電壓采樣系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種電壓采樣系統。該電壓采樣系統包含：電壓采樣裝置、二光纖傳輸線以及控制裝置。電壓采樣裝置包含：分壓電阻模塊、抗共模干擾電路及模數轉換模塊。分壓電阻模塊借由電壓源產生第一及第二分電壓。抗共模干擾電路接收第一及第二分電壓，以進行共模噪聲消除處理，并產生輸出電壓。模數轉換模塊將輸出電壓由模擬量轉換為數字量，以產生數字信號。二光纖傳輸線分別傳送數字信號以及時鐘信號。控制裝置通過二光纖傳輸線，自模數轉換模塊接收數字信號以及時鐘信號，以進行數據處理。
【專利說明】電壓采樣系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電壓采樣技術，且特別涉及一種電壓采樣系統。
【背景技術】
[0002]在電力系統中，電網電壓不斷提高，對于電流或電壓的檢測裝置的要求也相應地提高。在現有的技術中，通常采用電磁式互感器來對電壓進行采樣。然而電磁式互感器具有絕緣結構復雜、體積笨重、造價高的缺點。更嚴重的是電磁式互感器可能出現鐵磁諧振而使設備損壞。
[0003]近年來電子式互感器的研究雖克服了電磁式互感器的許多缺點，但是在實際應用中還面臨一些理論和關鍵技術問題。以混合型電子式互感器為代表，可以概括為電流，電壓傳感器的結構設計，高壓側電源供給，信號處理與接口數字化，傳感器本身的故障保護等。隨著混合型電子式高壓電力互感器進入實用化，圍繞實用化問題進行深入的研究，顯得越發的必要和緊迫。
[0004]因此，如何設計一個新的電壓采樣系統，以解決上述的問題，乃是業界亟待解決的問題。
【發明內容】
[0005]因此，本發明一方面提供一種電壓米樣系統，包含:電壓米樣裝置、二光纖傳輸線以及控制裝置。電壓采樣裝置包含:分壓電阻模塊、抗共模干擾電路以及模數轉換模塊。分壓電阻模塊包含依序電性串聯于電壓源的兩端間的第一分壓電阻單元、中央分壓電阻單元以及第二分壓電阻單元，其中第一分壓電阻單元以及第二分壓電阻單元的阻值實質相同，中央分壓電阻單元的中點電性連接于接地端，并電壓源分別經第一分壓電阻單元與第二分壓電阻單元于中央分壓電阻單元的第一端以及第二端分別產生第一分電壓以及第二分電壓。抗共模干擾電路接收第一分電壓以及第二分電壓，以進行共模噪聲消除處理，并產生輸出電壓。模數轉換模塊將輸出電壓由模擬量轉換為數字量，以產生數字信號。二光纖傳輸線分別傳送數字信號以及時鐘信號。控制裝置通過二光纖傳輸線，自模數轉換模塊接收數字信號和時鐘信號，以進行數據處理。
[0006]本發明的另一方面提供一種電壓米樣系統，包含:電壓米樣裝置、光纖傳輸線以及控制裝置。電壓采樣裝置包含:分壓電阻模塊、抗共模干擾電路、模數轉換模塊以及傳送模塊。分壓電阻模塊包含依序電性串聯于電壓源的兩端間的第一分壓電阻單元、中央分壓電阻單元以及第二分壓電阻單元，其中第一分壓電阻單元以及第二分壓電阻單元的阻值實質相同，中央分壓電阻單元的中點電性連接于接地端，并電壓源分別經第一分壓電阻單元和第二分壓電阻單元于中央分壓電阻單元的第一端以及第二端分別產生第一分電壓以及第二分電壓。抗共模干擾電路接收第一分電壓以及第二分電壓，以進行共模噪聲消除處理，并產生輸出電壓。模數轉換模塊將輸出電壓由模擬量轉換為數字量，以產生數字信號。傳送模塊接收數字信號以及時鐘信號并進行編碼，以產生輸出信號。光纖傳輸線傳送輸出信號。控制裝置通過光纖傳輸線，自傳送模塊接收輸出信號，以進行數據處理。
[0007]本發明的又一方面提供一種電壓米樣系統,包含:電壓米樣裝置、光纖傳輸線以及控制裝置。電壓采樣裝置包含:第一分壓電阻模塊、第二分壓電阻模塊、抗共模干擾電路、模數轉換模塊以及傳送模塊。第一分壓電阻模塊包含具有第一端和第二端的第一分壓電阻單元及具有第一端和第二端的第二分壓電阻單元，第一分壓電阻單元的第一端電性耦接于第一電壓源的第一端，第一分壓電阻單元的第二端與第二分壓電阻單元的第一端串聯連接于第一連接點，第二分壓電阻單元的第二端連接接地端。第二分壓電阻模塊包含具有第一端和第二端的第三分壓電阻單元及具有第一端和第二端的第四分壓電阻單元，第三分壓電阻單元的第一端電性耦接于第一電壓源的第二端和第二電壓源的第一端，第三分壓電阻單元的第二端與第四分壓電阻單元的第一端串聯連接于第二連接點，第四分壓電阻單元的第二端連接接地端。