CN103337984B - 可复用的小型plc供电电路 - Google Patents

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本发明提供了一种可复用的小型PLC供电电路包括用于连接小型PLC输入端的直流输出单元、用于连接交流输入的交流变换单元、用于连接直流输入或小型PLC辅助电路的输入输出复用直流单元，且所述交流变换单元和输入输出复用直流单元分别连接到所述直流输出单元，其中：所述直流输出单元包括正输出端子、负输出端子以及电解电容；所述输入输出复用直流单元包括正接线端子、负接线端子、限流电阻以及N沟道MOSFET。本发明通过交流变换单元和输入输出复用直流单元连接到交流电和直流电，从而使该电源兼容不同供电方式的小型PLC设备，并且通过N沟道MOSFET避免直流输入反接时PLC内部电路以及电解电容损坏。

Description

可复用的小型PLC供电电路
技术领域
本发明涉及PLC电源领域，更具体地说，涉及一种可复用的小型PLC供电电路。
背景技术
PLC(可编程逻辑控制器)是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
由于PLC的应用极为广泛、应用场合各不相同，因此PLC的种类也极多。当前小型PLC也有众多的类型，这些小型PLC的供电方式也不尽相同，例如有的采用交流100～220V交流供电，有些采用24V直流供电。
目前针对不同供电方式的小型PLC的电源是分开的，即这些电源不是只能应用于直流供电的PLC，就是只能应用于交流供电的PLC，这将导致产品系列众多，不利于管理和维护。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对上述小型PLC电源无法兼容不同供电类型的PLC的问题，提供一种可复用的小型PLC供电电路。
本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种可复用的小型PLC供电电路，包括用于连接小型PLC输入端的直流输出单元、用于连接交流输入的交流变换单元、用于连接直流输入或小型PLC辅助电路的输入输出复用直流单元，且所述交流变换单元和输入输出复用直流单元分别连接到所述直流输出单元，其中：所述直流输出单元包括正输出端子、负输出端子以及串接在正输出端子、负输出端子间的电解电容；所述输入输出复用直流单元包括正接线端子、负接线端子、限流电阻以及N沟道MOSFET，且所述正接线端子连接到直流输出单元的正输出端子，所述N沟道MOSFET的栅极经由限流电阻连接到正接线端子、漏极连接到负接线端子、源极连接到直流输出单元的负输出端子；
所述输入输出复用直流单元还包括第一共模电感和第二共模电感，所述输入输出复用直流单元的正接线端子经由第一共模电感的第一线圈、第二共模电感的第一线圈连接直流输出单元的正输出端子；所述N沟道MOSFET的源极经由第一共模电感的第二线圈、第二共模电感的第二线圈连接直流输出单元的负输出端子。
在本发明所述的可复用的小型PLC供电电路中，所述输入输出复用直流单元还包括稳压二极管，该稳压二极管的阳极连接N沟道MOSFET的源极、阴极连接N沟道MOSFET栅极。
在本发明所述的可复用的小型PLC供电电路中，所述输入输出复用直流单元还包括与稳压二极管并联的电阻。
在本发明所述的可复用的小型PLC供电电路中，所述输入输出复用直流单元还包括第二二极管，所述输入输出复用直流单元的正接线端子经由第二二极管及限流电阻连接N沟道MOSFET的栅极。
在本发明所述的可复用的小型PLC供电电路中，所述交流变换单元包括整流桥、变压器及第一二极管，所述变压器的输入端连接整流桥的输出端；所述变压器的正输出端经由第一二极管和第二共模电感的第一线圈连接到直流输出单元的正输出端子、负输出端经由第二共模电感的第二线圈连接到直流输出单元的负输出端子。
在本发明所述的可复用的小型PLC供电电路中，所述交流变换单元还包括光耦反馈电路及开关电路，所述整流桥的负电压输入端经由开关电路接地，所述光耦反馈电路根据第二共模电感的第一线圈的输入端电压控制开关电路的通断。
在本发明所述的可复用的小型PLC供电电路中，所述光耦反馈电路的输入端与第二共模电感的第一线圈的输入端之间串接有限流电阻。
