CN106787641A - 一种用于继电保护装置的开关量输入可扩展隔离电源电路 - Google Patents
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Abstract
一种用于继电保护装置的开关量输入可扩展隔离电源电路，其特征在于，所述电路由用于产生振荡信号、整形和变换的基础电路和隔离开关对电路组成。所述的产生振荡信号、整形和变换的基础电路为产生两个幅值相等、相位正好相差半个周期的单极性方波输出；所述的隔离开关对电路用于产生连续稳定的隔离电源输出；所述的隔离开关对包括两个隔离开关，每个隔离开关由一个耐高压的无极性电容与双串联开关二极管双下管的中心串联构成。可通过增加隔离开关对电路扩展出多路隔离电源。本发明具有结构简单，成本低廉，体积小，重量轻，易扩展等优点。
Description
技术领域
本发明涉及平电路领域，尤其涉及一种继电保护装置的开关量输入用的隔离电源。
背景技术
在电力保护行业中，继电保护装置的应用非常广泛，且不可或缺。无论是小到一些电力装置 (如发电机、供电线路)，还是大到整个电力系统，都需要继电保护装置提供故障警告信号，或直接自动控制断路器发出跳闸指令，以确保电力设备的安全。
继电保护装置具备开入量电路，用于接收来自大量继电器等各种开关节点的输出量，要能反映其当前状态，并及时响应作出相应的处理动作。继电保护装置作为电力系统中的二次设备，其内部的处理器常采用ARM、DSP等嵌入式处理器，工作电压属于弱电；而外部的开入量很多来自于一次设备，其电压属于强电。为了避免外部输入的强电干扰和损坏继电保护装置内部的器件，必须采用光电隔离，相应必须要求有隔离电源为光耦供电。而且每一路开入量之间都必须隔离开，即每一路开入量的光电隔离都采用独立的隔离电源供电。继电保护装置每增加一路开入量通道，势必需要增加一个隔离电源，目前常采用隔离型DC/DC模块或绕制的多路变压器实现。这种做法一方面增加了成本；另一方面，随着器件的增多体积越大，也占用了继电保护装置壳体有限的内部空间，不利于继电保护装置的小型化和轻量化。
因此，有必要设计一种开关量输入用的隔离电源电路，以简单的电路形式能根据需要形成多路相互独立的隔离电源，降低成本、减少体积、减轻重量。
发明内容
本发明要解决的问题是，针对目前继电保护装置的开入量通道所需隔离电源存在的问题，本发明提出了一种开关量输入用的可扩展隔离电源电路。
实现本发明的技术方案是，一种用于继电保护装置的开关量输入可扩展隔离电源电路由用于产生振荡信号、整形和变换的基础电路和隔离开关对电路组成。其中，产生振荡信号、整形和变换的基础电路包括多谐振荡器、六通道反相施密特触发器一、六通道反相施密特触发器二、钳位二极管和限流电阻，产生振荡信号、整形和变换的基础电路有两个输出分别为输出1和输出2。隔离开关对电路由同样结构的隔离开关1和隔离开关2组成，每个隔离开关有一个输入和一个输出，隔离开关的输出含一对正负极，隔离开关1和隔离开关2的正负极分别并联对应于隔离电源的正负极。产生振荡信号、整形和变换的基础电路的输出1连接隔离开关1的输入，产生振荡信号、整形和变换的基础电路的输出2连接隔离开关2的输入。
所述产生振荡信号、整形和变换的基础电路中多谐振荡器采用施密特触发器构成的多谐振荡器，即由电阻R1、电容C1和六通道反相施密特器一的第一通道组成；多谐振荡器的输出分成两路，一路输出连接六通道反相施密特器一的剩余五个通道的输入端，另一路输出连接六通道反相施密特器二的第一通道的输入端，而六通道反相施密特器二的第一通道的输出连接六通道反相施密特器二的剩余五个通道的输入端；六通道反相施密特器一的第二通道至第六通道的五个输出并联连接电阻R2作为输出1，六通道反相施密特器二的第二通道至第六通道的五个输出并联连接电阻R3作为输出2。
所述的隔离开关由一个电容和一个双串联开关二极管构成，电容的一端作为隔离开关的输入，电容的另外一端连接双串联开关二极管上下管的中心点，隔离开关的双串联开关二极管下管的阴极作为该隔离开关输出的正极，隔离开关的双串联开关二极管上管的阳极作为该隔离开关输出的负极。
所述的隔离开关中的电容采用耐高压无极性电容，用于隔离。
所述的一种用于继电保护装置的开关量输入可扩展隔离电源电路，可通过增加隔离开关对的数量扩展成多路隔离电源，隔离开关对的数目与输出隔离电源的路数相等。将多组隔离开关对中各自的隔离开关1的输入并联后与输出1连接，将多组隔离开关对中各自的隔离开关2的输入并联后与输出2连接；同组隔离开关对中隔离开关1和隔离开关2的双串联开关二极管下管的阴极并联作为该路隔离电源输出的正极，同组隔离开关对中隔离开关1和隔离开关2的双串联开关二极管上管的阳极并联作为该路隔离电源输出的负极。
本发明具有以下优点：
1、实施本发明所用到的器件较少，结构简单，成本低廉，占用的电路板面积小，重量可忽略不计；
