CN215599559U

CN215599559U - 一种隔离电路及汽车生产线现场信号处理电路

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Publication number: CN215599559U
Application number: CN202122099589.3U
Authority: CN
Inventors: 于韶东; 刘乐翔; 项学良; 解品星; 黄鹏云
Original assignee: Yantai Dongyue Runhe Industrial Co ltd Tonghe Branch
Current assignee: Yantai Dongyue Runhe Industrial Co ltd Tonghe Branch
Priority date: 2021-09-01
Filing date: 2021-09-01
Publication date: 2022-01-21
Anticipated expiration: 2031-09-01

Abstract

本实用新型公开了一种隔离电路，隔离电路包括光耦合器、三极管；光耦合器U5的2脚通过电阻R24连接第一电源，光耦合器U5的3脚连接至三极管Q7的3脚，光耦合器U5的8脚连接第二电源，且光耦合器U5的8脚通过并联的电容C6和二极管D13连接光耦合器U5的5脚，光耦合器U5的5脚接地，光耦和器U5的脚6和脚7连接；三极管Q7的3脚集电极通过电阻R23连接5V电源，三极管Q7的1脚基极和2脚发射极之间并联连接有稳压二极管Z1和电阻R22，三极管Q7的2脚发射极接地。本实用新型的隔离电路抑制浪涌电流对后级电路的影响，防止开关管频繁通断产生的尖峰电压对前级电路的影响。本实用新型还公开了一种汽车生产线现场信号处理电路。

Description

一种隔离电路及汽车生产线现场信号处理电路

技术领域

本实用新型涉及集成电路领域，尤其涉及一种隔离电路及汽车生产线现场信号处理电路。

背景技术

ARMORSTART(阿莫斯达)分布式电机控制器是一种用于机旁控制架构的多用途、精密的控制器，该控制器对I/O、通讯、电机和控制电源应用了速断功能，同时提供多种通讯选项。DeviceNet(设备网络)是一种用在自动化技术的现场总线标准。BK(Break Code，解码)模块主要作用是ARMORSTART与DEVICENET通讯。BK模块损坏是ARMORSTART主要故障原因。通过对BK模块的剖解以及电路板的检测、原理图的测绘后，发现其故障点相同，损坏元件一致。

参照图1，BK模块主要有1路DEVICENET总线接口，4路输入、2路输出接口；BK模块4路输入接口分别支持NPN与PNP型传感器的使用。图2是1路输入接口原理图，根据原理图所示：当系统设置选用PNP型传感器时，单片机106管脚输出低电平，Q3 MOS管截止，Q5三极管E/B极无工作电压，Q5处于截止状态；24V电源经RP1-3阻排限流、Z4稳压管钳位9V到Q4 MOS管栅极，Q4导通，因其源极接地，所以R35电位为低电位；此时J1二脚输出高电平24V，经R12电阻限流后接到U3光耦的1脚，因U3光耦3脚为低电平，所以该光耦工作；光耦输出端4脚接地，6脚为低电平，Q9三极管基极为0V，发射极为5V，Q9三极管导通，5V电压经109输入至单片机的同时，发光二极管导通，输入指示灯亮起。

当系统设置选用NPN型传感器时，单片机106管脚输出高电平，Q3 MOS管导通，因其源极接地，Q4 MOS管栅极为低电位，Q4截止；Q5三极管基极低电位,发射极高电位，Q5三极管导通。24V经R34电阻限流后接到U3光耦的3脚，U3光耦为双向光耦。此时JI二脚为0V输出，光耦3脚为高电平，所以U3光耦工作。光耦输出端4脚接地，6脚为低电平，Q9三极管基极为0V,发射极为5V，Q9三极管导通，5V电压经109号针输入至单片机的同时，发光二极管导通，输入指示灯亮起。

