CN106533429B - 强弱电隔离装置及电器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种强弱电隔离装置及电器。本发明提供的强弱电隔离装置，包括：强电功能控制电路和弱电功能控制电路，该强电功能控制电路和弱电功能控制电路之间通过单总线进行信号传输，此单总线上串联有双向信号传输的光耦隔离电路。本发明提供的电器安装有如上所述的强弱电隔离装置。本发明提供的强弱电隔离装置及电器不需要在控制信号传输电路之外再另设时钟信号传输电路就可以直接实现控制信号的双向传输和时钟信号的双向传输。这样不仅简化了强弱电隔离装置的电路结构，降低了电路连接的复杂度和制造成本，而且也避免了外设时钟信号电路对控制信号电路的影响，增强了强弱电隔离装置抗干扰能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种强弱电隔离装置及电器，属于电器制造领域。
背景技术
随着科技的进步，越来越多的电器产品进入普通家庭，这些电器产品极大的方便了人们的生活。为了能够安全使用，电器产品一般在功能实现部分采用强电供电而在人机交互的控制部分采用弱电控制以保证操作者的人身安全，因此，在强电部分和弱电部分之间则通过强弱电隔离装置来实现安全有效的隔离。
现有技术中的强弱电装置包括串联在I2C串行总线的数据线上的双向信号传输光耦隔离电路和串联在的时钟线上单向信号传输光耦隔离电路；双向信号光耦隔离电路和单向信号光耦隔离电路中的光耦均通过上拉电阻连接电源；I2C串行总线的两端分别连接强电部分电路和弱电部分电路以实现强电部分及弱电部分之间的通讯。
由于通过I2C串行总线的这种强弱电隔离装置的时钟信号和强弱电隔离信号分别是通过数据线和时钟线进行传输的，不仅需要增加一个光耦隔离电路从而增加整个强弱电隔离装置的成本，而且还使得整个电路非常复杂，从而使得电路更容易被干扰。
发明内容
本发明提供一种强弱电隔离装置及电器以解决现有技术中强弱电隔离成本高、抗干扰能力弱的问题。
本发明提供一种强弱电隔离装置，包括：强电功能控制电路和弱电功能控制电路，该强电功能控制电路和弱电功能控制电路之间通过单总线进行信号传输，此单总线上串联有双向信号传输的光耦隔离电路。
上述强弱电隔离装置的进一步改进，双向信号传输的光耦隔离电路包括第一光耦合器、第一三极管、第二光耦合器和第二三极管；其中，第一光耦合器的输入端与强电功能控制电路连接，第一光耦合器的输出端连接弱电功能控制电路，第一三极管连接第一光耦合器且为第一光耦合器提供驱动电流；第二光耦合器的输入端与弱电功能控制电路连接，第二光耦合器的输出端连接强电功能控制电路，第二三极管连接第二光耦合器且为第二光耦合器提供驱动电流。
上述强弱电隔离装置的进一步改进，第一光耦合器包括：封装在一起的第一发光二极管和第一光敏三极管，且第一发光二极管的负极为输入端，第一光敏三极管的集电极为输出端；第一发光二极管正极连接第一三极管，第一三极管通过上拉电阻连接电源；第二光耦合器包括：封装在一起的第二发光二极管和第二光敏三极管，且第二发光二极管的负极为输入端，第二光敏三极管的集电极为输出端；第二发光二极管正极连接第二三极管，第二三极管通过上拉电阻连接电源。
上述强弱电隔离装置的进一步改进，第一发光二极管的负极为输入端，第一发光二极管的正极连接第一三极管的发射极；第一三极管的集电极和基极通过上拉电阻连接电源；第一三极管的基极还与第一发光二极管的负极并线连接强电功能控制电路。
上述强弱电隔离装置的进一步改进，第二发光二极管的负极为输入端，第二发光二极管的正极连接第二三极管的发射极；第二三极管的集电极和基极通过上拉电阻连接电源；第二三极管的基极还与第二发光二极管的负极并线连接弱电功能控制电路。
上述强弱电隔离装置的进一步改进，强电功能控制电路集成在强电功能控制电路板上，弱电功能控制电路集成在弱电功能控制电路板上；强电功能控制电路板和弱电功能控制电路板设置有相应的功能接口，其中，单总线连接在该功能接口上。
本发明还提供一种电器，该电器安装有如上所述的强弱电隔离装置。
本发明提供的强弱电隔离装置及电器不需要在控制信号传输电路之外再另设时钟信号传输电路就可以直接实现控制信号的双向传输和时钟信号的双向传输。这样不仅简化了强弱电隔离装置的电路结构，降低了电路连接的复杂度和制造成本，而且也避免了外设时钟信号电路对控制信号电路的影响，增强了强弱电隔离装置抗干扰能力。
附图说明
图1为本发明实施例中强弱电隔离装置结构示意图；
