CN104065369A - 一种降低光电隔离输入采集电路功耗的方法及电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降低光电隔离输入采集电路功耗的方法及电路，其中方法包括步骤：计算启动电流、串接限流控制电路、检测输入电流大小以及限定输入电流为启动电流；电路包括串接在光电隔离输入采集电路的输入端的限流控制电路，限流控制电路的限流电流值等于光电隔离输入采集电路的启动电流，限流控制电路限定光电隔离输入采集电路的输入电流不大于启动电流。本发明能够有效降低光电隔离输入采集功耗达35％至70％，而且设计成本也较低，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种降低功耗的方法及电路，尤其是一种用于降低光电隔离输入采集电路功耗的方法及电路。
背景技术
电力系统二次设备需要对一次设备中的电力开关设备的状态进行采集，采集的方法通常采用光电隔离输入电路将开关量经电气隔离转化为二次设备所能识别的数字信号。为了高可靠性(尤其是高压保护设备)，通常用本设备的直流供电电源作为开关量的输入电源(我国电力系统二次设备的供电电源大多为220V直流)，对于有些二次设备所采集的数量可达100-200个点，假设每路额定电流为2mA，则功耗达44-88W，这对于靠自然散热(电力系统的要求)的设备而言是极为不利的。
依据电力系统对开关量采集的要求，启动电压要小于70％的额定电压，返回电压要大于55％的额定电压，故厂家一般采用62.5％的额定电压作为启动和返回的零界点。为了保证在零界点上光耦的可靠导通，必须要在采集回路中维持一定的电流，即为启动电流，而在达到额定电压时电流至少可达1.6倍的启动电流，电流增加了至少60％，即功耗也就增加了至少60％，这个对设备的散热是不利的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有的光电隔离输入采集电路在输入电压超过启动电压继续增大时，输入电流也随之增大，从而造成光电隔离输入采集电路的功耗也随之增大。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种降低光电隔离输入采集电路功耗的方法，包括以下步骤：
步骤1，确定光电隔离输入采集电路的启动电压，再根据启动电压计算出启动电流；
步骤2，在光电隔离输入采集电路的输入端串接限流控制电路，设定限流控制电路的限流电流值等于光电隔离输入采集电路的启动电流；
步骤3，限流控制电路实时检测光电隔离输入采集电路的输入电流大小；
步骤4，限流控制电路判断光电隔离输入采集电路的输入电流是否达到启动电流，若输入电流达到启动电流大小，则限流控制电路限定光电隔离输入采集电路的输入电流为启动电流大小，使光电隔离输入采集电路保持启动电流的工作状态。
采用限流控制电路实时检测光电隔离输入采集电路的输入电流，若输入电流达到启动电流，则限流控制电路限定光电隔离输入采集电路的输入电流为启动电流大小，从而有效防止输入电流随着输入电压的增大而增大，实现降低光电隔离输入采集电路功耗的目的。
本发明还提供了一种降低光电隔离输入采集电路功耗的电路，包括串接在光电隔离输入采集电路的输入端的限流控制电路，限流控制电路的限流电流值等于光电隔离输入采集电路的启动电流，限流控制电路限定光电隔离输入采集电路的输入电流不大于启动电流。
作为本发明的进一步限定方案，限流控制电路包括三端可调恒流元件和调节电阻，三端可调恒流元件的输入端和输出端按电流正方向串接在光电隔离输入采集电路的输入端，调节电阻的两端分别与三端可调恒流元件的调节端和输出端相连，调节电阻的阻值与三端可调恒流元件的限流电流值相对应。可对调节电阻的阻值进行设定，从而满足不同光电隔离输入采集电路的启动电流要求。
作为本发明的进一步改进方案，限流控制电路的输入端还串接了一个或多个同样的限流控制电路。采用两个或多个相同的限流控制电路串接在光电隔离输入采集电路的输入端，能够有效增强输入的额定电压较大时的限流效果，提高前向耐压性。
作为本发明的进一步改进方案，限流控制电路还包括一个稳压二极管，稳压二极管的正极与三端可调恒流元件的输出端相连，稳压二极管的负极与三端可调恒流元件的输入端相连。采用稳压二极管能够对三端可调恒流元件进行过压保护。
本发明的有益效果在于：采用限流控制电路实时检测光电隔离输入采集电路的输入电流，若输入电压大于等于启动电压，则限流控制电路限定光电隔离输入采集电路的输入电流为启动电流大小，从而有效防止输入电流随着输入电压的增大而增大，实现降低光电隔离输入采集电路功耗的目的。
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为本发明的电路结构示意图；
图3为本发明的双限流电路结构示意图；
图4为一种前端输入采集回来结构示意图；
图5为另一种前端输入采集回来结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的降低光电隔离输入采集电路功耗的方法，包括以下步骤：
步骤1，确定光电隔离输入采集电路的启动电压，再根据启动电压计算出启动电流；
步骤2，在光电隔离输入采集电路的输入端串接限流控制电路，设定限流控制电路的限流电流值ISET等于光电隔离输入采集电路的启动电流；
步骤3，限流控制电路实时检测光电隔离输入采集电路的输入电流的大小；
