CN207691682U - 负载调制电路及所应用的隔离传输装置 - Google Patents

Abstract

本专利申请的负载调制电路及所应用的隔离传输装置，负载调制电路包括：负载端口，供连接负载，其包括：第一极性端和第二极性端；其第二极性端耦合至一信号回路的一端，所述信号回路的另一端接地；配电调制模块，其输出端耦合至所述第一极性端，以向负载输出能调节的配电电源并经所述信号回路模块接地来形成通路；负载监控模块，其输出端连接所述配电调制模块的输入端，其输入端连接所述信号回路的耦合至所述第二极性端的一端，以监控所述第二极性输入端随负载变化的电压变化来对应输出电信号至配电调制模块，以令其跟随负载变化来调节所述配电电源的供电电压；本专利申请能根据负载变化来对应调节功耗，避免多余热量，增加产品寿命。

Description

负载调制电路及所应用的隔离传输装置

技术领域

本专利申请涉及变压技术领域，特别是涉及负载调制电路及所应用的隔离传输装置。

背景技术

隔离器、安全栅等产品是将现场变送器或流量计等设备的模拟量信号传输到PLC或DCS端，隔离器、安全栅输出给PLC或DCS很大一部分是有源的信号。

传统的隔离器、安全栅的做法是提供足够高的供电电压给至PLC或DCS以保证在最大负载条件下回路能够正常传输4～20mA的模拟信号。这样带来的结果是如果PLC或DCS的负载较低时隔离器或安全栅多余的热量将消耗在产品内部使产品发热，由于现场大多数控制柜都是安装较多同类产品，因此整体发热就较严重，缩短了产品的使用周期，增加产品出现故障的风险。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利申请的目的在于提供负载调制电路及所应用的隔离传输装置，用于解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本专利申请提供一种负载调制电路，应用于隔离传输装置，包括：负载端口，供连接负载，其包括：第一极性端和第二极性端；其第二极性端耦合至一信号回路的一端，所述信号回路的另一端接地；配电调制模块，其输出端耦合至所述第一极性端，以向负载输出能调节的配电电源并经所述信号回路模块接地来形成通路；负载监控模块，其输出端连接所述配电调制模块的输入端，其输入端连接所述信号回路的耦合至所述第二极性端的一端，以监控所述第二极性输入端随负载变化的电压变化来对应输出电信号至配电调制模块，以令其跟随负载变化来调节所述配电电源的供电电压。

于本专利申请的一实施例中，所述的负载调制电路，还包括：EMC保护模块，位于所述负载端口连接所述配电调制模块、负载监控模块和信号回路的路径中。

于本专利申请的一实施例中，所述EMC保护模块包括：稳压管TVS1、电感L2、电感L3、电容C7、及电容C6；所述L2的一端连接所述负载端口的第一极性端，其另一端连接至所述配电调制电路；所述L3的一端连接所述负载端口的第二极性端，其另一端连接至所述信号回路；所述稳压管TVS1两端分别连接所述第一极性端和第二极性端；所述C7，并联于所述稳压管TVS1两端；所述C6，其两端分别连接所述第一极性输入端和第二极性输入端。

于本专利申请的一实施例中，所述配电调制模块包括：直流电源VCC、电阻R4、异或门元件U1、电阻R2、电阻R3、电容C2、三端开关元件T1、三端开关元件T2、及电阻R5；所述直流电源VCC连接T1的第二管脚，T1的第三管脚供耦合至所述第一极性输入端以提供所述配电电源，T1的第一管脚连接U1的输出端，T1的第一管脚用于控制T1的第二管脚和第三管脚间的通断；所述直流电源VCC连接R3一端，R3另一端连接U1的第一输入端，且R3的另一端连接电容C2的一端，电容C2的另一端接地且连接R5一端，R5的另一端连接T2的第二管脚，T2的第三管脚经R4连接至VCC且经R2连接至U1的第二输入端，T2的第一管脚作为配电调制模块的输入端以供连接至所述负载监控模块的输出端，T2的第一管脚用于控制T2的第二管脚和第三管脚间的通断。

于本专利申请的一实施例中，所述配电调制模块还包括：二极管D1、电感L1、电容C4、及电容C5；T1的第三管脚连接D1的阳极和L1的一端，L1的另一端连接C3、C4的一端并形成一供电端以输出所述配电电源，所述供电端供耦合至所述第一极性输入端；D1的阴极、C3及C4的另一端接地。

