CN109188975A - 光耦隔离驱动电路及电器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光耦隔离驱动电路，包括：弱电端控制模块、强电端控制模块、光耦隔离模块及一个以上的负载驱动模块；弱电端控制模块与光耦隔离模块的输入端电连接，用于接收到输出指令时通过光耦隔离模块向强电端控制模块传送输出信号；强电端控制模块包括输入端及一个以上的输出端，强电端控制模块的输入端与光耦隔离模块的输出端电连接，接收输出信号；强电端控制模块的各输出端分别与各负载驱动模块电连接，强电端控制模块在接收到输出信号时，分别通过各输出端向各负载驱动模块发送动作信号，控制各负载驱动模块通断。本发明能够使用一个光耦对多个可控硅、继电器进行隔离驱动，降低成本，简化电路，提高电路可靠性。

Description

光耦隔离驱动电路及电器

技术领域

本发明涉及电控开关领域，特别是涉及光耦隔离驱动电路。

背景技术

光耦是一种以光为媒介来传输电信号的元件，通常内部封装有发光二极管与光敏三极管，当输入端加电信号时，发光二极管发光，光敏三极管受光后导通，从输出端输出电流，实现“电-光-电”的转换，具有隔离输入与输出的作用，且因其体积小的特点，在家电领域应用非常广泛，经常使用光耦来驱动可控硅或继电器，实现家电的多功能控制。

但是采用光耦进行可控硅或继电器的驱动，一般有几条可控硅或继电器输出支路，继续用分别设置几个光耦进行一一驱动，还需要通过相应数量的排线连接至控制芯片，使得驱动电路成本高、电路复杂。

发明内容

基于此，有必要针对驱动电路光耦数量需要对应可控硅及继电器数量进行设置的问题，提供一种光耦隔离驱动电路。

一种光耦隔离驱动电路，包括：弱电端控制模块、强电端控制模块、光耦隔离模块及一个以上的负载驱动模块；弱电端控制模块与光耦隔离模块的输入端电连接，用于通过光耦隔离模块向强电端控制模块传送输出信号；强电端控制模块包括输入端及一个以上的输出端，强电端控制模块的输入端与光耦隔离模块的输出端电连接，接收输出信号；强电端控制模块的输出端与负载驱动模块电连接，强电端控制模块在接收到输出信号时，通过输出端向负载驱动模块发送动作信号，控制负载驱动模块通断。

在其中一个实施例中，强电端控制模块包括MCU，MCU包括输入端及至少一个输出端，输入端与光耦隔离模块的输出端电连接，各输出端分别与各负载驱动模块电连接。

在其中一个实施例中，负载驱动模块包括可控硅；可控硅的门极与MCU的输出端连接，第一端连接强电端交流电源，第二端连接所驱动的负载。

在其中一个实施例中，负载驱动模块包括继电器及三极管，三极管的基极与MCU的输出端连接，发射极接地，集电极与继电器的线圈第一端连接；继电器的线圈第二端连接强电端直流电源，继电器的第一触点用于连接强电端交流电源，第二触点用于连接所驱动的负载。

在其中一个实施例中，光耦隔离模块包括通信光耦、电阻R1、电阻R2及电容C1，通信光耦输入端包括阳极输入端及阴极输入端，阳极输入端连接弱电端电源，阴极输入端连接弱电端控制模块；通信光耦输出端包括集电极及发射极，集电极通过电阻R2连接MCU的输入端，发射极接地；电阻R1一端连接通信光耦输出端的集电极，另一端连接强电端直流电源；电容C1一端连接MCU的输入端，另一端接地。

在其中一个实施例中，负载驱动模块还包括电阻R3、电阻R4、电阻R5及电容C2；电阻R3第一端连接可控硅的第一端，第二端连接可控硅的门极；可控硅的门极经过串联的电阻R4与电阻R5连接至MCU的输出端；电容C2第一端连接强电端直流电源及强电端交流电源，第二端连接电阻R4与电阻R5的连接点。

