CN206481216U - 变压隔离模块以及编码器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种变压隔离模块以及编码器，涉及隔离电路技术领域，其中，变压隔离模块包括：电源模块以及485隔离模块；电源模块以及485隔离模块集成在一块电路板上；电源模块的输入端与外接电源连接，输出端与485隔离模块连接；电源模块将外接电源的电压转化为隔离电压向外界输出，并为485隔离模块提供隔离电压，以使485隔离模块向外界输出隔离信号。本实用新型实施例所提供的变压隔离模块以及编码器，能够将电源模块和隔离模块结合起来，减小空间占用体积，并且可以向外界输出隔离电源以及隔离信号，提高产品的抗干扰能力。

Description

变压隔离模块以及编码器

技术领域

本实用新型涉及隔离电路技术领域，尤其是涉及一种变压隔离模块以及编码器。

背景技术

在某些控制领域，由于现场情况十分复杂，在电路设计时，需要充分考虑现场的复杂环境，避免环境因素的干扰，因此，隔离模块应运而生。而在编码器应用领域，同样也需要隔离模块的隔离功能，从而增强产品的抗干扰能力。现有的隔离模块和电源模块为分离的两个单独模块，并且每个模块的体积都很大，在需要同时应用两种模块的场合，其占用的空间很大，对于空间有限的产品来说，不利于技术的实现与改进。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种变压隔离模块以及编码器，能够将电源模块和隔离模块结合起来，减小空间占用体积，并且可以向外界输出隔离电源以及隔离信号，提高产品的抗干扰能力。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种变压隔离模块，该变压隔离模块包括：电源模块以及485隔离模块；

电源模块以及485隔离模块集成在一块电路板上；

电源模块的输入端与外接电源连接，输出端与485隔离模块连接；

电源模块将外接电源的电压转化为隔离电压向外界输出，并为485隔离模块提供隔离电压，以使485隔离模块向外界输出隔离信号。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，电源模块包括：电压转换电路以及高频隔离电路；

电压转换电路的输入端连接外接电源，输出端连接高频隔离电路；

电压转换电路将外接电源的电压进行降压，并将降压后的电压输出至高频隔离电路；

高频隔离电路与485隔离模块连接，将降压后的电压进行隔离输出，为485隔离模块提供隔离电压。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，485隔离模块包括：光耦隔离电路、单路光耦隔离电路以及RS485半双工通讯电路；

单路光耦隔离电路与RS485半双工通讯电路连接，接收单片机所发送的控制端口信号，并将控制端口信号隔离输出至RS485半双工通讯电路；

光耦隔离电路与RS485半双工通讯电路连接，在控制端口信号为高电平时，接收单片机所发送的发送端口信号，并将发送端口信号隔离输出至RS485半双工通讯电路，RS485半双工通讯电路接收隔离后的发送端口信号，并向外界输出隔离信号；

在控制端口信号为低电平时，RS485半双工通讯电路接收外界所发送的接收端口信号，并将接收端口信号发送至光耦隔离电路，光耦隔离电路接收接收端口信号，并隔离输出至单片机。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，电压转换电路包括：电压转换芯片TPS5430、电阻R1、电阻R2、电阻R5、法拉电容C6、电容C7、电容C9、电容C10、电感L1以及稳压二极管D1；

电压转换芯片TPS5430的VIN端连接外接电源；GND端接地；GND端与VIN端之间并联电容C9以及电容C10；ENA端连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接外接电源；BOOT端连接电容C7的一端，电容C7的另一端分别连接PH端、电感L1的一端以及稳压二极管D1的阴极；电感L1的另一端作为电压转换电路的电压输出端，分别与法拉电容C6的正极、电阻R1的一端以及高频隔离电路连接；稳压二极管D1的阳极以及法拉电容C6的负极均接地；VSENSE端分别连接电阻R1的另一端以及电阻R2的一端，电阻R2的另一端接地。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，高频隔离电路包括：高频隔离线圈T1以及电容C8；

高频隔离线圈T1的电压输入端连接电压转换电路的电压输出端；电压输出端连接电容C8的一端，电容C8的另一端接地。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，光耦隔离电路包括：光耦隔离芯片3201ARZ、电容C1、电容C2、电阻R3、电阻R4以及二极管D2；

