CN105429435A - 检测方法、信号的隔离传输方法及检测电路、信号的隔离传输电路 - Google Patents
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Abstract
检测方法、信号的隔离传输方法及检测电路、信号的隔离传输电路。本发明提供一种检测方法，包括如下步骤：通过晶体管Q1的发射极接收调制为窄脉冲的电压尖峰，当所述电压尖峰与第一电源地GND之电压差超过晶体管Q1的开启电压，则晶体管Q1导通，形成检测电路中电容C的泄放回路，使电容C泄放电荷，则施密特触发器的输出信号由第一电源地GND翻转至供电电压VCC，检测电路的输出信号由供电电压VCC翻转至第一电源地GND；当所述电压尖峰消失时，晶体管Q1关断，形成检测电路中电容C的充电回路，使供电电压VCC通过电阻R给电容C充电，则施密特触发器的输出由供电电压VCC翻转至第一电源地GND，检测电路的输出信号由第一电源地GND翻转至供电电压VCC。与现有技术相比，本发明可极大地提升数据传输速率，并可在满足高隔离电压的前提下大大减小产品的尺寸。
Description
技术领域
本发明涉及电源变换器，特别涉及一种适用于反激变换器的输出反馈信号的检测方法、信号的隔离传输方法及检测电路、信号的隔离传输电路。
背景技术
在大多数基于反激变换器拓扑结构的电源系统中，通常采用光耦进行输出电压反馈信号的隔离传输。光耦传输的是连续的反馈信号，在正常工作时需消耗一定的静态偏置电流，故其功耗较大，而且数据传输速率低于1Mbps。虽然存在更高效率和更高速度的光耦，但其成本也更高。
有些电源系统采用变压器替代光耦进行输出电压反馈信号的隔离传输，但变压器不能直接传输连续的反馈信号，需将反馈信号转换为具有一定频率的方波信号。对确定尺寸的变压器，传输的方波信号脉宽有一定限制。若传输超过限定脉宽的方波信号，变压器传输信号一侧线圈中的电流过大而导致变压器的磁芯饱和，使变压器传输信号一侧等效电感降低，进一步增大流过线圈的电流，形成正反馈，最终会导致变压器的驱动电路烧毁。因此，为传输脉宽较宽的方波信号，需增大变压器的等效电感量，即增大变压器尺寸。
为了将脉宽较宽的方波通过变压器进行传输，同时减小变压器的尺寸，可以将传输的方波信号上升沿或下降沿调制为与其对应的窄脉冲信号后再进行传输，然后在变压器另外一侧将接收到的窄脉冲信号还原为方波信号，这样可以大幅度降低变压器尺寸。由于变压器两侧电路使用电源电压不一致，变压器另外一侧接收到的窄脉冲信号不能直接采用还原电路还原为方波，必须将接收到的窄脉冲信号通过检测电路进行处理后再进行还原。
一般检测电路如图1所示，包括窄脉冲输入引脚、第一快速比较器、第一施密特触发器、第一反相器、检测信号输出引脚、供电电压VCC、第一电源地GND。所述的第一快速比较器同相端连接至窄脉冲输入引脚，第一快速比较器反相端连接至第一电源地GND，第一快速比较器的输出端连接至第一施密特触发器的输入端；第一施密特触发器的输出端连接至第一反相器的输入端；第一反相器的输出端连接至检测信号输出引脚；第一快速比较器、第一施密特触发器、第一反相器均由供电电压VCC、第一电源地GND供电。
将所述检测电路应用于信号隔离传输电路中，如图2所示：包括方波信号输入引脚、窄脉冲调制电路、驱动电路、变压器、检测电路、供电电压VCC、第一电源地GND、第二电源地VSS、检测信号输出引脚。
所述的窄脉冲调制电路将方波信号输入引脚输入的方波信号上升沿调制为10ns～200ns的窄脉冲信号后输入驱动电路；
所述的驱动电路将输入的10ns～200ns窄脉冲信号放大为具备30mA～40mA电流驱动能力的10ns～200ns窄脉冲驱动信号；
所述的检测电路将检测到的电压信号转换为第一电源地GND持续时间10ns～200ns的脉宽信号。
所述的窄脉冲调制电路的输入为方波信号输入引脚，窄脉冲调制电路的输出连接至驱动电路的输入。
所述的驱动电路的输出连接至变压器一侧的线圈一端，线圈另一端连接至第二电源地VSS。
