電壓電流采樣電路設(shè)計

1、常用采樣電路設(shè)計方案比較配電網(wǎng)靜態(tài)同步補償器(DSTATCOM )系統(tǒng)總體硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。由圖2-1可知DSTATCOM的系統(tǒng)硬件大致可以分成三部分，即 主電路部分、控制電路部分、以與介于主電路和控制電路之間的檢測與驅(qū) 動電路。其中采樣電路包括3路交流電壓、6路交流電流、2路直流電壓和2 路直流電流、電網(wǎng)電壓同步信號。3路交流電壓采樣電路即采樣電網(wǎng)三相電壓信號；6路交流電流采樣電路分別為電網(wǎng)側(cè)三相電流和補償側(cè)三相電 流的電流采樣信號；2路直流電壓和2路直流電流的采樣電路DSTATCOM 的橋式換流電路的直流側(cè)電壓信號和電流信號；電網(wǎng)電壓同步信號采樣電路即電網(wǎng)電壓同步信號。主電路電路

2、控制電路11Ni電壓電-J1V4|流信號驅(qū)動 電路圖2-1 DSTATCOM系統(tǒng)總體硬件結(jié)構(gòu)框圖1.1常用電網(wǎng)電壓同步采樣電路與其特點常用電網(wǎng)電壓采樣電路 1從D-STATCOM的工作原理可知，當(dāng)逆變器的輸出電壓矢量與電網(wǎng)電壓矢量幅值大小相等，方向相同時，連接電抗器內(nèi)沒有電流流動，而D-STATCOM工作在感性或容性狀態(tài)都可由調(diào)節(jié)以上兩矢量的夾角來進行控制，因此，逆變器輸出的電壓矢量的幅值與方向的調(diào)節(jié)都是以電網(wǎng)電壓的幅值和方向作為參考的， 因此，系統(tǒng)電壓與電網(wǎng)電壓的同步問題就顯得尤為重要。圖2-2同步信號產(chǎn)生電路1從圖2-2所示同步電路由三部分組成，第一部分是由電阻、電容組成的RC濾波環(huán)節(jié)，為

3、減小系統(tǒng)與電網(wǎng)的相位誤差，該濾波環(huán)節(jié)的時間常數(shù)應(yīng) 遠小于系統(tǒng)的輸出頻率，即該誤差可忽略不計。其中R5=1 K ,C4 = 15pF， 則時間常數(shù)-:- Yvl ms，因此符合設(shè)計要求；第二部分由電壓比較器LM311構(gòu)成，實現(xiàn)過零比較；第三部分為上拉箝位電路， 之后 再經(jīng)過兩個非門，以增強驅(qū)動能力，滿足TMS320LF2407的輸入信號要 求1。常用電網(wǎng)電壓采樣電路 2常用電網(wǎng)電壓同步信號采樣電路 2如圖2-3所示。ADMC401芯片的脈寬調(diào)制PWM發(fā)生器有專門的PWMSYNC引腳，它產(chǎn)生與幵關(guān)頻率同步的脈寬調(diào)制PWM的同步脈沖信號圖2-3同步信號發(fā)生電路2圖2-3中的輸入端信號取自a相的檢測電

4、壓，經(jīng)過過零檢測電路后得到 正負兩個電平，隨后進入光電隔離TLP521產(chǎn)生高電平和低電平進入D觸發(fā)器MC14538的正的觸發(fā)使能輸入引腳 A，當(dāng)A為高電平時，輸出 引腳Q輸出一個脈沖，這個脈沖寬度由電阻Ri。和電容C決定。當(dāng)然這里希望脈沖寬度越小越好，否則將影響STATCOM的輸出電壓與其接入點電壓的同步。與此同時，可以通過設(shè)置ADMC401 的內(nèi)部寄存器PWMSYNCWT 寄存器與信號脈沖相匹配2。常用電網(wǎng)電壓采樣電路3電網(wǎng)電壓同步電路可以實現(xiàn)精確的過零點檢測，并輸出高電平，將輸出信號脈沖的上升沿輸入捕獲單元三即可獲得同步信號。圖2-4即為一種常見的電網(wǎng)電壓同步信號產(chǎn)生電路。h圖2-4同步信