图2为本发明实施例中一种光耦隔离电路的电路图。
其中：
1、强电功能控制电路； 2、弱电功能控制电路；
3、单总线； 4、光耦隔离电路；
5、第一光耦合器； 6、第二光耦合器；
7、第一三极管； 8、第二三极管。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，本发明不局限于下述的具体实施方式。
图1为强弱电隔离装置的结构示意图，请参阅图1。
本发明一方面提供一种强弱电隔离装置，如图1所示，该强弱电隔离装置包括：强电功能控制电路1和弱电功能控制电路2。该强电功能控制电路1和弱电功能控制电路2之间通过单总线3进行信号传输，此单总线3上串联有双向信号传输的光耦隔离电路4。
上述强弱电隔离装置不需要在控制信号传输电路之外再另设时钟信号传输电路就可以直接实现控制信号的双向传输和时钟信号的双向传输。这样不仅简化了强弱电隔离装置的电路结构，降低了电路连接的复杂度和制造成本，而且还避免了外设时钟信号电路对控制信号电路的影响，增强了强弱电隔离装置抗干扰能力。
具体的，可以将强电功能控制电路1和弱电功能控制电路2分别集成在强电功能控制电路板和弱电功能控制电路板上，并且在强电功能控制电路板和弱电功能控制电路板上设置相应的强弱电隔离功能接口，以用于连接单总线3。其中，强电功能控制电路板包括集成在一起的单片机、采样电路、功率控制电路等。弱电功能控制电路板包括集成在一起的单片机、人机交互控制电路、电源电路等。通过单总线3上串联的光耦隔离电路4将弱电的人机交互控制电路和强电的功率控制电路隔离开来，不仅能够保证人操作的安全性，而且强电部分和弱电部分之间的各种操作和参数设定的交互，也能及时通过单光耦隔离电路进行传递。并且强电部分和弱电部分的时钟信号在各种操作和参数设定这些信号进行传输的同时也能够同步进行传输，可以进一步保证强弱电交互过程的准确性和及时性。
图2是一种光耦隔离电路的电路图。如图2所示，双向信号传输的光耦隔离电路包括第一光耦合器5、第一三极管7、第二光耦合器6和第二三极管8。其中，第一光耦合器5的输出端连接弱电功能控制电路2，输入端连接强电功能控制电路1。第一光耦合器5还连接有为第一光耦合器5提供驱动电流的第一三极管7。第二光耦合器6的输出端连接强电功能控制电路1，输入端连接弱电功能控制电路2。第二光耦合器6还连接有为第二光耦合器6提供驱动电流的第二三极管8。如果有信号从强电功能控制电路1一端传输到弱电功能控制电路2一端时：该信号传递到第一光耦合器5的输入端，同时，第一三极管7开启，为第一光耦合器5提供足够大且稳定的驱动电流以使第一光耦合器5能够正常工作，以将信号传递到弱电功能控制电路2。同理，如果有信号从弱电功能控制电路2一端传输到强电功能控制电路1一端时：该信号传递到第二光耦合器6的输入端，同时，第二三极管8开启，为第二光耦合器6提供足够大且稳定的驱动电流，以使第二光耦合器6能够正常工作以将信号传递到强电功能控制电路1。
由于不同厂家或者不同型号的光耦合器具有不同的驱动电流，因此，在现有的光耦隔离电路4中使用或者更换不同种类或者型号的光耦合器时就需要重新调整为光耦合器提供驱动电流的上拉电阻的电阻值。而通过本实施例的三极管为光耦合器提供驱动电流的方式，由于三极管可以将电流进行放大，因此从三极管流出的驱动电流就具有更大和更稳定的电流值，这样的驱动电流也就可以驱动更多种类和型号的光耦合器，因而具有更好的兼容性。
具体的，第一光耦合器5包括：封装在一起的第一发光二极管和第一光敏三极管。其中，第一发光二极管的负极连接强电功能控制电路1，正极连接第一三极管7，第一三极管7连接有电源VDD；第一光敏三极管连接弱电功能控制电路2。第二光耦合器6包括：封装在一起的第二发光二极管和第二光敏三极管。其中，第二发光二极管的负极连接弱电功能控制电路2，正极连接第二三极管8，第二三极管8通过上拉电阻连接电源VCC；第二光敏三极管连接强电功能控制电路1。
由于电路中具有很多各式各样的杂散信号，这些信号或多或少会对光耦隔离电路4产生干扰，而通过三极管驱动光耦合器中的发光二极管的方式，这些杂散信号会被三极管所过滤，从而提高了光耦隔离电路4的抗干扰能力和稳定性。