所述的检测电路的窄脉冲输入引脚连接至变压器另一侧的线圈一端，线圈另一端连接至第一电源地GND。
其工作原理为：窄脉冲调制电路将方波信号输入引脚输入的方波上升沿调制为10ns～200ns窄脉冲信号，驱动电路将输入的10ns～200ns窄脉冲信号放大为具备30mA～40mA电流驱动能力的10ns～200ns窄脉冲驱动信号，变压器将10ns～200ns窄脉冲驱动信号传输至变压器另一侧，检测电路的窄脉冲信号输入引脚的电压高于第一电源地GND，第一快速比较器的输出电压为供电电压VCC，第一施密特触发器的输出第一电源地GND，第一反相器的输出为供电电压VCC。第一反相器的输出供电电压VCC的时间即为窄脉冲的脉宽时间。由于第一快速比较器存在固有的10ns以上传输延迟，故窄脉冲的宽度需持续10ns以上，检测电路才能正常检测窄脉冲。在窄脉冲传输完毕后，还需对变压器磁芯进行消磁，避免变压器在传输多个窄脉冲后磁芯饱和。消磁时间大于等于变压器传输的窄脉冲时间，额外增加的消磁时间降低了变压器的数据传输速率，窄脉冲的传输周期需在20ns以上，故变压器的传输速率低于50Mbps。此外，变压器在传输窄脉冲时对磁芯的激磁与窄脉冲传输完毕后对磁芯的消磁均需消耗能量，且变压器传输频率越高，损耗功率越大。
为将信号隔离传输的速率提升至50Mbps以上，需要采用传输速率更快的方案。一种方案为在印制电路板上绘制满足一定隔离电压的两根导线，形成空芯变压器，无需使用磁芯，仅利用导线之间的互感进行信号的隔离传输，这就要求检测电路必须具备更高的响应速度。这种方案在满足一定隔离电压的情况下可大大减小产品尺寸；由于没有磁芯，不存在变压器对磁芯的激磁与消磁，降低传输功耗的同时提升数据传输速率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种检测方法，该检测方法使固有传输延迟低于3ns，具备快速响应的特性，在利用空芯变压器进行信号隔离传输的方案中，能快速完成窄脉冲信号的检测，大幅度提升数据传输速率，降低信号的传输功耗。在满足一定隔离电压的情况下可大大减小产品尺寸。
针对反馈信号的隔离传输，在检测方法问题解决后，还需解决的技术问题是，提供能够更快速地传输信号的隔离传输方法。
与此相应，本发明另一个要解决的技术问题是：提供一种检测电路，该检测电路的固有传输延迟低于3ns，具备快速响应的特性，在利用空芯变压器进行信号隔离传输的方案中快速完成窄脉冲信号的检测，大幅度提升数据传输速率，降低信号的传输功耗，在满足一定隔离电压的情况下可大大减小产品尺寸。
本发明再一个要解决的技术问题是，提供能够更快速地传输信号的隔离传输电路。
为了实现上述目的，本发明通过以下技术措施来实现：
就方法而言，本发明提供一种检测方法，应用于反激变换器的输出反馈信号的隔离传输，包括如下步骤：通过晶体管Q1的发射极接收调制为窄脉冲的电压尖峰，当所述电压尖峰与第一电源地GND之电压差超过晶体管Q1的开启电压，则晶体管Q1导通，形成检测电路中电容C的泄放回路，使电容C泄放电荷，则施密特触发器的输出信号由第一电源地GND翻转至供电电压VCC，检测电路的输出信号由供电电压VCC翻转至第一电源地GND；当所述电压尖峰消失时，晶体管Q1关断，形成检测电路中电容C的充电回路，使供电电压VCC通过电阻R给电容C充电，则施密特触发器的输出由供电电压VCC翻转至第一电源地GND，检测电路的输出信号由第一电源地GND翻转至供电电压VCC。
优选的，所述检测电路翻转至第一电源地GND的持续时间，为供电电压VCC通过电阻R给电容C充电达到施密特触发器的翻转阈值所需的时间。
优选的，所述接收调制为窄脉冲的电压尖峰，是通过MOS管的源极来接收。
