[发明专利]一种高频电压精密隔离放大器

说明书

本发明公开了一种高频电压精密隔离放大器，包括铁芯、共同绕制在所述铁芯上的初级绕组N1和次级绕组N2，所述初级绕组N1两端加载初级电压U1，次级绕组N2的感应电压经放大后向外输出负荷电压U2；还包括：负反馈检测电路，所述负反馈检测电路的输入端绕制在铁芯的一端，用于获得相应的误差电压U3并转换为直流的反馈电压U5；误差补偿电路，所述误差补偿电路的输入端同时接收所述反馈电压U5和负荷电压U2，输出端绕制在所述铁芯的另一端，用于根据所述反馈电压U5和负荷电压U2输出相应的补偿电压U6以降低所述铁芯的工作点，进而减少所述误差电压U3。本发明保证了输出电压幅值的精度，提高了高频电压精密隔离放大器的转换精度，达到了精密隔离放大的效果。

技术领域

本发明涉及精密测量领域，特别地，涉及一种高频电压精密隔离放大器。

背景技术

在精密测量领域，高频精密隔离放大器用于实现高频正弦信号的电气隔离，理想的隔离放大器具有等幅值、零相移的特性。采用电磁隔离是最常用的方法，其原理与变压器原理一致，电压变压器误差大致与铁芯材料的磁导率成反比的关系，在高频应用领域(比如高于20kHz)，常用的铁芯材料为铁氧体(通常为几千)，其磁导率远低于常用的低频铁芯材料坡莫合金(可高达数十万)，因此，低频时实现高达0.001级的电压互感器，而在高频0.01级的电压隔离变压器都很难。

常用电压隔离放大器，如下图1所示，当高频电压U1从绕在铁心上的初级绕组进入时，根据电磁感应定律，会在次级绕组上产生一个感应电动势U2，且U2＝(N2/N1)*U1，只要适当调节匝数N1和N2，就可以实现对电压U1的放大衰减，因为初级和次级之间没有直接的电气连接，所以也达到了隔离的目的。

上述电压隔离放大器通过设置初、次级匝数，能实现隔离放大的基本功能，但由于高频铁心相对于低频铁芯磁导率低、磁滞损耗大，大大降低了输出信号U2的准确度。此外，由于铁芯的磁导率随频率变化，因此，电压隔离放大器不能用于精密的高频隔离放大器制作，更不能用于宽频率范围的精密高频隔离放大应用。

发明内容

本发明提供了一种高频电压精密隔离放大器，以解决现有电压隔离放大器不能实现高频电压精密隔离放大的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种高频电压精密隔离放大器，包括铁芯、共同绕制在所述铁芯上的初级绕组N1和次级绕组N2，所述初级绕组N1的两端加载初级电压U1，次级绕组N2的感应电压经放大后向外输出负荷电压U2；还包括：

负反馈检测电路，所述负反馈检测电路的输入端绕制在所述铁芯的一端，用于在铁芯因损耗不工作在零磁通状态时获得相应的误差电压U3并转换为直流的反馈电压U5；

误差补偿电路，所述误差补偿电路的输入端同时接收所述反馈电压U5和负荷电压U2，输出端绕制在所述铁芯的另一端，用于根据所述反馈电压U5和负荷电压U2输出相应的补偿电压U6以降低所述铁芯的工作点，进而减少所述误差电压U3。

进一步地，所述的铁芯包括第一铁芯和第二铁芯，所述第一铁芯和第二铁芯在长度方向上部分重叠。

进一步地，所述初级绕组N1和次级绕组N2共同绕制在所述第一铁芯和第二铁芯重叠部分；

所述负反馈检测电路的输入端绕制在所述第一铁芯上，用于在铁芯因损耗不工作在零磁通状态时获得相应的误差电压U3并转换为直流的反馈电压U5；

所述误差补偿电路的输出端绕制在所述第二铁芯上，用于根据所述直流的反馈电压U5和负荷电压U2输出相应的补偿电压U6以降低所述第一铁芯的工作点，进而减少所述误差电压U3。

进一步地，所述次级绕组N2的感应电压经高速运算放大电路放大后向外输出负荷电压U2。