第三分壓電阻模塊包含具有第一端和第二端的第五分壓電阻單元及具有第一端和第二端的第六分壓電阻單元，第五分壓電阻單元的第一端電性耦接于第二電壓源的第二端，第五分壓電阻單元的第二端與第六分壓電阻單元的第一端串聯連接于第三連接點，第六分壓電阻單元的第二端連接接地端，其中，第一分壓電阻單元、第三分壓電阻單元及第五分壓電阻單元 的阻值實質相同，第二分壓電阻單元、第四分壓電阻單元及第六分壓電阻單元的阻值實質相同，并根據第一及第二電壓源分別于第一連接點、第二連接點及第三連接點分別產生第一分電壓、第二分電壓以及第三分電壓。抗共模干擾電路接收第一分電壓、第二分電壓以及第三分電壓，以進行共模噪聲消除處理，并產生第一輸出電壓以及第二輸出電壓。模數轉換模塊將第一輸出電壓以及第二輸出電壓由模擬量轉換為數字量，以產生第一數字信號以及第二數字信號。傳送模塊接收第一及第二數字信號以及時鐘信號并進行編碼，以產生輸出信號。光纖傳輸線用以傳送輸出信號。控制裝置通過光纖傳輸線，自傳送模塊接收輸出信號，以進行數據處理。
[0008]應用本發明的優點之一在于藉由電壓米樣系統中分壓電阻模塊與抗共模干擾電路的設計實現有效消除共模噪聲的目的。并且，藉由模數轉換模塊及傳送模塊的處理，可在數據傳輸上提升可靠度，并降低成本，而輕易地實現上述的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明一實施例中，電壓米樣系統的方塊圖；
[0010]圖2為本發明另一實施例中，電壓采樣系統的方塊圖；
[0011]圖3為本發明一實施例中，電壓米樣系統局部的詳細方塊圖；
[0012]圖4為本發明另一實施例中，電壓采樣系統局部的詳細方塊圖；以及
[0013]圖5為本發明又一實施例中，電壓米樣系統的方塊圖。
[0014]附圖標記說明:
[0015]1:電壓采樣系統 10:電壓采樣裝置
[0016]100:分壓電阻模塊 102:抗共模干擾電路
[0017]104:模數轉換模塊 106:濾波器
[0018]12A、12B:光纖傳輸線 14:控制裝置
[0019]140:接收模塊142:處理模塊
[0020]16:電壓源18:高壓隔離電源[0021]2:電壓采樣系統 20:電壓采樣裝置
[0022]200:分壓電阻模塊 202:抗共模干擾電路
[0023]204:模數轉換模塊 206:傳送模塊
[0024]22:光纖傳輸線24:控制裝置
[0025]240:接收模塊242:處理模塊
[0026]26:電壓源28:高壓隔離電源
[0027]30:濾波模塊32:曼徹斯特編碼模塊
[0028]320:開始位322:數據位
[0029]324:校驗碼326:結束位
[0030]34:曼徹斯特解碼模塊 40:曼徹斯特編碼模塊
[0031]42:曼徹斯特解碼模塊 44:濾波模塊
[0032]5:電壓米樣系統 50:電壓米樣裝置
[0033]52:光纖傳輸線500A:第一分壓電阻模塊
[0034]500B:第二分壓電阻模塊500C:第三分壓電阻模塊
[0035]502:抗共模干擾電路 504:模數轉換模塊
[0036] 506:傳送模塊54:控制裝置
[0037]540:接收模塊542:處理模塊
[0038]56A:第一電壓源 56B:第二電壓源
[0039]58:高壓隔離電源
【具體實施方式】
[0040]請參照圖1。圖1為本發明一實施例中，電壓采樣系統I的方塊圖。電壓采樣系統I包含:電壓采樣裝置10、二光纖傳輸線12A、12B以及控制裝置14。
[0041]電壓采樣裝置10電性連接于電壓源16的兩端。于一實施例中，電壓源16為一高電壓電源。運作于高壓側的電壓采樣裝置10對電壓源16的電壓進行采樣及處理，并通過二光纖傳輸線12A、12B傳送至低壓側的控制裝置14進行數據處理。以下將就各裝置進行詳細的說明。
[0042]于一實施例中，電壓米樣裝置10上的各模塊可形成于一米樣電路板(未繪不)上。電壓采樣裝置10包含:分壓電阻模塊100、抗共模干擾電路102以及模數轉換模塊104。分壓電阻模塊100包含依序電性串聯于電壓源16的兩端間的第一分壓電阻單元R1、中央分壓電阻單元Rtl以及第二分壓電阻單元R2。其中需注意的是，雖然上述的電阻單元均于圖1中分別以單一電阻繪示，但在不同的實施例中，均可分別以數個電阻串聯或并聯形成等效于第一分壓電阻單元R1、中央分壓電阻單元Rtl以及第二分壓電阻單元民的電阻單元，而不為圖1繪示的所限。
