，有联系式：VU1- = VU1+ = 0，IU1-=0，因而流经电阻R1～R6的电流会直接流向线=[(Vbus+) - (Vbus-)] / (R1//R2 + R3//R4 + R5//R6);IPD1反过来调理运放U1输出及驱动电流IF，使VU1-维持在参阅电压0V，运放U1及其周边器材实质上构成了一个电流并联负反应电路。
电阻R8～R10、运放U2～U3、线一起构成输出电流电压转化电路，由于输出光电二极管D3遭到发光二极管D1的光照，输出电流IPD2也跟着安稳线组成电流电压转化器，将D3电流IPD2转化成电压VU2OUT,且VU2OUT = R8 * IPD2;电容C3与电阻R8并联构成低通
，以滤除线发生的高频噪声;运放U3构成射极跟从器，用来进步检测电路的输出带载才能，阻隔前级输出电路和后级处理电路，终究到达进步电压采样精度的意图;电阻R9、电容C5以及电阻R10、电容C7为传输线路上的滤波电路，用于滤除高频噪声和搅扰;VD1是TVS管，用于后端芯片的过电压维护。因而，图1所示电路输出电压和输入电压之间的转化联系为：[(Vout+) - (Vout-)]=VU2OUT = R8 * IPD2=R8 * IPD1 = R8 * [(Vbus+) - (Vbus-)] / (R1//R2 + R3//R4 + R5//R6);把这个数学表达联系经过反推并转化为程序语言，便可核算出输入端的直流高压。
输入电压电流转化电路与输出电流电压转化电路，即线两头供电电源电气阻隔，分隔不共地，以到达强电和弱电彻底阻隔绝缘，减小高压部分对低压部分的电磁搅扰，别的，为了进步信号分辨率和抗搅扰才能，两头供电均采纳12Vdc电源。
的参数如表1所示，为了进步电压采样精度，部分要害电子元器材的参数核算如下(*非常重要*)：(1)确认最大驱动电流IF值：HCNR200标准书中给出的输入光敏二极管电流传输比K1= IPD1/IF = 0.5%(典型值)，传输增益K3 = IPD2 / IPD1 = 1(典型值)，而测验IPD2、IPD1的电流规模是5nA～50uA，如图3所示;显然在这个区间内，IPD2和IPD1是高度一致的，该区间段对应的IF = 1uA～10mA，所以取最大的IF为10mA;
(2)电阻R1～R6核算：如前所述，IPD1能取的最大值为50uA，这也便是被测输入电压最大时的IPD1，电动汽车高压直流母线≥750Vdc/50uA=15MΩ，因而R1～R6选取相同标准电阻，阻值/功率/精度为10MΩ/1W/1%;
(4)电阻R8核算：由于Vout+/Vout-会直接接入A/D转化器或CPU的A/D管脚进行运算处理，假设后端挑选CPU型号为：
F107VCT6，其内部ADC基准电平VREF拟定为3.3Vdc，为了使检测电路输出不越限，应操控VU2OUT ≤3.3Vdc，即R8≤3.3Vdc / IPD2 = 3.3Vdc / 50uA = 66 KΩ，因而R8阻值/功率/精度选用64.9KΩ/0.1W/1%;(5)运放U1～U3：假如输入直流母线电压较低，经过电流传输、光电感应和电流电压改换后，最终的输出电压起伏或许会比较小，在运放端乃至会呈现截止失真(下限截止)，一起，运放的失调电压、偏置电流对电压采样精度也有很大影响，因而，挑选运放型号为：OPA2171
DR，该运放归于高精度型，输入失调电压典型值为0.25mV，输入偏置电流小于15pA，根本能够满意采样精度的要求。
运用图1电路及表1参数规划的高压直流母线电压检测电路，经过高压直流电源模仿输入，实测0～500Vdc电压规模的采样精度如表2所示，可见该采样电路能完成较高精度的高压直流检测。
表2 依照图1电路及表1参数规划的高压直流母线电压检测电路实测成果比照
在规划电路时还需求留意以下几点：其一，尽管我将线的特性解说的比较清楚了，但我们在运用该电路时仍是需求详细阅览一下芯片HCNR200的标准书;其二，我们要依据详细直流总压检测规模来挑选电阻R1～R6的值，也不限制只运用6只电阻，能够多也能够少(但要满意爬电间隔要求)，假如挑选阻值过大会影响电压低端检测精度，假如挑选阻值过小会导致电阻发热，乃至使IPD1值越限;其三，运放的挑选要特别留意，留意运放的失调电压、偏置电流不能过大，别的许多高精度运放是需求双电源供电(即正、负电源)，假如运放标准书没有指出可支撑单电源供电，千万不要将双电源运放采纳单电源供电，否则的话，轻则影响精度，重则运放不能正常作业。
最终我想告知我们：其实图1所示高压直流检测电路便是现在市场上能够买到的“直流电压改换器”或许叫“直流电压
”的内部电路原理图，单价在200元左右，假如我们把握了该电路即可奇妙的运用在各种操控器中。本文经过运用线能够完成高压直流母线电压的准确检测，以及体系高压部分和低压部分的电气阻隔，有用下降了高压强电对低压弱电的电磁搅扰，一起，由于HCNR200中心传输的是电流信号而非电压信号，消除了大部分电压噪声的影响，极大地进步了电压采样精度。
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