CN115603728A - 一种信号隔离器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信号隔离器，包括电源电路、基准电压转换电路和主电路，所述电源电路、所述基准电压转换电路和所述主电路依次电连接；所述主电路包括依次连接的信号调理电路、PWM采样电路和PWM调节恒流源输出电路。本发明信号隔离器，通过所述PWM采样电路产生与采集信号相关的PWM信号，实现将线性的采集信号转换成PWM信号，而后在该PWM信号的控制下，通过所述PWM调节恒流源输出电路输出与采集信号相应线性变化的电流信号。该信号隔离器中，所述PWM采样电路不仅结构简单，成本低，且因为信号的传送过程无需经过模数、数模的转换以及单片机的计算，信号采集传送速度快。

Description

一种信号隔离器

技术领域

本发明涉及工业测控技术领域，尤其涉及一种信号隔离器。

背景技术

信号隔离器主要用在工业采集与控制回路的中间环节，起信号隔离远传的作用。正常工业模拟信号在配备了信号隔离器后，不仅可以提高信号传输过程的抗干扰能力，同时还能延长信号传输距离。另不同的应用场合下，信号隔离器还可以作为信号分配器使用，例如一进二出的信号隔离器。

现有信号隔离器，在电路设计上，主要包括AD转换器、处理器等器件，如中国专利申请号为201810753828.2的专利文件所公开；其是通过AD转换器将采集的模拟信号转换成数字信号后，再通过处理器对AD转换器转换的数字信号进行处理、计算，而后处理器根据计算结果控制PWM端口输出相应的PWM信号，控制恒流源输出与采集信号相应变化的输出信号，以此来实现信号的远传的。在此基础上，再增加光耦隔离或磁隔离等器件，来对输入信号与输出信号进行隔离处理，完成信号隔离设计。

上述现阶段的该种隔离传输设计，虽然可以符合信号隔离器的各项工业指标，但是存在两个缺陷：一是AD转换器、处理器等器件功能的实现，都需要搭建大量的外围电路，光耦等器件的使用也增加了电路的复杂程度，这些都增加了设计与生产成本；二是信号需要经过电路的多次转换，从模拟量输入，到AD转换为数字量给处理器，再由处理器进行计算，输出转换成新的模拟量信号，过程复杂，导致了输入与输出响应时间慢。而这些缺陷直接影响该种信号隔离器的受欢迎程度，导致其市场竞争力不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种信号隔离器。

实现本发明目的的技术方案是：一种信号隔离器，包括电源电路、基准电压转换电路和主电路，所述电源电路、所述基准电压转换电路和所述主电路依次电连接；

所述主电路包括依次连接的信号调理电路、PWM采样电路和PWM调节恒流源输出电路，其中：

所述信号调理电路输入端接入采集信号，所述信号调理电路用于对输入的采集信号进行滤波、整形；

所述PWM采样电路包括运算放大器U12B、隔离变压器T3、若干非门、若干电阻和电容，所述运算放大器U12B同相输入端与电压端VCC1连接，所述运算放大器U12B反相输入端与所述信号调理电路输出端间串联连接一电阻R22，所述运算放大器U12B反相输入端与所述运算放大器U12B输出端间串联连接一电容C46，所述运算放大器U12B输出端与非门U11C输入端连接，非门U11C输出端与非门U11A输入端连接，非门U11A输出端与地间依次串联电阻R7和电容C45，电阻R7和电容C45的连接端与所述运算放大器U12B反相输入端间串联电阻R6，非门U11C输出端还与非门U11E输入端连接，非门U11E输出端与地间串联电阻R8、电容C43和隔离变压器T3一次侧，隔离变压器T3二次侧与所述PWM调节恒流源输出电路连接；

所述PWM调节恒流源输出电路在所述PWM采样电路输出的PWM信号的控制下，用于输出与采集信号相应线性变化的电流信号。

进一步地，所述运算放大器U12B同相输入端与电压端VCC1连接的线路上设有一电位器RA4，其中，电位器RA4的两固定端串联于电压端VCC1与地间，电位器RA4的滑动端与所述运算放大器U12B同相输入端连接。电压端VCC1电压符合电路设计要求的情况下，所述运算放大器U12B可以直接由电压端VCC1提供准基电压，但所述基准电压转换电路转换后提供给电压端VCC1的电压并不一定符合电路设计要求，此时，通过电位器RA4的调节分压，可轻松得到符合所述运算放大器U12B设计要求的基准电压。