光耦隔离芯片3201ARZ的VDD1端连接高频隔离电路的电压输出端；VIA端与VIB端分别接收接收端口信号以及发送端口信号；VOA端向单片机输出隔离后的接收端口信号；VOB端向RS485半双工通讯电路输出隔离后的发送端口信号；GND1端接地；VDD2端分别连接电容C1的一端、电阻R4的一端以及二极管D2的阴极；电容C1的另一端以及二极管D2的阳极均接地；VOB端还连接电阻R3的一端；GND2端接地，并连接电容C2的一端；电容C2的另一端、电阻R3的另一端以及电阻R4的另一端均连接高电平信号线。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，单路光耦隔离电路包括：单路光耦隔离芯片U1、电阻R9、电阻R11以及电阻R12；

单路光耦隔离芯片U1的1端连接电阻R9的一端，电阻R9的另一端连接高频隔离电路的电压输出端；2端接收单片机所发送的控制端口信号；3端分别连接电阻R11的一端以及RS485半双工通讯电路，向RS485半双工通讯电路输入隔离后的控制端口信号；4端连接高电平信号线，并连接电阻R12的一端，电阻R12的另一端以及电阻R11的另一端均接地。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，RS485半双工通讯电路包括：RS485芯片Q2以及电容C5；

RS485芯片Q2的RXD端连接光耦隔离芯片3201ARZ的VIA端；TXD端连接光耦隔离芯片3201ARZ的VOB端；RE/以及DE端均连接单路光耦隔离芯片U1的3端；VCC端连接高电平信号线，GND端接地；VCC端与GND端之间串联电容C5；B端和A端分别向外界输出隔离信号或者接收外界信号。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，外接电源的电压为10V-30V的直流电压。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种编码器，该编码器包括如第一方面所述的变压隔离模块。本实用新型实施例提供的技术方案带来了以下有益效果：本实用新型实施例所提供的变压隔离模块，包括：电源模块以及485隔离模块，而电源模块和485隔离模块二者集成在一块电路板上，其中，电源模块的输入端与外接电源连接，输出端与485隔离模块连接，电源模块可以将外接电源的电压转化为隔离电压向外界输出，同时为485隔离模块提供隔离电压，以使485隔离模块向外界输出隔离信号。本实用新型实施例所提供的变压隔离模块以及编码器，能够将电源模块和隔离模块结合起来，减小空间占用体积，并且可以向外界输出隔离电源以及隔离信号，提高产品的抗干扰能力。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一提供的一种变压隔离模块的示意图；

图2为本实用新型实施例二提供的一种变压隔离模块的示意图；

图3为本实用新型实施例二提供的一种变压隔离模块中电源模块的电路图；

图4为本实用新型实施例二提供的一种485隔离模块中光耦隔离电路的电路图；

图5为本实用新型实施例二提供的一种485隔离模块中单路光耦隔离电路的电路图；

图6为本实用新型实施例二提供的一种485隔离模块中RS485半双工通讯电路的电路图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

考虑到现有的隔离模块和电源模块为分离的两个单独模块，并且每个模块的体积都很大，在需要同时应用两种模块的场合，其占用的空间很大，对于空间有限的产品来说，不利于技术的实现与改进。基于此，本实用新型实施例提供了一种变压隔离模块以及编码器，能够将电源模块和隔离模块结合起来，减小空间占用体积，并且可以向外界输出隔离电源以及隔离信号，提高产品的抗干扰能力。

实施例一：

本实用新型实施例提供一种变压隔离模块，如图1所示，该变压隔离模块包括：电源模块11以及485隔离模块12。

其中，电源模块11以及485隔离模块12集成在一块电路板上，电源模块11的输入端与外接电源连接，输出端与485隔离模块12连接。电源模块11将外接电源的电压转化为隔离电压向外界输出，并为485隔离模块12提供隔离电压，以使485隔离模块12向外界输出隔离信号。

具体的，电源模块11通过变压以及隔离向外界输出隔离电压，同时还会为与其连接的485隔离模块12提供电压，以使485隔离模块12向外界输出隔离信号。

在本实用新型实施例中，电源模块11接入的外接电源为10V-30V的直流电压，可以实现宽压输入，固定5V电压输出。电源模块11与485隔离模块12集成在一块电路板上，可以将二者进行整体封装，具体封装后的形状可以根据实际需要做不同的设定，在此不做限定。相比于现有技术中对电源模块11和隔离模块分别封装，占用很大的空间，本实施例提供的变压隔离模块可以将电源模块11和隔离模块结合起来，从而节省很大的空间，与此同时，还可以向外界输出隔离电源以及隔离信号，提高产品的抗干扰能力。

