CN208673067U - 二乘二取二输出接口电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种二乘二取二输出接口电路，包括：两组安全与门输出电路，分别包括第一控制模块、第二控制模块、安全与门和安全继电器，安全继电器的至少一个输出触点串联于外部的负载继电器的正负极之间；两组安全与门输出电路中的两个安全继电器对应的输出触点并联；第一控制模块输出第一脉冲控制信号；第二控制模块输出第二脉冲控制信号；安全与门包括级联串接的第一和第二光电耦合器，可接收第一脉冲控制信号或第二脉冲控制信号，当两个信号均为高电平时，输出驱动信号；安全继电器接收到驱动信号，根据驱动信号接通安全继电器的至少一个输出触点。本实用新型能够通过串联驱动结构实现安全与电路，具有信号响应速度快、安全性高的优点。

Description

二乘二取二输出接口电路

技术领域

本实用新型涉及逻辑控制技术领域，特别涉及一种二乘二取二输出接口电路。

背景技术

安全与门在轨道交通的信号系统的车载ATP(Automatic Train Protection，列车自动保护系统)的安全速度防护输出、区域控制和联锁控制输出中使用，用来控制列车制动、信号灯，道岔，屏蔽门、道岔安全数字量输出，目前主要基于三乘二取二冗余结构来实现。

但是，目前采用的三乘二取二冗余结构主要存在以下缺点：

1.三乘二取二结构中的存在三个CPU，这三个CPU同步困难，不易同步，容易出错，且响应速度慢；

2.三乘二取二结构中的三个CPU采取多数表决的方式，因此，安全性不高；

3.三乘二取二结构中，电源输入和信号输入信号数量多，结构复杂，不易实现，且可靠性不高。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本实用新型的目的在于提出一种二乘二取二输出接口电路，能够通过串联驱动结构实现安全与电路，具有信号响应速度快、安全性高的优点。

为了实现上述目的，本实用新型提出了一种二乘二取二输出接口电路，包括：包括：两组安全与门输出电路，所述两组安全与门输出电路的输出同步；所述安全与门输出电路包括第一控制模块、第二控制模块、安全与门和安全继电器，所述安全继电器的至少一个输出触点串联于外部的负载继电器的正负极之间；所述两组安全与门输出电路中的两个所述安全继电器对应的所述输出触点并联；所述第一控制模块，输出第一脉冲控制信号；所述第二控制模块，与所述第一控制模块相连，输出第二脉冲控制信号；所述安全与门包括：级联串接的第一光电耦合器和第二光电耦合器；所述第一光电耦合器，与所述第一控制模块相连，可接收所述第一脉冲控制信号，当所述第一脉冲控制信号为高电平时，导通；所述第二光电耦合器，与所述第二控制模块相连，可接收所述第二脉冲控制信号，当所述第二脉冲控制信号为高电平时，导通，并当所述第一光电耦合器也导通时，输出所述驱动信号；所述安全继电器，与所述安全与门相连，接收所述驱动信号，并根据所述驱动信号接通所述安全继电器的所述至少一个输出触点。

根据本实用新型的二乘二取二输出接口电路，具有两组输出同步的安全与门输出电路，通过具有串联逻辑关系的驱动结构实现安全与电路，采用一票否决的表决方式，具有易于同步、信号响应速度快、安全性及可靠性高的优点。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型一个实施例的二乘二取二输出接口电路的结构示意图；

图2是根据本实用新型一个实施例的两个安全继电器的对应输出触点的连接关系示意图；

图3是根据本实用新型一个实施例的安全与门的架构示意图；

图4是根据本实用新型一个实施例的安全与门的详细电路示意图

图5是根据本实用新型一个实施例的镜像恒流源电路示意图；

图6是根据本实用新型一个实施例的恒流源电路示意图；

图7是根据本实用新型一个实施例的倒置达林顿镜像大电流源电路示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，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。

