一种热电阻输入信号隔离器的制作方法

1.本发明涉及信号隔离器技术领域，尤其涉及一种热电阻输入信号隔离器。


背景技术：

2.目前，大多数热电阻输入信号隔离器产品（下文简称热电阻信号隔离器）存在以下缺陷：目前市场上的热电阻信号隔离器采用内置adc对信号进行采样，内置adc采样处理，精度上在全范围内线性精度不是很高，不能做到全温度范围的一致性精度实现的采集温度的数值精度偏低，内置采集温漂特性相对较差一些。因此需要一种全范围高精度的热电阻输入信号隔离器。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服上述不足，提供一种热电阻输入信号隔离器，实现全范围的线性度、高精度、低温漂、高稳定性等特点。
4.本发明的目的是这样实现的：一种热电阻输入信号隔离器，它包括dc/dc电源电路、dc/dc电源隔离输出电路、ldo电路、输入采样电路、adc电路、基准电路、mcu电路和pwm变送电路，dc/dc电源电路连接dc/dc电源隔离输出电路，所述dc/dc电源隔离输出电路包括dc/ac模块、ac/dc输入供电模块和ac/dc输出供电模块，ac/dc输入供电模块连接ldo电路，ac/dc输出供电模块连接pwm变送电路，ldo电路分别连接基准电路、adc电路和mcu电路，所述基准电路分别连接输入采样电路和adc电路，所述输入采样电路连接adc电路，所述adc电路连接mcu电路，所述mcu电路通过光耦ic9连接pwm变送电路；所述adc电路包括adc芯片u1和u5，adc芯片u1连接电感l1，电感l1分别连接电容c10和c11，adc芯片u1连接下拉电阻r4，adc芯片u5分别连接电容c18和c26；adc芯片u1、u5对采样的差模信号进行ad处理，电感l1、l2对模拟电源和数字电源的隔离处理，电容c10、c11、c18和c26用于滤波处理；所述基准电路包括基准芯片u9，基准芯片u9分别连接电容c70和c71，基准芯片u9实现基准电压pref的生成，电容c70、c71用于基准电路输入输出的滤波；所述pwm变送电路包括基准芯片u4和芯片u5，芯片u5分别连接电阻r32、稳压管d7和光耦ic9，光耦ic9连接其驱动电路，电阻r55、r36、r56和三极管q6构成光耦ic9的驱动电路，芯片u5依次连接电阻r39、r38、r37和运放芯片u6a，电阻r39、r38、r37和电容c59、c49、c58构成rc滤波电路，运放芯片u6a、mos管q5和电阻r46构成电压电流转换电路，实现变送电流的输出。电流的输出回路为vcc3—l6—out+—j4—out-—l7—q5—r46—gnd3，电容c51和c60用于运放芯片u6a的电源滤波，电容c47是输出信号的滤波，电感l6、l7用于输出信号的滤波，tvs管tvs5用于输出信号的防护。
5.进一步地，所述dc/dc电源电路包括电源芯片ic2、压敏电阻rv1、电感l3、l4和l5、tvs管tvs4、二极管d2、电源输入电容c28、c30、c32、c33和c35，电源芯片ic2分别与电容c33、
c35、c30、c32、tvs管tvs4和压敏电阻rv1并联，电容c30与tvs管tvs4之间设有保险丝f1和二极管d2，tvs管tvs4和压敏电阻rv1之间一端设有电感l4，另一端设有电感l5，电源芯片ic2经过电感l3连接电阻r17，电源芯片ic2还与电阻r20连接。
6.进一步地，所述dc/dc电源电路使用压敏电阻rv1、电感l4和l5、tvs管tvs4用于emc的防护，电源芯片ic2实现dc/dc转换，二极管d2用于电源线的防反，保险丝f1用于过流防护，电源输入电容c30和c32用于储能滤波，电容c28是电源芯片ic2的自举应用，电感l3是电源芯片ic2的储能电感，电阻r17和r20用于输出电压vcc1的调控，输出电容c33和c35用于输出电压的储能滤波。
7.进一步地，所述dc/dc电源隔离输出电路包括芯片ic4，芯片ic4用于驱动变压器t1，将vcc1隔离输出两路电源vcc2和vcc3，电容c47和c48是芯片ic4的滤波电容，二极管d4、d5、d6、d8用于全桥整流，电容c52、c54、c55、c57用于整流后的滤波。
8.进一步地，所述ldo电路包括芯片ic5，芯片ic5是ldo芯片，电容c63、c86、c67用于输入输出的滤波，电阻r76、r78用于输出电压+3.3v的调控。