需要说明的是，本实施例所提供的变压隔离模块可以应用于不同的领域，比如：工业控制领域、电子技术领域等。

实施例二：

本实用新型实施例提供一种变压隔离模块，如图2所示，该变压隔离模块包括：电源模块21以及485隔离模块22。

其中，电源模块21包括：电压转换电路211以及高频隔离电路212，485隔离模块22包括：光耦隔离电路221、单路光耦隔离电路222以及RS485半双工通讯电路223。

具体的，电压转换电路211的输入端连接外接电源，输出端连接高频隔离电路212，电压转换电路211将外接电源的电压进行降压，并将降压后的电压输出至高频隔离电路212，高频隔离电路212与485隔离模块22连接，将降压后的电压进行隔离输出，为485隔离模块22提供隔离电压。

在本实用新型实施例中，电源模块21接入的外接电源为10V-30V的直流电压，具体选定为12V直流电压，通过电压转换电路211将12V直流电压降压到5V直流电压，然后再通过高频隔离电路212将5V直流电压进行隔离输出，从而减少输出电压所带的干扰信号。本实施例提供的电源模块21可以实现宽压输入稳压5V输出，不仅打破了传统的固定电压输入，而且可以输出干净的隔离电压，提高产品的抗干扰能力。

此外，电源模块21还可以为与其连接的485隔离模块22提供电压。485隔离模块22包括：光耦隔离电路221、单路光耦隔离电路222以及RS485半双工通讯电路223。

具体的，单路光耦隔离电路222与RS485半双工通讯电路223连接，接收单片机所发送的控制端口信号，并将控制端口信号隔离输出至RS485半双工通讯电路223；光耦隔离电路221与RS485半双工通讯电路223连接，在控制端口信号为高电平时，接收单片机所发送的发送端口信号，并将发送端口信号隔离输出至RS485半双工通讯电路223，RS485半双工通讯电路223接收隔离后的发送端口信号，并向外界输出隔离信号；在控制端口信号为低电平时，RS485半双工通讯电路223接收外界所发送的接收端口信号，并将接收端口信号发送至光耦隔离电路221，光耦隔离电路221接收接收端口信号，并隔离输出至单片机。

下面对本实用新型所提供的电路进行详细的说明：

参见图3所示，本实用新型实施例提供了一种电压转换电路211，该电压转换电路211包括：电压转换芯片TPS5430、电阻R1、电阻R2、电阻R5、法拉电容C6、电容C7、电容C9、电容C10、电感L1以及稳压二极管D1；

具体的，电压转换芯片TPS5430的VIN端连接外接电源；GND端接地；GND端与VIN端之间并联电容C9以及电容C10；ENA端连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接外接电源；BOOT端连接电容C7的一端，电容C7的另一端分别连接PH端、电感L1的一端以及稳压二极管D1的阴极；电感L1的另一端作为电压转换电路211的电压输出端，分别与法拉电容C6的正极、电阻R1的一端以及高频隔离电路212连接；稳压二极管D1的阳极以及法拉电容C6的负极均接地；VSENSE端分别连接电阻R1的另一端以及电阻R2的一端，电阻R2的另一端接地。

如图3所示，本实用新型实施例还提供了一种高频隔离电路212，该高频隔离电路212包括：高频隔离线圈T1以及电容C8。

具体的，高频隔离线圈T1的电压输入端连接电压转换电路211的电压输出端；电压输出端连接电容C8的一端，电容C8的另一端接地。

在本实用新型实施例中，电源模块21可以通过电压转换电路211，将10V-30V的直流电压转换为固定5V进行输出，然后再通过高频隔离电路212对该5V电压进行隔离输出，输出的隔离电压在变压隔离模块内部为485隔离模块22供电，也可以输出到外界，为其它设备、产品或模块供电。