以下结合附图描述根据本实用新型实施例的二乘二取二输出接口电路。

图1是根据本实用新型一个实施例的二乘二取二输出接口电路的示意图。该二乘二取二输出接口电路包括两组安全与门输出电路，两组安全与门输出电路的输出同步，如图1所示，两组安全与门输出电路分别为A系电路和B系电路，A系电路和B系电路的输出同步。

其中，每组安全与门输出电路包括第一控制模块100、第二控制模块200、安全与门300和安全继电器400，安全继电器400可为紧急制动场景中的紧急制动继电器。安全继电器400的至少一个输出触点串联于外部的负载继电器1000的正负极之间，例如图1中，安全继电器400的输出触点OUT1-A和/或OUT2-A串联于外部的负载继电器1000的正极OUT_NO+和负极OUT_NO-之间；两组安全与门输出电路中的两个安全继电器400对应的输出触点并联，例如图1中，两个安全继电器400对应的输出触点OUT1-A与OUT1-B并联，又例如图2所示，两个安全继电器400对应的输出触点OUT2-A与OUT2-B并联。

具体地，第一控制模块100用于输出第一脉冲控制信号；第二控制模块200用于输出第二脉冲控制信号，其中，第二控制模块200与第一控制模块100相连，实现与第一控制模块100的同步；安全与门300分别与第一控制模块100和第二控制模块200相连，用于接收第一脉冲控制信号或第二脉冲控制信号，并当接收到的第一脉冲控制信号和第二脉冲控制信号均为高电平时，输出驱动信号；安全继电器400与安全与门300相连，用于接收驱动信号，并在接收到驱动信号后，根据驱动信号接通安全继电器400的至少一个输出触点(如OUT1-A或OUT2-A)，通过输出隔离驱动的安全继电器400，可直接驱动外部的负载继电器1000。

在本实用新型的一个实施例中，如图1所示，第一控制模块100包括第一控制器101(例如为CPU)和第一表决器102(例如为FPGA)，第二控制模块200包括第二控制器201(例如为CPU)和第二表决器202(例如为FPGA)，第一控制器101和第二控制器201的输出同步。

具体地，第一控制器101用于输出第一运算结果；第一表决器102与第一控制器101相连，用于对第一运算结果进行表决，得到第一脉冲控制信号；第二控制器201与第二控制器201相连，用于输出第二运算结果；第二表决器202用于对第二运算结果进行表决，得到第二脉冲控制信号。

在本实用新型的一个实施例中，如图1所示，安全与门输出电路还包括看门狗电源模块500。看门狗电源模块500分别与第一控制模块100、第二控制模块200和安全与门300相连，用于接收第一脉冲控制信号或第二脉冲控制信号，并当接收到的第一脉冲控制信号和第二脉冲控制信号均为高电平时，为安全与门300提供工作电源。也即是说，当第一脉冲控制信号和第二脉冲控制信号均为高电平时，此时看门狗电源模块500提供工作电流，使安全与门300工作。

在本实用新型的一个实施例中，如图1所示，安全与门输出接口电路还包括采样模块600。采样模块600分别与第一控制模块100、第二控制模块200和安全继电器400相连，用于对安全继电器400的至少一个输出触点的状态进行采样，生成采样信号，并将采样信号分别输入至第一控制模块100和第二控制模块200。基于此，第一控制模块100还用于根据该采样信号，生成上述的第一脉冲控制信号；第二控制模块200还用于根据该采样信号，生成上述的第二脉冲控制信号。

换言之，即每一系(A系和B系)的安全输出都通过安全与门300输出，安全与门300只有接收到两个控制器(第一控制器101和第二控制器102)输出的相同的控制命令时，安全与门300才输出电压信号驱动安全继电器400，其余情况，安全与门300不输出信号，其对应的安全继电器400不动作。安全与门300的电源由看门狗电源模块500(WD)供给，当看门狗电源模块500动作时，所有安全输出关断，导向安全侧。采样模块600对内部安全继电器400的接点状态进行回采，以判断继电器接点的输出状态。双系安全输出接点采用并联(如OUT1-A与OUT1-B并联)关系，以紧急制动为例，失电制动，双系应保持输出同步，当双系均失电，输出制动。对于紧急制动，采用两组接点进行串联(OUT1-A和OUT2-A串联)控制，当其中一组接点失电就输出制动，OUT1和OUT2接点为不同继电器的接点。其中，安全继电器400动作次数为最小200万次，当使用年限超过继电器动作次数后应进行检修或更换处理，以保证设备的安全性和可靠性。