在本发明所述的可复用的小型PLC供电电路中，所述整流桥经由保护滤波电路连接交流电输入。
本发明的可复用的小型PLC供电电路，通过交流变换单元和输入输出复用直流单元连接到交流电和直流电，从而使该电源兼容不同供电方式的小型PLC设备，并且通过N沟道MOSFET避免直流输入反接时PLC内部电路以及电解电容损坏。
附图说明
图1是本发明可复用的小型PLC供电电路实施例的示意图。
图2是图1中可复用的小型PLC供电电路的电路示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，是本发明可复用的小型PLC供电电路实施例的示意图。本实施例中的小型PLC电源包括直流输出单元11、交流变换单元12以及输入输出复用直流单元13，上述交流变换单元12和输入输出复用直流单元13分别连接到直流输出单元11。其中直流输出单元11用于连接小型PLC输入端，并可输出直接供小型PLC设备使用的直流电；交流变换单元12连接交流输入并可将输入的交流电转换为直流电；输入输出复用直流单元13连接直流输入，或者连接到PLC设备的辅助电路，并在该小型PLC电源采用交流供电时为PLC设备的辅助电路供电。
上述小型PLC电源，通过交流变换单元12和输入输出复用直流单元13分别对输入的交流电(例如100-220V)和直流电(例如24V)进行处理，从而可兼容采用不同供电方式的小型PLC设备。并且该小型PLC电源在交流供电时，可同时为PLC设备的内部逻辑和外部辅助电路供电。
如图2所示，是图1中可复用的小型PLC供电电路的电路结构示意图。
上述直流输出单元11包括正输出端子V+、负输出端子V-以及串接在正输出端子V+、负输出端子V-间的电解电容。
输入输出复用直流单元13包括正接线端子V+、负接线端子V-、限流电阻R2以及N沟道MOSFET Q1。上述输入输出复用直流单元13的正接线端子连接到直流输出单元11的正输出端子，N沟道MOSFET Q1的栅极G经由限流电阻R2连接到该输入输出复用直流单元13的正接线端子、漏极D连接到负接线端子、源极S连接到直流输出单元11的负输出端子。
当直流输入(DC-IN)正常连接时，通过N沟道MOSFET Q1实现了对直流输出单元11的供电，且由于N沟道MOSFET Q1的导通电阻很小，因此损失的压降很小。当直流输入(DC-IN)接反时，由于N沟道MOSFET Q1反偏，不能导通，因此保护了连接到直流输出单元11的PLC设备的内部电路以及电解电容。
并且，上述输入输出复用直流单元13还可包括第一共模电感T1和第二共模电感T2，该输入输出复用直流单元13的正接线端子经由第一共模电感T1的第一线圈、第二共模电感T2的第一线圈连接直流输出单元11的正输出端子；而N沟道MOSFET Q1的源极S经由第一共模电感T2的第二线圈、第二共模电感T2的第二线圈连接直流输出单元11的负输出端子。上述第一共模电感T1、第二共模电感T2可实现输入直流电与输出直流电之间的EMC干扰的隔离，达到了内部逻辑控制电路与外部信号的隔离，提高了供电电路的抗干扰性。
输入输出复用直流单元13还可包括第二二极管D2，输入输出复用直流单元13的正接线端子经由第二二极管D2及限流电阻R2连接N沟道MOSFET Q1的栅极G。由于第二二极管D2的反向截止功能，可避免在直流电源供电时，输入接反且输入电压过高导致的N沟道MOSFET的Vdg过高问题，从而提高了电路的可靠性。
交流变换单元12包括整流桥、变压器及第一二极管D1，其中变压器的输入端连接整流桥的输出端，且该变压器的正输出端经由第一二极管D1和第二共模电感T2的第一线圈连接到直流输出单元11的正输出端子、负输出端经由第二共模电感T2的第二线圈连接到直流输出单元11的负输出端子。
在可复用的小型PLC供电电路通过交流供电时，连接到第二共模电感T2的输出端的直流输出单元11可为PLC设备的内部逻辑(即PLC设备本身)供电。同时，由于第一共模电感T1的第一线圈与第二共模电感T2的第一线圈连接、第一共模电感T1的第二线圈与第二共模电感T2的第二线圈连接，因此交流变换单元12还可为输入输出复用直流单元13供电，即通过N沟道MOSFET Q1向输入输出复用直流单元13的正接线端子和负接线端子输出直流电，实现了输入输出复用直流单元13为连接的PLC设备的外围辅助电路供电。