就方法而言，本发明还提供包含上述检测方法的信号的隔离传输方法，以应用于反激变换器的输出反馈信号的隔离传输，所述信号的隔离传输方法，在检测方法步骤之前，还包括如下步骤：信号调制步骤，将方波信号上升沿调制为小于10ns的窄脉冲信号，并将窄脉冲信号输出给驱动电路；驱动步骤，接收窄脉冲信号，并将窄脉冲信号放大为具备60mA～80mA电流驱动能力的小于10ns的窄脉冲驱动信号输出给隔离传输电路；隔离传输步骤，通过互感的第一导线段和第二导线段，经第一导线段接收驱动电路输出的窄脉冲驱动信号，并将窄脉冲驱动信号发送给第二导线段；再经第二导线段感应接收第一导线段的窄脉冲驱动信号，产生小于10ns的电压尖峰，并将此窄脉冲的电压尖峰传输给检测电路。
优选的，所述窄脉冲驱动信号的时间长度取决于检测电路的电容C的电荷量。
优选的，所述窄脉冲信号，是将方波信号上升沿调制为1ns～3ns的脉冲信号；所述窄脉冲驱动信号，是将所述窄脉冲信号放大为具备60mA～80mA电流驱动能力的1ns～3ns的脉冲驱动信号。
优选的，所述电压尖峰为1ns～3ns的高于第二电源地VSS的电压尖峰。
就产品而言，本发明还提供一种检测电路，应用于反激变换器的输出反馈信号的隔离传输，所述检测电路，通过晶体管Q1的发射极接收调制为窄脉冲的电压尖峰，当所述电压尖峰与第一电源地GND之电压差超过晶体管Q1的开启电压，则晶体管Q1导通，形成检测电路中电容C的泄放回路，使电容C泄放电荷，则施密特触发器的输出信号由第一电源地GND翻转至供电电压VCC，检测电路的输出信号由供电电压VCC翻转至第一电源地GND；当所述电压尖峰消失时，晶体管Q1关断，形成检测电路中电容C的充电回路，使供电电压VCC通过电阻R给电容C充电，则施密特触发器的输出由供电电压VCC翻转至第一电源地GND，检测电路的输出信号由第一电源地GND翻转至供电电压VCC。
优选的，所述检测电路，包括供电电压VCC、第一电源地GND及依次连接的施密特触发器和反相器，反相器的输出端作为检测电路的输出端；还包括晶体管Q1、电阻R和电容C，所述晶体管Q1的基极连接至第一电源地GND，晶体管Q1的发射极与窄脉冲的电压尖峰的输入端连接；晶体管Q1的集电极分别连接至电阻R、电容C的一端及施密特触发器的输入端，电阻R的另一端连接供电电压VCC，电容C的另一端连接至第一电源地GND。
优选的，所述检测电路，包括供电电压VCC、第一电源地GND及依次连接的施密特触发器和反相器，反相器的输出端作为检测电路的输出端；还包括N型MOS管Q2、电阻R和电容C，所述N型MOS管Q2的栅极连接至第一电源地GND，N型MOS管Q2的源极与窄脉冲的电压尖峰的输入端连接；N型MOS管Q2的漏极分别连接至电阻R、电容C的一端及施密特触发器的输入端，电阻R的另一端连接供电电压VCC，电容C的另一端连接至第一电源地GND。
优选的，所述检测电路，包括供电电压VCC、第一电源地GND及依次连接的施密特触发器和反相器，反相器的输出端作为检测电路的输出端；还包括晶体管Q1、P型MOS管Q3、和电容C，所述晶体管Q1的基极连接至第一电源地GND，晶体管Q1的发射极与窄脉冲的电压尖峰的输入端连接；晶体管Q1的集电极分别连接P型MOS管Q3的漏极、电容C的一端及施密特触发器的输入端，P型MOS管Q3的源极连接供电电压VCC，P型MOS管Q3的栅极连接第一电源地GND；电容C的另一端连接至第一电源地GND。
优选的，所述检测电路，包括供电电压VCC、第一电源地GND及依次连接的施密特触发器和反相器，反相器的输出端作为检测电路的输出端；还包括N型MOS管Q2、P型MOS管Q3和电容C，所述N型MOS管Q2的栅极连接至第一电源地GND，N型MOS管Q2的源极与窄脉冲的电压尖峰的输入端连接；N型MOS管Q2的漏极分别连接P型MOS管Q3的漏极、电容C的一端及施密特触发器的输入端，P型MOS管Q3的源极连接供电电压VCC，P型MOS管Q3的栅极连接第一电源地GND；电容C的另一端连接至第一电源地GND。