5、號產(chǎn)生電路3圖2-4所示同步電路由三部分組成，第一部分是由電阻、滑線變阻器和電壓比較器LM353組成的緩沖環(huán)節(jié)。第二部分由電壓比較器 LM353構(gòu)成，實現(xiàn)過零比較。最后一部分為輸入DSP系統(tǒng)箝位保護電路3常用電網(wǎng)電壓采樣電路 4常用網(wǎng)電壓同步信號產(chǎn)生電路 4如圖2-5所示:圖2-5同步信號產(chǎn)生電路4圖2-5所示同步電路由兩部分組成，第一部分是由電阻、電容組成的RC濾波環(huán)節(jié)，為減小系統(tǒng)與電網(wǎng)的相位誤差，該環(huán)節(jié)主要是濾除電網(wǎng)的毛刺干擾。濾波電路造成的延時可在程序中補償。第二部分由電壓比較器LM311構(gòu)成，實現(xiàn)過零比較，同時設(shè)計了一個滯環(huán)環(huán)節(jié)來抑制干擾和信號的震蕩0常用電網(wǎng)電壓采樣電路 5圖2-6所

6、示同步電路由三部分組成，第一部分是由電阻、電容組成的RC濾波環(huán)節(jié)，為減小系統(tǒng)與電網(wǎng)的相位誤差，該濾波環(huán)節(jié)主要是濾除電網(wǎng)的諧波干擾。濾波電路造成的延時可在程序中補償起來。其中凡R341 =1 KQ，C34i=0.luF;第二部分由電壓比較器 LM3II構(gòu)成，實現(xiàn)過零比較，同時設(shè)計了一個滯環(huán)來抑制干擾和信號的振蕩2 0圖2-6同步信號產(chǎn)生電路51.2常用交流電壓采樣電路與其特點 常用交流電壓采樣電路1為了實現(xiàn)對 STATCOM的控制，必須要檢測三相瞬時電壓Ua、Ub和Uc °如下圖2-7為電路一相電壓采樣電路:a.電壓轉(zhuǎn)換電路電壓轉(zhuǎn)換電路濾波補償電路圖2-7交流電壓采樣電路圖電壓轉(zhuǎn)換電路

7、通過霍爾電壓傳感器CHV-50P實現(xiàn)。CHV-50P型電壓傳感器輸出端與原邊電路是電隔離的，可測量直流、交流和脈動電壓或小電流。磁補償式測量，過載能力強，性能穩(wěn)定可靠，易于安裝，用于電 壓測量時，傳感器通過與模塊原邊電路串聯(lián)的電阻Rui與被測量電路并聯(lián)連接，輸出電流正比于原邊電壓。上圖電壓轉(zhuǎn)換電路為a為單相電壓轉(zhuǎn)換電路，這里對電阻 Rui和電阻Ru2的選擇作一些說明。由于CHV-50P的輸入額定電流Ini為10mA，本電路檢測的電壓是220V的交流電壓，則Rui=U1 ni220V=2.2K Q10mA(2.1)電阻Rui消耗的功率Pi為p UIni 220 iOmA 2.2W(2.2)因此電

8、阻Rui選擇阻值為2.2 k Q，功率為5W的大功率電阻。另外為了 抑制共模干擾，在交流輸入側(cè)并聯(lián)了兩個電容 Co當(dāng)然為了更好地消除這 些干擾，可以在電壓變換電路之前再加隔離變壓器，那么電阻Rui的選擇就要對應(yīng)于經(jīng)過隔離變壓器后電壓的改變而改變。由于CHV-50P的輸入額定電流In2為50mA，為了 ADMC401的A/D 轉(zhuǎn)換通道檢測， 必須把輸出電流轉(zhuǎn)換為電壓， 所以在電壓傳感器的輸出側(cè) 串聯(lián)了電阻Ru2。ADMC401的A/D轉(zhuǎn)換通道檢測電壓范圍-2V+2V , 則(2.3)由于電阻 Ru2 消耗功率比較小， 電阻 Ru2 選擇上對功率沒有特殊的要 求。b.濾波補償電路由于電壓電流的檢測