进一步地，所述运算放大器U12B输出端与非门U11C输入端连接的线路上串联有电阻R39，非门U11C输入端与地间串联电容C8，非门U11C输入端与电阻R64、电容C44、电阻R12、非门U11D输入端依次连接，非门U11D输出端与非门U11B输入端连接，非门U11B输出端同电阻R64和电容C44的连接端连接，电阻R12和非门U11D串联路线的两端还并联有电阻R9。通过电容C44的充放电，以及非门U11D和非门U11B的转向，形成反馈，对所述运算放大器U12B输出电压信号进行整形，进而让电压信号更为稳定。

进一步地，所述信号调理电路包括由所述信号调理电路输入端到输出端依次连接的第一分压电路、第一RC滤波电路和第一电压跟随器，所述第一电压跟随器输出端与电阻R22连接。所述第一分压电路对所述信号调理电路输入端接入的采集信号进行降压，去除部分噪声；所述第一RC滤波电路对降压后的信号进行滤波，进一步去噪；所述第一电压跟随器高输入阻抗、低输出阻抗的特性，可使信号更稳定，得到整形。经过所述信号调理电路滤波、整形、调理后的采集信号由所述第一电压跟随器的输出端送入所述PWM采样电路。

进一步地，所述信号调理电路的所述第一分压电路由电阻R13和电位器RA1组成，电阻R13和电位器RA1串联接地，电阻R13和电位器RA1串联后的两端与所述信号调理电路输入端连接；所述第一RC滤波电路由电阻R11、电容C4组成，电阻R11和电容C4的串联电路并联于电位器RA1两端；所述第一电压跟随器由一运算放大器U12A组成，运算放大器U12A同相输入端与所述第一RC滤波电路输出端连接，运算放大器U12A反相输入端与运算放大器U12A输出端间串联电阻R67，运算放大器U12A输出端作为所述第一电压跟随器输出端与电阻R22连接。

进一步地，所述PWM调节恒流源输出电路包括第二分压电路、第二RC滤波电路、运算放大器U13A、NPN三极管Q1、若干电阻以及恒压源，隔离变压器T3二次侧、所述第二分压电路和所述第二RC滤波电路依次连接，所述第二RC滤波电路输出端与运算放大器U13A同相输入端连接，运算放大器U13A反相输入端与NPN三极管Q1的发射极连接，NPN三极管Q1的发射极与地间串联电阻R74，运算放大器U13A输出端与NPN三极管Q1的基极间串联电阻R69，NPN三极管Q1的集电极和所述恒压源输出端引出共同作为使用时连接负载的信号隔离器输出端。使用时，所述信号隔离器输出端即NPN三极管Q1的集电极和所述恒压源输出端间连接负载，所述恒压源、负载、NPN三极管Q1、电阻R74以及地间形成负载回路，该负载回路中，流过的电流大小由运算放大器U13A和NPN三极管Q1构成的恒流源控制电路控制，具体地，所述PWM采样电路产生并由隔离变压器T3二次侧输出PWM信号后，该PWM信号先经过所述第二分压电路的降压去噪和所述第二RC滤波电路的滤波，而后滤波的PWM信号输入到运算放大器U13A，由运算放大器U13A输出到NPN三极管Q1的基极，控制NPN三极管Q1的导通角，进而以实现对负载回路上的电流的控制。由于该控制中，输入到运算放大器U13A、控制NPN三极管Q1导通角的 PWM信号的电压改变时，负载回路上流经负载和电阻R74上的电流也同步发生改变，如此，实现信号隔离器输入信号到输出信号的线性同步变化，即信号隔离器输入信号到输出信号的传递输出。

进一步地，所述第二分压电路由依次串联于隔离变压器T3二次侧与地间的电阻R71和电阻R72构成；所述第二RC滤波电路由并联于电阻R72两端的电阻R65和电容C5构成，电阻R65和电容C5的连接端与运算放大器U13A同相输入端连接。