参见图4所示，光耦隔离电路221包括：光耦隔离芯片3201ARZ、电容C1、电容C2、电阻R3、电阻R4以及二极管D2。

具体的，光耦隔离芯片3201ARZ的VDD1端连接高频隔离电路212的电压输出端；VIA端与VIB端分别接收接收端口信号以及发送端口信号；VOA端向单片机输出隔离后的接收端口信号；VOB端向RS485半双工通讯电路223输出隔离后的发送端口信号；GND1端接地；VDD2端分别连接电容C1的一端、电阻R4的一端以及二极管D2的阴极；电容C1的另一端以及二极管D2的阳极均接地；VOB端还连接电阻R3的一端；GND2端接地，并连接电容C2的一端；电容C2的另一端、电阻R3的另一端以及电阻R4的另一端均连接高电平信号线。

参见图5所示，单路光耦隔离电路222包括：单路光耦隔离芯片U1、电阻R9、电阻R11以及电阻R12。

具体的，单路光耦隔离芯片U1的1端连接电阻R9的一端，电阻R9的另一端连接高频隔离电路212的电压输出端；2端接收单片机所发送的控制端口信号；3端分别连接电阻R11的一端以及RS485半双工通讯电路223，向RS485半双工通讯电路223输入隔离后的控制端口信号；4端连接高电平信号线，并连接电阻R12的一端，电阻R12的另一端以及电阻R11的另一端均接地。

参见图6所示，RS485半双工通讯电路223包括：RS485芯片Q2以及电容C5。

具体的，RS485芯片Q2的RXD端连接光耦隔离芯片3201ARZ的VIA端；TXD端连接光耦隔离芯片3201ARZ的VOB端；RE/以及DE端均连接单路光耦隔离芯片U1的3端；VCC端连接高电平信号线，GND端接地；VCC端与GND端之间串联电容C5；B端和A端分别向外界输出隔离信号或者接收外界信号。

本实用新型实施例所提供的485隔离模块22，通过单路光耦隔离电路222，对485隔离模块22的控制端口信号进行隔离，并将该控制端口信号输出到RS485半双工通讯电路223。当RS485半双工通讯电路223接收到的控制端口信号为高电平时，光耦隔离电路221接收单片机所发送的发送端口信号，并将发送端口信号隔离输出至RS485半双工通讯电路223，RS485半双工通讯电路223接收隔离后的发送端口信号，并向外界输出隔离信号；在控制端口信号为低电平时，RS485半双工通讯电路223接收外界信号，并将信号发送至光耦隔离电路221，光耦隔离电路221将信号隔离输出至单片机。

需要说明的是，本实用新型实施例中所提供的所有电路均集成在一块电路板上，这样既可以实现隔离电压与隔离信号的输出，又可以减小变压隔离模块所占用的空间，便于产品的设计与应用，还能提高产品的抗干扰能力。

实施例三：

本实用新型实施例还提供一种编码器，该编码器包括上述任一实施例所述的变压隔离模块。

变压隔离模块的具体工作工程参见上述实施例，在此不再赘述。包含有变压隔离模块的编码器，具有体积小、抗干扰能力强等优点。

在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种变压隔离模块，其特征在于，包括：电源模块以及485隔离模块；

所述电源模块以及所述485隔离模块集成在一块电路板上；

所述电源模块的输入端与外接电源连接，输出端与所述485隔离模块连接；

所述电源模块将所述外接电源的电压转化为隔离电压向外界输出，并为所述485隔离模块提供隔离电压，以使所述485隔离模块向外界输出隔离信号。

2.根据权利要求1所述的变压隔离模块，其特征在于，所述电源模块包括：电压转换电路以及高频隔离电路；

所述电压转换电路的输入端连接外接电源，输出端连接所述高频隔离电路；

所述电压转换电路将所述外接电源的电压进行降压，并将降压后的电压输出至所述高频隔离电路；

所述高频隔离电路与所述485隔离模块连接，将所述降压后的电压进行隔离输出，为所述485隔离模块提供隔离电压。

3.根据权利要求2所述的变压隔离模块，其特征在于，所述485隔离模块包括：光耦隔离电路、单路光耦隔离电路以及RS485半双工通讯电路；

所述单路光耦隔离电路与所述RS485半双工通讯电路连接，接收单片机所发送的控制端口信号，并将所述控制端口信号隔离输出至所述RS485半双工通讯电路；

所述光耦隔离电路与所述RS485半双工通讯电路连接，在所述控制端口信号为高电平时，接收所述单片机所发送的发送端口信号，并将所述发送端口信号隔离输出至所述RS485半双工通讯电路，所述RS485半双工通讯电路接收隔离后的发送端口信号，并向外界输出隔离信号；