于本专利申请的一实施例中，所述的负载调制电路，还包括：电容C1及电阻R1；R1一端连接至交流电源端，所述交流电源端供接收交流电压输入；R1另一端连接C1的一端，C1的另一端连接U1的第二管脚。

于本专利申请的一实施例中，所述负载监控模块包括：电阻R8，其一端连接所述信号回路与第二极性端耦合的一端，另一端作为负载监控模块的输出端连接所述配电调制模块的输入端。

于本专利申请的一实施例中，所述的负载调制电路，还包括：二极管D2和电容C3；D2的阴极和C3一端连接配电调制模块的输入端，D2的另一端连接R8与信号回路连接的一端；C3另一端接地。

为实现上述目的及其他相关目的，本专利申请提供一种隔离传输装置，包括：所述的负载调制电路。

于本专利申请的一实施例中，所述隔离传输装置为隔离器或安全栅。

如上所述，本专利申请的负载调制电路及所应用的隔离传输装置，负载调制电路包括：负载端口，供连接负载，其包括：第一极性端和第二极性端；其第二极性端耦合至一信号回路的一端，所述信号回路的另一端接地；配电调制模块，其输出端耦合至所述第一极性端，以向负载输出能调节的配电电源并经所述信号回路模块接地来形成通路；负载监控模块，其输出端连接所述配电调制模块的输入端，其输入端连接所述信号回路的耦合至所述第二极性端的一端，以监控所述第二极性输入端随负载变化的电压变化来对应输出电信号至配电调制模块，以令其跟随负载变化来调节所述配电电源的供电电压；本专利申请能根据负载变化来对应调节功耗，避免信号回路上的多余热量，增加产品寿命。

附图说明

图1显示为本专利申请一实施例中负载调制电路的模块示意图。

图2显示为本专利申请一实施例中负载调制电路的原理示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本专利申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利申请的其他优点与功效。本专利申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利申请的基本构想，遂图式中仅显示与本专利申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本专利申请的技术方案，应用于隔离传输装置，所述隔离传输装置例如为隔离器或安全栅，用于变压装置中。

如图1所示，展示本专利申请于一实施例中的负载调制电路的结构示意图。

所述负载调制装置包括：负载端口101、配电调制模块102、及负载监控模块103。

所述负载端口101，供连接负载，其包括：第一极性端和第二极性端；其第二极性端耦合至一信号回路105的一端，所述信号回路105的另一端接地。于本发明的一实施例中，所述第一极性端为正极端，第二极性端为负极端。

所述配电调制模块102，其输出端耦合至所述第一极性端，以向负载输出能调节的配电电源并经所述信号回路105模块接地来形成通路。

所述负载监控模块103，其输出端连接所述配电调制模块102的输入端，其输入端连接所述信号回路105的耦合至所述第二极性端的一端，以监控所述第二极性输入端随负载变化的电压变化来对应输出电信号至配电调制模块102，以令其跟随负载变化来调节所述配电电源的供电电压。

具体的，当所述负载增加，该通路中总电阻增加令通路中电流减小，信号回路105与第二极性端耦合的一端上的电压(即信号回路105的工作电压)减小，所述负载监控模块103侦测到这一情况，会传递电信号给配电调制模块102，配电调制模块102会将配电电源的电压调高；而相应的，当负载减小，信号回路105与第二极性端耦合的一端上的电压增加，负载监控模块103会传递电信号给配电调制模块102，配电调制模块102会将负载电源的电压调低；从而，令所述信号回路105的工作电压维持一稳定值，降低不必要能耗，避免了多余热量的产生。

于本专利申请的一实施例中，所述的负载调制电路还可包括：EMC保护模块104，位于所述负载端口101连接所述配电调制模块102、负载监控模块103、及信号回路105的通路中，其主要作用是吸收EMC干扰，包括电快速脉冲群冲击、浪涌、静电等EMC干扰，从而提高信号传输的抗干扰能力。然，需说明的是，所述EMC保护模块104并非必须。

如图2所示，展示本专利申请一实施例中负载调制电路的具体结构示意图。

负载端口101的1管脚即第一极性端(在本实施例中为正极端)，2管脚即第二极性端(在本实施例中为负极端)。

所述EMC保护模块104包括：稳压管TVS1、电感L2、电感L3、电容C7、及电容C6；所述L2的一端连接所述负载端口101的第一极性端，其另一端连接配电调制电路102的VCC1；所述L3的一端连接所述负载端口101的第二极性端，其另一端连接信号回路105的1脚；所述稳压管TVS1两端分别连接所述第一极性端和第二极性端；所述C7，并联于所述稳压管TVS1两端；所述C6，其两端分别连接所述第一极性输入端和第二极性输入端。