就产品而言，本发明还提供包含上述检测电路的信号的隔离传输电路，应用于反激变换器的输出反馈信号的隔离传输，包括权利要求8至12中任一项所述的检测电路，还包括设置于检测电路前级的信号调制电路、驱动电路和隔离传输电路，所述信号调制电路，将方波信号上升沿调制为小于10ns的窄脉冲信号，并将窄脉冲信号输出给驱动电路；所述驱动电路，接收窄脉冲信号，并将窄脉冲信号放大为具备60mA～80mA电流驱动能力的小于10ns的窄脉冲驱动信号输出给隔离传输电路；所述隔离传输电路，包括构成互感的第一导线段和第二导线段，所述第一导线段一端与驱动电路连接，另一端与第二电源地VSS连接；所述第二导线段一端与第一电源地GND连接，另一端接入检测电路连接；所述隔离传输电路通过第一导线段接收驱动电路输出的窄脉冲驱动信号，并将窄脉冲驱动信号发送给第二导线段；再通过第二导线段感应接收第一导线段的窄脉冲驱动信号，产生小于10ns的电压尖峰，并将此窄脉冲的电压尖峰传输给检测电路。
优选的，所述窄脉冲信号，是将方波信号上升沿调制为1ns～3ns的脉冲信号；所述窄脉冲驱动信号，是将所述窄脉冲信号放大为具备60mA～80mA电流驱动能力的1ns～3ns的脉冲驱动信号。
优选的，所述电压尖峰为1ns～3ns的高于第二电源地VSS的电压尖峰。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：可快速检测驱动级传输的1ns～3ns的窄脉冲信号，检测电路输出5ns～10ns的脉宽信号，使数据传输速率高达100Mbps～200Mbps，极大地提升数据传输速率。检测电路的固有传输延迟低于3ns，具备快速响应的特性，使驱动级仅输出1ns～3ns的60mA～80mA的瞬间大电流，对应工作频率为100K的电源系统，其平均电流仅为3uA～12uA，相对于光耦几百uA的偏置电流，具有极低的传输功耗；仅利用两根并行导线的互感进行信号隔离传输与检测，在满足高隔离电压的前提下大大减小了产品尺寸。
附图说明
图1为一般检测电路图；
图2为一般检测电路图应用于信号隔离传输的电路图；
图3为本发明的检测电路图；
图4为本发明实施例一的应用于信号隔离传输的检测电路图；
图5为本发明实施例二的检测电路图；
图6为本发明实施例三的检测电路图；
图7为本发明实施例四的检测电路图；
图8为本发明实施例五的应用于信号双向隔离传输的检测电路图；
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。
实施例一
如图3所示，一种信号隔离传输的检测电路，包括第一晶极管Q1、第一电阻R、第一电容C、第一施密特触发器、第一反相器、第一电源地GND、供电电压VCC。第一晶体管Q1的基极连接至第一电源地GND，第一晶体管Q1的发射极连接至窄脉冲信号输入引脚一端，第一晶体管Q1的集电极连接至第一电阻R、第一电容C、第一施密特触发器的输入端；第一电阻R的另一端连接至供电电压VCC；第一电容C的另一端连接至第一电源地GND；第一施密特触发器的输出端连接至第一反相器的输入端；第一反相器的输出端连接至检测信号输出引脚。第一施密特触发器、第一反相器的供电电压为VCC和第一电源地GND。
将所述检测电路应用于信号隔离传输电路中，如图4所示，为本发明实施例一的电路图，一种信号的隔离传输电路，包括方波信号输入引脚、信号调制电路、驱动电路、第一导线段L1、第二导线段L2、检测电路、供电电压VCC、第一电源地GND、第二电源地VSS、检测信号输出引脚。
所述的信号调制电路将方波信号输入引脚输入的方波信号上升沿调制为1ns～3ns的窄脉冲信号后输入驱动电路；
所述的驱动电路将输入的1ns～3ns窄脉冲信号放大为具备60mA～80mA电流驱动能力的1ns～3ns窄脉冲驱动信号；
所述的检测电路将检测到的电压信号转换为第一电源地GND持续时间5ns～10ns的脉宽信号。
所述的信号调制电路的输入为方波信号输入引脚，信号调制电路的输出连接至驱动电路的输入。
所述的驱动电路的输出连接至第一导线段的一端，第一导线段的另一端连接至第二电源地VSS。
所述的检测电路的窄脉冲输入引脚连接至第二导线段的一端，第二导线段的另一端连接至第一电源地GND。