在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，安全与门300包括：级联串接的第一光电耦合器301和第二光电耦合器302，实现脉冲控制信号的串联；第一光电耦合器301与第一控制模块100相连，用于接收第一脉冲控制信号，并当接收到的第一脉冲控制信号为高电平时，导通；第二光电耦合器302与第二控制模块200相连，用于接收第二脉冲控制信号，并当接收到的第二脉冲控制信号为高电平时，导通，并当第一光电耦合器301也导通时，输出驱动信号，从而通过脉冲控制信号串联实现与的关系，而不是通常的并联实现与的关系，因此，可靠性更高、响应速度更快。

具体地说，2x2是系统内的两路安全输入或者安全输出信号，完全一致时，并且两路独立电源完全正确时。取二是A系和B系，一主一从，互为主备的冗余设计，并且保持同步。看门狗电源模块500切断A系或者B系的安全输出接口的电源，安全继电器400失电导向安全测。

A系的两个控制信号和分别独立的电源同时有效时，A路电源导通，驱动安全输出继电器的一路线圈；B系的两个控制信号和分别独立的电源同时有效时，B路电源导通，驱动安全输出继电器的另一路线圈；如果A路和B路同时有效，共同驱动安全输出继电器。

在如图1所示的二乘二取二输出接口电路中，双CPU(即第一控制器101和第二控制器201)的运算结果，通过FPGA现场可编程逻辑的表决，输出动态脉冲电压信号SignalI1(即第一脉冲控制信号)和SignalI2(即第二脉冲控制信号)，作为安全与门300的输入信号1和输入信号2，双CPU的表决器的输出信号，如图3所示为输入信号I1和输入信号I2，这两个信号分布控制，只有同时为高电平时，才能有输出信号O。若两者有一个是低电平，输出就没有信号。若两者不一致，无输出，安全继电器400导向安全侧。安全电源+24v来自看门狗电源模块500，看门狗电源模块500受双CPU的共同控制，两个CPU的表决一致时，才有+24v电源，才有输出电源；两者不一致没有输出电源，安全继电器400导向安全侧。这样，两个独立CPU各自采用独立电源，独立系统，同步控制看门狗电源模块500安全输出，两个CPU的输出的两路脉冲控制信号经过光电隔离后，串联共同驱动输出安全继电器400。

在本实用新型的一个实施例中，结合图3和图4所示，第一光电耦合器301包括：第一恒流源C1、第一发光二极管D1和第一光敏三极管OPT1，第二光电耦合器302包括：第二恒流源C2、第二发光二极管D2和第二光敏三极管OPT2。

结合图4所示，第一恒流源C1的输入端与第一控制模块100连接，第一恒流源C1的正极与第一发光二极管D1的阴极连接，第一恒流源C1的负极接地，第一发光二极管D1的阳极与看门狗电源模块500连接，第一光敏三极管OPT1的集电极与看门狗电源模块500连接，第一光敏三极管OPT1的发射极与第二发光二极管D2的阳极连接。

第二恒流源C2的输入端与第二控制模块200连接，第二恒流源C2的正极与第二发光二极管D1的阴极连接，第二恒流源C2的负极接地，第二光敏三极管OPT2的集电极与看门狗电源模块500连接，第二光敏三极管OPT2的发射极与安全继电器400连接。