9、點就是 STATCOM 接入電網(wǎng)的同一點，其諧波 干擾還是比較大的濾波補償電路。 ，那么三相電壓電流經(jīng)過各自的轉(zhuǎn)換電 路后必須進入了濾波補償電路包含兩部分:一部分為 RC 濾波，另一部分為相位補償，如圖上圖中所示 5 。常用交流電壓采樣電路 2此三相電壓采樣電路包括信號放大電路， 二階濾波電路， 單極性轉(zhuǎn)換 電路。a.信號放大電路交流信號放大電路見圖 2-8 所示。本設(shè)計采用的互感器為國內(nèi)最新 的高精度電壓互感器 (SPT204A) 。其中 SPT204A 實際上是一款毫安級精 密電壓互感器， 輸入額定電流為 2mA ，額定輸出電流為 2mA ，線性范圍 ±10mA ，非線性度 &l

10、t;0.1% ，相移經(jīng)過補償后小于 5'。 SCT254AZ 是一 款毫安級精密電流互感器， 輸入額定電流為 5A ，額定輸出電流為 2.5mA ， 線性范圍 020A ，非線性度小于 0.1%，相移經(jīng)過補償后小于 5'。由于該電壓傳感器采用的為1:1電流變電流型，所以要在電壓互感器前面加Ri，將電壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘枺娏骰ジ衅骶筒恍枰与娮鑂i。這樣電壓互感器副邊輸出為電流信號，這與電流互感器副邊輸出信號相似。交流信號放大電路工作原理可由下式表示:(2.4)通過R2將傳感器輸出的電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枅D2-8信號放大電路b.二階濾波電路圖2-9為二階濾波電路，截至頻率為2

11、.5KHZ圖2-9二階濾波電路C.單極性轉(zhuǎn)換電路由于設(shè)計采用的DSP自帶的AD，其采樣要求輸入信號為 03.3V ,故接入其引腳的信號電壓也不能超過3.3V所以必須對放大電路給出的雙極性信號做進一步處理。單極性轉(zhuǎn)換電路如下圖2-10所示。圖2-10單極性轉(zhuǎn)換電路常用交流電壓采樣電路 3交流電壓變送器以05V的交流電壓作為輸出信號。因TMS320F2812的A/D輸入信號范圍為03 V .因此必須添加合適的調(diào)理 電路以滿足A/D輸入的要求。交流電壓調(diào)理電路見圖2-11 ,由圖可知該電路由3部分組成：第1部分 為射極跟隨器.以提高電路的輸入阻抗：第2部分是電壓偏移電路：第3部分為箝位限幅電路，以保

12、證輸出電壓信號在03 V，滿足TMS320F2812的A/D輸入信號范圍"I o圖2-11交流電壓信號調(diào)理電路常用交流電壓采樣電路4系統(tǒng)電壓經(jīng)過相應(yīng)的傳感器后，統(tǒng)一變換為適當(dāng)幅值的電壓信號，經(jīng) 調(diào)理電路后，進行A/D轉(zhuǎn)換。圖2-12為采樣電路原理圖。圖2-12系統(tǒng)電壓的采樣電路從圖2-12可知，系統(tǒng)輸出電壓的采樣電路由四部分組成，第一部分是由LF353的運放構(gòu)成的電壓跟隨器，R131和C109是為了抑制干擾。第二部分 為電平抬升電路，將圍繞零電平波動的信號提升為單極性信號，第三部分 進行跟隨，第四部分為進入 A/D前的保護部分，防止信號異常導(dǎo)致DSP芯片損壞4 o125常用交流電壓采

13、樣電路 5相電壓檢測電路如圖2-13所示，該電路采用了運算放大器加電壓跟隨 器的方式，電壓跟隨器起到了隔離作用，以便在A/D入口前進行阻抗匹配在A/D入口端采用二極管鉗位，防止 A/D輸入電壓越界。來自檢測通道的 電壓互感器的電流號經(jīng)運算放大器轉(zhuǎn)換為電壓信號后經(jīng)電壓平移后將交 流量信號轉(zhuǎn)換為03.3V的單極性電壓信號接入DSP的A/D通道引腳8 o-T圖2-13相電壓采樣電路1.3常用交流電流采樣電路與其特點 常見交流電流采樣電路1a.電流轉(zhuǎn)換電路圖2-14電流轉(zhuǎn)換電路，其中 CT為霍爾電流傳感器 DT50-P，它的 性能也穩(wěn)定可靠，易于安裝。如何選擇電阻R比較簡單，可以參考上面交流電壓轉(zhuǎn)換電