9.进一步地，所述输入采样电路包括热电阻、电阻r7、电阻r14、tvs管tvs1、tvs8、tvs3和rc滤波电路，热电阻的线阻为电阻r，基准pref通过电阻r7、热电阻和电阻r14实现电阻分压，tvs管tvs1、tvs8和tvs3用于端口防护，电阻r8、r12、r15和电容c21、c24、c27构成rc滤波电路。
10.进一步地，pwm变送电路将mcu的pwm信号通过光耦ic9隔离，电阻r32和稳压管d7用于光耦ic7的输出以及限位，芯片u5用于信号的取反，基准芯片u4用于输出基准电压+3v，电容c43、c44用于基准芯片的输入输出的滤波，电阻r48用于限流，二极管d23用于gnd3和v-隔离一个管压降，用于零点正常输出。
11.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供一种热电阻输入信号隔离器，使用了外置采集方案，外置adc和外置基准具有稳定性高，温漂特性低的特点，保证了采样信号的准确性，从而保证了产品全范围的线性度、高精度、低温漂、高稳定性的特点。本发明可以在200℃温度范围实现0.1℃的温度偏差，可以在全温度范围实现0.1级的变送精度误差。
附图说明
12.图1为本发明的电路系统示意图。
13.图2为本发明的电源电路（dc/dc）的电路示意图。
14.图3为本发明的电源电路（dc/dc隔离输出）的电路示意图。
15.图4为本发明的ldo电路的电路示意图。
16.图5为本发明的输入采样电路的电路示意图。
17.图6为本发明的adc电路的电路示意图。
18.图7为本发明的基准电路的电路示意图。
19.图8为本发明的mcu电路的电路示意图。
20.图9为本发明的pwm变送电路的电路示意图。
实施方式
21.为更好地理解本发明的技术方案，以下将结合相关图示作详细说明。应理解，以下具体实施例并非用以限制本发明的技术方案的具体实施态样，其仅为本发明技术方案可采用的实施态样。需先说明，本文关于各组件位置关系的表述，如a部件位于b部件上方，其系基于图示中各组件相对位置的表述，并非用以限制各组件的实际位置关系。
22.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
23.在本发明的上述描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例1
24.参见图1-9，图1绘制了一种热电阻输入信号隔离器的电路系统示意图。如图所示，本发明的一种热电阻输入信号隔离器，它包括dc/dc电源电路、dc/dc电源隔离输出电路、ldo电路、输入采样电路、adc电路、基准电路、mcu电路和pwm变送电路，dc/dc电源电路连接dc/dc电源隔离输出电路，所述dc/dc电源隔离输出电路包括dc/ac模块、ac/dc输入供电模块和ac/dc输出供电模块，ac/dc输入供电模块连接ldo电路，ac/dc输出供电模块连接pwm变送电路，ldo电路分别连接基准电路、adc电路和mcu电路，所述基准电路分别连接输入采样电路和adc电路，所述输入采样电路连接adc电路，所述adc电路连接mcu电路，所述mcu电路通过光耦ic9连接pwm变送电路。
25.参见图2，图2为dc/dc电源电路的电路图，dc/dc电源电路包括电源芯片ic2、压敏电阻rv1、电感l3、l4和l5、tvs管tvs4、二极管d2、电源输入电容c28、c30、c32、c33和c35，电源芯片ic2分别与电容c33、c35、c30、c32、tvs管tvs4和压敏电阻rv1并联，电容c30与tvs管tvs4之间设有保险丝f1和二极管d2，tvs管tvs4和压敏电阻rv1之间一端设有电感l4，另一端设有电感l5，电源芯片ic2经过电感l3连接电阻r17，电源芯片ic2还与电阻r20连接。
26.dc20~35v的电源电路使用压敏电阻rv1、电感l4和l5、tvs管tvs4用于emc的防护，电源芯片ic2实现dc/dc转换，二极管d2用于电源线的防反，保险丝f1用于过流防护，电源输入电容c30和c32用于储能滤波，电容c28是电源芯片ic2的自举应用，电感l3是电源芯片ic2的储能电感，电阻r17和r20用于输出电压vcc1的调控，输出电容c33和c35用于输出电压的储能滤波。
27.参见图3，图3为dc/dc电源隔离输出电路的电路图，dc/dc电源隔离输出电路包括芯片ic4，芯片ic4用于驱动变压器t1，将vcc1隔离输出两路电源vcc2和vcc3，电容c47和c48是芯片ic4的滤波电容，二极管d4、d5、d6、d8用于全桥整流，电容c52、c54、c55、c57用于整流后的滤波。
