本发明涉及电力电子,具体涉及一种同步采样电路。
背景技术:
1、在医疗、新能源汽车、航空航天、消费类等电子设备中,高速脉冲电源均得到了广泛应用,其经常需要对输出脉冲信号的电压和电流实现高速高精度隔离采样,以实现输出监测、闭环控制,避免失控导致系统非预期输出,出现安全问题。因此脉冲电源经常会涉及到隔离采样技术,以实现电气安全隔离。但隔离采样通常会导致精度下降、采样速率降低、需要增加隔离电源等问题;对于高速脉冲信号,很难准确同步捕捉输出脉冲幅值,因此设计一种能够实现高速脉冲的快速隔离采样电路尤为重要。
2、相关技术中,虽然公开了很多高精度隔离采样电路的设计方案,但都无法实现脉冲信号的同步采样,也无法做到高速采样,采样精度不高,且采样控制难度较高,无法得到广泛应用。
技术实现思路
1、因此,本发明要解决的技术问题在于解决现有技术中无法同时根据软件的采样控制信号及硬件触发信号对输入信号进行隔离同步采样的问题,从而提供一种同步采样电路。
2、为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:
3、本发明提供一种同步采样电路,包括:多个隔离放大电路、同步触发电路、采样电路及数字控制电路,其中,每个隔离放大电路的输入端分别输入一个高压侧的电压信号,每个隔离放大电路的第一端均与同步触发电路的第一输入端连接,每个隔离放大电路的输出端分别与采样电路的一个输入端连接;隔离放大电路用于将电压信号输入至同步触发电路,并将电压信号隔离并放大后同步输入至采样电路;同步触发电路,其第一输出端与采样电路的控制端连接,其第二输出端与数字控制电路的控制端连接,其第二输入端与数字控制电路的输出端连接其用于将电压信号隔离后转换为同步触发信号后输入至数字控制电路;数字控制电路,其通信端与采样电路的通信端连接;隔离放大电路与同步触发电路之间不共地且不共电源;数字控制电路内置同步采样算法;当数字控制电路的控制端接收到同步触发信号时,数字控制电路控制采样电路选通与该同步触发信号对应的输入端,控制采样电路对与该同步触发信号对应的电压信号进行硬件同步隔离采样;或数字控制电路基于同步触发信号在第一预设时间后利用同步采样算法生成对应的采样控制信号,并将采样控制信号通过同步触发电路输入至采样电路,依次选通采样电路每个输入端,使得采样电路对与该同步触发信号对应的电压信号进行软件同步隔离采样。
4、本发明提供的同步采样电路,数字电路可以根据同步触发信号直接控制采样电路对多路高压侧的输入电压信号进行硬件同步采样,也可以根据同步触发信号生成采样控制信号后,控制采样电路对多路输入电压信号进行软件同步采样,整个同步采样电路的主要控制部分仅包含采样电路及数字控制电路,电路组成简单,成本低;且可以根据采样电路的输入端数量扩展隔离放大电路的数量,即灵活增减输入电压的数量,提高电路采样效率,提升电路的灵活性;该电路可快速同步采样脉冲信号幅值。
5、在一种可选的实施方式中,隔离放大电路包括:第一运放电路及隔离电路,其中,第一运放电路,其正输入端输入电压信号,其负输入端与其输出端连接,其输出端还与隔离电路的输入端及同步触发电路的第一输入端连接,其用于将电压信号输入至同步触发电路,并将电压信号放大后输入至隔离电路;隔离电路,其输出端与采样电路的输入端连接,其用于将放大后的电压信号隔离后输入至采样电路。
6、本发明提供的同步采样电路,隔离电路可以增大抗干扰性能,不仅可以实现一二次侧的电气绝缘,也可以增加二次侧采样电路及数字控制电路的抗干扰能力,使同步采样电路进行高速、隔离、高精度采样,提升信号精度和可靠性,同时该隔离电路还具有信号补偿,提高信号传输精度。
7、在一种可选的实施方式中,隔离电路包括:第二运放电路、第三运放电路及第一隔离电路,其中,第二运放电路,其第一输入端与第一运放电路的输出端连接,其第二输入端及输出端分别与第一隔离电路的第一端及第二端连接,其用于对电压信号进行补偿;第三运放电路,其正输入端及负输入端分别与第一隔离电路的第三端及第四端连接,其输出端与采样电路的输入端连接,其用于放大差分信号。