14、路，這里就不再贅述。|+15V11!DT-50P1R11|HI1-15V r:Ao C11 1Ri奄一C2lR1+濾波補償電路Io電流轉(zhuǎn)換電路圖2-14交流信號采樣電路 +15VDT-50P -15V圖2-15電流轉(zhuǎn)換電路b.濾波補償電路由于電壓電流的檢測點就是 STATCOM接入電網(wǎng)的同一點，其諧波 干擾還是比較大的濾波補償電路。那么三相電壓電流經(jīng)過各自的轉(zhuǎn)換電路后必須進入了濾波補償電路包含兩部分：一部分為RC濾波，另一部分為相位補償，如圖2-16所示5 oR3R1R2圖2-16濾波補償電路132常見交流電流采樣電路 2 a.信號放大電路交流信號放大電路見圖2-17所示。本設(shè)計采用的互感器為

15、國內(nèi)最新 的高精度電流互感器（SCT254AZ） o SCT254AZ是一款毫安級精密電流互 感器，輸入額定電流為5A，額定輸出電流為2.5mA，線性范圍020A , 非線性度0.1%，相移經(jīng)過補償后小于5 '因電流互感器輸出的是電流信號，故電流互感器就不需要加電阻Ri o圖2-17電流信號放大電路b.二階濾波電路圖2-18為二階濾波電路，截至頻率為2.5KHZ圖2-18二階濾波電路C.單極性轉(zhuǎn)換電路由于設(shè)計采用的DSP自帶的A/D ,其采樣要求輸入信號為03.3V ,故接入其引腳的信號電壓也不能超過3.3V所以必須對放大電路給出的雙極性信號做進一步處理。單極性轉(zhuǎn)換電路如下圖2-19所

16、示。圖2-19單極性轉(zhuǎn)換電路常見交流電流采樣電路 3相電流檢測電路如圖2-20和所示，該電路采用了運算放大器加電壓 跟隨器的方式，電壓跟隨器起到了隔離作用，以便在 A/D入口前進行阻 抗匹配。在A/D入口端采用二極管鉗位，防止A/D輸入電壓越界。來自檢測通道的電流互感器的電流號經(jīng)運算放大器轉(zhuǎn)換為電壓信號后經(jīng)電壓 平移后將交流量信號轉(zhuǎn)換為03.3V的單極性電壓信號接入 DSP的A/D通道引腳8 o圖2-20相電流檢測電路134常見交流電流采樣電路 4霍爾電流傳感器以-100+100mA的交流電流作為輸出信號，TMS320F2812的A/D輸入信號范圍為03 V .因此必須添加合適的調(diào)理 電路以滿

17、足A/D輸入的要求。交流電流調(diào)理電路見圖2-21,與交流電壓調(diào)理電路不同的是.第1部分是經(jīng)電容C4濾波后流經(jīng)精密采樣電阻尺，將電流信號變換為電壓信號，第2部分是由運放構(gòu)成的反相器：第 3部分為箝位 限幅電路，以保證輸出電壓信號在03 V，滿足TMS320F2407的A/D輸入信號范圍。圖2-21交流電流信號采樣電路135常用交流電流采樣電路 5電流采集采用TA1014-2K臥式穿芯微型精密交流電流互感器，其額定輸入為5A，額定輸出為2.5mA，工作頻率范圍為20Hz20kHz ，相 移小于5 '線性范圍大于10A，非線性度小于0.1%，是比較理想的交 流電流檢測器件。圖2-22為電流采