[0043]于一實施例中，第一分壓電阻單元R1及第二分壓電阻單元R2的阻值實質相同。需注意的是，上述「實質相同」，是指對應的電阻間的阻值并非一定要完全相同，而可有一合理范圍(本領域技術人員熟知)內的誤差，例如但不限于5%的誤差。中央分壓電阻單元Rtl的中點電性連接于接地端GND，亦即中央分壓電阻單元Rtl的第一部分和第二部分的電阻阻值實際相等，中央分壓電阻單元RO的第一部分為一端連接于第一分壓電阻單元R1的一端，另一端連接于接地端GND，同樣中央分壓電阻單元R0的第二部分為一端連接于第二分壓電阻單元R2的一端，另一端連接于接地端GND。因此，中央分壓電阻單元Rtl的第一端以及第二端將分別借由電壓源16產生第一分電壓V1以及第二分電壓V2。
[0044]抗共模干擾電路102接收第一分電壓V1以及第二分電壓V2。于一實施例中，抗共模干擾電路102可包含共模電感(未繪示)。共模電感又稱共模扼流圈，是在一個閉合磁環上對稱繞制方向相反、匝數相同的線圈。由于在分壓電阻模塊100中，由第一分壓電阻單元R1、第二分壓電阻單元R2而來，大小相等且方向相同的噪聲將隨著第一分電壓V1以及第二分電壓V2傳送至抗共模干擾電路102。噪聲產生的共模噪聲電流流經兩個繞組時方向相同，產生的磁通量同向相加，扼流圈呈現高阻抗，從而起到抑制共模噪聲的作用。因此抗共模干擾電路102可進行共模噪聲消除處理，并產生輸出電壓V。。
[0045]模數轉換模塊104將輸出電壓V。由模擬量轉換為數字量，以產生數字信號MDATA。其中，數字信號MDATA包含電壓源16的電壓幅值信息。
[0046]于一實施例中，模數轉換模塊104為一雙通道的二階delta-sigma(A-S)調制模塊，包含積分器、比較器及數字至模擬轉換器(未繪示)，以產生數字信號MDATA。二階delta-sigma調制模塊的特性在于其輸出信號(即數字信號MDATA)能快速的且無衰減的跟蹤輸入信號(即抗共模干擾電路的輸出電壓V。)。
[0047]于部分實施例中，由于調制過程中所產生的噪聲被移至高頻頻域，因此模數轉換模塊104可選擇性地包含一濾波器106濾除數字信號MDATA的高頻噪聲。
[0048]二光纖傳輸線12A、12B分別傳送上述的數字信號MDATA以及一時鐘信號MCLK到控制裝置14。于一實施例中，時鐘信號可以由模數轉換模塊104產生，也可以由電壓采集裝置10中的時鐘信號產生模塊(圖中未示出)產生，但不以此為限。
[0049]于一實施例中，電壓采樣系統I還包含高壓隔離電源18，用以提供電源PWpPW2至抗共模干擾電路102以及模數轉換模塊104。于一實施例中，高壓隔離電源18可接收一 24伏特的電源輸入PWtl,以轉換并產生10伏特及5伏特的電源PWp PW2。然而于其他實施例中，高壓隔離電源18所接收及產生的電源可依不同需求而設計為不同的電壓值，不為上述的數值所限。
[0050]于一實施例中，控制裝置14上的各模塊可形成于一控制電路板(未繪示)上。控制裝置14包含接收模塊140以及處理模塊142。接收模塊140通過二光纖傳輸線12A、12B接收數字信號MDATA以及時鐘信號MCLK并進行低通濾波濾除高頻的噪聲，并根據數字信號MDATA以及時鐘信號MCLK產生解碼信號DE0UT。于一實施例中，接收模塊140為復雜可編程邏輯裝置(complex programmable logic device ；CPLD)、場域可編程邏輯門陣列(fieldprogrammable gate array ；FPGA)或微控制單兀(microcontroller unit ；MCU)。處理模塊142接著對解碼信號DEOUT進行數據處理。于一實施例中，處理模塊142為微控制單元或數字信號處理模塊(digital signal processor ；DSP)。
[0051]于一實施例中，由光纖傳輸線12A、12B傳送的數字信號MDATA以10Mb/S(每秒百萬位元組)的速度更新。因此，數字信號MDATA以及時鐘信號MCLK從高壓側的電壓采樣裝置10傳送到低壓側的控制裝置14時幾乎沒有延遲。
