交流电压采样电路设计

jf_f8pIz0xS 2017-12-23 101293

信号处理电子电路图

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描述

本文为大家带来交流电压采样电路设计。

电压转换电路通过霍尔电压传感器CHV-50P实现，如图3-2所示。CHV-50P型电压传感器输出端与原边电路是电隔离的，可测量直流、交流和脉动电压或小电流。磁补偿式测量，过载能力强，性能稳定可靠，易于安装，用于电压测量时，传感器通过与模块原边电路串联的电阻Ru1与被测量电路并联连接，输出电流正比于原边电压。

由于CHV-50P的输入额定电流In1为10mA，本电路检测的电压是220V的交流电压，则

采样电路

电阻Ru1消耗的功率P1，为

采样电路

因此电阻Ru1选择阻值为2.2 K，功率为5W的大功率电阻。另外为了抑制共模干扰，在交流输入侧并联了两个电容C。当然为了更好地消除这些干扰，可以在电压变换电路之前再加隔离变压器，那么电阻Ru1的选择就要对应于经过隔离变压器后电压的改变而改变。

由于CHV-50P的输入额定电流In2为50mA，为了交流电压采样电路检测，必须把输出电流转换为电压，所以在电压传感器的输出侧串联了电阻Ru2。交流电压采样电路采样电压范围-5V~+5V，则

采样电路

由于电阻Ru2消耗功率比较小，电阻Ru2选择上对功率没有特殊的要求。根据选用的电压传感器，交流电压采样电路如下图所示：

采样电路

交流电压采样电路

从上图可以看出系统输出电压的采样电路由四部分组成，第一部分是由TL084的运放构成的射极跟随器，其中R3和C4是说为了抑制干扰，且时间常数《《1 ms，符合实际要求;第二部分是由两个电阻和一个电压源组成的电压偏移电路，因目标信号为交流信号，而经过霍尔传感器采样得出的信号也为交流信号0~士5V，而系统CPU的A/D输入电平要求为0~3.3V，因此，需要进行电压偏移，该电路原理简单，不再赘述。第三部分也为射极跟随器;第四部分为箝位限幅电路，保证采样信号的幅值在0~3.3V之间，满足TMS320LF2407的输入信号要求。

采样电路中，经常用到电压跟随器，电压跟随器，顾名思义，就是输出电压与输入电压是相同的，就是说，电压跟随器的电压放大倍数恒小于且接近1。电压跟随器的显著特点就是，输入阻抗高，而输出阻抗低，一般来说，输入阻抗要达到几兆欧姆是很容易做到的。输出阻抗低，通常可以到几欧姆，甚至更低。在电路中，电压跟随器一般做缓冲级及隔离级。因为，电压放大器的输出阻抗一般比较高，通常在几千欧到几十千欧，如果后级的输入阻抗比较小，那么信号就会有相当的部分损耗在前级的输出电阻中。在这个时候，就需要电压跟随器来从中进行缓冲。起到承上启下的作用。应用电压跟随器的另外一个好处就是，提高了输入阻抗，这样，输入电容的容量可以大幅度减小，为应用高品质的电容提供了前提保证。电压跟随器的另外一个作用就是隔离。

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