18、集電路原理圖。圖2-22交流電路采樣電路由于DSP的A/D輸入信號范圍為03.3V，而經(jīng)電流互感器測得的電流信號經(jīng)轉(zhuǎn)化后變成-1.5V+I.5V的交流信號，故對其進行了 1.5V的平移9】。1.4常用直流電壓采樣電路與其特點常用直流電壓采樣電路1a.直流電壓傳感器采用 LEM公司的電壓傳感器 LV100。LV100為霍爾效 應(yīng)的閉環(huán)電壓傳感器，所以有非常良好的原副邊隔離作用， 可測的電壓范 圍為100V2500V。圖2-23為直流電壓采樣電路圖。電壓傳感器LV100 有如下優(yōu)點:精度高；線性度好；頻帶寬；抗干擾能力強10+LV100-圖2-23直流電壓采樣傳感器電壓傳感器LV100的原邊額定有

19、效電流為10mA,在原邊為額定電流 時傳感器精度最高。采樣電阻Ri =80千歐，按原副邊1:5的變比設(shè)計，副 邊電流為50 mA，副邊采樣電阻為150歐，原邊電壓為800V時副邊電 壓為7.5V。副邊信號經(jīng)二階濾波電路以減小干擾，由于采樣直流信號， 濾波器截止頻率可以選取的較低，實際設(shè)計的濾波器截止頻率為2k Hz。b.電壓檢測電路圖2-24電壓檢測電路1霍爾電壓傳感器與采樣電阻采集的直流電容電壓從Ude端輸入圖2-24的模擬電路，經(jīng)電位器調(diào)節(jié)使 U16A的3腳變化范圍限制在 03.3V，同時用RC濾波器濾除輸入信號的噪聲，03.3V的電壓信號經(jīng)過電壓跟隨器，電壓跟隨器可保證在進行電阻匹配時防

20、止其輸入輸出電路的電阻干擾。電壓跟隨器輸出接的 R64=51歐。電阻是DSP接口的電阻要求，DSP接口 端的串聯(lián)二極管是為了確保輸入 DSP的電平限制到03.3V 3 o142常用直流電壓采樣電路 2直流電壓的采樣電路與交流電壓采樣電路略有不同，如圖2-25所示:圖2-25直流電壓采樣電路2直流電壓與交流電壓采樣電路不同主要有兩點，其一，因為傳感器不同，前者采用直流電壓霍爾， 輸出信號為電流信號，后者為電壓變送器，輸出信號為交流信號，因此直流采樣電路前端需接地電阻將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號;其二，前者信號為直流信號的，后者為交流信號的，因此，直流電壓采樣不用電壓偏移1 o常用直流電壓采樣電路3直

21、流側(cè)電容電壓的采集是經(jīng)過兩個電阻分壓后，接二個電壓跟隨器，同樣電壓跟隨器起防止電壓沖擊的作用。輸出端加入鉗位二極管，把電壓鉗制在3.3V以內(nèi)，輸出信號接入DSP的ADCIN端口，如圖2-26所示9:圖2-26直流電壓采樣電路3144常用直流電壓采樣電路 4目前，對于直流電壓的精確檢測基本上都是基于磁補償原理進行的， 又因為本系統(tǒng)直流側(cè)電壓值較高， 而直流電壓傳感器本身電流又很小， 故 從采用均壓以后的電容器組上， 可以只采一定比例的直流電壓， 不會影響 測量精度，同時還保證了器件的安全性。 作為磁補償?shù)慕Y(jié)果，傳感器輸出 信號為一精確的電流信號，直流電壓采樣電路設(shè)計如圖2-27所示：圖2-27系

22、統(tǒng)直流電壓采樣電路 4常用直流電壓采樣電路 5因直流電路對電壓的精度要求低，對直流電壓的采樣電路直接用DSP內(nèi)部的A/D，如圖2-28所示:直流電壓與交流電壓采樣電路不同主要有兩點：其一，因為傳感器不同，前者采用直流電壓霍爾， 輸出信號為電流信號，后者為電壓變送器，輸出 信號為交流信號，因此直流采樣電路前端需接地電阻將電流信號轉(zhuǎn)換為電 壓信號;其二，前者信號為直流信號，后者為交流信號，因此選用的A/D精度和類型不一樣2。1.5常用直流電流采樣電路與其特點直流電流采樣電路設(shè)計與直流電壓采樣電路完全一樣，只是前端的采 樣器件不同，這些器件對用戶的接口統(tǒng)一為電流信號，這里就不再討論2采樣電路設(shè)計上一