[0052]于一實施例中，為使接收模塊140傳送到處理模塊142所進行的低通濾波將造成約19微秒的延遲,并對應精度為有效數據位(effective number of bits ；ΕΝ0Β) 12位。如果高壓側的電壓采樣裝置10產生保護過壓的信號，則其傳遞仍然是以精度為有效數據位12位及19微秒的延遲傳送。并且，當模數轉換模塊104由delta-sigma調制模塊實現時，需一定數量的采樣值才會完全反映模擬的輸入，因此在數字信號MDATA以及時鐘信號MCLK的傳送過程中，暫態的干擾可以被忽略。
[0053]請參照圖2。圖2為本發明另一實施例中，電壓采樣系統2的方塊圖。于本實施例中，電壓采樣系統2包含:電壓采樣裝置20、光纖傳輸線22以及控制裝置24。
[0054]如同圖1的電壓采樣系統1，圖2所繪示的電壓采樣系統2中，電壓采樣裝置20電性連接于電壓源26的兩端。運作于高壓側的電壓采樣裝置20對電壓源26的電壓進行采樣及處理，并通過光纖傳輸線22傳送至低壓側的控制裝置24進行數據處理。以下將就各裝置進行詳細的說明。
[0055]電壓采樣裝置20包含:分壓電阻模塊200、抗共模干擾電路202、模數轉換模塊204以及傳送模塊206。其中，分壓電阻模塊200、抗共模干擾電路202及模數轉換模塊204的架構與功能與圖1所繪示的分壓電阻模塊100、抗共模干擾電路102及模數轉換模塊104大同小異，因此不再贅述。
[0056]于本實施例中，傳送模塊206自模數轉換模塊204接收數字信號MDATA以及時鐘信號MCLK并進行編碼，以產生輸出信號D0UT，其中時鐘信號MCLK可以來自模數轉換模塊204，也可以來自高壓側的時鐘模塊。于一實施例中，模數轉換模塊204為delta-sigma調制模塊。于一實施例中，傳送模塊206為復雜可編程邏輯裝置或場域可編程邏輯門陣列。
[0057]請同時參照圖2及圖3。圖3為本發明一實施例中，電壓采樣系統2局部的詳細方塊圖。
[0058]傳送模塊206于一實施例中包含濾波模塊30及曼徹斯特編碼模塊32。于一實施例中，濾波模塊30為串聯積分梳狀濾波器(cascaded integrator comb ；CIC),以對模數轉換模塊204所傳送的lOMb/s的串行式的數字信號MDATA進行低通濾波，并根據時鐘信號MCLK將MDATA抽取為低速率(低速率為MCLK/N = 10M/64 = 156K)的并行數據MDATA’。
[0059]濾波模塊30進一步將15位元的并行數據MDATA’傳送至曼徹斯特編碼模塊32進行曼徹斯特編碼。于一實施例中，曼徹斯特編碼包含開始位320、數據位322、校驗碼324以及結束位326。
[0060]其中，開始位320即為巾貞頭,包含以一個下降沿(falling edge)為起始的連續三個
O。數據位322則是將并行數據MDATA’中的單一位元I編碼為兩位元10，并將單一位元O編碼為兩位元01。校驗碼324則是以編碼后的數據為原始數據通過循環冗余校驗(cyclicredundancy check ；CRC)產生校驗碼后,進一步對校驗碼進行曼徹斯特編碼而形成。結束位326即為幀尾，是在校驗碼324完成后置為高態電壓電平(即I)。
[0061]曼徹斯特編碼模塊32編碼后將產生輸出信號D0UT。由于采用曼徹斯特編碼，曼徹斯特編碼模塊32僅需藉由單一光纖傳輸線22,以例如但不限于2.5Mb/s的速度將輸出信號DOUT傳送至控制裝置24。
[0062]于一實施例中，電壓采樣系統2還包含高壓隔離電源28，用以提供電源至抗共模干擾電路202、模數轉換模塊204以及傳送模塊206。于一實施例中，高壓隔離電源28可接收一 24伏特的電源輸入PW0，以轉換并產生10伏特、5伏特及3.3伏特的電源PW1' Pff2及PW3分別提供至抗共模干擾電路202、模數轉換模塊204以及傳送模塊206。然而于其他實施例中，高壓隔離電源28所接收及產生的電源可依不同需求而設計為不同的電壓值不為上述的數值所限。
[0063]控制裝置24如同前一實施例，包含接收模塊240以及處理模塊242。接收模塊240于本實施例中包含曼徹斯特解碼模塊34，以通過光纖傳輸線22接收輸出信號DOUT并進行曼徹斯特解碼，并且產生解碼信號DEOUT。處理模塊242接著對解碼信號DEOUT進行數據處理。于一實施例中，接收模塊240為復雜可編程邏輯裝置(complex programmable logicdevice ；CPLD)、場域可編程邏輯門陣列(field programmable gate array ；FPGA)或微控制單元(microcontroller unit ;MQJ)。處理模塊242接著對解碼信號DEOUT進行數據處理。于一實施例中，處理模塊242為微控制單元或數字信號處理模塊(digital signal processor ；DSP)。