本实施例的基本工作原理：如图3所示，供电电压VCC和第一电源地GND、第二电源地VSS正常产生后，信号调制电路还没有方波信号输入，驱动电路不工作。第一晶体管Q1由于其基极和发射极均连接至第一电源地GND，故第一晶体管Q1不导通，由于电容C两端电压不能突变，故第一晶体管Q1集电极电压也为第一电源地GND。供电电压VCC通过第一电阻R给第一电容充电C，第一晶体管Q1集电极电压开始上升，在第一晶体管Q1集电极电压达到第一施密特触发器的翻转阈值前，第一施密特触发器输出电平为供电电压VCC，第一反相器输出电平为第一电源地GND。在第一晶体管Q1集电极电压达到第一施密特触发器的翻转阈值后，第一施密特触发器输出电平为第一电源地GND，第一反相器输出电平为供电电压VCC。
当方波信号输入信号调制电路后，将输入方波信号的上升沿调制为1ns～3ns的窄脉冲信号输入驱动电路，驱动电路将输入的1ns～3ns的窄脉冲信号放大为具备60mA～80mA电流驱动能力的1ns～3ns窄脉冲驱动信号，1ns～3ns窄脉冲驱动信号具备的60mA～80mA电流在1ns～3ns时间内流过第一导线段，在第一导线段与驱动电路连接的一端产生1ns～3ns的高于第二电源地VSS的电压尖峰，由于第一导线段与第二导线段之间存在互感，故第二导线段与第一晶体管Q1发射极一端同时感应出1ns～3ns的低于第一电源地GND的电压尖峰，若第一电源地GND与感应的电压尖峰之电压差超过第一晶体管Q1的开启电压，则会产生1ns～3ns的大电流流过第一晶体管Q1。而第一电阻R提供的电流有限，大部分电流由第一电容C提供，流过第一晶体管Q1的大部分电流快速抽取第一电容C上的电荷，导致第一晶体管Q1集电极电压瞬间下降至第一晶体管Q1发射极端的电压尖峰，该电压尖峰低于第一施密特触发器的阈值电压，故第一施密特触发器的输出由第一电源地GND翻转至供电电压VCC，第一反相器输出由供电电压VCC翻转至第一电源地GND。检测电路在1ns～3ns的时间内检测出窄脉冲信号，固有传输延迟低于3ns，具备快速的响应性能。
当感应的电压尖峰消失后，第一晶体管Q1由于其基极和发射极均连接至第一电源地GND，故第一晶体管Q1不导通，供电电压VCC通过第一电阻R给第一电容C充电，第一晶体管Q1集电极电压开始上升，在第一晶体管Q1集电极电压达到第一施密特触发器的翻转阈值前，第一施密特触发器输出电平为供电电压VCC，第一反相器输出电平为第一电源地GND。在第一晶体管Q1集电极电压达到第一施密特触发器的翻转阈值后，第一施密特触发器的输出由供电电压VCC翻转至第一电源地GND，第一反相器输出由第一电源地GND翻转至供电电压VCC。检测信号引脚输出的第一电源地GND的持续时间为供电电压VCC通过第一电阻R给第一电容C充电达到第一施密特触发器的翻转阈值所需的时间。检测电路将检测到的电压信号转换为第一电源地GND持续时间5ns～10ns的脉宽信号，使数据传输速率高达200Mbps，极大地提升数据传输速率。
方波信号上升沿经过隔离传输并由检测电路检测，第一反相器的输出由供电电压VCC翻转至第一电源地GND。实现基于导线互感的信号隔离传输与检测。
实施例二
如图5所示，为本发明的第二实施例的电路图：将第一晶体管Q1替换为第一N型MOS管Q2，第一N型MOS管Q2的栅极连接至第一电源地GND，第一N型MOS管Q2的源极连接至第二导线段的一端，第一N型MOS管Q2的漏极极连接至第一电阻R、第一电容C、第一施密特触发器的输入端；其余连接方式与实施例一相同，其基本工作原理与实施例一类似。
实施例三
如图6所示，为本发明的第三实施例的电路图：将第一电阻R替换为第一P型MOS管Q3，第一P型MOS管Q3的栅极连接至第一电源地GND，第一P型MOS管Q3的源极连接至供电电压VCC，第一P型MOS管Q3的漏极连接至第一晶体管Q1的集电极、第一电容C、第一施密特触发器的输入端；其余连接方式与实施例一相同，其基本工作原理与实施例一类似。
实施例四