所述配电调制模块102包括：直流电源VCC、电阻R4、异或门元件U1、电阻R2、电阻R3、电容C2、三端开关元件T1、三端开关元件T2、及电阻R5；VCC输出变压器通过全波整流和电容滤波后的直流电压，所述直流电源VCC连接T1的第二管脚，T1的第三管脚供耦合至所述第一极性输入端以提供所述配电电源VCC1，T1的第一管脚连接U1的输出端，T1的第一管脚用于控制T1的第二管脚和第三管脚间的通断；所述直流电源VCC连接R3一端，R3另一端连接U1的第一输入端，且R3的另一端连接电容C2的一端，电容C2的另一端接地且连接R5一端，R5的另一端连接T2的第二管脚，T2的第三管脚经R4连接至VCC且经R2连接至U1的第二输入端，T2的第一管脚作为配电调制模块102的输入端以供连接至所述负载监控模块103的输出端，T2的第一管脚用于控制T2的第二管脚和第三管脚间的通断。

于本发明的一实施例中，T1和T2可以是三极管或场效应管，于本实施例中，T1是P型场效应管，T2是N型场效应管，它们的第一管脚为栅极，第二管脚为源极，第三管脚为漏极，在一些实施例中，漏极和源极也可以倒置使用。

所述配电调制模块102还包括：二极管D1、电感L1、电容C4、及电容C5；T1的第三管脚连接D1的阳极和L1的一端，L1的另一端连接C3、C4的一端并形成一供电端以输出所述配电电源，所述供电端供耦合至所述第一极性输入端(本实施例中即经L2连接到负载端口的第一极性输入端)；D1的阴极、C3及C4的另一端接地。其中，D1为续流二极管，给L1释能提供通路平滑负载电流，C4，C5用于储能以及滤波。

于本专利申请的一实施例中，所述的负载调制电路，还包括：电容C1及电阻R1；R1一端连接至交流电源端VAC，所述交流电源端供接收交流电压输入；R1另一端连接C1的一端，C1的另一端连接U1的第二管脚。

于本专利申请的一实施例中，所述负载监控模块103包括：电阻R8，其一端连接所述信号回路105与第二极性端耦合的一端(本实施例中即经L3连接到第二极性端)，另一端作为负载监控模块103的输出端连接所述配电调制模块102的输入端，起到取样电阻的作用。

于本专利申请的一实施例中，所述的负载调制电路，还包括：二极管D2和电容C3；D2的阴极和C3一端连接配电调制模块102的输入端(即T2的第一管脚)，D2的另一端连接R8与信号回路105连接的一端，用于保护R8；C3另一端接地。

当负载端口101外接负载较小时，信号回路105的1管脚电压较高，因此T2导通把U1的2管脚拉低使U1的3管脚输出高电平，使T1截止，使配电电源VCC1降低；

当负载端口101外接负载较大时，信号回路105的1管脚电压较低，因此T2截止，VCC通过R4和R2给到U1的2管脚，太高其直流电压，使U1的3管脚输出低电平，使T1导通，VCC通过T1供给负载，电源升高；

本申请的技术方案达到配电电源VCC1可随负载变化而变化，使得信号回路105在图中的1管脚(即与R8和L3连接的一端)电压始终在2.5V左右，从而降低回路的发热。

举例来说，传统隔离器或安全栅传输4～20mA的信号，负载能满足600Ω。因此设计时根据简单的欧姆定律U＝I*R得知配电电源电压至少为12V(600Ω*20mA＝12V)，即端口1管脚的电压至少为12V。

当产品负载较低时(假设0欧姆)，此时端口2的电压就为12V，信号回路105的1管脚电压也为12V，因此信号回路105的功率(P＝U*I)为0.24W(12V*20mA＝0.24W)，可见，于此实施例中，信号回路105的功率(P＝U*I)为0.05W(2.5V*20mA＝0.05W)，较传统的降低80％左右的功耗。