进一步地，所述主电路的数量为数个。数个所述主电路可同时实现多路信号的隔离传送。

进一步地，所述电源电路包括过压保护电路、DC-DC降压电路、隔离驱动电路、变压器T1和稳压输出电路，所述过压保护电路、所述DC-DC降压电路、所述隔离驱动电路和变压器T1的一次侧依次连接，变压器T1二次侧和所述稳压输出电路连接。使用时，供电电源由所述过压保护电路输入端接入，并由所述过压保护电路进行保护，所述过压保护电路由压敏电压MOV1、保险丝F2、TVS保护管Z1构成，其中，压敏电压MOV1起到过压保护的作用，保险丝F2是可防止电流过大，TVS保护管Z1防止供电短路；从所述过压保护电路输出的电源信号由所述DC-DC降压电路进行降压，如降到DC5V，其中，所述DC-DC降压电路主要包括DC-DC降压芯片，如型号为HT7463B的DC-DC降压芯片；经过所述DC-DC降压电路降压后的电源信号再送入到所述隔离驱动电路，让所述隔离驱动电路驱动变压器T1；变压器T1的次级线圈输出给所述稳压输出电路，所述稳压输出电路与所述基准电压转换电路连接，所述稳压输出电路对接收到的变压器T1次线线圈电压进行整流滤波，以得到所述基准电压转换电路所需的电源，如DC5V电源、DC12V电源，并将得到的电源输出给所述基准电压转换电路。

进一步地，所述基准电压转换电路包括2.5V基准电压转换电路和3.3V基准电压转换电路。电子芯片等各种元器件中，标准供电电压通常2.5V和3.3V，因此，所述基准电压转换电路包括所述2.5V基准电压转换电路和所述3.3V基准电压转换电路，所述电源电路输出的电源信号，由所述2.5V基准电压转换电路和所述3.3V基准电压转换电路分别转换成2.5V和3.3V的基准电压，供所述主电路使用。

进一步地，所述2.5V基准电压转换电路包括转换主体电路和数路第二电压跟随器，所述转换主体电路输入端连接所述电源电路，所述转换主体电路输出端同时连接数路所述第二电压跟随器，数路所述第二电压跟随器输出端各连接不同的参考地。所述转换主体电路主要由稳压器如型号为TL431的稳压器构成，所述转换主体电路将所述电源电路的输出电压如5V转换成DC2.5V基准电压，同时将该DC2.5V基准电压给数路所述第二电压跟随器，通过数路所述第二电压跟随器及相关电路将DC2.5V基准电压的参考地转换为数组相互隔离的参考地，数组相互隔离的参考地所对应的DC2.5V基准电压则分别为所述主电路如所述主电路中的数组所述PWM采样电路供电。所述2.5V基准电压转换电路实现数路2.5V基准电压转换的同时，还实现了数路2.5V基准电压供电电源的隔离。

进一步地，所述3.3V基准电压转换电路由稳压器构成。如型号为TL431的稳压器构成。

本发明信号隔离器，通过所述PWM采样电路产生与采集信号相关的PWM信号，实现将线性的采集信号转换成PWM信号，而后在该PWM信号的控制下，通过所述PWM调节恒流源输出电路输出与采集信号相应线性变化的电流信号，如此，实现信号的隔离传送。该信号隔离器中，所述PWM采样电路由简单的运算放大器U12B、若干非门、若干电容以及隔离变压器T3形成，其中，运算放大器U12B、若干非门以及若干电容设计形成特定的充放电路，通过充放过程生产形成PWM信号，再结合隔离变压器T3，将形成的PWM信号隔离输出，由运算放大器U12B、若干非门、若干电容以及隔离变压器T3等器件搭建的该所述PWM采样电路不仅结构简单，成本低，且包括所述PWM采样电路的所述主电路中，不包含任何AD转换器和单片机结构，其信号的传送过程无需经过模数、数模的转换以及单片机的计算，信号采集传送速度快，其具有更强的市场竞争力。