2、具备可扩展性，可根据需要增减隔离电源的路数，每增加一路输出只增加5个电子元器件；
3、能对高压隔离。
附图说明
图1是开入量可扩展隔离电源基本电路的原理图；
图2是开入量可扩展隔离电源含八路输出的原理图；
图中，U为六通道反相施密特触发器；C为电容；R为电阻；D1-D4为同型号的钳位二极管；Cap1-Cap16为同型号的耐压值为1000V的无极性电容；T1-T16为同型号的双串联开关二极管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
图1为开入量可扩展隔离电源基本电路的原理图，将与继电保护装置内部处理器ARM、DSP的工作电源共地的+12V产生一路隔离的+11V用于开关量输入电路光耦。由用于产生振荡信号、整形和变换的基础电路和隔离开关对电路组成。基础电路包括U1、U2、R1、R2、R3、C1、C2、U1、U2、D1、D2、D3和D4。U1、U2为同型号的六通道反相施密特触发器，均采用+12V供电，C2的值为0.1uF用于滤波。其中，U1的第一通道与C1、R1构成多谐振荡器，产生单极性方波。R1的值为100千欧姆，C1的值为22pF。U1的第二通道、第三通道、第四通道、第五通道、第六通道的输入和输出分别并联，U2的第二通道、第三通道、第四通道、第五通道、第六通道的输入和输出分别并联。多谐振荡器的输出分成两个并联的支路，一路连接并联的U1的第二通道-第六通道的输入脚，对多谐振荡器输出的单极性方波反相并起到增强驱动的作用；另一路连接U2的第一通道输入，U2的第一通道对多谐振荡器输出的单极性方波反相，接入并联的U2的第二通道-第六通道的输入脚，其输出得到的是与多谐振荡器输出的单极性方波同相的方波，并增加了其驱动能力。此时，形成了两个等幅值的单极性方波，输出1与输出2的相位正好相差半个周期。并联的U1的第二通道-第六通道的输出经电阻R2作为输出1接到隔离开关1的输入，并联的U2的第二通道-第六通道的输出经电阻R3作为输出2接到隔离开关2的输入。D1-D4的型号为1N4148，起到钳位的作用，R2和R3的取值为20欧姆。
隔离开关对电路由Cap1、Cap2、T1和T2组成。隔离开关由一个耐高压无极性电容和双串联开关二极管构成，其中耐高压无极性电容的一端作为输入，另一端与双串联开关二极管的中心连接，双串联开关二极管的下管的阴极作为隔离电源输出的正极，双串联开关二极管的上管的阳极作为隔离电源输出的负极。耐高压无极性电容起到隔离的作用，利用电容的隔直通交特性，可通过前面产生的单极性方波，而对直流分量则有效隔离，从而实现电源的隔离。双串联开关二极管则利用了其单向导通性。隔离开关的输出端分为正极和负极，隔离开关1输出端的正极与隔离开关2输出端的正极并联作为该路隔离电源的输出正极，隔离开关1输出端的正极与隔离开关2输出端的负极并联作为该路隔离电源的输出负极。耐高压无极性电容Cap1和Cap2均采用耐压值1000V的0.01uF无极性电容，T1和T2为同型号的双串联开关二极管BAV99LT1G。
输出1与隔离开关1的输入连接，因为输出1是单极性方波，故当该单极性方波处于低电平的半个周期时，隔离开关1的T1的上下管截止；当该单极性方波处于高电平的半个周期时，隔离开关1的T1的下管导通，其下管处大约得到11V电压。因此，在一个周期内T1的下管阴极和上管阳极之间输出一个不连续的11V方波。输出2与隔离开关2的输入连接，因为输出2也是单极性方波，故当该单极性方波处于低电平的半个周期时，隔离开关2的T2的上下管截止，当该单极性方波处于高电平的半个周期时，隔离开关2的T2的下管导通，其下管处大约得到11V电压。因此，在一个周期内T2的下管阴极和上管阳极之间输出一个不连续的11V方波。由于输出1和输出2为等幅值的单极性方波，它们的相位正好相差半个周期，因此，隔离开关1的T1的下管与隔离开关2的T2的下管属于交替导通；而隔离开关1的T1的上管阳极与隔离开关2的T2的上管阳极并联，隔离开关1的T1的下管阴极与隔离开关2的T2的下管阴极并联，从而输出一连续的11V电压。
图2为开入量可扩展隔离电源含八路输出的原理图，将与继电保护装置内部处理器ARM、DSP的工作电源共地的+12V产生八路隔离的+11V用于八个开关量输入电路光耦，该八路+11V之间也相互隔离。由用于产生振荡信号、整形和变换的基础电路和八个隔离开关对电路组成。其中，用于产生振荡信号、整形和变换的基础电路与图1中的用于产生振荡信号、整形和变换的基础电路完全一致。八个隔离开关对电路也与图1中的隔离开关对电路完全一致。图2中八个隔离开关对中的隔离开关1的输入并联，与用于产生振荡信号、整形和变换的基础电路的输出1连接；图2中八个隔离开关对中的隔离开关2的输入并联，与用于产生振荡信号、整形和变换的基础电路的输出2连接。从而在每一个隔离开关对的输出端得到一组+11V的隔离电源。可按相同方式扩展更多组隔离电源。
Claims (7)