在本实用新型的一个实施例中，如图4所示，第一恒流源包括：第一电阻R3、第一NPN型晶体管VT1、第二NPN型晶体管VT2、第二电阻R1和第三电阻R2，第二恒流源包括：第四电阻R6、第三NPN型晶体管VT3、第四NPN型晶体管VT4、第五电阻R4和第六电阻R5。

第一电阻R3的第一端与第一控制模块100连接，第一电阻R3的第二端与第一NPN型晶体管VT1的集电极连接，第一NPN型晶体管VT1的基级分别与第一NPN型晶体管VT1的集电极和第二NPN型晶体管VT2的基级连接，第一NPN型晶体管VT1的发射极与第二电阻R1的第一端连接，第二电阻R1的第二端接地，第二NPN型晶体管VT2的集电极与第一发光二极管D1的阴极连接，第二NPN型晶体管VT2的发射极与第三电阻R2的第一端连接，第三电阻R2的第二端接地。

第四电阻R6的第一端与第二控制模块200连接，第四电阻R6的第二端与第三NPN型晶体管VT3的集电极连接，第三NPN型晶体管VT3的基级分别与第三NPN型晶体管VT3的集电极和第四NPN型晶体管VT4的基级连接，第三NPN型晶体管VT3的发射极与第五电阻R4的第一端连接，第五电阻R4的第二端接地，第四NPN型晶体管VT4的集电极与第二发光二极管D2的阴极连接，第四NPN型晶体管VT4的发射极与第六电阻R5的第一端连接，第六电阻R5的第二端接地。

具体地说，安全与门300的第一光电耦合器301、第二光电耦合器302和安全继电器400共用一个直流电源，这个+24V直流电源由双CPU看门狗控制。两个光电耦合器级联串接，前一个的输出作为后一个输入，共同控制输出安全继电器400的激励线圈的激励电流。

第一光电耦合器301的输入发光二极管D1的导通电流IG1，受输入信号1的控制，有输入信号1时，就有电流I1，也就有了电流IG1，对应的第一光电耦合器301件导通。这时，如果有信号2，第二光电耦合器302光就有电流I2，也就有了电流IG2，进一步有输出信号电流IG3，驱动安全继电器400，进而有信号输出O，则安全继电器400吸起，接通输出触点；如果没有信号2，第二光电耦合器302就没有电流I2，也就没有了电流IG2，进一步没有输出信号电流IG3，不能驱动安全继电器400，就没有信号输出O，则安全继电器400落下，断开输出触点。同样地，没有输入信号1，也就没有电流I1，也即没有输出电流IG1，即使有输出电流I2，也不会有输出激励电流驱动安全继电器400，也就没有输出信号O，则安全继电器400落下，导向安全侧；同样地，没有电源时安全继电器400落下导向安全侧。

在本实用新型的一个实施例中，安全继电器400包括：第三恒流源C3(如图3所示)、脉冲变压器和输出触点。

第三恒流源C3的输入端与安全与门300连接，第三恒流源C3的正极与脉冲变压器的第一原边绕组T1的第一端连接，第一恒流源的负极接地；脉冲变压器的第一原边绕组T1的第二端与看门狗电源模块500连接，脉冲变压器的副边绕组T3的第一端与输出触点的第一端连接，脉冲变压器的副边绕组T3的第二端与输出触点的第二端连接，以上结合图4所示。

在本实用新型的一个实施例中，如图4所示，安全继电器400还包括：第一二极管D4。脉冲变压器的第二原边绕组T2的第一端接地，脉冲变压器的第二原边绕组T2的第二端与第一二极管D4的阳极连接，第一二极管D4的阴极与看门狗电源模块500连接。

在本实用新型的一个实施例中，如图4所示，第三恒流源C3包括：第七电阻R9、第五NPN型晶体管VT5、第六NPN型晶体管VT6、第一PNP型晶体管VT7、第八电阻R7和第九电阻R8。