步骤4，限流控制电路判断光电隔离输入采集电路的输入电流是否达到启动电流，若输入电流达到启动电流大小，则限流控制电路限定光电隔离输入采集电路的输入电流为启动电流大小，使光电隔离输入采集电路保持启动电流的工作状态。
采用限流控制电路实时检测光电隔离输入采集电路的输入电流，若输入电压大于等于启动电压，则限流控制电路限定光电隔离输入采集电路的输入电流为启动电流大小，从而有效防止输入电流随着输入电压的增大而增大，实现降低光电隔离输入采集电路功耗的目的。
如图2所示，本发明的降低光电隔离输入采集电路功耗的电路包括串接在光电隔离输入采集电路的输入端的限流控制电路，限流控制电路的限流电流值ISET等于光电隔离输入采集电路的启动电流，限流控制电路限定光电隔离输入采集电路的输入电流不大于启动电流。
其中，限流控制电路包括三端可调恒流元件和调节电阻RSET，三端可调恒流元件的输入端和输出端按电流正方向串接在光电隔离输入采集电路的输入端，可以采用LM134作为三端可调恒流元件，调节电阻RSET的两端分别与三端可调恒流元件的调节端和输出端相连，调节电阻RSET的阻值与三端可调恒流元件的限流电流值ISET相对应，若以LM134作为三端可调恒流元件，则RSET＝67.7/ISET(RSET单位为KΩ，ISET单位为mA)。可对调节电阻RSET的阻值进行设定，从而满足不同光电隔离输入采集电路的启动电流要求。
如图3所示，为了进一步提高电路的前向耐压性，限流控制电路的输入端还串接了一个同样的限流控制电路。采用两个相同的限流控制电路串接在光电隔离输入采集电路的输入端，能够有效增强输入的额定电压较大时的限流效果，提高了+Vin至Vin1的前向耐压性。
为了实现对三端可调恒流元件进行过压保护，限流控制电路还包括一个稳压二极管D1，稳压二极管D1的正极与三端可调恒流元件的输出端相连，稳压二极管D1的负极与三端可调恒流元件的输入端相连。对于LM134(前向耐压为40V)作为三端可调恒流元件的电路而言，稳压二极管D1的稳压值可选为36V。采用稳压二极管D1能够对三端可调恒流元件进行过压保护。
如图2-5所示，现有的光电隔离输入采集电路一般由前端输入采集回路和光电隔离器组成。其中，前端输入采集回路一般有两种典型电路，如图4所示，一种前端输入采集回路由电阻R1和稳压二极管D2串联构成，该电路结构较为简单，但功耗比较大，在该电路的输入端串接限流控制电路后，可使功耗在额定电压输入时降低至少70％；如图5所示，另一种，前端输入采集回路由电阻R1、电阻R2和稳压二极管D2组成，电阻R1的一端连接+Vin，另一端分别与电阻R2的一端以及稳压二极管D2的负极相连，电阻R2的另一端再与-Vin相连，在该电路的输入端串接限流控制电路后，可使功耗降低至少35％。
本发明的降低光电隔离输入采集电路功耗的电路在工作时，设定限流控制电路包括以LM134作为三端可调恒流元件和以RSET作为调节电阻，将该限流控制电路串接到光电隔离输入采集电路的输入端时，其输入电流仍然受控于外部的输入电压。当外部的输入电压提高时，输入电流也相应的提高，一旦达到限流控制电路设定的ISET时，即光电隔离输入采集电路的启动电流，电流将不再继续随外部输入电压的提高而提高，起到限流的作用；当外部的输入电压达到或超过启动电压(实际的启动电压要比原电路的启动电压略高约1V，对于高的启动电压(>48V))运用而言，此对启动电压的变化影响较小，可忽略)时，限流控制电路将发挥作用，限制电流在启动电流上，并维持启动状态直至外部的输入电压减少到低于启动电压时。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种降低光电隔离输入采集电路功耗的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，确定光电隔离输入采集电路的启动电压，再根据启动电压计算出启动电流；
步骤2，在光电隔离输入采集电路的输入端串接限流控制电路，设定限流控制电路的限流电流值等于光电隔离输入采集电路的启动电流；
步骤3，限流控制电路实时检测光电隔离输入采集电路的输入电流大小；
步骤4，限流控制电路判断光电隔离输入采集电路的输入电流是否达到启动电流，若输入电流达到启动电流大小，则限流控制电路限定光电隔离输入采集电路的输入电流为启动电流大小，使光电隔离输入采集电路保持启动电流的工作状态。
2.一种降低光电隔离输入采集电路功耗的电路，其特征在于，包括串接在光电隔离输入采集电路的输入端的限流控制电路，所述限流控制电路的限流电流值等于光电隔离输入采集电路的启动电流，所述限流控制电路限定光电隔离输入采集电路的输入电流不大于启动电流。
3.根据权利要求2所述的降低光电隔离输入采集电路功耗的电路，其特征在于，所述限流控制电路包括三端可调恒流元件和调节电阻，所述三端可调恒流元件的输入端和输出端按电流正方向串接在光电隔离输入采集电路的输入端，所述调节电阻的两端分别与三端可调恒流元件的调节端和输出端相连，所述调节电阻的阻值与三端可调恒流元件的限流电流值相对应。
4.根据权利要求2所述的降低光电隔离输入采集电路功耗的电路，其特征在于，所述限流控制电路的输入端还串接了一个或多个同样的限流控制电路。
5.根据权利要求3所述的降低光电隔离输入采集电路功耗的电路，其特征在于，所述限流控制电路还包括一个稳压二极管，所述稳压二极管的正极与三端可调恒流元件的输出端相连，所述稳压二极管的负极与三端可调恒流元件的输入端相连。
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