在所述控制端口信号为低电平时，所述RS485半双工通讯电路接收外界所发送的接收端口信号，并将所述接收端口信号发送至所述光耦隔离电路，所述光耦隔离电路接收所述接收端口信号，并隔离输出至所述单片机。

4.根据权利要求2所述的变压隔离模块，其特征在于，所述电压转换电路包括：电压转换芯片TPS5430、电阻R1、电阻R2、电阻R5、法拉电容C6、电容C7、电容C9、电容C10、电感L1以及稳压二极管D1；

所述电压转换芯片TPS5430的VIN端连接外接电源；GND端接地；所述GND端与所述VIN端之间并联所述电容C9以及所述电容C10；ENA端连接所述电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端连接所述外接电源；BOOT端连接所述电容C7的一端，所述电容C7的另一端分别连接PH端、电感L1的一端以及稳压二极管D1的阴极；所述电感L1的另一端作为所述电压转换电路的电压输出端，分别与法拉电容C6的正极、电阻R1的一端以及所述高频隔离电路连接；所述稳压二极管D1的阳极以及所述法拉电容C6的负极均接地；VSENSE端分别连接电阻R1的另一端以及电阻R2的一端，所述电阻R2的另一端接地。

5.根据权利要求4所述的变压隔离模块，其特征在于，所述高频隔离电路包括：高频隔离线圈T1以及电容C8；

所述高频隔离线圈T1的电压输入端连接所述电压转换电路的电压输出端；电压输出端连接所述电容C8的一端，所述电容C8的另一端接地。

6.根据权利要求3所述的变压隔离模块，其特征在于，所述光耦隔离电路包括：光耦隔离芯片3201ARZ、电容C1、电容C2、电阻R3、电阻R4以及二极管D2；

所述光耦隔离芯片3201ARZ的VDD1端连接所述高频隔离电路的电压输出端；VIA端与VIB端分别接收所述接收端口信号以及所述发送端口信号；VOA端向所述单片机输出隔离后的接收端口信号；VOB端向所述RS485 半双工通讯电路输出隔离后的发送端口信号；GND1端接地；VDD2端分别连接所述电容C1的一端、电阻R4的一端以及所述二极管D2的阴极；所述电容C1的另一端以及所述二极管D2的阳极均接地；所述VOB端还连接所述电阻R3的一端；GND2端接地，并连接所述电容C2的一端；所述电容C2的另一端、所述电阻R3的另一端以及所述电阻R4的另一端均连接高电平信号线。

7.根据权利要求6所述的变压隔离模块，其特征在于，所述单路光耦隔离电路包括：单路光耦隔离芯片U1、电阻R9、电阻R11以及电阻R12；

所述单路光耦隔离芯片U1的1端连接所述电阻R9的一端，所述电阻R9的另一端连接所述高频隔离电路的电压输出端；2端接收所述单片机所发送的控制端口信号；3端分别连接所述电阻R11的一端以及所述RS485半双工通讯电路，向所述RS485半双工通讯电路输入隔离后的控制端口信号；4端连接高电平信号线，并连接所述电阻R12的一端，所述电阻R12的另一端以及所述电阻R11的另一端均接地。

8.根据权利要求7所述的变压隔离模块，其特征在于，所述RS485半双工通讯电路包括：RS485芯片Q2以及电容C5；

所述RS485芯片Q2的RXD端连接所述光耦隔离芯片3201ARZ的VIA端；TXD端连接所述光耦隔离芯片3201ARZ的VOB端；RE/以及DE端均连接所述单路光耦隔离芯片U1的3端；VCC端连接高电平信号线，GND端接地；所述VCC端与所述GND端之间串联所述电容C5；B端和A端分别向外界输出隔离信号或者接收外界信号。

9.根据权利要求1或2或4所述的变压隔离模块，其特征在于，所述外接电源的电压为10V-30V的直流电压。

10.一种编码器，其特征在于，所述编码器包括如权利要求1-9任一项所述的变压隔离模块。