在其中一个实施例中，负载驱动模块还包括二极管D1、电阻R6及电阻R7；二极管D1阳极连接三极管的集电极，阴极连接强电端直流电源；电阻R6一端连接三极管的基极，另一端连接三极管的发射极；三极管的基极经电阻R7连接至MCU的输出端。

在其中一个实施例中，MCU的输出端数量不小于负载驱动模块的数量，每个负载驱动模块对应连接MCU的一个输出端，以通过各输出端在MCU接收到输出信号时，分别向对应的各负载驱动模块发送动作信号。

在其中一个实施例中，MCU的电源输入端VDD用于连接强电端直流电源，公共端VSS接地；强电端控制模块还包括去耦电容C3及去耦电容C4，去耦电容C3一端连接MCU的电源输入端VDD，另一端连接MCU的公共端VSS；去耦电容C3与去耦电容C4并联。

一种电器，包括控制面板、弱电端电源、变压装置、功能负载及光耦隔离驱动电路，控制面板与弱电端控制模块电连接，弱电端电源为弱电端控制模块提供电源；变压装置输入端接市电，用于为强电端控制模块及负载驱动电路提供强电端直流电源；功能负载的数量为一个以上，分别与各负载驱动模块电连接。

上述光耦隔离驱动电路，在强电端增加设置一个强电端控制模块，并将强电端控制模块和弱电端控制模块分别连接光耦隔离模块的输出端和输入端，通过强电端控制模块对多个负载驱动模块进行控制，只需设置一个光耦隔离模块即可实现多负载驱动模块的控制，还能提升电路性能的可靠性。

附图说明

图1为光耦隔离驱动电路的结构图；

图2为光耦隔离驱动电路的电路结构图；

图3为光耦隔离驱动电路连接控制多个可控硅开关的电路结构图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

在一个具体的实施例中，一种光耦隔离驱动电路，如图1所示，包括：弱电端控制模块100、强电端控制模块300、光耦隔离模块200及一个以上的负载驱动模块400；弱电端控制模块100与光耦隔离模块200的输入端电连接，用于通过光耦隔离模块200向强电端控制模块300传送输出信号；强电端控制模块300包括输入端及一个以上的输出端，强电端控制模块300的输入端与光耦隔离模块200的输出端电连接，接收输出信号；强电端控制模块300的输出端与负载驱动模块400电连接，强电端控制模块在接收到输出信号时，通过输出端向负载驱动模块发送动作信号，控制负载驱动模块400通断。

在一些实施例中弱电端控制模块100包括单片机，弱电端控制模块100在接收到输出指令时通过光耦隔离模块200向强电端控制模块300传送输出信号，强电端控制模块300接收到输出信号后，通过各输出端分别向各自连接的负载驱动模块发送动作信号，以控制相应的负载驱动模块400通断，驱动对应的负载工作。通过光耦隔离模块200将强电端与弱电端隔离，强电端通过增加设置一个强电端控制模块300来对负载驱动模块400进行控制，能够同时控制多个负载驱动模块400，与现有技术中分别使用单独的光耦来对各负载驱动电路进行隔离控制相比，减少光耦的数量，对强电端和弱电端可以分别使用各自的电源，降低电路成本，提高电路的可靠性。

在一些实施例中，弱电端控制模块100可以是MC96F8316型单片机，本领域技术人员也可根据具体需要选择其他型号，在不作出创造性劳动的情况下，选用其他型号单片机进行替代仍然在本发明的保护范围之内。

在其中一个实施例中，如图2所示，强电端控制模块300包括MCU，MCU包括输入端及至少一个输出端，输入端与光耦隔离模块200的输出端电连接，各输出端分别与各负载驱动模块400电连接。