附图说明

图1是本发明信号隔离器的功能模块图；

图2是本发明信号隔离器的主电路的电路图；

图3是本发明信号隔离器的电源电路的电路图；

图4是本发明信号隔离器的2.5V基准电压转换电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明信号隔离器的较佳实施方式作详细的说明：

如图1和图2所示，一种信号隔离器，包括电源电路1、基准电压转换电路2和主电路3，所述电源电路1、所述基准电压转换电路2和所述主电路3依次电连接；

所述主电路3包括依次连接的信号调理电路31、PWM采样电路32和PWM调节恒流源输出电路33，其中：

所述信号调理电路31输入端接入采集信号，所述信号调理电路31用于对输入的采集信号进行滤波、整形；

所述PWM采样电路32包括运算放大器U12B、隔离变压器T3、若干非门、若干电阻和电容，所述运算放大器U12B同相输入端与电压端VCC1连接，所述运算放大器U12B反相输入端与所述信号调理电路31输出端间串联连接一电阻R22，所述运算放大器U12B反相输入端与所述运算放大器U12B输出端间串联连接一电容C46，所述运算放大器U12B输出端与非门U11C输入端连接，非门U11C输出端与非门U11A输入端连接，非门U11A输出端与地间依次串联电阻R7和电容C45，电阻R7和电容C45的连接端与所述运算放大器U12B反相输入端间串联电阻R6，非门U11C输出端还与非门U11E输入端连接，非门U11E输出端与地间串联电阻R8、电容C43和隔离变压器T3一次侧，隔离变压器T3二次侧与所述PWM调节恒流源输出电路33连接；

所述PWM调节恒流源输出电路33在所述PWM采样电路32输出的PWM信号的控制下，用于输出与采集信号相应线性变化的电流信号。

本发明信号隔离器，所述电源电路1接入外部的供电电源，如24V电源，用于将接入的供电电源转换输出，为所述基准电压转换电路2提供所需的电源，如DC5V电源、DC12V电源；所述基准电压转换电路2用于将所述电源电路1提供的电源进一步转换成电子芯片等各种元器件中所需的标准供电电压信号，如2.5V和3.3V，为所述主电路3供电，供电时电压由电压端VCC1等接入。

本发明信号隔离器，所述主电路3中，所述信号调理电路31用于对输入的采集信号进行滤波、整形，以使采集信号更明确、稳定。

本发明信号隔离器，所述PWM采样电路32根据所述信号调理电路31输入的线性的采集信号，用于产生相应的PWM信号，即用于将线性的电压信号转换为PWM信号。具体地，所述PWM采样电路32中运算放大器U12B构成比较器，该比较器下，运算放大器U12B同相输入端由电压端VCC1提供基准电压，运算放大器U12B反向输入端电压与运算放大器U12B同相输入端的基准电压进行比较；运算放大器U12B反向输入端电压比运算放大器U12B同向输入端电压小，运算放大器U12B输出端输出高电压时，电容C46开始充电，同时，非门U11C输入端为高电平，非门U11C输出端为低电平，非门U11A输入端和非门U11E输入端也均为低电平，非门U11A输出端和非门U11E输出端则均为高电平，电容C45和电容C43也均开始充电，电容C43充电过程中，隔离变压器T3一次侧为低电平状态，隔离变压器T3二次侧相应的输出低电平；电容C45与电容C46充满电后，会进行放电，电容C45与电容C46放电过程中，运算放大器U12B反相输入端为高电平，运算放大器U12B反向输入端电压比运算放大器U12B同向输入端电压大，运算放大器U12B输出端输出低电压，非门U11C输出端为高电平，非门U11A输入端和非门U11E输入端也均为高电平，非门U11A输出端和非门U11E输出端则均为低电平，电容C45持续放电的同时，电容C43也开始放电，电容C43放电后，随着电容C43的放电，隔离变压器T3一次侧为高电平状态，隔离变压器T3二次侧相应的输出高电平；电容C45和电容C46放电结束后，运算放大器U12B反向输入端电压又会比运算放大器U12B同向输入端电压小，运算放大器U12B输出端输出高电压，如此，重复循环，形成并产生PWM信号，由隔离变压器T3隔离输出给所述PWM调节恒流源输出电路33。所述PWM采样电路32形成PWM信号的过程中，所述信号调理电路31滤波、整形后的采集信号接入到运算放大器U12B反向输入端，运算放大器U12B反向输入端电压受到采集信号影响的同时，电容C46、电容C45和电容C43的充放电时间还会相应的同步变化，而电容C43的充放电时间直接决定了形成的PWM信号的占空比，也就是说，针对各采集信号，会形成相应的PWM信号。如此，实现将线性的采集信号转换为相应的PWM信号。