第七电阻R9的第一端与安全与门300连接，第七电阻R9的第二端与第五NPN型晶体管VT5的集电极连接，第五NPN型晶体管VT5的基级分别与第五NPN型晶体管VT5的集电极和第六NPN型晶体管VT6的基级连接，第五NPN型晶体管VT6的发射极与第八电阻R7的第一端连接，第八电阻R7的第二端接地，第六NPN型晶体管VT6的集电极与第一PNP型晶体管VT7的基极连接，第六NPN型晶体管VT6的发射极与第九电阻R8的第一端连接，第九电阻R8的第二端接地，第一PNP型晶体管VT7的发射极与脉冲变压器的第一原边绕组T1的第一端连接，第一PNP型晶体管VT7的集电极与第九电阻R8的第一端连接。

在本实用新型的一个实施例中，如图4所示，采样模块600包括：第三发光二极管D5、第三光敏三极管OPT3和第十电阻R10。

第三发光二极管D5的阴极与脉冲变压器的副边绕组T3的第一端连接，第三发光二极管D5的阳极与第十电阻R10的第一端连接，第十电阻R10的第二端与脉冲变压器的副边绕组T3的第二端连接，第三光敏三极管OPT3的发射极分别与第一控制模块100和第二控制模块200连接，第三光敏三极管OPT3的集电极分别与第一控制模块100和第二控制模块200连接。

具体地说，结合图4所示，VT1和VT2是制造工艺、性能完全一样的三极管组成镜像电流源，后面会介绍原理。当有输入信号1时，VT1和VT2同时导通，I1和IG1同时产生，电流IG1驱动D1导通，D1发光，光敏三极管OPT1感光导通。同时，当有输入信号2时，VT3和VT4同时导通，I2和IG2同时产生，电流IG2驱动D2导通，D2发光，光敏三极管OPT2感光导通。驱动VT5和VT6同时导通，IG3产生，电流IG3驱动T1导通，通过变压器隔离耦合T3和T4同时导通。T4驱动安全继电器400吸起，输出节点导通，接通输出电路，输出安全输出差分信号O+和O-。同时采样电路D5和OPT3电路工作导通，为CPU提供反馈采样信号。

当只有一个信号，或者两个输入信号都没有时，没有电流IG3，从而继电器落下，断开输出触点，没有输出信号，这时是安全侧。

D4和T2组成消磁电路，当驱动电流通过激励线圈T1时，在磁芯存储磁能；当T1的电流消失时，磁性存储的磁能通过T2线圈泄放，从而去磁。

如图5所示，为镜像恒流源的基本电路，其中VT1，VT2是匹配对管。由图可知Ir＝Ic2+IB1+IB2。由于VT1，VT2是对称的，它们的集电极电流与基极电流分别相等，所以有：

即：

进一步地，当Ir确定后，该恒流源的输出电流Io也确定了。当β足够大时，Io≈Ir，即输出电流近似等于参考电流，所以该电路常称为电流镜电路。

如图6所示，增加调整R1和R2后，得到恒流源电路，其中，VT1和VT2的基极电压相同(连在一起)，从而发射极(工艺一样的三极管)，因此电压相同Ie2*R1＝R2*Ie1。因为选择的三级管放大倍数足够大，因此基极电流相对发射极电流可以忽略，因此I1＝IE2＝I0*R2/R1。

图4中的输入信号1恒流源(即C1)和输入信号2恒流源(即C2)采用图5中的恒流电源电路，恒流(20毫安左右)能够保证信号输入的信号电平转换为恒星的电流脉冲，保证发光光电转换的高效和稳定。

其中，驱动线圈的恒流源采用复合管，以满足大电流(数安培的需要)。

如图7所示，在倒置达林顿连接中，能够将基极发射极间电压采用做成0.6～0.7V。倒置达林顿连接是将NPN与PNP晶体管相组合，能够达到与达林顿连接相同效果的电路。组合管的放大倍数为H_fe6H_fe7。电流为IG3＝Ib3H_fe6H_fe7，驱动能力很强，可以满足各种负载的要求。