更具体的，为了能够使第一发光二极管工作时具有足够的驱动电流，在本实施例中将第一三极管7的基极连接两条分支电路，其中一条分支电路通过上拉电阻R1与电源VDD连接，另一条分支电路从基极引出并与第一发光二极管的负极并线后和强电功能控制电路1连接。第一三极管7的发射极与第一发光二极管的正极连接。第一三极管7的集电极通过上拉电阻R2与电源VDD连接。第一光敏三极管的发射极接地，集电极连接弱电功能控制电路2。只要在强电功能控制电路1端输入低电平，就可以通过电源VDD为第一发光二极管提供驱动电流。这个驱动电流是经第一三极管7放大以后的，通过该电流使得第一发光二极管发光，从而实现信号的传输。
当然，可以采用与第一发光二极管相对称的结构来点亮第二发光二极管。将第二三极管8的基极连接两条分支电路，其中一条分支电路通过上拉电阻R3与电源VCC连接，另一条分支电路从基极引出并与第二发光二极管的负极并线后和弱电功能控制电路2连接。第二三极管8的发射极与第二发光二极管的正极连接。第二三极管8的集电极通过上拉电阻R4与电源VCC连接。第二光敏三极管的发射极接地，集电极连接强电功能控制电路。只要在弱电功能控制电路2端输入低电平，就可以通过电源VCC为第二发光二极管提供驱动电流。这个驱动电流是经第二三极管8放大以后的，通过该电流使得第二发光二极管8发光，从而实现信号的传输。
通过将三极管的基极和光耦合器中发光二极管负极与强电功能控制电路1或者弱电功能控制电路2连接的方式，可以进一步消除杂散信号的干扰，提高光耦隔离电路的抗干扰能力。
本发明的第二方面提供一种电器，该电器安装有如上所述的强弱电隔离装置。这种电器可以是家用的电器设备，比如：电磁炉、电饭锅、豆浆机等；也可以是工业用的电器设备，比如：机床设备的控制装置、工厂流水线的检查或控制装置等。
该电器中的强弱电隔离装置不需要在控制信号传输电路之外再另设时钟信号传输电路就可以直接实现控制信号的双向传输和时钟信号的双向传输。这样不仅简化了强弱电隔离装置的电路结构，降低了电路连接的复杂度和制造成本，而且也避免了外设时钟信号电路对控制信号电路的影响，增强了强弱电隔离装置抗干扰能力。
以上结合附图详细的描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术特征进行简单替换，对本发明的实施方式进行简单组合，对本发明的技术方案进行各种简单变型，这些简单变换、组合和变型均属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种强弱电隔离装置，其特征在于，包括：强电功能控制电路和弱电功能控制电路，所述强电功能控制电路和弱电功能控制电路之间通过单总线进行信号传输，所述单总线上串联有双向信号传输的光耦隔离电路；
所述双向信号传输的光耦隔离电路包括第一光耦合器、第一三极管、第二光耦合器和第二三极管；
所述第一光耦合器的输入端与所述强电功能控制电路连接，所述第一光耦合器的输出端连接所述弱电功能控制电路，所述第一三极管连接所述第一光耦合器且为第一光耦合器提供驱动电流；
所述第二光耦合器的输入端与所述弱电功能控制电路连接，所述第二光耦合器的输出端连接所述强电功能控制电路，所述第二三极管连接所述第二光耦合器且为第二光耦合器提供驱动电流；
所述第一光耦合器包括：封装在一起的第一发光二极管和第一光敏三极管，且第一发光二极管的负极为输入端，第一光敏三极管的集电极为输出端，第一光敏三极管的发射极接地；
所述第一发光二极管正极连接第一三极管，所述第一三极管通过上拉电阻连接电源；
所述第二光耦合器包括：封装在一起的第二发光二极管和第二光敏三极管，且第二发光二极管的负极为输入端，第二光敏三极管的集电极为输出端，第二光敏三极管的发射极接地；
所述第二发光二极管正极连接第二三极管，所述第二三极管通过上拉电阻连接电源；
所述第一发光二极管的负极为输入端，所述第一发光二极管的正极连接第一三极管的发射极；所述第一三极管的集电极和基极通过上拉电阻连接电源；所述第一三极管的基极还与所述第一发光二极管的负极并线连接所述强电功能控制电路；
所述第二发光二极管的负极为输入端，所述第二发光二极管的正极连接第二三极管的发射极；所述第二三极管的集电极和基极通过上拉电阻连接电源；所述第二三极管的基极还与所述第二发光二极管的负极并线连接所述弱电功能控制电路。
2.根据权利要求1所述的强弱电隔离装置，其特征在于，所述强电功能控制电路集成在强电功能控制电路板上，所述弱电功能控制电路集成在弱电功能控制电路板上，所述强电功能控制电路板和所述弱电功能控制电路板设置有相应的功能接口，所述单总线连接在所述功能接口上。
3.一种电器，其特征在于，所述电器安装有如权利要求1所述的强弱电隔离装置。
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