专利名称：一种电压-电流变换的方法
技术领域：
本发明涉及一种电压-电流变换的方法，用于变送类仪表以及高压变频器功 率单元中的缺相、过压、欠压、器件过流、光纤断路、单元过温等各种检测装置
中，属于电压电流变换电路技术领域。
背景技术：
在目前单元串联式高压变频技术方案中，每个功率单元相对独立工作，受电 后经过整流、滤波、辅助电源启动、接受控制信号等过程，再进入正常变频、输 出功率。正常工作过程中，单元控制器需要主动检测各种故障信息，如输入缺相、 过压、欠压、器件过流、光纤断路、单元过温等，并及时作出判断和处理并上报 主控单元。
在单元控制器检测各种故障信息时，必须对各种故障信号进行处理。为提高 抗干扰性能，尤其是对于长距离信号传送，通常采用电压-电流转换技术，使信 号电流变送输出，输出的变送电流经过一个负载电阻而产生压降，这个压降则作 为下一级放大器信号电压的采样输入。
普通的电压-电流变换器多为如图1所示的负载浮地型、如图2所示的输入 浮地的负载接地型、或如图3所示的输入、输出不同相的负载接地型。负载浮地 型电压-电流变换器包括反相放大器Nl，反相放大器N1的同相输入端连接输入 电压Vil，反相放大器Nl的反相输入端通过电阻Rl接地，反相放大器Nl的输 出端通过电阻RL1连接电阻Rl。输入浮地的负载接地型电压-电流变换器包括反 相放大器N2，反相放大器N2的反相输入端直连反相放大器N2的输出端，输入 电压Vi2的一个电极连接反相放大器N2的同相输入端，输入电压Vi2的另一个 电极通过电阻RL2接地，反相放大器N2的输出端通过电阻R2连接电阻RL2。输 入、输出不同相的负载接地型电压-电流变换器包括反相放大器N3，输入电压Vi3 通过电阻R3连接反相放大器N3的反向输入端，反相放大器N3的反向输入端与 输出端之间跨接电阻R5，反相放大器N3的输出端通过串联的电阻R6及电阻RL3接地，反相放大器N3的同向输入端通过电阻R4连接与电阻R6与电阻RL3之间。 如果要采用多只电压-电流变换模块同时将输入信号和输出信号的参考点接 入同一个电压参考点(共地)，同时进行测量和变送，是不能直接采用负载浮地 型的电压-电流变换器，也是不能直接采用输入浮地的负载接地型电压-电流变换 器的。因为如图l所示，由于电阻RL1的负信号端接地，会导致电阻R1对地短 路，而电阻R1是决定函数Iol=Vil/Rl中比例系数的关键，Iol为电阻RLl上的 电流，从该数学模型就能看出，若RP0，则101=~，电路就无法正常工作；如 图2所示，由于Vi2的电压参考点将负载电阻RL2对地短路，这时RL2上的电流 工o2全部对地分路，实际上这时电阻RL2的正信号端就是地，所以在这一点也就 没有电流输出了。
对于多路信号的巡回检测，与共地检测一样，也不能直接采用负载浮地型的 电压-电流变换器或输入浮地的负载接地型电压-电流变换器的，若要采用负载浮 地型的电压-电流变换器或输入浮地的负载接地型电压_电流变换器，那么 一定要 增加其它电路配置，这就使得电路结构复杂；若采用输入、输出不同相的负载接 地型电压-电流变换器，如图3所示，因为电阻RL3上的电流Io3的方向与Vi3 的方向正好相反，所以每一个检测回路都要增加一个反相放大器，也将使电路复 杂化。
发明内容
本发明的目的是提供一种电路结构简单、性能优良且为巡回检测所实用的既 能满足输入、输出信号共地又能满足输入、输出相位相同的负载接地型电压-电 流变换方法。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种电压-电流变换的
方法，其步骤为
步骤l、将输入电压接入放大器的同相输入端； 步骤2、将放大器的反相输入端接地，其特征在于，
步骤3、将达林顿电路的基极接入放大器的输出端，达林顿电路的集电极通 过第一电阻接电源的正极；
4步骤4、在放大器的同相输入端与达林顿电路的集电极之间跨接第二电阻， 在放大器的反相输入端与电源的正极之间跨接第三电阻；
步骤5、将达林顿电路的射极通过第四电阻接地，使得输出电流与输入电压 成正比，比例系数为第一电阻阻值的倒数。
由于输出级采用达林顿电路，则放大器的功耗非常小，使得放大器的工作十 分稳定可靠，尤其是热稳定性特别好，因此还可以大幅度增加有效输出功率。