综上所述，本实用新型采用全新的串联驱动结构，输入用光电隔离，输出串联，实现安全与的逻辑关系，保证有一路不正常时，就没有输出，从而导向安全侧，当表决一致时才有输出，提高了安全性。另一方面，采用镜像电流恒流原理，整体电路采用恒流驱动信号传递，注意不是电流驱动，也不是电压驱动，而是满足安全需要的驱动，电路中信号和负载镜像关联。恒流工作，没有过流，也没有欠流；没有过压，也没有欠压，而电流驱动不是恒流，是有过流欠流工作的不安全因素的；电压驱动有欠压和过压工作的危险。进一步地，采用脉冲变压器隔离输出信号，保证信号动态控制，防止短路和开路的现象，在失电时保证输出没有驱动能力，不会有危险因素。正常脉冲输出，输出采用倒置达林顿大电流低电压驱动。进一步地，采用一路安全独立电源，这路电源是由看门狗电源模块控制的+24v直流电源，保证在双CPU表决不一致时立即失电，导向安全侧，表决一致时才有电力供应，从而提高安全性。另一方面，采用两路动态脉冲控制信号同步输出，保持时间同步，保证两路不同的表决信号动态、按时间节拍输出脉冲控制信号，输入到安全与门，在输入短路或者开路时，保证信号的输入是安全的，不会有输出，信号的输出是安全的。

进而，本实用新型的二乘二取二输出接口电路具有如下优势：

1)实现“安全与”的电路驱动结构是串联逻辑关系，因此，信号响应速度快。

具体地，通过串联驱动，实现的二乘二取二安全与门是一票否决，只要CPUA和CPUB有任何异常，如存在任何不一致，表决结果就不同，则安全继电器立即导向安全侧。以刹车为例而言，只要有一个输出刹车，就立即刹车。双机比较的安全性冗余结构的原理，在极短的时间间隔内，两台计算机同时出错并且错误呈现同一种模式的概率几乎为零，从而保证最高的安全性。

2)信号采用恒流镜像传输，恒流工作，没有过流，也没有欠流；没有过压，也没有欠压。各个环节都没有浪涌，也就没有浪涌干的扰现象，和破坏现象，各个元件就不会损坏。输入也能匹配光电隔离器件的发光二极管的光电转换特性，恒流负载元件用恒流驱动，恒流输出也能满足励磁线圈的电流驱动特性。没有电压和电流波动的不稳定因素，各个部分均衡工作，安全稳定，从而提高器件寿命和设备安全。另外，信号镜像映射传递，具有抗共模干扰，抗温度漂移优势。

3)在输出安全继电器的隔离变压器的激励线圈采用恒流驱动，和电感线圈的电流感性特性相适应，提供恒定电流，防止过流损坏线圈，从而提高器件寿命，并能防止过流引起变压器磁芯磁饱和，失去磁性。恒流驱动没有电压驱动时的浪涌电流的过大冲击，不会造成系统初始化时的过电流，激励线圈不会过流发热损坏。

例如，驱动输出线圈的电流源电路采用倒置达林顿结构，基极发射极电压低(0.6-0.7v电压驱动)，便于选择对称三极管来构成镜像电流源，倒置达林顿驱动能够满足大电流负载的需要。安全与门的体积小，使用方便。恒流是局部脉冲恒流，有信号时恒流，没信号时没有电流，由输入信号的占空比决定。电流驱动安全继电器激励线圈输出，输出功率大，能够驱动各个使用场景的继电器负载。

4)采用一路安全独立电源，集中供电，没有一般的分布电压驱动型电路需要DC/DC转换的缺点，也没有DC/DC变换的高频电流脉冲控制信号，也就没有谐波辐射，从而避免电路相互干扰，电磁兼容性好。

5)采用两路动态脉冲控制信号同步输出，保持时间同步。保证两路不同的表决信号动态、按时间节拍输出脉冲控制信号，输入到安全与门。在输入短路或者开路时，保证信号的输入是安全的，不会有输出，信号的输出是安全的。安全控制系统的局部输入输出是安全的才能保证整体是安全的，从而极大提高了安全性。