[0064]于一實施例中，由于開始位320、數據位322、校驗碼324及結束位元326分別為3位元、30位元、16位元及3位元,此52位元的數據將產生52/2.5M = 20.8微秒的延遲。再加上濾波模塊30進行低通濾波的19微秒的延遲共約為40微秒。對應的精確度為有效數據位12位。
[0065]于一實施例中，當電壓源26出現過壓狀況時,傳送模塊206置低輸出信號DOUT的輸出電壓電平，并使置低的輸出電壓電平維持一預設時間，亦即，在預設時間內，傳送模塊206輸出低電平，以做為保護提示信號。在預設時間后，傳送模塊206維持一段時間地傳送經曼徹斯特編碼的輸出信號D0UT，以便控制裝置24能夠得到電壓源的電壓幅值。在此之后，如果仍然檢測到過壓狀況，則傳送模塊206將重復上述的過程。相反的，如果沒有檢測到過壓狀況，則傳送模塊206將正常地運作以傳送經曼徹斯特編碼的輸出信號D0UT。
[0066]而當控制裝置24的接收模塊240判斷連續接收到預設時間的置低輸出電壓電平時，將判斷過壓狀況產生，并對電壓源26進行過壓保護。因此，保護提示信號的傳遞時間為濾波模塊30進行低通濾波的19微秒的延遲加上置低輸出電壓電平的預設時間。
[0067]因此，相較于圖1的實施例，本實施例的光纖傳輸線22的數量減少，且由于輸出信號DOUT的傳輸速率降低為2.5Mb/s，可采用速度較低、成本較低的光纖傳輸線。然而傳輸的延遲及保護提示信號的延遲分別約為40微秒及22微秒，略大于圖1的實施例中的19微秒。
[0068]請同時參照圖2及圖4。圖4為本發明另一實施例中，電壓采樣系統2局部的詳細方塊圖。
[0069]于本實施例中，傳送模塊206僅包含曼徹斯特編碼模塊40，以對模數轉換模塊204所傳送的4Mb/s的串行數據進行曼徹斯特編碼。于一實施例中，曼徹斯特編碼模塊40不對數據加幀頭及幀尾，而直接將數字信號MDATA中的單一位I編碼為兩位10，并將單一位O編碼為兩位01，以產生輸出信號D0UT。
[0070]控制裝置24如同先前的實施例，包含接收模塊240以及處理模塊242。接收模塊240于本實施例中包含曼徹斯特解碼模塊42以及濾波模塊44。其中，曼徹斯特解碼模塊42通過光纖傳輸線22接收輸出信號DOUT并進行曼徹斯特解碼，并且產生解碼信號DE0UT。濾波模塊44于一實施例中，為串聯積分梳狀(CIC)濾波器，以對解碼信號DEOUT進行低通濾波。處理模塊242接著對解碼信號DEOUT進行數據處理。
[0071]由于曼徹斯特編碼模塊40進行編碼，因此本實施例亦僅需單一光纖傳輸線22。于一實施例中，當采用速度為5Mb/s的光纖傳輸線22并以2兆赫(MHz)的時鐘驅動模數轉換模塊204，且精確度為有效數據位12位時，將造成96微秒的延遲。而當精確度為有效數據位10位時，將造成48微秒的延遲。于另一實施例中，當采用速度為50Mb/s的光纖傳輸線22并以10兆赫(MHz)的時鐘驅動模數轉換模塊204，且精確度為有效數據位12位時，將造成19微秒的延遲。
[0072]請參照圖5。圖5為本發明又一實施例中，電壓米樣系統5的方塊圖。于本實施例中，電壓米樣系統5包含:電壓米樣裝置50、光纖傳輸線52以及控制裝置54。
[0073]在電壓采樣系統5中，電壓采樣裝置50電性連接于第一電壓源56A及第二電壓源56B的兩端。運作于高壓側的電壓采樣裝置50對第一電壓源56A及第二電壓源56B的電壓進行采樣及處理，并通過光纖傳輸線52傳送至低壓側的控制裝置54進行數據處理。以下將就各裝置進行詳細的說明。
[0074]電壓米樣裝置50包含:第一分壓電阻模塊500A、第二分壓電阻模塊500B、第三分壓電阻模塊500C、抗共模干擾電路502、模數轉換模塊504以及傳送模塊506。
[0075]第一分壓電阻模塊500A包含第一分壓電阻單元R1及第二分壓電阻單元R2。第一分壓電阻單兀R1的第一端電性稱接于第一電壓源56A的第一端,且第一分壓電阻單兀R1的第二端與第二分壓電阻單元R2的第一端串聯連接于第一連接點P:。第二分壓電阻單元R2的第二端連接接地端GND。