通过对故障BK模块进行检测，发现故障点相同，都是Z4、RP1、RV4、Q5元件击穿。根据故障现象结合原理图1、图2进行分析，发现该模块电路设计存在严重缺陷，MOS管Q3、Q4在设计上只实现了它的工作状态导通、截止，忽略了整个回路因外界不可控因素存在而带来的安全隐患。MOSFET栅极和源级间，源级和漏级间，栅极和漏级间内部都有等效电容，因为驱动线路走线会有寄生电感，而寄生电感和MOS管的结电容会组成一个LC振荡电路，在驱动上升、下降沿会产生很大的震荡，导致MOS管急剧发热，因为MOS管栅极高输入阻抗的特性，静电或者附近功率线路上的干扰都可能导致MOS管误导通，造成这个回路短路，多个元件击穿。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种隔离电路。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种隔离电路，所述隔离电路包括光耦合器U5、三极管Q7、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电容C6、二极管D13、稳压二极管Z1、第一电源、第二电源；所述光耦合器U5的型号为TIP250；

光耦合器U5的2脚通过电阻R24连接第一电源，光耦合器U5的3脚连接至三极管Q7的3脚，光耦合器U5的8脚连接第二电源，且光耦合器U5的8脚通过并联的电容C6和二极管D13连接光耦合器U5的5脚，光耦合器U5的5脚接地，光耦和器U5的脚6和脚7连接至输出端；

三极管Q7的集电极通过电阻R23连接电源，三极管Q7的发射极接地；稳压二极管Z1和电阻R22一端连接至三极管Q7的基极，稳压二极管Z1和电阻R22的另一端接地；稳压二极管Z1和电阻R22并联连接；电阻R21的一端接入所述三极管Q7的基极，所述电阻R21的另一端连接继电器的输出端。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步地，稳压二极管Z1型号为1SMA4739A，二极管D13型号为SMBJ30A。

进一步地，第一电源电压为5V，第二电源电压为24V。

与现有技术相比，本实用新型具有如下技术效果：

隔离电路包括三极管与TLP250光耦，对后级电路进行隔离，TLP250包含一个光发射二极管和一个集成光探测器，系统选择PNP型或者NPN型传感器时，Q7工作状态为导通或截止，U5的3脚为低电平或者高电平，TP14输出为高电平或者低电平，TP14的输出状态由J7-10的电位高低来决定；隔离电路抑制浪涌电流对后级电路的影响，防止开关管频繁通断产生的尖峰电压对前级电路的影响。

本实用新型还公开了一种汽车生产线现场信号处理电路，包括隔离电路，还包括继电器、后级电路，后级电路包括4路支路，所述支路包括光电耦合器、三极管、电阻、电容、发光二极管、电阻器；

所述支路的光电耦合器的1脚通过电阻一连接输入端一、2脚连接输入端二，所述输入端一与所述输入端二之间并联有电阻器、电容、电阻二，支路光电耦合器的3脚接地，支路光电耦合器的4脚连接三极管的基极；三极管的发射极连接第三电源，集电极通过电阻三接地，集电极输出端连接继电器，输出端和接地端之间连接有电阻四和发光二极管；

所述输入端一为继电器；所述输入端二为隔离电路输出端。

进一步地，所述光电耦合器的型号为TIP126；三极管的型号为2N5401。

进一步地，所述第三电源电压为5V。

采用上述方案的有益效果是：

在后级电路中，去掉了原电路的Q3、Q4，采用2N5401三极管取代原电路中的MUN2111偏置电阻三极管，电路简单直观；当选用PNP型时，TP14为低电平，相对应的三极管工作；当三极管选用NPN型传感器时，TP14为高电平，相对应的三极管工作；当三极管选用NPN型时，TP14为高电平，相对应的三极管工作。

附图说明

图1为原完整的BK模块原理图；

图2为原电路其中1路输入接口原理图；

图3为本实用新型的隔离电路原理图；

图4为本实用新型的TLP250电路原理图；

图5为本实用新型的输入电路原理图；

图6为本实用新型的继电器原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

请参照图3所示一种隔离电路，隔离电路包括光耦合器U5、三极管Q7、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电容C6、二极管D13、稳压二极管Z1、第一电源、第二电源；光耦合器U5的型号为TIP250，参照图4所示TIP250为包含一个GaAlAs光发射二极管和一个集成光探测器的8脚双列封装结构；