根据本实用新型的二乘二取二输出接口电路，具有两组输出同步的安全与门输出电路，通过具有串联逻辑关系的驱动结实现安全与电路，采用一票否决的表决方式，具有易于同步、信号响应速度快、安全性及可靠性高的优点。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种二乘二取二输出接口电路，其特征在于，包括：两组安全与门输出电路，所述两组安全与门输出电路的输出同步；

所述安全与门输出电路包括第一控制模块、第二控制模块、安全与门和安全继电器，所述安全继电器的至少一个输出触点串联于外部的负载继电器的正负极之间，所述两组安全与门输出电路中的两个所述安全继电器对应的所述输出触点并联；

所述第一控制模块，输出第一脉冲控制信号；

所述第二控制模块，与所述第一控制模块相连，输出第二脉冲控制信号；

所述安全与门包括：级联串接的第一光电耦合器和第二光电耦合器；

所述第一光电耦合器，与所述第一控制模块相连，可接收所述第一脉冲控制信号，当所述第一脉冲控制信号为高电平时，导通；

所述第二光电耦合器，与所述第二控制模块相连，可接收所述第二脉冲控制信号，当所述第二脉冲控制信号为高电平时，导通，并当所述第一光电耦合器也导通时，输出驱动信号；

所述安全继电器，与所述安全与门相连，接收所述驱动信号，并根据所述驱动信号接通所述安全继电器的所述至少一个输出触点。

2.根据权利要求1所述的二乘二取二输出接口电路，其特征在于，所述第一控制模块包括第一控制器和第一表决器，所述第二控制模块包括第二控制器和第二表决器，所述第一控制器和所述第二控制器的输出同步；

所述第一控制器，输出第一运算结果；

所述第一表决器，与所述第一控制器相连，对所述第一运算结果进行表决，得到所述第一脉冲控制信号；

所述第二控制器，输出第二运算结果；

所述第二表决器，与所述第二控制器相连，对所述第二运算结果进行表决，得到所述第二脉冲控制信号。

3.根据权利要求1所述的二乘二取二输出接口电路，其特征在于，所述安全与门输出电路还包括：

看门狗电源模块，分别与所述第一控制模块、第二控制模块和安全与门相连，可接收所述第一脉冲控制信号或所述第二脉冲控制信号，当所述第一脉冲控制信号和所述第二脉冲控制信号均为高电平时，为所述安全与门提供工作电源。

4.根据权利要求3所述的二乘二取二输出接口电路，其特征在于，所述安全与门输出电路还包括：

采样模块，分别与所述第一控制模块、第二控制模块和安全继电器相连，可对所述安全继电器的所述至少一个输出触点的状态进行采样，生成采样信号，并将所述采样信号分别输入至所述第一控制模块和所述第二控制模块；

所述第一控制模块可根据所述采样信号，生成所述第一脉冲控制信号；

所述第二控制模块可根据所述采样信号，生成所述第二脉冲控制信号。

5.根据权利要求4所述的二乘二取二输出接口电路，其特征在于，所述第一光电耦合器包括：第一恒流源、第一发光二极管和第一光敏三极管，所述第二光电耦合器包括：第二恒流源、第二发光二极管和第二光敏三极管；

所述第一恒流源的输入端与所述第一控制模块连接，所述第一恒流源的正极与所述第一发光二极管的阴极连接，所述第一恒流源的负极接地，所述第一发光二极管的阳极与所述看门狗电源模块连接，所述第一光敏三极管的集电极与所述看门狗电源模块连接，所述第一光敏三极管的发射极与所述第二发光二极管的阳极连接；

所述第二恒流源的输入端与所述第二控制模块连接，所述第二恒流源的正极与所述第二发光二极管的阴极连接，所述第二恒流源的负极接地，所述第二光敏三极管的集电极与所述看门狗电源模块连接，所述第二光敏三极管的发射极与所述安全继电器连接。