强电端控制模块300为MCU，具有多个输出端，各个输出端可以对不同的负载驱动模块进行单独控制，在一些实施例中，强电端控制模块300可以是HT46R01C型MCU,本领域技术人员也可根据具体需要选择其他型号，在不作出创造性劳动的情况下，选用其他型号单片机进行替代仍然在本发明的保护范围之内。

在其中一个实施例中，如图2所示，负载驱动模块包括可控硅TRA；可控硅TRA的门极与MCU的输出端连接，第一端连接强电端交流电源AC，第二端连接所驱动的负载。

本发明可用于控制可控硅开关电路，MCU在接收到输出信号时，向可控硅TRA的栅极提供电平，使其导通，强电端交流电源AC经可控硅TRA流向所驱动的负载，使负载进入工作状态。在一些实施例中，可控硅TRA为双向可控硅，此时可控硅TRA的第一端为第一阳极，第二端为第二阳极；在另一些实施例中，可控硅TRA为单向可控硅，此时可控硅TRA的第一端为阳极，第二端为阴极。

本发明能够有效避免由于可控硅管脚虚焊等问题导致可控硅或驱动电路烧毁的情况。

在其中一个实施例中，如图2所示，负载驱动模块400包括继电器K及三极管Q，三极管Q的基极与MCU的输出端连接，发射极接地，集电极与继电器K的线圈第一端连接；继电器K的线圈第二端连接强电端直流电源DC，继电器K的第一触点a用于连接强电端交流电源，第二触点b用于连接所驱动的负载。

本发明也可用于控制继电器开关电路，MCU在接收到输出信号时，向三极管的基极提供电平，使其导通，强电端直流电源DC向继电器K输入电信号，控制其动作，第一触点a与第二触点b闭合导通，强电端交流电源AC流入所驱动的负载，驱动负载工作。

在其中一个实施例中，如图2所示，光耦隔离模块包括通信光耦OC、电阻R1、电阻R2及电容C1，通信光耦OC输入端包括阳极输入端及阴极输入端，阳极输入端连接弱电端电源，阴极输入端连接弱电端控制模块100；通信光耦OC输出端包括集电极及发射极，集电极通过电阻R2连接MCU的输入端，发射极接地；电阻R1一端连接通信光耦OC输出端的集电极，另一端连接强电端直流电源DC；电容C1一端连接MCU的输入端，另一端接地。

电阻R1为上拉电阻，为通信光耦OC上拉电平，使其正常能够工作，通信光耦OC输入端在接收到弱电端控制模块100的电信号后内部的发光二极管发光，使内部的光敏三极管导通，向MCU的输入端传递输出信号，电阻R2和电容C1起到滤波作用。

在其中一个实施例中，负载驱动模块还包括电阻R3、电阻R4、电阻R5及电容C2；电阻R3第一端连接可控硅TRA的第一端，第二端连接可控硅TRA的门极；可控硅TRA的门极经过串联的电阻R4与电阻R5连接至MCU的输出端；电容C2第一端连接强电端直流电源DC及强电端交流电源AC，第二端连接电阻R4与电阻R5的连接点。

MCU在接收到输出信号后，通过输出端向可控硅TRA的门极提供门极电压，触发可控硅TRA，强电端直流电源DC通过电容C2滤波后向可控硅TRA的第一端及门极提供正向电压，使可控硅TRA导通，可控硅TRA导通后，强电端交流电压AC经可控硅TRA流向负载，驱动负载工作。

在其中一个实施例中，负载驱动电路还包括二极管D1、电阻R6及电阻R7；二极管D1阳极连接三极管的集电极，阴极连接强电端直流电源；电阻R6一端连接三极管的基极，另一端连接三极管的发射极；三极管的基极经电阻R7连接至MCU的输出端。

二极管D1反接，在断电时为防止线圈放电击穿其它部件，电阻R6和电阻R7用于屏蔽漏电流，提高三极管Q截止状态的可靠性。

在其中一个实施例中，如图3所示，MCU的输出端数量不小于负载驱动模块400的数量，每个负载驱动模块对应连接MCU的一个输出端，以通过各输出端在MCU接收到输出信号时，分别向对应的各负载驱动模块400发送动作信号。