如图7所示，为本发明的第四实施例的电路图：将第一电阻R替换为第一P型MOS管Q3，第一P型MOS管Q3的栅极连接至第一电源地GND，第一P型MOS管Q3的源极连接至供电电压VCC，第一P型MOS管Q3的漏极连接至第一N型MOS管Q2的漏极、第一电容C、第一施密特触发器的输入端；其余连接方式与实施例二相同，其基本工作原理与实施例二类似。
实施例五
上述4个实施例不仅可以应用于窄脉冲的单向传输与接收，还可以应用于窄脉冲的双向传输与接收，即半双工模式，如图8所示。半双工模式下的电路包括原边传输与检测电路、副边传输与检测电路、第一导线段、第二导线段、第一电源地GND、第二电源地VSS。
所述的原边传输与检测电路包括原边方波信号输入引脚、第一信号调制电路、第一驱动电路、第一检测电路、供电电压VCCA、第二电源地VSS、原边检测信号输出引脚。
所述的第一信号调制电路将原边方波信号输入引脚输入的方波信号上升沿调制为1ns～3ns的窄脉冲信号后输入第一驱动电路；
所述的第一驱动电路将输入的1ns～3ns窄脉冲信号放大为具备60mA～80mA电流驱动能力的1ns～3ns窄脉冲驱动信号；
所述的第一检测电路将检测到的电压信号转换为第二电源地VSS持续时间5ns～10ns的脉宽信号。
所述的第一信号调制电路的输入为原边方波信号输入引脚，第一信号调制电路的输出连接至第一驱动电路的输入。
所述的第一驱动电路的输出连接至第一导线段的一端和第一检测电路的窄脉冲输入引脚，第一导线段的另一端连接至第二电源地VSS。
所述的第一检测电路的输出连接至原边检测信号输出引脚。
所述的副边传输与检测电路包括断副边方波信号输入引脚、第二信号调制电路、第二驱动电路、第二检测电路、供电电压VCC、第一电源地GND、副边检测信号输出引脚。
所述的第二信号调制电路将副边方波信号输入引脚输入的方波信号上升沿调制为1ns～3ns的窄脉冲信号后输入第二驱动电路；
所述的第二驱动电路将输入的1ns～3ns窄脉冲信号放大为具备60mA～80mA电流驱动能力的1ns～3ns窄脉冲驱动信号；
所述的第二检测电路将检测到的电压信号转换为第一电源地GND持续时间5ns～10ns的脉宽信号。
所述的第二信号调制电路的输入为副边方波信号输入引脚，第二信号调制电路的输出连接至第二驱动电路的输入。
所述的第二驱动电路的输出连接至第二导线段的一端和第二检测电路的窄脉冲输入引脚，第二导线段的另一端连接至第一电源地GND。
所述的第二检测电路的输出连接至副边检测信号输出引脚。
本实施例的基本工作原理：如图8所示，原边传输与检测电路的第一信号调制电路将原边方波信号输入引脚输入的方波信号上升沿调制为1ns～3ns的窄脉冲信号后输入第一驱动电路，第一驱动电路将输入的1ns～3ns窄脉冲信号放大为具备60mA～80mA电流驱动能力的1ns～3ns窄脉冲驱动信号；副边传输与检测电路的第二检测电路窄脉冲信号输入引脚将检测到的窄脉冲信号转换为第一电源地GND持续时间5ns～10ns的脉宽信号。
副边传输与检测电路检测到原边传输的窄脉冲信号后，再将副边方波信号输入第二信号调制电路，输入的副边方波信号上升沿被调制为1ns～3ns的窄脉冲信号后输入第二驱动电路，第二驱动电路将输入的1ns～3ns窄脉冲信号放大为具备60mA～80mA电流驱动能力的1ns～3ns窄脉冲驱动信号；原边传输与检测电路的第一检测电路窄脉冲信号输入引脚将检测到的窄脉冲信号转换为第二电源地VSS持续时间5ns～10ns的脉宽信号。
至此，实现了信号的双向隔离传输与检测。
本发明的实施方式不限于此，按照本发明的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (15)
1.一种检测方法，应用于反激变换器的输出反馈信号的隔离传输，包括如下步骤：
通过晶体管Q1的发射极接收调制为窄脉冲的电压尖峰，晶体管Q1导通，形成检测电路中电容C的泄放回路，使电容C泄放电荷，则施密特触发器的输出信号由第一电源地GND翻转至供电电压VCC，检测电路的输出信号由供电电压VCC翻转至第一电源地GND；