本发明信号隔离器，经所述信号调理电路31滤波、整形后输入到运算放大器U12B反向输入端的采集信号与形成的PWM信号的关系为：输入的采集信号电压越大，电容C43的充电时间越短，放电时间越长，产生并输入到隔离变压器T3中的PWM信号的占空比中高电平持续时间的比例则在上升；反之，输入的采集信号电压越小，电容C43的充电时间越长，放电时间越短，产生并输入到隔离变压器T3中的PWM信号的占空比中高电平持续时间的比例在下降。

本发明信号隔离器，所述PWM调节恒流源输出电路33接入所述PWM采样电路32输出的PWM信号后，在该PWM信号的控制下，输出与采集信号相应线性变化的电流信号。

本发明信号隔离器，工作时，所述信号调理电路31接入采集信号，所述PWM调节恒流源输出电路33接上负载。采集信号接入到所述信号调理电路31上后，由所述信号调理电路31进行滤波、整形；经过所述信号调理电路31滤波、整形后，输入到所述PWM采样电路32，由所述PWM采样电路32产生相应的PWM信号；所述PWM采样电路32生产的PWM信号送入到所述PWM调节恒流源输出电路33，所述PWM调节恒流源输出电路33在该PWM信号的控制下，输出与采集信号相应线性变化的电流信号到负载上。如此，实现信号的传送。

本发明信号隔离器，通过所述PWM采样电路32产生与采集信号相关的PWM信号，实现将线性的采集信号转换成PWM信号，而后在该PWM信号的控制下，通过所述PWM调节恒流源输出电路33输出与采集信号相应线性变化的电流信号，如此，实现信号的隔离传送。该信号隔离器中，所述PWM采样电路32由简单的运算放大器U12B、若干非门、若干电容以及隔离变压器T3形成，其中，运算放大器U12B、若干非门以及若干电容设计形成特定的充放电路，通过充放过程生产形成PWM信号，再结合隔离变压器T3，将形成的PWM信号隔离输出，由运算放大器U12B、若干非门、若干电容以及隔离变压器T3等器件搭建的该所述PWM采样电路32不仅结构简单，成本低，且包括所述PWM采样电路32的所述主电路3中，不包含任何AD转换器和单片机结构，其信号的传送过程无需经过模数、数模的转换以及单片机的计算，信号采集传送速度快，其具有更强的市场竞争力。

本发明信号隔离器，较佳地，所述运算放大器U12B同相输入端与电压端VCC1连接的线路上设有一电位器RA4，其中，电位器RA4的两固定端串联于电压端VCC1与地间，电位器RA4的滑动端与所述运算放大器U12B同相输入端连接。电压端VCC1电压符合电路设计要求的情况下，所述运算放大器U12B可以直接由电压端VCC1提供准基电压，但所述基准电压转换电路2转换后提供给电压端VCC1的电压并不一定符合电路设计要求，此时，通过电位器RA4的调节分压，可轻松得到符合所述运算放大器U12B设计要求的基准电压。

本发明信号隔离器，较佳地，所述运算放大器U12B输出端与非门U11C输入端连接的线路上串联有电阻R39，非门U11C输入端与地间串联电容C8，非门U11C输入端与电阻R64、电容C44、电阻R12、非门U11D输入端依次连接，非门U11D输出端与非门U11B输入端连接，非门U11B输出端同电阻R64和电容C44的连接端连接，电阻R12和非门U11D串联路线的两端还并联有电阻R9。通过电容C44的充放电，以及非门U11D和非门U11B的转向，形成反馈，对所述运算放大器U12B输出电压信号进行整形，进而让电压信号更为稳定。