23、章寫到3路交流電壓、6路交流電流、2路直流電壓和2路直流電流、 電網(wǎng)電壓同步信號的采樣電路的各種常見采樣電路，可以看出采樣電路的 發(fā)展已經(jīng)比較成熟，但如何設(shè)計出自己需要的采樣電路，這將是下面要討 論的問題。2.1電網(wǎng)電壓同步信號采樣電路設(shè)計DSTATCOM的工作與同步信號有密切的關(guān)系，所有的動作都要以同步信號作為參考，故硬件上的同步電路是不可或缺的。同步信號的產(chǎn)生有多種方法。第一種方法為最簡單的過零同步，即對系統(tǒng)三相電壓進行處理后取出一相基波正序電壓作為同步信號，把該同步信號的過零時刻作為脈 沖發(fā)生器的同步點，通過測量連續(xù)兩個正向過零點之間的時間作為周期計 算出同步信號的頻率，因此只能一個周期

24、測得一次頻率，在系統(tǒng)頻率突變時，容易因無法跟蹤系統(tǒng)頻率變化而使 DSTATCOM過流。第二種方法為 采用鎖相環(huán)技術(shù)，由于在同步信號頻率突變時鎖相環(huán)具有較長的延時，因此也容易導(dǎo)致DSTATCOM過流。第三種方法為采用“虛擬轉(zhuǎn)子”法，對 三相同步電壓信號進行處理，得到脈沖的同步點和同步信號的頻率。采用 這種方法的優(yōu)點是可以同時測量同步信號的頻率，從而使脈沖發(fā)生器在系統(tǒng)同步信號發(fā)生突變時能保持與系統(tǒng)同步，保證DSTATCOM不因同步信 號的突變而過流。由于設(shè)計要求不是特別高， 本裝置采用第一種方法得到 同步信號。->TnT±Ti-.圖3-1 D-STATCOM 系統(tǒng)同步電路如圖3-1

25、可知，同步電路由三部分組成，第一部分是由電阻、電容 組成的RC濾波環(huán)節(jié)，為減小 DSTATCOM系統(tǒng)與電網(wǎng)的相位誤差，該環(huán) 節(jié)主要是濾除去電網(wǎng)的噪聲干擾， 該濾波環(huán)節(jié)的時間常數(shù)應(yīng)遠小于系統(tǒng)的輸出頻率，即該誤差可忽略不計。其中Ri=1000, Ci=0.1 uF則時間常數(shù)T=RC=1 104Sv<1 mS,因此符合設(shè)計要求，且濾波電路中造成的 延時可在程序中補償。第二部分由電壓比較器 LM311構(gòu)成，實現(xiàn)過零比 較，同時設(shè)計了一個滯環(huán)環(huán)節(jié)來抑制干擾和信號的震蕩。第三部分為上拉箱位電路，之后再經(jīng)過兩個非門，以增強驅(qū)動能力，滿足TMS320LF2407 的輸入信號要求。2.2交流電壓米樣電路設(shè)

26、計電壓轉(zhuǎn)換電路通過霍爾電壓傳感器CHV-50P實現(xiàn)，如圖3-2所示。CHV-50P型電壓傳感器輸出端與原邊電路是電隔離的，可測量直流、交流和脈動電壓或小電流。 磁補償式測量，過載能力強， 性能穩(wěn)定可靠，易 于安裝，用于電壓測量時，傳感器通過與模塊原邊電路串聯(lián)的電阻Ru1與被測量電路并聯(lián)連接，輸出電流正比于原邊電壓。UaRu1T C+15VU a(out)COMCHV-50P-15V n Ru2圖3-2電壓轉(zhuǎn)換電路由于CHV-50P的輸入額定電流Im為10mA，本電路檢測的電壓是220V的交流電壓，則Ru1 =UI N1220V10mA=2.2kQ(3.1)電阻Ru1消耗的功率Pi，為(3.2)