[0076]第二分壓電阻模塊500B包含第三分壓電阻單元R3及第四分壓電阻單元R4。第三分壓電阻單兀R3的第一端電性稱接于第一電壓源56A的第二端和第二電壓源56B的第一端，第三分壓電阻單元R3的第二端與第四分壓電阻單元&的第一端串聯連接于第二連接點P2，第四分壓電阻單元R4的第二端連接接地端GND。
[0077]第三分壓電阻模塊500C包含第五分壓電阻單元R5及第六分壓電阻單元R6。第五分壓電阻單元R5的第一端電性耦接于第二電壓源56B的第二端，第五分壓電阻單元R5的第二端與第六分壓電阻單元R6的第一端串聯連接于第三連接點P3。第六分壓電阻單元R6的第二端連接接地端GND。
[0078]其中，第一分壓電阻單元R1、第三分壓電阻單元R3及第五分壓電阻單元R5的阻值實質相同，第二分壓電阻單元R2、第四分壓電阻單元R4及第六分壓電阻單元R6的阻值實質相同。
[0079]其中需注意的是，雖然上述的電阻單元均于圖5中分別以單一電阻繪示，但在不同的實施例中，均可分別以數個電阻串聯或并聯形成等效的電阻單元，而不為圖5繪示的所限。
[0080]第一分壓電阻模塊500A、第二分壓電阻模塊500B及第三分壓電阻模塊500C根據第一及第二電壓源56A、56B的電壓分別于第一連接點P1、第二連接點P2及第三連接點P3分別產生第一分電壓Vs1、第二分電壓Vs2以及第三分電壓VS3。
[0081]抗共模干擾電路502接收第一分電壓Vs1、第二分電壓Vs2以及第三分電壓VS3。如同先前的實施例，抗共模干擾電路502可包含共模電感以對第一分電壓Vs1、第二分電壓Vs2以及第三分電壓Vs3進行共模噪聲消除處理，并根據第一分電壓Vs1、第二分電壓Vs2以及第三分電壓Vs3產生第一輸出電壓Vtjl及第二輸出電壓\2。
[0082]模數轉換模塊504將第一輸出電壓Vtjl及第二輸出電壓Vtj2由模擬量轉換為數字量，以產生第一數字信號MDATAl、第二數字信號MDATA2。其中，第一數字信號MDATAl及第二數字信號MDATA2分別包含第一及第二電壓源56A、56B的幅值信息。
[0083]于不同實施例中，傳送模塊506及控制裝置54可由圖3或圖4的架構實現。傳送模塊506可在將第一數字信號MDATA1、第二數字信號MDATA2以及時鐘信號MCLK進行編碼后，通過單一光纖傳輸線52傳送輸出信號DOUT到控制裝置14。
[0084]于一實施例中，電壓采樣系統5還包含高壓隔離電源58，用以提供電源至抗共模干擾電路502、模數轉換模塊504以及傳送模塊506。于一實施例中，高壓隔離電源58可接收一 24伏特的電源輸入PW0，以轉換并產生10伏特、5伏特及3.3伏特的電源PW1' Pff2及PW3分別提供至抗共模干擾電路502、模數轉換模塊504以及傳送模塊506。然而于其他實施例中，高壓隔離電源58所接收及產生的電源可依不同需求而設計為不同的電壓值，不為上述的數值所限。
[0085]因此,本實施例中的電壓米樣系統5可同時對第一電壓源56A及第二電壓源56B進行采樣。相較設置兩個電壓采樣系統分別對兩個電壓源取樣的方式，電壓采樣系統5不但體積小，且僅需單一光纖即可實現傳輸的功效，不論是成本與體積都可大幅地下降。
[0086]雖然本
【發明內容】
已以實施方式公開如上，然其并非用以限定本公開內容，任何本領域技術人員，在不脫離本公開內容的精神和范圍內，當可作各種的變動與潤飾，因此本公開內容的保護范圍當視權利要求所界定者為準。
【權利要求】
1.一種電壓采樣系統，其特征在于，包含: 一電壓米樣裝置，包含: 一分壓電阻模塊，包含依序電性串聯于一電壓源的兩端間的一第一分壓電阻單元、一中央分壓電阻單元以及一第二分壓電阻單元，其中該第一分壓電阻單元以及該第二分壓電阻單元的阻值實質相同，該中央分壓電阻單元的一中點電性連接于一接地端，并且該電壓源分別經該第一分壓電阻單元與該第二分壓電阻單元于該中央分壓電阻單元的一第一端以及一第二端分別產生一第一分電壓以及一第二分電壓； 一抗共模干擾電路，用以接收該第一分電壓以及該第二分電壓，以進行一共模噪聲消除處理，并產生一輸出電壓；以及 一模數轉換模塊，用以將該輸出電壓由一模擬量轉換為一數字量，以產生一數字信號; 二光纖傳輸線，分別傳送該數字信號以及一時鐘信號；以及 一控制裝置，用以通過該二光纖傳輸線，自該模數轉換模塊接收該數字信號和該時鐘信號，以進行一數據處理。