本发明信号隔离器，所述PWM采样电路32中非门U11A、非门U11B、非门U11C、非门U11D和非门U11E等元器件可选自数个单个的非门元器件，也可选用一内置有数路逻辑非门的逻辑反向器，由逻辑反向器提供非门U11A、非门U11B、非门U11C、非门U11D和非门U11E等结构，如选用内置有6路逻辑非门的型号为74HC14D（U11）的逻辑反向器来提供非门U11A、非门U11B、非门U11C、非门U11D和非门U11E等结构。选用内置有6路逻辑非门的型号为74HC14D（U11）的逻辑反向器时，根据需要，只需用到5路逻辑非门即可。

本发明信号隔离器，较佳地，所述信号调理电路31包括由所述信号调理电路31输入端到所述信号调理电路31输出端依次连接的第一分压电路311、第一RC滤波电路312和第一电压跟随器313，所述第一电压跟随器313输出端与电阻R22连接。所述第一分压电路311对所述信号调理电路31输入端接入的采集信号进行降压，去除部分噪声；所述第一RC滤波电路312对降压后的信号进行滤波，进一步去噪；所述第一电压跟随器313高输入阻抗、低输出阻抗的特性，可使信号更稳定，得到整形。经过所述信号调理电路31滤波、整形、调理后的采集信号由所述第一电压跟随器313的输出端送入所述PWM采样电路32。

本发明信号隔离器，较佳地，所述信号调理电路31的所述第一分压电路311由电阻R13和电位器RA1组成，电阻R13和电位器RA1串联接地，电阻R13和电位器RA1串联后的两端与所述信号调理电路31输入端连接；所述第一RC滤波电路312由电阻R11、电容C4组成，电阻R11和电容C4的串联电路并联于电位器RA1两端；所述第一电压跟随器313由一运算放大器U12A组成，运算放大器U12A同相输入端与所述第一RC滤波电路312输出端连接，运算放大器U12A反相输入端与运算放大器U12A输出端间串联电阻R67，运算放大器U12A输出端作为所述第一电压跟随器313输出端与电阻R22连接。

本发明信号隔离器，较佳地，所述PWM调节恒流源输出电路33包括第二分压电路331、第二RC滤波电路332、运算放大器U13A、NPN三极管Q1、若干电阻以及恒压源333，隔离变压器T3二次侧、所述第二分压电路331和所述第二RC滤波电路332依次连接，所述第二RC滤波电路332输出端与运算放大器U13A同相输入端连接，运算放大器U13A反相输入端与NPN三极管Q1的发射极连接，NPN三极管Q1的发射极与地间串联电阻R74，运算放大器U13A输出端与NPN三极管Q1的基极间串联电阻R69，NPN三极管Q1的集电极和所述恒压源333输出端引出共同作为使用时连接负载的信号隔离器输出端30。使用时，所述信号隔离器输出端30即NPN三极管Q1的集电极和所述恒压源333输出端间连接负载，所述恒压源333、负载、NPN三极管Q1、电阻R74以及地间形成负载回路，该负载回路中，流过的电流大小由运算放大器U13A和NPN三极管Q1构成的恒流源控制电路控制，具体地，所述PWM采样电路32产生并由隔离变压器T3二次侧输出PWM信号后，该PWM信号先经过所述第二分压电路331的降压去噪和所述第二RC滤波电路332的滤波，而后滤波的PWM信号输入到运算放大器U13A，由运算放大器U13A输出到NPN三极管Q1的基极，控制NPN三极管Q1的导通角，进而以实现对负载回路上的电流的控制。由于该控制中，输入到运算放大器U13A、控制NPN三极管Q1导通角的 PWM信号的电压改变时，负载回路上流经负载和电阻R74上的电流也同步发生改变，即所述信号隔离器输出到负载的电流也同步改变，如此，实现信号隔离器输入信号到输出信号的线性同步变化，即信号隔离器输入信号到输出信号的传递输出。

本发明信号隔离器，较佳地，所述第二分压电路331由依次串联于隔离变压器T3二次侧与地间的电阻R71和电阻R72构成；所述第二RC滤波电路332由并联于电阻R72两端的电阻R65和电容C5构成，电阻R65和电容C5的连接端与运算放大器U13A同相输入端连接。