1.一种用于继电保护装置的开关量输入可扩展隔离电源电路，其特征在于，所述电路由用于产生振荡信号、整形和变换的基础电路和隔离开关对电路组成；其中，产生振荡信号、整形和变换的基础电路包括多谐振荡器、六通道反相施密特触发器一、六通道反相施密特触发器二、钳位二极管和限流电阻，产生振荡信号、整形和变换的基础电路有两个输出分别为输出1和输出2；隔离开关对电路由同样结构的隔离开关1和隔离开关2组成，每个隔离开关有一个输入和一个输出，隔离开关的输出含一对正负极，隔离开关1和隔离开关2的正负极分别并联对应于隔离电源的正负极；产生振荡信号、整形和变换的基础电路的输出1连接隔离开关1的输入，产生振荡信号、整形和变换的基础电路的输出2连接隔离开关2的输入。
2.根据权利要求1所述的一种用于继电保护装置的开关量输入可扩展隔离电源电路，其特征在于，产生振荡信号、整形和变换的基础电路中多谐振荡器采用施密特触发器构成的多谐振荡器，即由电阻R1、电容C1和六通道反相施密特器一的第一通道组成；多谐振荡器的输出分成两路，一路输出连接六通道反相施密特器一的剩余五个通道的输入端，另一路输出连接六通道反相施密特器二的第一通道的输入端，而六通道反相施密特器二的第一通道的输出连接六通道反相施密特器二的剩余五个通道的输入端；六通道反相施密特器一的第二通道至第六通道的五个输出并联连接电阻R2作为输出1，六通道反相施密特器二的第二通道至第六通道的五个输出并联连接电阻R3作为输出2。
3.根据权利要求1所述的一种用于继电保护装置的开关量输入可扩展隔离电源电路，其特征在于，1个隔离开关由一个电容和一个双串联开关二极管构成，电容的一端作为隔离开关的输入，电容的另外一端连接双串联开关二极管上下管的中心点，隔离开关的双串联开关二极管下管的阴极作为该隔离开关输出的正极，隔离开关的双串联开关二极管上管的阳极作为该隔离开关输出的负极。
4.根据权利要求2所述的一种用于继电保护装置的开关量输入可扩展隔离电源电路，其特征在于，六通道反相施密特器的第二通道至第六通道的输入并联，六通道反相施密特器的第二通道至第六通道的五个输出并联，用于增加所述多谐振荡器输出的驱动能力。
5.根据权利要求2所述的一种用于继电保护装置的开关量输入可扩展隔离电源电路，其特征在于，并联的六通道反相施密特器的第二通道至第六通道的输出对地和电源之间分别连接钳位二极管（D1、D2、D3、D4），所述的钳位二极管（D1、D2、D3、D4）用于对输出保护。
6.根据权利要求3所述的一种用于继电保护装置的开关量输入可扩展隔离电源电路，其特征在于，隔离开关中的电容采用耐高压无极性电容，所述耐高压无极性电容用于隔离。
7.根据权利要求1所述的一种用于继电保护装置的开关量输入可扩展隔离电源电路，其特征在于，可通过增加隔离开关对的数量扩展成多路隔离电源，隔离开关对的数目与输出隔离电源的路数相等；将多组隔离开关对中各自的隔离开关1的输入并联后与输出1连接，将多组隔离开关对中各自的隔离开关2的输入并联后与输出2连接；同组隔离开关对中隔离开关1和隔离开关2的双串联开关二极管下管的阴极并联作为该路隔离电源输出的正极，同组隔离开关对中隔离开关1和隔离开关2的双串联开关二极管上管的阳极并联作为该路隔离电源输出的负极。
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
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| CN103762851A (zh) * | 2014-01-23 | 2014-04-30 | 江苏杰瑞科技集团有限责任公司 | 适用于igbt驱动模块高压侧供电的dc-dc变换电路 |
| CN103944372A (zh) * | 2014-04-11 | 2014-07-23 | 广东明阳龙源电力电子有限公司 | 一种igbt驱动保护电路 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202978712U (zh) * | 2012-11-15 | 2013-06-05 | 中山市易川电子科技有限公司 | 一种集成电源的igbt驱动模块 |
| CN103762851A (zh) * | 2014-01-23 | 2014-04-30 | 江苏杰瑞科技集团有限责任公司 | 适用于igbt驱动模块高压侧供电的dc-dc变换电路 |
| CN103944372A (zh) * | 2014-04-11 | 2014-07-23 | 广东明阳龙源电力电子有限公司 | 一种igbt驱动保护电路 |
| CN204669219U (zh) * | 2015-06-09 | 2015-09-23 | 深圳市迪威乐数字技术股份有限公司 | 一种电源抗干扰装置 |
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