6.根据权利要求5所述的二乘二取二输出接口电路，其特征在于，所述第一恒流源包括：第一电阻、第一NPN型晶体管、第二NPN型晶体管、第二电阻和第三电阻，所述第二恒流源包括：第四电阻、第三NPN型晶体管、第四NPN型晶体管、第五电阻和第六电阻；

所述第一电阻的第一端与所述第一控制模块连接，所述第一电阻的第二端与所述第一NPN型晶体管的集电极连接，所述第一NPN型晶体管的基级分别与所述第一NPN型晶体管的集电极和所述第二NPN型晶体管的基级连接，所述第一NPN型晶体管的发射极与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端接地，所述第二NPN型晶体管的集电极与所述第一发光二极管的阴极连接，所述第二NPN型晶体管的发射极与所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端接地；

所述第四电阻的第一端与所述第二控制模块连接，所述第四电阻的第二端与所述第三NPN型晶体管的集电极连接，所述第三NPN型晶体管的基级分别与所述第三NPN型晶体管的集电极和所述第四NPN型晶体管的基级连接，所述第三NPN型晶体管的发射极与所述第五电阻的第一端连接，所述第五电阻的第二端接地，所述第四NPN型晶体管的集电极与所述第二发光二极管的阴极连接，所述第四NPN型晶体管的发射极与所述第六电阻的第一端连接，所述第六电阻的第二端接地。

7.根据权利要求4所述的二乘二取二输出接口电路，其特征在于，所述安全继电器包括：第三恒流源、脉冲变压器和所述输出触点；

所述第三恒流源的输入端与所述安全与门连接，所述第三恒流源的正极与所述脉冲变压器的第一原边绕组的第一端连接，所述第三恒流源的负极接地；

所述脉冲变压器的所述第一原边绕组的第二端与所述看门狗电源模块连接，所述脉冲变压器的副边绕组的第一端与所述输出触点的第一端连接，所述脉冲变压器的所述副边绕组的第二端与所述输出触点的第二端连接。

8.根据权利要求7所述的二乘二取二输出接口电路，其特征在于，所述安全继电器还包括：第一二极管；

所述脉冲变压器的第二原边绕组的第一端接地，所述脉冲变压器的所述第二原边绕组的第二端与所述第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极与所述看门狗电源模块连接。

9.根据权利要求7所述的二乘二取二输出接口电路，其特征在于，所述第三恒流源包括：第七电阻、第五NPN型晶体管、第六NPN型晶体管、第一PNP型晶体管、第八电阻和第九电阻；

所述第七电阻的第一端与所述安全与门连接，所述第七电阻的第二端与所述第五NPN型晶体管的集电极连接，所述第五NPN型晶体管的基级分别与所述第五NPN型晶体管的集电极和所述第六NPN型晶体管的基级连接，所述第五NPN型晶体管的发射极与所述第八电阻的第一端连接，所述第八电阻的第二端接地，所述第六NPN型晶体管的集电极与所述第一PNP型晶体管的基极连接，所述第六NPN型晶体管的发射极与所述第九电阻的第一端连接，所述第九电阻的第二端接地，所述第一PNP型晶体管的发射极与所述脉冲变压器的所述第一原边绕组的第一端连接，所述第一PNP型晶体管的集电极与所述第九电阻的第一端连接。

10.根据权利要求7所述的二乘二取二输出接口电路，其特征在于，所述采样模块包括：第三发光二极管、第三光敏三极管和第十电阻；

所述第三发光二极管的阴极与所述脉冲变压器的所述副边绕组的第一端连接，所述第三发光二极管的阳极与所述第十电阻的第一端连接，所述第十电阻的第二端与所述脉冲变压器的所述副边绕组的第二端连接，所述第三光敏三极管的发射极分别与所述第一控制模块和所述第二控制模块连接，所述第三光敏三极管的集电极分别与所述第一控制模块和所述第二控制模块连接。