负载驱动模块可根据需要包括多个可控硅负载驱动电路，还可包括继电器负载驱动电路，按照通信协议，可通过MCU对各个不同的负载驱动电路进行单独控制。

在其中一个实施例中，MCU的电源输入端VDD用于连接强电端直流电源，公共端VSS接地；强电端控制模块还包括去耦电容C3及去耦电容C4，去耦电容C3一端连接MCU的电源输入端VDD，另一端连接MCU的公共端VSS；去耦电容C3与去耦电容C4并联。

在MCU的电源输入端VDD及公共端VSS之间并联两个去耦电容，起到去耦的作用。

结合图2，对本发明的电路原理进行详细说明：

弱电端控制模块100按照通信协议，通过通信光耦OC向MCU传递输出信号，通过MCU控制各负载驱动模块导通或断开，若负载驱动模块为可控硅负载驱动模块，MCU在接收到输出信号后，通过输出端向可控硅TRA的门极提供门极电压，触发可控硅TRA，强电端直流电源DC通过电容C2滤波后向可控硅TRA的阳极及门极提供正向电压，使可控硅TRA导通，可控硅TRA导通后，强电端交流电压AC经可控硅TRA阳极流入，阴极流出，流向负载，驱动负载工作；若负载驱动模块为继电器负载驱动模块，MCU在接收到输出信号时，通过输出端PA1向三极管的基极提供电平，使其导通，强电端直流电源DC向继电器K输入电信号，控制其动作，第一触点a与第二触点b闭合导通，强电端交流电源AC流入所驱动的负载，驱动负载工作。

在一个具体的实施例中，一种电器，包括控制面板、弱电端电源、变压装置、功能负载及光耦隔离驱动电路，控制面板与弱电端控制模块电连接，弱电端电源为弱电端控制模块提供电源；变压装置输入端接市电，用于为光耦隔离驱动电路提供强电端直流电源DC；功能负载的数量为一个以上，分别与各负载驱动模块电连接。

电器可具有多种功能，为实现不同功能，使用光耦隔离驱动电路对不同的功能负载进行驱动，当不同的功能负载工作时，即可实现对应功能。用户通过控制面板向弱电端控制模块发送输出指令，弱电端控制模块在接收到输入指令时，通过光耦隔离驱动电路向强电端控制模块传送输出信号，强电端控制模块接收到输出信号时，通过其各个输出端控制各负载驱动模块导通或断开，以控制对应的功能负载接入或断开电路。

本发明所述的电器可以是面包机、洗衣机、冰箱、微波炉、风扇、电暖器、空调等多功能电器。

在一个实施例中，电器可以是一种面包机，功能负载包括电机、加果料电磁阀、加酵母份电磁阀、灯泡及发热管，电机、加果料电磁阀、加酵母份电磁阀、灯泡各由一个不同的可控硅负载驱动模块进行驱动，发热管由继电器负载驱动模块进行驱动，当用户通过控制面板向弱电端控制模块发送不同的输出指令，如加果料，弱电端控制模块按照通信协议，通过光耦隔离模块向强电端控制模块传送输出信号，控制与加果料电磁阀连接的可控硅负载驱动模块导通，从而控制面包机实现加果料的功能。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种光耦隔离驱动电路，其特征在于，包括：弱电端控制模块、强电端控制模块、光耦隔离模块及一个以上的负载驱动模块；

所述弱电端控制模块与所述光耦隔离模块的输入端电连接，用于通过所述光耦隔离模块向所述强电端控制模块传送输出信号；

所述强电端控制模块包括输入端及一个以上的输出端，所述强电端控制模块的输入端与所述光耦隔离模块的输出端电连接，接收所述输出信号；所述强电端控制模块的的输出端与所述负载驱动模块电连接，所述强电端控制模块在接收到所述输出信号时，通过输出端向所述负载驱动模块发送动作信号，控制所述负载驱动模块通断。