当所述电压尖峰消失时，晶体管Q1关断，形成检测电路中电容C的充电回路，使供电电压VCC通过电阻R给电容C充电，则施密特触发器的输出由供电电压VCC翻转至第一电源地GND，检测电路的输出信号由第一电源地GND翻转至供电电压VCC。
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：所述检测电路翻转至第一电源地GND的持续时间，为供电电压VCC通过电阻R给电容C充电达到施密特触发器的翻转阈值所需的时间。
3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：所述接收调制为窄脉冲的电压尖峰，是通过MOS管的源极来接收。
4.一种信号的隔离传输方法，应用于反激变换器的输出反馈信号的隔离传输，包括权利要求1至3所述的检测方法，在检测方法步骤之前，还包括如下步骤：
信号调制步骤，将方波信号上升沿调制为小于10ns的窄脉冲信号，并将窄脉冲信号输出给驱动电路；
驱动步骤，接收窄脉冲信号，并将窄脉冲信号放大为具备60mA～80mA电流驱动能力的小于10ns的窄脉冲驱动信号输出给隔离传输电路；
隔离传输步骤，通过互感的第一导线段和第二导线段，经第一导线段接收驱动电路输出的窄脉冲驱动信号，并将窄脉冲驱动信号发送给第二导线段；再经第二导线段感应接收第一导线段的窄脉冲驱动信号，产生小于10ns的电压尖峰，并将此窄脉冲的电压尖峰传输给检测电路。
5.根据权利要求1所述的信号隔离传输的检测方法，其特征在于：所述窄脉冲驱动信号的时间长度取决于检测电路的电容C的电荷量。
6.根据权利要求1所述的信号隔离传输的检测方法，其特征在于：所述窄脉冲信号，是将方波信号上升沿调制为1ns～3ns的脉冲信号；所述窄脉冲驱动信号，是将所述窄脉冲信号放大为具备60mA～80mA电流驱动能力的1ns～3ns的脉冲驱动信号。
7.根据权利要求1所述的信号隔离传输的检测方法，其特征在于：所述电压尖峰为1ns～3ns的高于第二电源地VSS的电压尖峰。
8.一种检测电路，应用于反激变换器的输出反馈信号的隔离传输，其特征在于：
所述检测电路，通过晶体管Q1的发射极接收调制为窄脉冲的电压尖峰，
当所述电压尖峰与第一电源地GND之电压差超过晶体管Q1的开启电压，则晶体管Q1导通，形成检测电路中电容C的泄放回路，使电容C泄放电荷，则施密特触发器的输出信号由第一电源地GND翻转至供电电压VCC，检测电路的输出信号由供电电压VCC翻转至第一电源地GND；
当所述电压尖峰消失时，晶体管Q1关断，形成检测电路中电容C的充电回路，使供电电压VCC通过电阻R给电容C充电，则施密特触发器的输出由供电电压VCC翻转至第一电源地GND，检测电路的输出信号由第一电源地GND翻转至供电电压VCC。
9.根据权利要求8所述的检测电路，其特征在于：包括供电电压VCC、第一电源地GND及依次连接的施密特触发器和反相器，反相器的输出端作为检测电路的输出端；还包括晶体管Q1、电阻R和电容C，所述晶体管Q1的基极连接至第一电源地GND，晶体管Q1的发射极与窄脉冲的电压尖峰的输入端连接；晶体管Q1的集电极分别连接至电阻R、电容C的一端及施密特触发器的输入端，电阻R的另一端连接供电电压VCC，电容C的另一端连接至第一电源地GND。
10.根据权利要求8所述的检测电路，其特征在于：包括供电电压VCC、第一电源地GND及依次连接的施密特触发器和反相器，反相器的输出端作为检测电路的输出端；还包括N型MOS管Q2、电阻R和电容C，所述N型MOS管Q2的栅极连接至第一电源地GND，N型MOS管Q2的源极与窄脉冲的电压尖峰的输入端连接；N型MOS管Q2的漏极分别连接至电阻R、电容C的一端及施密特触发器的输入端，电阻R的另一端连接供电电压VCC，电容C的另一端连接至第一电源地GND。