为实现上述目的及其他相关目的，本专利申请提供一种隔离传输装置，包括：所述的负载调制电路。承前所述，所述隔离传输装置为隔离器或安全栅等。

综上所述，本专利申请的负载调制电路及所应用的隔离传输装置，负载调制电路包括：负载端口，供连接负载，其包括：第一极性端和第二极性端；其第二极性端耦合至一信号回路的一端，所述信号回路的另一端接地；配电调制模块，其输出端耦合至所述第一极性端，以向负载输出能调节的配电电源并经所述信号回路模块接地来形成通路；负载监控模块，其输出端连接所述配电调制模块的输入端，其输入端连接所述信号回路的耦合至所述第二极性端的一端，以监控所述第二极性输入端随负载变化的电压变化来对应输出电信号至配电调制模块，以令其跟随负载变化来调节所述配电电源的供电电压；本专利申请能根据负载变化来对应调节功耗，避免多余热量，增加产品寿命。

本专利申请有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本专利申请的原理及其功效，而非用于限制本专利申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本专利申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本专利申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本专利申请的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种负载调制电路，应用于隔离传输装置，其特征在于，包括：

负载端口，供连接负载，其包括：第一极性端和第二极性端；其第二极性端耦合至一信号回路的一端，所述信号回路的另一端接地；

配电调制模块，其输出端耦合至所述第一极性端，以向负载输出能调节的配电电源并经所述信号回路模块接地来形成通路；

负载监控模块，其输出端连接所述配电调制模块的输入端，其输入端连接所述信号回路的耦合至所述第二极性端的一端，以监控所述第二极性输入端随负载变化的电压变化来对应输出电信号至配电调制模块，以令其跟随负载变化来调节所述配电电源的供电电压。

2.根据权利要求1所述的负载调制电路，其特征在于，还包括：EMC保护模块，位于所述负载端口连接所述配电调制模块、负载监控模块和信号回路的路径中。

3.根据权利要求2所述的负载调制电路，其特征在于，所述EMC保护模块包括：稳压管TVS1、电感L2、电感L3、电容C7、及电容C6；

所述L2的一端连接所述负载端口的第一极性端，其另一端连接至所述配电调制电路；所述L3的一端连接所述负载端口的第二极性端，其另一端连接至所述信号回路；所述稳压管TVS1两端分别连接所述第一极性端和第二极性端；所述C7，并联于所述稳压管TVS1两端；所述C6，其两端分别连接所述第一极性输入端和第二极性输入端。

4.根据权利要求1所述的负载调制电路，其特征在于，所述配电调制模块包括：直流电源VCC、电阻R4、异或门元件U1、电阻R2、电阻R3、电容C2、三端开关元件T1、三端开关元件T2、及电阻R5；

所述直流电源VCC连接T1的第二管脚，T1的第三管脚供耦合至所述第一极性输入端以提供所述配电电源，T1的第一管脚连接U1的输出端，T1的第一管脚用于控制T1的第二管脚和第三管脚间的通断；

所述直流电源VCC连接R3一端，R3另一端连接U1的第一输入端，且R3的另一端连接电容C2的一端，电容C2的另一端接地且连接R5一端，R5的另一端连接T2的第二管脚，T2的第三管脚经R4连接至VCC且经R2连接至U1的第二输入端，T2的第一管脚作为配电调制模块的输入端以供连接至所述负载监控模块的输出端，T2的第一管脚用于控制T2的第二管脚和第三管脚间的通断。

5.根据权利要求4所述的负载调制电路，其特征在于，所述配电调制模块还包括：二极管D1、电感L1、电容C4、及电容C5；

T1的第三管脚连接D1的阳极和L1的一端，L1的另一端连接C3、C4的一端并形成一供电端以输出所述配电电源，所述供电端供耦合至所述第一极性输入端；D1的阴极、C3及C4的另一端接地。

6.根据权利要求4所述的负载调制电路，其特征在于，还包括：电容C1及电阻R1；

R1一端连接至交流电源端，所述交流电源端供接收交流电压输入；R1另一端连接C1的一端，C1的另一端连接U1的第二管脚。

7.根据权利要求1所述的负载调制电路，其特征在于，所述负载监控模块包括：电阻R8，其一端连接所述信号回路与第二极性端耦合的一端，另一端作为负载监控模块的输出端连接所述配电调制模块的输入端。

8.根据权利要求7所述的负载调制电路，其特征在于，还包括：二极管D2和电容C3；

D2的阴极和C3一端连接配电调制模块的输入端，D2的另一端连接R8与信号回路连接的一端；C3另一端接地。

9.一种隔离传输装置，其特征在于，包括：如权利要求1至8中任一项所述的负载调制电路。

10.根据权利要求9所述的隔离传输装置，其特征在于，所述隔离传输装置为隔离器或安全栅。