2.根据权利要求1所述的光耦隔离驱动电路，其特征在于，所述强电端控制模块包括MCU，

所述MCU包括输入端及至少一个输出端，所述输入端与所述光耦隔离模块的输出端电连接，各所述输出端分别与各所述负载驱动模块电连接。

3.根据权利要求2所述的光耦隔离驱动电路，其特征在于，所述负载驱动模块包括可控硅；

所述可控硅的门极与所述MCU的输出端连接，第一端连接强电端交流电源，第二端连接所驱动的负载。

4.根据权利要求2所述的光耦隔离驱动电路，其特征在于，所述负载驱动模块包括继电器及三极管，

所述三极管的基极与所述MCU的输出端连接，发射极接地，集电极与所述继电器的线圈第一端连接；

所述继电器的线圈第二端连接强电端直流电源，所述继电器的第一触点用于连接强电端交流电源，第二触点用于连接所驱动的负载。

5.根据权利要求2所述的光耦隔离驱动电路，其特征在于，所述光耦隔离模块包括通信光耦、电阻R1、电阻R2及电容C1，

所述通信光耦输入端包括阳极输入端及阴极输入端，所述阳极输入端连接弱电端电源，阴极输入端连接所述弱电端控制模块；

所述通信光耦输出端包括集电极及发射极，所述集电极通过电阻R2连接所述MCU的输入端，所述发射极接地；

所述电阻R1一端连接所述通信光耦输出端的集电极，另一端连接强电端直流电源；

所述电容C1一端连接所述MCU的输入端，另一端接地。

6.根据权利要求3所述的光耦隔离驱动电路，其特征在于，所述负载驱动模块还包括电阻R3、电阻R4、电阻R5及电容C2；

所述电阻R3第一端连接所述可控硅的第一端，第二端连接所述可控硅的门极；

所述可控硅的门极经过串联的所述电阻R4与所述电阻R5连接至所述MCU的输出端；

所述电容C2第一端连接所述强电端直流电源及强电端交流电源，第二端连接所述电阻R4与所述电阻R5的连接点。

7.根据权利要求4所述的光耦隔离驱动电路，其特征在于，所述负载驱动模块还包括二极管D1、电阻R6及电阻R7；

所述二极管D1阳极连接所述三极管的集电极，阴极连接所述强电端直流电源；

所述电阻R6一端连接所述三极管的基极，另一端连接所述三极管的发射极；

所述三极管的基极经所述电阻R7连接至所述MCU的输出端。

8.根据权利要求2所述的光耦隔离驱动电路，其特征在于，所述MCU的输出端数量不小于所述负载驱动模块的数量，每个所述负载驱动模块对应连接所述MCU的一个输出端，以通过各输出端在所述MCU接收到所述输出信号时，分别向对应的各所述负载驱动模块发送所述动作信号。

9.根据权利要求2所述的光耦隔离驱动电路，其特征在于，

所述MCU的电源输入端VDD用于连接强电端直流电源，公共端VSS接地；

所述强电端控制模块还包括去耦电容C3及去耦电容C4，所述去耦电容C3一端连接所述MCU的电源输入端VDD，另一端连接所述MCU的公共端VSS；

所述去耦电容C3与所述去耦电容C4并联。

10.一种电器，其特征在于，包括控制面板、弱电端电源、变压装置、功能负载及如权利要求1～9任一项所述的光耦隔离驱动电路，

所述控制面板与所述弱电端控制模块电连接，所述弱电端电源为所述弱电端控制模块提供电源；

所述变压装置输入端接市电，用于为所述强电端控制模块及所述负载驱动电路提供强电端直流电源；

所述功能负载的数量为一个以上，分别与各所述负载驱动模块电连接。