2.如權利要求1所述的電壓采樣系統，其特征在于，該控制裝置包含: 一接收模塊，用以接收該數字信號以及該時鐘信號，并根據該數字信號和該時鐘信號產生一解碼信號；以及 一處理模塊，用以對該解碼信號進行該數據處理。
3.如權利要求2所述的電壓采樣系統，其特征在于，該接收模塊為一復雜可編程邏輯裝置、一場域可編程邏輯門陣列或一第一微控制單元，該處理模塊為一第二微控制單元或一數字信號處理模塊。
4.如權利要求1所述的電壓米樣系統，其特征在于，該模數轉換模塊為一delta-sigma調制t吳塊。
5.如權利要求4所述的電壓采樣系統，其特征在于，還包含一濾波器，用以對該delta-sigma調制模塊輸出的該數字信號進行濾波。
6.如權利要求1所述的電壓采樣系統，其特征在于，還包含一高壓隔離電源，用以提供電源至該抗共模干擾電路以及該模數轉換模塊。
7.一種電壓采樣系統，其特征在于，包含: 一電壓米樣裝置，包含: 一分壓電阻模塊，包含依序電性串聯于一電壓源的兩端間的一第一分壓電阻單元、一中央分壓電阻單元以及一第二分壓電阻單元，其中該第一分壓電阻單元以及該第二分壓電阻單元的阻值實質相同，該中央分壓電阻單元的一中點電性連接于一接地端，并且該電壓源分別經該第一分壓電阻單元和該第二分壓電阻單元于該中央分壓電阻單元的一第一端以及一第二端分別產生一第一分電壓以及一第二分電壓； 一抗共模干擾電路，用以接收該第一分電壓以及該第二分電壓，以進行一共模噪聲消除處理，并產生一輸出電壓； 一模數轉換模塊，用以將該輸出電壓由一模擬量轉換為一數字量，以產生一數字信號；以及 一傳送模塊，用以接收該數字信號和一時鐘信號并進行編碼，以產生一輸出信號；一光纖傳輸線，用以傳送該輸出信號；以及 一控制裝置，用以通過該光纖傳輸線，自該傳送模塊接收該輸出信號，以進行一數據處理。
8.如權利要求7所述的電壓采樣系統，其特征在于，該傳送模塊包含一曼徹斯特編碼模塊，用以對該數字信號進行一曼徹斯特編碼，以產生該輸出信號。
9.如權利要求8所述的電壓米樣系統,其特征在于,該傳送模塊還包含一濾波模塊，以于進行該曼徹斯特編碼前對該數字信號進行濾波。
10.如權利要求8所述的電壓采樣系統，其特征在于，該曼徹斯特編碼模塊根據該數字信號產生包含一開始位、一數據位、一校驗碼以及一結束位的該輸出信號。
11.如權利要求9所述的電壓采樣系統，其特征在于，該控制裝置包含: 一接收模塊，包含一曼徹斯特解碼模塊，用以接收該輸出信號，以進行一曼徹斯特解碼，并且產生一解碼信號；以及 一處理模塊，用以對該解碼信號進行該數據處理。
12.如權利要求11所述的電壓采樣系統，其特征在于，該接收模塊為一復雜可編程邏輯裝置、一場域可編程邏輯門陣列或一第一微控制單元，該處理模塊為一第二微控制單元或一數字信號處理模塊 。
13.如權利要求11所述的電壓米樣系統，其特征在于，該傳送模塊于該電壓源產生一過壓狀況時產生一保護提示信號，以使該處理模塊根據該保護提示信號對該電壓源進行一過壓保護。
14.如權利要求13所述的電壓采樣系統，其特征在于，該保護提示信號是由該傳送模塊置低該輸出信號的一輸出電壓電平，并使置低的該輸出電壓電平維持一預設時間。
15.如權利要求8所述的電壓采樣系統，其特征在于，該控制裝置包含: 一接收模塊，包含一曼徹斯特解碼模塊以及一濾波模塊，其中該曼徹斯特解碼模塊用以接收該輸出信號，以進行一曼徹斯特解碼，產生一解碼信號，該濾波模塊用以對該解碼信號進行濾波；以及 一處理模塊，用以對該經濾波后的該解碼信號進行該數據處理。
16.如權利要求15所述的電壓采樣系統，其特征在于，該接收模塊為一復雜可編程邏輯裝置、一場域可編程邏輯門陣列或一第一微控制單元，該處理模塊為一第二微控制單元或一數字信號處理模塊。
17.如權利要求7所述的電壓采樣系統，其特征在于，該傳送模塊為一復雜可編程邏輯裝置或一場域可編程邏輯門陣列。
18.如權利要求7所述的電壓采樣系統，其特征在于，該模數轉換模塊為一delta-sigma調制模塊。
19.如權利要求7所述的電壓采樣系統，其特征在于，還包含一高壓隔離電源，用以提供電源至該抗共模干擾電路、該模數轉換模塊以及該傳送模塊。