本发明信号隔离器，所述主电路3的数量可以为一个、两个或数个。数个所述主电路3可同时实现多路信号的隔离传送。

本发明信号隔离器，较佳地，所述主电路3的数量为两个。

本发明信号隔离器，较佳地，如图3所示，所述电源电路1包括过压保护电路11、DC-DC降压电路12、隔离驱动电路13、变压器T1和稳压输出电路14，所述过压保护电路11、所述DC-DC降压电路12、所述隔离驱动电路13和变压器T1的一次侧依次连接，变压器T1二次侧和所述稳压输出电路14连接。使用时，供电电源由所述过压保护电路11输入端接入，并由所述过压保护电路11进行保护，所述过压保护电路11由压敏电压MOV1、保险丝F2、TVS保护管Z1构成，其中，压敏电压MOV1起到过压保护的作用，保险丝F2是可防止电流过大，TVS保护管Z1防止供电短路；从所述过压保护电路11输出的电源信号由所述DC-DC降压电路12进行降压，如降到DC5V，其中，所述DC-DC降压电路12主要包括DC-DC降压芯片，如型号为HT7463B的DC-DC降压芯片；经过所述DC-DC降压电路12降压后的电源信号再送入到所述隔离驱动电路13，让所述隔离驱动电路13驱动变压器T1；变压器T1的次级线圈输出给所述稳压输出电路14，所述稳压输出电路14与所述基准电压转换电路2连接，所述稳压输出电路14对接收到的变压器T1次线线圈电压进行整流滤波，以得到所述基准电压转换电路2所需的电源，如DC5V电源、DC12V电源，并将得到的电源输出给所述基准电压转换电路2。

本发明信号隔离器，较佳地，所述基准电压转换电路2包括2.5V基准电压转换电路21和3.3V基准电压转换电路22。电子芯片等各种元器件中，标准供电电压通常2.5V和3.3V，因此，所述基准电压转换电路2包括所述2.5V基准电压转换电路21和所述3.3V基准电压转换电路22，所述电源电路1输出的电源信号，由所述2.5V基准电压转换电路21和所述3.3V基准电压转换电路22分别转换成2.5V和3.3V的基准电压，供所述主电路3使用。

本发明信号隔离器，较佳地，如图4所示，所述2.5V基准电压转换电路21包括转换主体电路211和数路第二电压跟随器212，所述转换主体电路211输入端连接所述电源电路1，所述转换主体电路211输出端同时连接数路所述第二电压跟随器212，数路所述第二电压跟随器212输出端各连接不同的参考地。所述转换主体电路211主要由稳压器如型号为TL431的稳压器构成，所述转换主体电路211将所述电源电路1的输出电压如5V转换成DC2.5V基准电压，同时将该DC2.5V基准电压给数路所述第二电压跟随器212，通过数路所述第二电压跟随器212及相关电路将DC2.5V基准电压的参考地转换为数组相互隔离的参考地，数组相互隔离的参考地所对应的DC2.5V基准电压则分别为所述主电路3中的数组所述PWM采样电路32供电。所述2.5V基准电压转换电路21实现数路2.5V基准电压转换的同时，还实现了数路2.5V基准电压供电电源的隔离。

本发明信号隔离器，较佳地，所述3.3V基准电压转换电路22由稳压器构成。如型号为TL431的稳压器构成。

本发明对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种信号隔离器，其特征在于：包括电源电路、基准电压转换电路和主电路，所述电源电路、所述基准电压转换电路和所述主电路依次电连接；