由该方法可知，本发明具有如下优点准确度高；热稳定性好；线性好；抗 干扰性好；工作性能稳定可靠；多只本发明的电压-电流变换电路可以同时接入 一个电压参考点(共地)，同时进行测量和变送；实现对于多路故障信号的共地 巡回检测；性能价格比高；电路简单，实现容易。
图1为负载浮地型电压-电流变换器的电原理图2为输入浮地的负载接地型电压-电流变换器的电原理图3为输入、输出不同相的负载接地型电压-电流变换器的电原理图4为本发明提供的一种电压-电流变换电路的电原理图。
具体实施例方式
以下结合实施例来具体说明本发明。
实施例
如图4所示，为本发明提供的一种电压-电流变换电路的电原理图，由放大 器N4、第一电阻Rc、第二电阻RIO、第三电阻R9、第四电阻RL4、第五电阻R7、 第六电阻R8、第一达林顿管V1及第二达林顿管V2组成，其中第一达林顿管V1 及第二达林顿管V2组成达林顿电路，该电路通过下列步骤得到
步骤l、将输入电压Vi4接入放大器N4的同相输入端；
步骤2、将放大器N4的反相输入端接地，其特征在于，
步骤3、将达林顿电路的基极接入放大器N4的输出端，达林顿电路的集电 极通过第一电阻Rc接电源E的正极；
步骤4、在放大器N4的同相输入端与达林顿电路的集电极之间跨接第二电阻RIO，在放大器N4的反相输入端与电源E的正极之间跨接第三电阻R9;
步骤5、将达林顿电路的射极通过第四电阻RL4接地，使得输出电流Io4与 输入电压Vi4成正比，比例系数为第一电阻阻值的倒数，即Io4=Vi4/Rc。该关 系式可以通过下列步骤推导得出
令放大器N4同相输入端上的压降为Va，放大器N4反相输入端上的压降为 Vb，第一达林顿管V1及第二达林顿管V2上的压降为V0。
令R7:R8-R9二R10，
则Va=E[R8/(R8+R9)]=E/2， Vb=(Vo+Vi4) [R7/(R7+R10)] = (Vo+Vi4)/2 ...Va=Vb，
...E/2=(Vo+Vi4)/2，
...E=Vo+Vi4
又V E=Vo+IcRc，
...Vo+IcRc=Vo+Vi4，
IcRc=Vi4,
...Ic=Vi4/Rc，
.. Ic= a Io4，
.'.a Io4=Vi4/Rc,
.'.Io4= Vi4/ a RC，
结论Io4=Vi4/Rc (由于达林顿管的e = e 1 e 2很大，.'.a接近于1，故令 a=l，得出上述结论)即1o是Vi4的正比例函数，1/Rc是比例系数。式中，a
=e/a+e)， a为共基极短路电流放大系数，e为共发射极短路电流放大系数。
权利要求
1.一种电压-电流变换的方法，其步骤为步骤1、将输入电压(Vi4)接入放大器(N4)的同相输入端；步骤2、将放大器(N4)的反相输入端接地，其特征在于，步骤3、将达林顿电路的基极接入放大器(N4)的输出端，达林顿电路的集电极通过第一电阻(Rc)接电源(E)的正极；步骤4、在放大器(N4)的同相输入端与达林顿电路的集电极之间跨接第二电阻(R10)，在放大器(N4)的反相输入端与电源(E)的正极之间跨接第三电阻(R9)；步骤5、将达林顿电路的射极通过第四电阻(RL4)接地，使得输出电流(Io4)与输入电压(Vi4)成正比，比例系数为第一电阻阻值的倒数。
全文摘要
本发明提供一种电压-电流变换电路，包括放大器，输入电压连接放大器的同相输入端，放大器的反向输入端接地，其特征在于，放大器的输出端连接达林顿电路的基极，在放大器的同相输入端与达林顿电路的集电极之间跨接第一电阻，放大器的反相输入端与电源的正极之间跨接第二电阻，第二电阻与第一电阻之间连接第三电阻，达林顿电路的射极通过第四电阻接地。本发明的优点是准确度高；热稳定性好；线性好；抗干扰性好；工作性能稳定可靠；多只本发明的电压-电流变换电路可以同时接入一个电压参考点(共地)，同时进行测量和变送；实现对于多路故障信号的共地巡回检测；性能价格比高；电路简单，实现容易。
文档编号H02H3/12GK101551938SQ20081020526
公开日2009年10月7日 申请日期2008年12月30日 优先权日2008年12月30日
发明者宣乃烨, 张海燕, 罗结强 申请人:上海科达机电控制有限公司