光耦合器U5的2脚通过电阻R24连接第一电源，光耦合器U5的3脚连接至三极管Q7的3脚，光耦合器U5的8脚连接第二电源，且光耦合器U5的8脚通过并联的电容C6和二极管D13连接光耦合器U5的5脚，光耦合器U5的5脚接地，光耦和器U5的脚6和脚7连接至输出端TP-14；

三极管Q7的3脚集电极通过电阻R23连接电源，三极管Q7的2脚发射极接地；稳压二极管Z1和电阻R22一端接入三极管Q7的1脚基极和2脚发射极之间，稳压二极管Z1和电阻R22的另一端接地；稳压二极管Z1和电阻R22并联间接；电阻R21的一端接入所述三极管Q7的1脚基极，所述电阻R21的另一端连接继电器J7-10，参照图6。

其中，稳压二极管Z1型号为1SMA4739A，二极管D13型号为SMBJ30A，R22为1万欧姆，R23为1万欧姆，R24为316欧姆，电容C6为104法拉。

三极管Q7选择PNP型，Q7工作状态为导通，U5的3脚为低电平，TP14输出为高电平；三极管Q7选择NPN型，Q7工作状态为截止，U5的3脚为高电平，TP14输出为低电平；TP14的输出状态由输入J7-10的电位高低来决定，以此隔离电路抑制浪涌电流对后级电路的影响，同时防止开关管频繁通断产生的尖峰电压对前级电路的影响。

所述支路的光电耦合器的1脚通过电阻一连接输入端一、2脚连接输入端二，所述输入端一与所述输入端二之间并联有电阻器、电容、电阻二，支路光电耦合器的3脚接地，支路光电耦合器的4脚连接三极管的1脚基极；三极管的2脚发射极连接第三电源5V，3脚集电极通过电阻三接地，3脚集电极输出端连接继电器，输出端和接地端之间连接有电阻四和发光二极管；输入端一为继电器；所述输入端二为隔离电路输出端TP-14。

其中，光电耦合器的型号为TIP126；三极管的型号为2N5401；所述电阻一为3.01千欧姆，所述电阻二为402欧姆，所述电阻三为10千欧姆，所述电阻四为316欧姆。

在后级电路中，去掉了原电路的Q3、Q4，参照图1和图5，因为Q3、Q4在设计上只实现了它的工作状态导通、截止，忽略了整个回路因外界不可控因素存在而带来的安全隐患，MOSFET的栅极和源级间，源级和漏级间，栅极和漏级间内部都有等效电容，因为驱动线路走线会有寄生电感，而寄生电感和MOS管的结电容会组成一个LC振荡电路，在驱动上升、下降沿会产生很大的震荡，导致MOS管急剧发热，因为MOS管栅极高输入阻抗的特性，静电或者附近功率线路上的干扰都可能导致MOS管误导通，造成这个回路短路，多个元件击穿；在后级的电路中，采用2N5401三极管取代原电路中的MUN 2111偏置电阻三极管，电路简单直观；当选用PNP型时，TP14为低电平，相对应的三极管工作；参照图5，当三极管选用NPN型传感器时，TP14为高电平，相对应的三极管工作；当三极管选用NPN型时，TP14为高电平，相对应的三极管工作。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种隔离电路，其特征在于，所述隔离电路包括光耦合器U5、三极管Q7、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电容C6、二极管D13、稳压二极管Z1、第一电源、第二电源；所述光耦合器U5的型号为TIP250；

2.根据权利要求1所述的一种隔离电路，其特征在于，稳压二极管Z1型号为1SMA4739A，二极管D13型号为SMBJ30A。

3.根据权利要求2所述的一种隔离电路，其特征在于，第一电源电压为5V，第二电源电压为24V。

4.一种汽车生产线现场信号处理电路，其特征在于，包括权利要求1-3任意一项所述的隔离电路，还包括继电器、后级电路，所述后级电路包括4路支路，所述支路包括光电耦合器、三极管、电阻、电容、发光二极管、电阻器；

所述输入端一为继电器；所述输入端二为隔离电路输出端。

5.根据权利要求4所述的一种汽车生产线现场信号处理电路，其特征在于，所述光电耦合器的型号为TIP126；三极管的型号为2N5401。

6.根据权利要求4所述的一种汽车生产线现场信号处理电路，其特征在于，所述第三电源电压为5V。