11.根据权利要求8所述的检测电路，其特征在于：包括供电电压VCC、第一电源地GND及依次连接的施密特触发器和反相器，反相器的输出端作为检测电路的输出端；还包括晶体管Q1、P型MOS管Q3、和电容C，所述晶体管Q1的基极连接至第一电源地GND，晶体管Q1的发射极与窄脉冲的电压尖峰的输入端连接；晶体管Q1的集电极分别连接P型MOS管Q3的漏极、电容C的一端及施密特触发器的输入端，P型MOS管Q3的源极连接供电电压VCC，P型MOS管Q3的栅极连接第一电源地GND；电容C的另一端连接至第一电源地GND。
12.根据权利要求8所述的检测电路，其特征在于：包括供电电压VCC、第一电源地GND及依次连接的施密特触发器和反相器，反相器的输出端作为检测电路的输出端；还包括N型MOS管Q2、P型MOS管Q3和电容C，所述N型MOS管Q2的栅极连接至第一电源地GND，N型MOS管Q2的源极与窄脉冲的电压尖峰的输入端连接；N型MOS管Q2的漏极分别连接P型MOS管Q3的漏极、电容C的一端及施密特触发器的输入端，P型MOS管Q3的源极连接供电电压VCC，P型MOS管Q3的栅极连接第一电源地GND；电容C的另一端连接至第一电源地GND。
13.一种信号的隔离传输电路，应用于反激变换器的输出反馈信号的隔离传输，包括权利要求8至12中任一项所述的检测电路，还包括设置于检测电路前级的信号调制电路、驱动电路和隔离传输电路，其特征在于：
所述信号调制电路，将方波信号上升沿调制为小于10ns的窄脉冲信号，并将窄脉冲信号输出给驱动电路；
所述驱动电路，接收窄脉冲信号，并将窄脉冲信号放大为具备60mA～80mA电流驱动能力的小于10ns的窄脉冲驱动信号输出给隔离传输电路；
所述隔离传输电路，包括构成互感的第一导线段和第二导线段，所述第一导线段一端与驱动电路连接，另一端与第二电源地VSS连接；所述第二导线段一端与第一电源地GND连接，另一端接入检测电路连接；所述隔离传输电路通过第一导线段接收驱动电路输出的窄脉冲驱动信号，并将窄脉冲驱动信号发送给第二导线段；再通过第二导线段感应接收第一导线段的窄脉冲驱动信号，产生小于10ns的电压尖峰，并将此窄脉冲的电压尖峰传输给检测电路。
14.根据权利要求13所述的信号的隔离传输电路，其特征在于：所述窄脉冲信号，是将方波信号上升沿调制为1ns～3ns的脉冲信号；所述窄脉冲驱动信号，是将所述窄脉冲信号放大为具备60mA～80mA电流驱动能力的1ns～3ns的脉冲驱动信号。
15.根据权利要求13所述的信号的隔离传输电路，其特征在于：所述电压尖峰为1ns～3ns的高于第二电源地VSS的电压尖峰。
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| CN109727447A (zh) * | 2016-06-15 | 2019-05-07 | 湖南工业大学 | 机车速度检测信号过滤方法 |
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Denomination of invention: Signal isolation transmission method and signal isolation transmission circuit Effective date of registration: 20210531 Granted publication date: 20180911 Pledgee: China Co. truction Bank Corp Guangzhou economic and Technological Development Zone sub branch Pledgor: MORNSUN GUANGZHOU SCIENCE & TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2021980004183 |
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