CN102157304A

CN102157304A - 一种动态故障安全型驱动装置

Info

Publication number: CN102157304A
Application number: CN2011100467509A
Authority: CN
Inventors: 刘泽; 贾伟; 何楠; 徐贵富; 付阳俊; 朱雳雄; 杨国银; 谢景磊; 李腾
Original assignee: Beijing Jiaotong University
Current assignee: Beijing Jiaotong University
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2011-08-17

Abstract

本发明提供一种动态故障安全型驱动装置，所述驱动装置包括：系统电源、嵌入式系统、第一光电耦合模块、第二光电耦合模块、第一充放电模块、第二充放电模块和安全型继电器，嵌入式系统通过标准IO口输出控制信号，两路控制信号分别加载到两个光电耦合器中，通过控制信号来控制两个光电耦合器交替地导通和截止，继而由电路中电容的充放电来驱动继电器工作，使继电器断开或闭合，从而保证了继电器的驱动满足故障导向安全的原则。

Description

一种动态故障安全型驱动装置

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种动态故障安全型驱动装置。

背景技术

在轨道交通运营中，系统的安全性与可靠性显得极为重要，尤其是高速铁路飞速发展的今天，信号设备的可靠性将直接影响轨道交通的安全性，所以对于信号设备的安全可靠性控制具有至高的重要性。为保证安全性，信号设备的控制必须满足故障导向安全的原则，特别是在计算机联锁系统的输出通道设计上，所设计电路中的任何一个元器件故障后都要求其所在通道导向安全输出。

目前，在轨道交通现场应用最广泛的安全输出接口装置是采用双晶体管交替地导通和截止来驱动继电器的工作。这种装置的弱点是在一个晶体管截止与另一个晶体管导通交替时，由于晶体管自身的物理特性，会存在瞬间的同时导通，而此时晶体管上会有很大的灌地电流直接流过，使晶体管发热，寿命大大缩短，容易出现故障。该现状导致了信号驱动装置的频繁更换，维护成本很高。

因此，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：如何能够创新地提出一种高稳定性、高可靠性的动态故障安全型驱动装置，以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种动态故障安全型驱动装置，用以保证实际应用中的正常使用，保证装置的可靠安全，同时提高其可维护性。

为了解决上述问题，本发明公开了一种动态故障安全型驱动装置，所述装置包括：系统电源A、嵌入式系统B、第一光电耦合模块C1、第二光电耦合模块C2、第一充放电模块D1、第二充放电模块D2和安全型继电器E；其中，A分别与B和C1以及C2相连，C1分别与D1和D2相连，C2分别与D1和D2相连，C1和C2分别与继电器相连；所述系统电源A用于提供嵌入式系统的工作电源；嵌入式系统B输出两路非50％占空比的方波控制信号并分别加载到C1和C2上，循环控制C1和C2交替导通和截止为继电器提供电能：当C1导通时，C2截止，D1处于充电状态；C2导通时，C1截止，D2处于充电状态。

优选的，所述嵌入式系统包括控制信号第一输出端口和第二输出端口；其中，第一输出端口与第一光电耦合模块相连，第二输出端口与第二光电耦合模块相连。

优选的，所述驱动装置通过安全型继电器E驱动后续设备工作。

优选的，所述安全型继电器的初始状态为断开状态。

优选的，所述安全型继电器的初始状态通过设置嵌入式系统的工作参数来实现。

优选的，所述第一充放电模块D1和第二充放电模块D2分别包括充放电电容。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

附图说明

图1是本发明实施例所述的一种动态故障安全型驱动装置的结构图；

图2是本发明实施例所述的非50％占空比的方波控制信号的示意图；

图3是本发明实施例所述的具体应用中的驱动装置示意图；

图4是本发明实施例所述的时序示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例：

参照图1，示出了本发明的一种动态故障安全型驱动装置的结构图，所述装置具体包括：

系统电源A、嵌入式系统B、第一光电耦合模块C1、第二光电耦合模块C2、第一充放电模块D1、第二充放电模块D2和安全型继电器E；其中，A分别与B和C1以及C2相连，C1分别与D1和D2相连，C2分别与D1和D2相连，C1和C2分别与继电器相连；所述系统电源A用于提供嵌入式系统的工作电源；嵌入式系统B输出两路非50％占空比的方波控制信号并分别加载到C1和C2上，循环控制C1和C2交替导通和截止为继电器提供电能：当C1导通时，C2截止，D1处于充电状态；C2导通时，C1截止，D2处于充电状态。