所述主电路包括依次连接的信号调理电路、PWM采样电路和PWM调节恒流源输出电路，其中：

所述信号调理电路输入端接入采集信号，所述信号调理电路用于对输入的采集信号进行滤波、整形；所述PWM采样电路包括运算放大器U12B、隔离变压器T3、若干非门、若干电阻和电容，所述运算放大器U12B同相输入端与电压端VCC1连接，所述运算放大器U12B反相输入端与所述信号调理电路输出端间串联连接一电阻R22，所述运算放大器U12B反相输入端与所述运算放大器U12B输出端间串联连接一电容C46，所述运算放大器U12B输出端与非门U11C输入端连接，非门U11C输出端与非门U11A输入端连接，非门U11A输出端与地间依次串联电阻R7和电容C45，电阻R7和电容C45的连接端与所述运算放大器U12B反相输入端间串联电阻R6，非门U11C输出端还与非门U11E输入端连接，非门U11E输出端与地间串联电阻R8、电容C43和隔离变压器T3一次侧，隔离变压器T3二次侧与所述PWM调节恒流源输出电路连接；所述PWM调节恒流源输出电路在所述PWM采样电路输出的PWM信号的控制下，用于输出与采集信号相应线性变化的电流信号。

2.根据权利要求1所述的信号隔离器，其特征在于：所述运算放大器U12B同相输入端与电压端VCC1连接的线路上设有一电位器RA4，其中，电位器RA4的两固定端串联于电压端VCC1与地间，电位器RA4的滑动端与所述运算放大器U12B同相输入端连接。

3.根据权利要求1所述的信号隔离器，其特征在于：所述运算放大器U12B输出端与非门U11C输入端连接的线路上串联有电阻R39，非门U11C输入端与地间串联电容C8，非门U11C输入端与电阻R64、电容C44、电阻R12、非门U11D输入端依次连接，非门U11D输出端与非门U11B输入端连接，非门U11B输出端同电阻R64和电容C44的连接端连接，电阻R12和非门U11D串联路线的两端还并联有电阻R9。

4.根据权利要求1所述的信号隔离器，其特征在于：所述信号调理电路包括由所述信号调理电路输入端到输出端依次连接的第一分压电路、第一RC滤波电路和第一电压跟随器，所述第一电压跟随器输出端与电阻R22连接。

5.根据权利要求4所述的信号隔离器，其特征在于：所述信号调理电路的所述第一分压电路由电阻R13和电位器RA1组成，电阻R13和电位器RA1串联接地，电阻R13和电位器RA1串联后的两端与所述信号调理电路输入端连接；所述第一RC滤波电路由电阻R11、电容C4组成，电阻R11和电容C4的串联电路并联于电位器RA1两端；所述第一电压跟随器由一运算放大器U12A组成，运算放大器U12A同相输入端与所述第一RC滤波电路输出端连接，运算放大器U12A反相输入端与运算放大器U12A输出端间串联电阻R67，运算放大器U12A输出端作为所述第一电压跟随器输出端与电阻R22连接。

6.根据权利要求1所述的信号隔离器，其特征在于：所述PWM调节恒流源输出电路包括第二分压电路、第二RC滤波电路、运算放大器U13A、NPN三极管Q1、若干电阻以及恒压源，隔离变压器T3二次侧、所述第二分压电路和所述第二RC滤波电路依次连接，所述第二RC滤波电路输出端与运算放大器U13A同相输入端连接，运算放大器U13A反相输入端与NPN三极管Q1的发射极连接，NPN三极管Q1的发射极与地间串联电阻R74，运算放大器U13A输出端与NPN三极管Q1的基极间串联电阻R69，NPN三极管Q1的集电极和所述恒压源输出端引出共同作为使用时连接负载的信号隔离器输出端。

7.根据权利要求1所述的信号隔离器，其特征在于：所述主电路的数量为数个。

8.根据权利要求1所述的信号隔离器，其特征在于：所述电源电路包括过压保护电路、DC-DC降压电路、隔离驱动电路、变压器T1和稳压输出电路，所述过压保护电路、所述DC-DC降压电路、所述隔离驱动电路和变压器T1的一次侧依次连接，变压器T1二次侧和所述稳压输出电路连接。

9.根据权利要求1所述的信号隔离器，其特征在于：所述基准电压转换电路包括2.5V基准电压转换电路和3.3V基准电压转换电路。

10.根据权利要求9所述的信号隔离器，其特征在于：所述2.5V基准电压转换电路包括转换主体电路和数路第二电压跟随器，所述转换主体电路输入端连接所述电源电路，所述转换主体电路输出端同时连接数路所述第二电压跟随器，数路所述第二电压跟随器输出端各连接不同的参考地。

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