28.参见图4，图4为ldo电路的电路图，ldo电路包括芯片ic5，芯片ic5是ldo芯片，电容c63、c86、c67用于输入输出的滤波，电阻r76、r78用于输出电压+3.3v的调控。
29.参见图5，图5为输入采样电路的电路图，输入采样电路包括热电阻、电阻r7、电阻r14、tvs管tvs1、tvs8、tvs3和rc滤波电路，热电阻的线阻为电阻r，基准pref通过电阻r7、热电阻和电阻r14实现电阻分压，tvs管tvs1、tvs8和tvs3用于端口防护，电阻r8、r12、r15和电容c21、c24、c27构成rc滤波电路。
30.参见图6，图6为adc电路的电路图，adc电路包括adc芯片u1和u5，adc芯片u1连接电感l1，电感l1分别连接电容c10和c11，adc芯片u1连接下拉电阻r4，adc芯片u5分别连接电容c18和c26；adc芯片u1、u5主要对采样的差模信号进行ad处理，电感l1、l2对模拟电源和数字电源的隔离处理，保证电源的无干扰稳定，电容c10、c11、c18和c26主要用于滤波处理。
31.参见图7，图7为基准电路的电路图，基准电路包括基准芯片u9，基准芯片u9分别连接电容c70和c71，基准芯片u9实现基准电压pref的生成，电容c70、c71用于基准电路输入输出的滤波。
32.参见图8，图8为mcu电路的电路图，mcu电路包括主控芯片ic1、电容c1和震荡电路，震荡电路包括晶振axtl1和电容c19、c20，主控芯片ic1连接晶振axtl1，晶振axtl1的一端连接电容c19，另一端连接电容c20，主控芯片ic1还连接下拉电阻r13，电容c1用于构成复位电路。
33.参见图9，图9为pwm变送电路的电路图，pwm变送电路包括基准芯片u4和芯片u5，芯片u5分别连接电阻r32、稳压管d7和光耦ic9，光耦ic9连接其驱动电路，电阻r55、r36、r56和三极管q6构成光耦ic9的驱动电路，芯片u5依次连接电阻r39、r38、r37和运放芯片u6a，电阻r39、r38、r37和电容c59、c49、c58构成rc滤波电路，运放芯片u6a、mos管q5和电阻r46构成电压电流转换电路，实现变送电流的输出。电流的输出回路为vcc3—l6—out+—j4—out-—l7—q5—r46—gnd3，电容c51和c60用于运放芯片u6a的电源滤波，电容c47是输出信号的滤波，电感l6、l7用于输出信号的滤波，tvs管tvs5用于输出信号的防护。
34.pwm变送电路将mcu的pwm信号通过光耦ic9隔离，电阻r32和稳压管d7用于光耦ic7的输出以及限位，芯片u5用于信号的取反，基准芯片u4用于输出基准电压+3v，电容c43、c44用于基准芯片的输入输出的滤波，电阻r48用于限流，二极管d23用于gnd3和v-隔离一个管压降，用于零点正常输出。
35.以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

技术特征：
1.一种热电阻输入信号隔离器，其特征在于：它包括dc/dc电源电路、dc/dc电源隔离输出电路、ldo电路、输入采样电路、adc电路、基准电路、mcu电路和pwm变送电路，dc/dc电源电路连接dc/dc电源隔离输出电路，所述dc/dc电源隔离输出电路包括dc/ac模块、ac/dc输入供电模块和ac/dc输出供电模块，ac/dc输入供电模块连接ldo电路，ac/dc输出供电模块连接pwm变送电路，ldo电路分别连接基准电路、adc电路和mcu电路，所述基准电路分别连接输入采样电路和adc电路，所述输入采样电路连接adc电路，所述adc电路连接mcu电路，所述mcu电路通过光耦ic9连接pwm变送电路；所述adc电路包括adc芯片u1和u5，adc芯片u1连接电感l1，电感l1分别连接电容c10和c11，adc芯片u1连接下拉电阻r4，adc芯片u5分别连接电容c18和c26；adc芯片u1、u5对采样的差模信号进行ad处理，电感l1、l2对模拟电源和数字电源的隔离处理，电容c10、c11、c18和c26用于滤波处理；所述基准电路包括基准芯片u9，基准芯片u9分别连接电容c70和c71，基准芯片u9实现基准电压pref的生成，电容c70、c71用于基准电路输入输出的滤波；所述pwm变送电路包括基准芯片u4和芯片u5，芯片u5分别连接电阻r32、稳压管d7和光耦ic9，光耦ic9连接其驱动电路，电阻r55、r36、r56和三极管q6构成光耦ic9的驱动电路，芯片u5依次连接电阻r39、r38、r37和运放芯片u6a，电阻r39、r38、r37和电容c59、c49、c58构成rc滤波电路，运放芯片u6a、mos管q5和电阻r46构成电压电流转换电路，实现变送电流的输出。