参见图2示出了所述非50％占空比的方波控制信号的示意图。

优选的，所述安全型继电器的初始状态为断开状态。

下面结合具体应用中的实现电路对本发明所述的方案做进一步介绍，参见图3，所述驱动装置包括：系统电源、嵌入式系统、安全型继电器以及包含有光电耦合器模块202、205，充放电电容206、209，开关二极管207、208，电阻201、203、驱动电源204的动态故障安全型驱动电路。

系统电源分别与嵌入式系统和动态故障安全型驱动电路相连，用于提供嵌入式系统的工作电源，同时提供动态故障安全型驱动电路的工作电源。

嵌入式系统与动态故障安全型驱动电路相连，通过标准IO输出两路控制信号加载到动态故障安全型驱动电路的两个光电耦合器上，控制其工作状态。

动态故障安全型驱动电路的输出与安全型继电器相连，用于驱动继电器的工作，继而控制后继装置的工作。

光电耦合器202、205的阴极与嵌入式系统的两路IO输出端分别连接；光电耦合器202的阳极与光电耦合器205的阳极连接，同时通过电阻201与系统电源连接；光电耦合器202的集电极通过电阻203与驱动电源204连接；光电耦合器205的发射极与开关二极管208的负极连接；电容206的正极与光电耦合器202的发射极连接，同时与光电耦合器205的集电极连接；电容206的负极与开关二极管208的正极连接，同时与开关二极管207的负极连接；电容209的负极与开关二极管207的正极连接，同时连接到安全型继电器104的阳极；电容209的正极与开关二极管208的负极连接，同时连接到地线。

光电耦合器202、205用于控制电容206的充放电过程。电容209提供继电器吸合所需的电压。二极管207、208用于控制电容206充放电过程中的电流流向。

结合图4中所示出的时序图做更进一步的说明，当信号时间为t1时，202在输出信号1的控制下导通，205处于截止状态。电流由电源出发，经过203到达202的集电极，从发射极流出，到达电容206，此时206充电，经过二极管208，到达地。

当信号时间为t2时，202在输出信号1的控制下截止。而此时205在输出信号2的控制下仍然处于截止状态。

当信号时间为t3时，205在输出信号2的控制下导通。此时经过充电的206左边出现正电压，右边出现负电压，电流由206的左边流出，经过205，在经过209，经过207流回206的右端，形成放电回路。此时209上充电，供给104继电器使用，使其吸合。

当信号时间为t4时，重复t1的过程。

专利设计的电路，在t2到t3时刻，202和205导通和截止交替的过程中，不会出现同时导通的瞬间。

嵌入式系统通过标准IO口输出控制信号，两路控制信号分别加载到两个光电耦合器中，通过控制信号来控制两个光电耦合器交替地导通和截止，继而由电路中电容的充放电来驱动继电器工作，使继电器断开或闭合，从而保证了继电器的驱动满足故障导向安全的原则。

以上对本发明所提供的一种动态故障安全型驱动装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种动态故障安全型驱动装置，其特征在于，所述装置包括：系统电源A、嵌入式系统B、第一光电耦合模块C1、第二光电耦合模块C2、第一充放电模块D1、第二充放电模块D2和安全型继电器E；其中，A分别与B和C1以及C2相连，C1分别与D1和D2相连，C2分别与D1和D2相连，C1和C2分别与继电器相连；所述系统电源A用于提供嵌入式系统的工作电源；嵌入式系统B输出两路非50％占空比的方波控制信号并分别加载到C1和C2上，循环控制C1和C2交替导通和截止为继电器提供电能：当C1导通时，C2截止，D1处于充电状态；C2导通时，C1截止，D2处于充电状态。

2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于：

所述嵌入式系统包括控制信号第一输出端口和第二输出端口；其中，第一输出端口与第一光电耦合模块相连，第二输出端口与第二光电耦合模块相连。

3.根据权利要求2所述的驱动装置，其特征在于：

所述驱动装置通过安全型继电器E驱动后续设备工作。

4.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于：

所述安全型继电器的初始状态为断开状态。

5.根据权利要求4所述的驱动装置，其特征在于：

所述安全型继电器的初始状态通过设置嵌入式系统的工作参数来实现。

6.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于：

所述第一充放电模块D1和第二充放电模块D2分别包括充放电电容。