27、Pi=220V X10 mA=2.2KW因此電阻Rui選擇阻值為2.2 K ，功率為5W的大功率電阻。另外為了抑制共模干擾，在交流輸入側(cè)并聯(lián)了兩個電容 Co當(dāng)然為了更好地消除這 些干擾，可以在電壓變換電路之前再加隔離變壓器，那么電阻Rui的選擇就要對應(yīng)于經(jīng)過隔離變壓器后電壓的改變而改變。由于CHV-50P的輸入額定電流In2為50mA，為了交流電壓采樣電 路檢測，必須把輸出電流轉(zhuǎn)換為電壓， 所以在電壓傳感器的輸出側(cè)串聯(lián)了電阻Ru2。交流電壓采樣電路采樣電壓范圍-5V+5V ，則Rj2U1 N25V50mA100(3.3)由于電阻Ru2消耗功率比較小，電阻Ru2選擇上對功率沒有特殊的要求。根據(jù)選

28、用的電壓傳感器，交流電壓采樣電路如圖3所示：圖3-3交流電壓采樣電路從圖3-3可以看出系統(tǒng)輸出電壓的采樣電路由四部分組成，第一部分是由TL084的運放構(gòu)成的射極跟隨器，其中R3和C4是說為了抑制干擾，且時間常數(shù) T=RC=10000220pF=2.2 10 6S<<1 ms,符合實際要求第二部分是由兩個電阻和一個電壓源組成的電壓偏移電路，因目標(biāo)信號為交流信號，而經(jīng)過霍爾傳感器采樣得出的信號也為交流信號 0 士 5V ， 而系統(tǒng) CPU 的 A/D 輸入電平要求為 03.3V ，因此，需要進行電壓偏移， 該電路原理簡單，不再贅述。第三部分也為射極跟隨器;第四部分為箝位限幅電路，保證采

29、樣信號的幅值在 03.3V 之間，滿足 TMS320LF2407 的輸入信號要求。采樣電路中，經(jīng)常用到電壓跟隨器，電壓跟隨器，顧名思義，就是輸 出電壓與輸入電壓是相同的， 就是說， 電壓跟隨器的電壓放大倍數(shù)恒小于 且接近 1。電壓跟隨器的顯著特點就是，輸入阻抗高，而輸出阻抗低，一 般來說， 輸入阻抗要達到幾兆歐姆是很容易做到的。 輸出阻抗低， 通常可 以到幾歐姆，甚至更低。在電路中，電壓跟隨器一般做緩沖級與隔離級。 因為，電壓放大器的輸出阻抗一般比較高， 通常在幾千歐到幾十千歐， 如 果后級的輸入阻抗比較小， 那么信號就會有相當(dāng)?shù)牟糠謸p耗在前級的輸出 電阻中。 在這個時候， 就需要電壓跟隨器來

30、從中進行緩沖。 起到承上啟下 的作用。應(yīng)用電壓跟隨器的另外一個好處就是，提高了輸入阻抗，這樣， 輸入電容的容量可以大幅度減小，為應(yīng)用高品質(zhì)的電容提供了前提保證。 電壓跟隨器的另外一個作用就是隔離。2.3 交流電流采樣電路設(shè)計1.電流轉(zhuǎn)換電路參考上面常見交流電流采樣電路的設(shè)計， 傳感器選擇霍爾電流傳感器 DT50-P ，它的性能也穩(wěn)定可靠，易于安裝。如何選擇電阻 R8 的阻值，根 據(jù)后面交流信號調(diào)理電路的輸入要求而定， 調(diào)理電路需輸入 -5V+5V 的(3.4)交流電壓信號，貝y：即可確定R8的阻值DT-50P+ 15VI 02-15V 口 R8圖3-4電流轉(zhuǎn)換電路在圖3-5中，電流實際值經(jīng)過霍爾傳感器與采樣電阻后，轉(zhuǎn)換成 5V 電壓信號（1。2），此5V信號是反向的。1。2先進行濾波處理，濾除噪聲干擾 其中濾波電阻電容的選擇應(yīng)該滿足時間常數(shù)小于1ms的要求，因此可選R9為100千歐，C6為220pF;再經(jīng)過理想運算放大器的電壓并聯(lián)負反饋 將Io2轉(zhuǎn)換成-3.3V+3.3V 的信號;經(jīng)過3.3V的電平抬升電路與平均處理 使得電壓跟隨器的輸入為 03.3