并且在交流供电时，第一共模电感T1和第二共模电感T2可实现直流输出单元11的直流输出和输入输出复用直流单元13的直流输出之间的EMC隔离。
在上述的可复用的小型PLC供电电路中，输入输出复用直流单元13还可包括稳压二极管D3，该稳压二极管D3的阳极连接N沟道MOSFET Q1的源极S、阴极连接N沟道MOSFET Q1栅极G。该稳压二极管D3可避免交流供电时，N沟道MOSFET的Vgs过高的情况。上述输入输出复用直流单元13还可包括与稳压二极管D3并联的电阻R3。该电阻R3可防止输入电流过大导致的干扰以及静电积累导致的N沟道MOSFET Q1损坏。在上述的可复用的小型PLC供电电路采用直流供电(DC-IN)时，稳压二极管D3同样可以保护输入过高时，N沟道MOSFET的Vgs过高的情况。
此外，为保证交流供电时，交流变换单元12输出电压稳定，交流变换单元12还可包括光耦反馈电路及开关电路，此时整流桥的负电压输入端经由开关电路接地，光耦反馈电路根据第二共模电感T2的第一线圈的输入端的电压控制开关电路的通断。
在上述的交流变换单元12中，光耦反馈电路的输入端与第二共模电感T2的第一线圈的输入端之间串接有限流电阻R1。该限流电阻R1采用大功率电阻，从而可防止采用直流供电时，输入电压超过指定值而损毁该限流电阻R1。
此外，交流变换单元12还可包括保护滤波电路，整流桥经由该保护滤波电路连接交流电输入。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种可复用的小型PLC供电电路，其特征在于：包括用于连接小型PLC输入端的直流输出单元、用于连接交流输入的交流变换单元、用于连接直流输入或小型PLC辅助电路的输入输出复用直流单元，且所述交流变换单元和输入输出复用直流单元分别连接到所述直流输出单元，其中：所述直流输出单元包括正输出端子、负输出端子以及串接在正输出端子、负输出端子间的电解电容；所述输入输出复用直流单元包括正接线端子、负接线端子、限流电阻以及N沟道MOSFET，且所述正接线端子连接到直流输出单元的正输出端子，所述N沟道MOSFET的栅极经由限流电阻连接到正接线端子、漏极连接到负接线端子、源极连接到直流输出单元的负输出端子；
所述输入输出复用直流单元还包括第一共模电感和第二共模电感，所述输入输出复用直流单元的正接线端子经由第一共模电感的第一线圈、第二共模电感的第一线圈连接直流输出单元的正输出端子；所述N沟道MOSFET的源极经由第一共模电感的第二线圈、第二共模电感的第二线圈连接直流输出单元的负输出端子。
2.根据权利要求1所述的可复用的小型PLC供电电路，其特征在于：所述输入输出复用直流单元还包括稳压二极管，该稳压二极管的阳极连接N沟道MOSFET的源极、阴极连接N沟道MOSFET栅极。
3.根据权利要求2所述的可复用的小型PLC供电电路，其特征在于：所述输入输出复用直流单元还包括与稳压二极管并联的电阻。
4.根据权利要求1所述的可复用的小型PLC供电电路，其特征在于：所述输入输出复用直流单元还包括第二二极管，所述输入输出复用直流单元的正接线端子经由第二二极管及限流电阻连接N沟道MOSFET的栅极。
5.根据权利要求1所述的可复用的小型PLC供电电路，其特征在于：所述交流变换单元包括整流桥、变压器及第一二极管，所述变压器的输入端连接整流桥的输出端；所述变压器的正输出端经由第一二极管和第二共模电感的第一线圈连接到直流输出单元的正输出端子、负输出端经由第二共模电感的第二线圈连接到直流输出单元的负输出端子。
6.根据权利要求5所述的可复用的小型PLC供电电路，其特征在于：所述交流变换单元还包括光耦反馈电路及开关电路，所述整流桥的负电压输入端经由开关电路接地，所述光耦反馈电路根据第二共模电感的第一线圈的输入端电压控制开关电路的通断。
7.根据权利要求6所述的可复用的小型PLC供电电路，其特征在于：所述光耦反馈电路的输入端与第二共模电感的第一线圈的输入端之间串接有限流电阻。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的可复用的小型PLC供电电路，其特征在于：所述整流桥经由保护滤波电路连接交流电输入。
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