8、本发明提供的同步采样电路,将电压信号采用差分放大可以增大抗干扰性能,提升信号精度和可靠性。
9、在一种可选的实施方式中,第二运放电路包括:第一运算放大器、第一电阻及第一电容,其中,第一运算放大器,其正输入端通过第一电阻与第一运放电路的输出端连接,其负输入端及输出端分别与第一隔离电路的第一端及第二端连接;第一电容,其与第一运算放大器的负输入端及输出端并联连接。
10、在一种可选的实施方式中,第三运放电路包括:第二运算放大器、第二电阻及第二电容,其中,第二运算放大器,其正输入端及负输入端分别与第一隔离电路的第三端及第四端连接,其输出端与采样电路的输入端连接;第二电阻及第二电容并联连接后的第一端及第二端分别与第二运算放大器的负输入端及输出端并联连接。
11、在一种可选的实施方式中,同步触发电路包括:比较电路及隔离触发电路,其中,比较电路,其负输入端输入电压信号,其正输入端输入基准信号,其输出端与隔离触发电路的第一输入端连接,其用于将电压信号与基准信号进行比对后,翻转输出与电压信号同步的同步触发信号;隔离触发电路,其第一输出端与采样电路的控制端连接,其第二输出端与数字控制电路的控制端连接,其第二输入端与数字控制电路的输出端连接,其用于将同步触发信号隔离后输入至数字控制电路,并基于同步触发信号或采样控制信号控制采样电路进行硬件同步采样或软件同步采样。
12、本发明提供的同步采样电路,通过隔离触发电路实现了电气绝缘的同时增加了电路的抗扰动能力,提升信号的精度,提高采样的准确性,隔离补偿电路实现了信号隔离传输的高精度。
13、在一种可选的实施方式中,隔离触发电路包括:第二隔离电路及逻辑与门芯片,其中,第二隔离电路,其第一端与比较电路的输出端连接,其第二端与逻辑与门芯片的第一输入端及数字控制电路的控制端连接;逻辑与门芯片,其第二输入端与数字控制电路的输出端连接,其输出端与采样电路的控制端连接,其用于将同步触发信号或采样控制信号输入至采样电路,使得采样电路进行硬件同步采样或软件同步采样。
14、本发明提供的同步采样电路,逻辑与门芯片可以保证无论其输入端有硬件的同步触发信号还是软件的采样控制信号,均能够触发采样电路工作,提高的同步采样电路的可靠性和灵活选择性。
15、在一种可选的实施方式中,同步采样电路还包括:整流电路,其输入端输入交流电压信号,其输出端与隔离放大电路的输入端连接,其用于将交流电压信号整流为直流电压信号后,输入至隔离放大电路。
16、在一种可选的实施方式中,整流电路包括:第四运放电路及第五运放电路,其中,第四运放电路,其第一输入端及第二输入端分别与第五运放电路的第一输入端及第一端连接,其输出端与隔离放大电路的输入端连接,其第一输入端输入交流电压信号,其输出端输出直流电压信号。
17、在一种可选的实施方式中,数字控制电路的通信端通过高速通道与采样电路的通信端连接。
18、本发明提供的同步采样电路,通过高速通道可以实现数字控制电路与采样电路快速通信,提高采样速度及采样效率,可以实现脉冲信号的高速同步采样。
1.一种同步采样电路,其特征在于,包括:多个隔离放大电路、同步触发电路、采样电路及数字控制电路,其中,
2.根据权利要求1所述的同步采样电路,其特征在于,所述隔离放大电路包括:第一运放电路及隔离电路,其中,
3.根据权利要求2所述的同步采样电路,其特征在于,所述隔离电路包括:第二运放电路、第三运放电路及第一隔离电路,其中,
4.根据权利要求3所述的同步采样电路,其特征在于,所述第二运放电路包括:第一运算放大器、第一电阻及第一电容,其中,
5.根据权利要求3所述的同步采样电路,其特征在于,所述第三运放电路包括:第二运算放大器、第二电阻及第二电容,其中,
6.根据权利要求1所述的同步采样电路,其特征在于,所述同步触发电路包括:比较电路及隔离触发电路,其中,
7.根据权利要求6所述的同步采样电路,其特征在于,所述隔离触发电路包括:第二隔离电路及逻辑与门芯片,其中,
8.根据权利要求1所述的同步采样电路,其特征在于,还包括:
9.根据权利要求8所述的同步采样电路,其特征在于,所述整流电路包括:第四运放电路及第五运放电路,其中,
10.根据权利要求1所述的同步采样电路,其特征在于,