20.—種電壓米樣系統,其特征在于,包含: 一電壓米樣裝置，包含: 一第一分壓電阻模塊，包含一具有一第一端和一第二端的第一分壓電阻單元及一具有一第一端和一第二端的第二分壓電阻單兀，該第一分壓電阻單兀的該第一端電性稱接于一第一電壓源的一第一端，該第一分壓電阻單兀的該第二端與該第二分壓電阻單兀的該第一端串聯連接于一第一連接點，該第二分壓電阻單元的該第二端連接一接地端； 一第二分壓電阻模塊，包含一具有一第一端和一第二端的第三分壓電阻單元及一具有一第一端和一第二端的第四分壓電阻單元，該第三分壓電阻單元的該第一端電性耦接于該第一電壓源的一第二端和一第二電壓源的一第一端，該第三分壓電阻單兀的該第二端與該第四分壓電阻單元的該第一端串聯連接于一第二連接點，該第四分壓電阻單元的該第二端連接該接地端； 一第三分壓電阻模塊，包含一具有一第一端和一第二端的第五分壓電阻單元及一具有一第一端和一第二端的第六分壓電阻單兀，該第五分壓電阻單兀的該第一端電性稱接于該第二電壓源的一第二端，該第五分壓電阻單元的該第二端與該第六分壓電阻單元的該第一端串聯連接于該第三連接點，該第六分壓電阻單元的該第二端連接該接地端，其中，該第一分壓電阻單元、該第三分壓電阻單元及該第五分壓電阻單元的阻值實質相同，該第二分壓電阻單元、該第四分壓電阻單元及該第六分壓電阻單元的阻值實質相同，并根據該第一及該第二電壓源分別于該第一連接點、該第二連接點及該第三連接點分別產生一第一分電壓、一第二分電壓以及一第三分電壓； 一抗共模干擾電路，用以接收該第一分電壓、該第二分電壓以及該第三分電壓，以進行一共模噪聲消除處理，并產生一第一輸出電壓和一第二輸出電壓； 一模數轉換模塊，用以將該第一輸出電壓以及該第二輸出電壓由一模擬量轉換為一數字量，以產生一第一數字信號以及一第二數字信號；以及 一傳送模塊，用以接收該第一及該第二數字信號和一時鐘信號并進行編碼，以產生一輸出信號； 一光纖傳輸線，用以傳送該輸出信號；以及 一控制裝置，用以通過該光纖傳輸線，自該傳送模塊接收該輸出信號，以進行一數據處理。
21.如權利要求20所述的電壓采樣系統，其特征在于，該傳送模塊包含一曼徹斯特編碼模塊，用以對該數字信號進行一曼徹斯特編碼，以產生該輸出信號。
22.如權利要求21所述的電壓采樣系統，其特征在于，該傳送模塊還包含一濾波模塊，以于進行該曼徹斯特編碼前對該數字信號進行濾波。
23.如權利要求21所述的電壓采樣系統，其特征在于，該曼徹斯特編碼模塊根據該數字信號產生包含一開始位、一數據位、一校驗碼以及一結束位的該輸出信號。
24.如權利要求22所述的電壓采樣系統，其特征在于，該控制裝置包含: 一接收模塊，用以接收該輸出信號，并根據該輸出信號產生一解碼信號；以及 一處理模塊，用以對該解碼信號進行該數據處理。
25.如權利要求24所述的電壓采樣系統，其特征在于，該接收模塊為一復雜可編程邏輯裝置、一場域可編程邏輯門陣列或一第一微控制單元，該處理模塊為一第二微控制單元或一數字信號處理模塊。
26.如權利要求24所述的電壓米樣系統,其特征在于,該傳送模塊于該第一電壓源或該第二電壓源產生一過壓狀況時產生一保護提示信號，以使該處理模塊根據該保護提示信號對該電壓源進行一過壓保護。
27.如權利要求26所述的電壓采樣系統，其特征在于，該保護提示信號是由該傳送模塊置低該輸出信號的一輸出電壓電平，并使置低的該輸出電壓電平維持一預設時間。
28.如權利要求20所述的電壓采樣系統，其特征在于，該傳送模塊為一復雜可編程邏輯裝置或一場域可編程邏 輯門陣列。
29.如權利要求20所述的電壓采樣系統，其特征在于，該模數轉換模塊為一delta-sigma調制模塊。
30.如權利要求20所述的電壓采樣系統，其特征在于，還包含一高壓隔離電源，用以提供電源至該抗共模干擾電路、該模數轉換模塊以及該傳送模塊。
【文檔編號】G01R19/00GK104034941SQ201410258394
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月11日 優先權日:2014年6月11日
【發明者】蒲波宇, 張怡, 王明, 甘鴻堅, 應建平 申請人:臺達電子企業管理（上海）有限公司
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