电流的输出回路为vcc3—l6—out+—j4—out-—l7—q5—r46—gnd3，电容c51和c60用于运放芯片u6a的电源滤波，电容c47是输出信号的滤波，电感l6、l7用于输出信号的滤波，tvs管tvs5用于输出信号的防护。2.根据权利要求1所述的一种热电阻输入信号隔离器，其特征在于：所述dc/dc电源电路包括电源芯片ic2、压敏电阻rv1、电感l3、l4和l5、tvs管tvs4、二极管d2、电源输入电容c28、c30、c32、c33和c35，电源芯片ic2分别与电容c33、c35、c30、c32、tvs管tvs4和压敏电阻rv1并联，电容c30与tvs管tvs4之间设有保险丝f1和二极管d2，tvs管tvs4和压敏电阻rv1之间一端设有电感l4，另一端设有电感l5，电源芯片ic2经过电感l3连接电阻r17，电源芯片ic2还与电阻r20连接。3.根据权利要求2所述的一种热电阻输入信号隔离器，其特征在于：所述dc/dc电源电路使用压敏电阻rv1、电感l4和l5、tvs管tvs4用于emc的防护，电源芯片ic2实现dc/dc转换，二极管d2用于电源线的防反，保险丝f1用于过流防护，电源输入电容c30和c32用于储能滤波，电容c28是电源芯片ic2的自举应用，电感l3是电源芯片ic2的储能电感，电阻r17和r20用于输出电压vcc1的调控，输出电容c33和c35用于输出电压的储能滤波。4.根据权利要求1所述的一种热电阻输入信号隔离器，其特征在于：所述dc/dc电源隔离输出电路包括芯片ic4，芯片ic4用于驱动变压器t1，将vcc1隔离输出两路电源vcc2和vcc3，电容c47和c48是芯片ic4的滤波电容，二极管d4、d5、d6、d8用于全桥整流，电容c52、c54、c55、c57用于整流后的滤波。5.根据权利要求1所述的一种热电阻输入信号隔离器，其特征在于：所述ldo电路包括芯片ic5，芯片ic5是ldo芯片，电容c63、c86、c67用于输入输出的滤波，电阻r76、r78用于输出电压+3.3v的调控。6.根据权利要求1所述的一种热电阻输入信号隔离器，其特征在于：所述输入采样电路
包括热电阻、电阻r7、电阻r14、tvs管tvs1、tvs8、tvs3和rc滤波电路，热电阻的线阻为电阻r，基准pref通过电阻r7、热电阻和电阻r14实现电阻分压，tvs管tvs1、tvs8和tvs3用于端口防护，电阻r8、r12、r15和电容c21、c24、c27构成rc滤波电路。7.根据权利要求1所述的一种热电阻输入信号隔离器，其特征在于：pwm变送电路将mcu的pwm信号通过光耦ic9隔离，电阻r32和稳压管d7用于光耦ic7的输出以及限位，芯片u5用于信号的取反，基准芯片u4用于输出基准电压+3v，电容c43、c44用于基准芯片的输入输出的滤波，电阻r48用于限流，二极管d23用于gnd3和v-隔离一个管压降，用于零点正常输出。

技术总结
本发明涉及的一种热电阻输入信号隔离器，它包括DC/DC电源电路、DC/DC电源隔离输出电路、LDO电路、输入采样电路、ADC电路、基准电路、MCU电路和PWM变送电路，DC/DC电源电路连接DC/DC电源隔离输出电路，所述DC/DC电源隔离输出电路包括DC/AC模块、AC/DC输入供电模块和AC/DC输出供电模块，AC/DC输入供电模块连接LDO电路，AC/DC输出供电模块连接PWM变送电路，LDO电路分别连接基准电路、ADC电路和MCU电路，所述基准电路分别连接输入采样电路和ADC电路，所述输入采样电路连接ADC电路，所述ADC电路连接MCU电路，所述MCU电路通过光耦IC9连接PWM变送电路。本发明实现全范围的线性度、高精度、低温漂、高稳定性。高稳定性。高稳定性。


技术研发人员：张洪博 余杰 李政宏 吕航 任霞 陈永杰 王岩 杨祉贤 邓汉港 刘松华 孟国飞
受保护的技术使用者：安科瑞电气股份有限公司 江苏安科瑞微电网研究院有限公司
技术研发日：2023.07.10
技术公布日：2023/9/25