[发明专利]高频高压信号电压电流的幅值及相位隔离检测电路

说明书

本发明提供一种高频高压信号电压电流的幅值及相位隔离检测电路，其包括被检信号输入端、电压检测模块、电流检测模块、被检信号输出端和微处理器，被检信号输入端用于连接待检测的电压电流信号，电压检测模块和电流检测模块连接被检信号输入端，用于检测电压电流信号，电压检测模块包括用于电压采样的电压互感器，电流检测模块包括用于电流采样的电流互感器，电压互感器和电流互感器的输出端连接有二极管、采样电阻和比较器，比较器输出相位信号，采样电阻上连接RC滤波电路，微处理器连接比较器输出端，用于测算电压电流相位差。本发明简单可靠，不受运放偏置电压和偏置电流影响，精度较高，可以快速获得电压与电流的相位差。

技术领域

本发明涉及超声波电源领域，特别涉及一种高频高压信号电压电流的幅值及相位隔离检测电路。

背景技术

超声波在清洗、焊接、探伤、辅助加工等领域获得广泛应用。超声波电源输出高频高压信号来驱动超声波换能器工作。检测超声波电源输出电压、电流的幅值和相位，是实现频率追踪、有功功率检测与控制的基础。超声波电源输出电压峰峰值通常为0-10000V，电流峰峰值通常为0-10A，电压与电流信号的相位差0-360°。现有幅值检测主要采用基于高频高精度运算放大器的全波整流电路，该方案电路复杂而且成本较高。现有相位检测则主要通过鉴相器电路将相位信号转化为电压信号后进行电压采样，检测速度慢，而且相位范围受限。

故需要提供一种高频高压信号电压电流的幅值及相位隔离检测电路来解决上述技术问题。

发明内容

本发明提供一种高频高压信号电压电流的幅值及相位隔离检测电路，以解决现有技术中的幅值检测主要采用基于高频高精度运算放大器的全波整流电路，电路复杂而且成本较高的问题，以及现有相位检测则主要通过鉴相器电路将相位信号转化为电压信号后进行电压采样，检测速度慢，而且相位范围受限的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种高频高压信号电压电流的幅值及相位隔离检测电路，其包括：

被检信号输入端，用于连接待检测的电压电流信号，包括高频高压正极输入端和高频高压负极输入端；

电压检测模块，连接所述被检信号输入端，用于检测电压信号；

电流检测模块，连接所述被检信号输入端，用于检测电流信号；

被检信号输出端，包括正极输出接口和负极输出接口，所述正极输出接口连接所述高频高压正极输入端，所述负极输出接口连接在所述电压检测模块和所述电流检测模块之间；

微处理器，用于测算电压电流相位差，包括电压相位信号接口、电压半波平均值接口、电流相位信号接口和电流半波平均值接口，所述电压相位信号接口和所述电压半波平均值接口连接所述电压检测模块，所述电流相位信号接口和电流半波平均值接口连接所述电流检测模块；

其中，所述电压检测模块包括电压隔离耦合单元，所述电压隔离耦合单元包括电压互感器，所述电压互感器用于对电压信号采样，所述电流检测模块包括电流隔离耦合单元，所述电流隔离耦合单元包括电流互感器，所述电流互感器用于对电流信号进行采样。

本发明所述的高频高压信号电压电流的幅值及相位隔离检测电路中，所述电压隔离耦合单元还包括限流电阻，所述限流电阻一端连接所述高频高压正极输入端，另一端连接所述电压互感器的原边绕组的同名端。

本发明所述的高频高压信号电压电流的幅值及相位隔离检测电路中，所述电压检测模块还包括：

电压采样单元，连接所述电压互感器，用于输出电压信号；

电压相位输出单元，连接所述电压采样单元和所述微处理器，用于输出电压相位信号；

电压幅值滤波单元，连接所述电压采样单元和所述微处理器，用于输出电压半波平均值信号；