[发明专利]隔离放大器

说明书

隔离放大器包括：处于高压电位的输入电路(1)，其具有用于要传输的测量信号的输入(6)，用于提供代表测量信号的耦合部分信号的输入电路(7)，以及用于驱控输入电路(7)的高压侧控制单元(19)；用于无电位传输耦合部分信号的电流隔离耦合部分(3)；处于低压电位的输出电路(2)，其具有用于从所传输的耦合部分信号产生输出信号的输出电路(11)，用于输出信号的输出(15)，以及至少一个用于产生控制信号的低压侧控制单元(23，48)；以及用于将控制命令和/或参数输入高压侧控制单元(19)的输入元件(28，29)，‑所有输入元件(28，29)的低压侧布置，其包括为高压侧控制单元(19)的参数选择而设置的输入元件(28，29)，仅限于在低压电路(2，41)中，以及电流隔离控制信道(SK；SK'；SK”)，其用于将用于驱控输入电路(7)的参数传输到高压侧控制单元(19)，其中所述参数是针对高压侧控制单元(19)确定的并且由低压侧输入元件(28，29)输入的，所述高压侧控制单元(19)可以实现为第二耦合部分(30)。

本专利申请要求申请号为DE 10 2016 214 263.1的德国专利申请的优先权，其公开内容通过引用结合于此。

本发明涉及一种具有权利要求1前序部分所描述的特征的隔离放大器。这种隔离放大器尤其也称为测量变换器或测量转换器。

关于本发明的背景技术，应注意的是，隔离放大器尤其用于检测和调节具有关于在接触危险电位时的触电电流的模拟测量信号，尤其用于检测和调节具有高压电位的测量信号。因此，隔离放大器必要时通过转换成辅助参量将测量信号以电流隔离的方式转换成以模拟或数字形式的、代表测量信号的输出信号，其中输出信号通常处于近地电位并且在接触时无危险。

在下面的描述中，术语“高压”或“高压电位”包括所有触摸时危险的电压和电位，术语“低压”或“低压电位”在此涵盖所有触摸时无危险的电压和电位。因此，在下面的描述中，术语“高压隔离放大器”涵盖所有适用于传输测量信号并适用于将触摸时危险的测量信号转换为触摸时无害的输出信号的隔离放大器。

为了在高压侧和低压侧之间实现电流隔离，需要贯穿的隔离屏障，其通过电位隔离的耦合部分以已知方式实现，用于传输代表测量信号的信号以及必要时用于传输辅助参量和电能。

根据现有技术，隔离放大器通常根据图3所示的结构设计。可以区分三种不同的电开关电路，即输入电路1、输出电路2和初级电流供应电路41，它们通过电流隔离耦合部分3、42和43彼此隔离。电路1、2和41中的每一者具有至少一个输入端6、输出端15或初级电流供应端子44形式的端子，其通常与相关的电路导电连接。电路1、2和41所处的电位由连接到相关端子6、15和44的外部信号电路或外部电源电路的电位确定。端子6、15和44也称为端口，因此，图3规定了一个带有三个相互电流隔离的端口的隔离放大器。详细地，该结构示出了输入电路1，其至少具有用于具有输入电路电位的测量信号的输入端6，其中在输入电路1中产生了代表测量信号的耦合部分信号，并且该耦合部分信号经由电流隔离耦合部分3被传输到处于输出电路电位上的输出电路2。在输出电路2中，耦合部分信号被转换回代表测量信号并且可以通过至少一个输出端15而输出的信号。输入电路1、输出电路2和耦合部分3中所有电子元件的操作所需的电能从至少一个初级电流供应端子44中获得。处于初级电流供应电路电位的初级电流供应端子44将电能提供给初级电流供应电路41，初级电流供应电路41包含合适的电子装置，以通过电流隔离耦合部分42和43分别与输入电路1和输出电路2的次级电源电路45和46相匹配地提供电能。

根据现有技术，已知在其中减少了耦合部分的数量的隔离放大器结构。例如，这可以通过在初级电流供应电路41和输出电路2之间省去电流隔离来实现。然后省去耦合部分43，并且代替地，在这些电路之间存在直接的电流传导连接。然后，这种隔离放大器仅还具有两个彼此电流隔离的端口。

减少耦合部分的另一种可能性如下地实现：如果电能通过合适的耦合部分3例如变压器从输出电路2被传输到输入电路1，而且代表测量信号的耦合部分信号都通过相同的耦合部分3从输入电路1传输到输出电路2(例如由电流强度表示)，则可以省去耦合部分42。在这种情况下，消除耦合部分42不会减少彼此电流隔离的端口的数量。