CN215682254U - 用于传输保护信号的隔离电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于传输保护信号的隔离电路，包括光耦，所述光耦的二极管与第一电源同向串联，并与第一开关串联，所述第一开关的控制端为信号输入端，并联第一信号，所述光耦的三极管的一端与第二电源并联，另一端与第一电容一端连接，第一电容的另一端与地端连接，所述第一电容的另一端为信号输出端，输出第三信号。本发明的隔离电路仅在第一信号有效，且光耦正常工作的情形下，第三信号具有信号值，其余状态均为零。电路稳定可靠，避免信号误传输。

Description

用于传输保护信号的隔离电路

技术领域

本发明属于电能变换技术领域，涉及电路保护技术。

背景技术

光耦合器(optical coupler，英文缩写为OC)亦称光电隔离器，简称光耦，以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用。光耦一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管(LED)，使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换，从而起到隔离输入和输出的作用。光耦输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘和抗干扰能力。

在开关电源中，利用光耦构成原副边隔离驱动模块，将原边的开关驱动信号，传输至副边，控制副边的开关器件。安全规范要求电路中任意两个点短路，电路仍然需要保护。然而当光耦的发光二极管的两个脚被短接时，光耦副边连接的电路原件就会不受控，无法保护。

发明内容

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供用于传输保护信号的隔离电路，用于传输保护信号的隔离电路，包括：

光耦，包括一次侧和二次侧；

第一电源，与所述光耦的一次侧串联，

第一开关，与所述光耦的一次侧串联，所述第一开关闭合，所述第一电源驱动所述光耦一次侧导通，向二次侧传输信号；

第一信号，输入至所述第一开关的控制端，驱动所述第一开关导通或者关断；

第二电源，与所述光耦的二次侧串联；

第一电容，与所述光耦的二次侧串联，所述第一电容的第一端与所述光耦的二次侧串联，所述第一电容的第二端输出第二信号。

于本发明一具体实施例中，还包括整流滤波单元，所述整流滤波单元将第二信号整流为第三信号，所述第三信号为直流信号。

于本发明一具体实施例中，所述整流滤波单元包括，第一二极管和第二二极管，所述第一二极管和第二二极管构成半波整流模块。

于本发明一具体实施例中，还包括调制单元，第一信号有效时，所述调制单元输出高电平，否则所述调制单元输出高电平。

于本发明一具体实施例中，所述调制单元包括，第二开关和第三开关，所述第二开关的控制端接受第三信号，所述第三信号为高电平时，所述第二开关导通，所述第二开关的第一端与第二电源的正极连接，所述第二开关的第二端与地端连接，所述第三开关的控制端与所述第二开关的第一端连接，所述第三开关与第二电源串联，所述第三开关第一端与所述第二电源的正极连接，第二端与地端连接，所述三开关的第一端为信号输出端，输出第四信号。

于本发明一具体实施例中，还包括一滤波单元，所述滤波单元与所述第三开关的控制端并联。

于本发明一具体实施例中，所述滤波单元，包括第三电容，所述第三电容并联在所述第三开关控制端之间。

本发明的技术方案中第一信号为待传输的保护信号，第四信号为所述隔离电路的输出信号，所述第四信号仅在第一信号为PWM信号时，所述第四信号为高电平，第一信号为零或者高电平，第四信号均为零，同时，光耦的一次侧或者二次侧短路的时候，第四信号也为零，保证了信号传输的可靠性。

附图说明

图1显示为本发明的隔离电路的第一实施例示意图。

图2显示为本发明的隔离电路的第二实施例示意图。

图3显示为本发明的隔离电路的第三实施例示意图。

图4显示为图3中关键信号的波形示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域的技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供本领域的技术人员了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义。

如图1所示，光耦U1的原边二极管的阳极与电源V1的正极连接，并串联电阻R1，光耦U1的原边二极管同时与开关S1串联，信号V2输入至开关S1的控制端，开关S1的控制端串联电阻R2，起到限流的作用。信号V2即为待传输至副边的信号源。

光耦U1的副边一端串联电源V3，一端串联电容C1，本发明的图1所示的实施例中光耦U1的三极管的发射极与电源V3的正极连接，三极管的集电极与电容C1串联后与地端连接。但是本发明并不以此为限，也可以三极管的集电极与电源V3的正极连接，三极管的发射极与电容C1串联后与地端连接。电容C1的两端并联电阻R3，起到限流的作用。

电容C1具有通交流隔直流的作用。信号V2为PWM波时，信号V4也为频率相同的PWM波，信号V4的幅值与电源V3相同。经过电容C1滤波后信号V5变为交流信号。

当V2为PMW信号时，例如1Khz的PWM信号，则在高电平时，S1导通，导致光耦原边的二极管导通，在低电平时，S1关断，光耦原边的二极管关断，反应到光耦的副边，即副边的三极管处于1Khz的通断状态，因为C1通交的特性，此交流电会通过C1，形成信号V5。

当V2无信号，S1关断，光耦原边二极管无法导通，副边三极管不开启，信号V4无信号，信号V5为零，无信号。

当V2为直流高电平时，S1导通，光耦原边二极管导通，副边三极管开启，信号V4为恒定直流电平，因C1电容隔直特性，信号V5为零，无信号。

将光耦U1原边短路时，光耦U1不导通，光耦U1原边二极管无法导通，副边三极管不开启，则信号V4无信号，信号V5为零，无信号。

将光耦U1副边短路时，信号V4为恒定直流电平，因C1电容隔直特性，信号V5为零，无信号。

综上所述，仅有在信号V2为有效的PWM信号的情形下，信号V5有信号，其余状态均无信号。有效的保证了信号V5的可靠的与信号V2一致，避免误传输。

如图2所示，为本发明的另一实施例，与图1所示实施例不同的是，图2中更包括一整流滤波单元，将信号V5整流为直流信号V7。所述整流滤波单元包括二极管的、二极管D2，在信号V5的正半周，二极管D2导通，信号V7为正，在信号V5的负半周，通过二极管D1续流。本发明所示为一半波整流单元，其他，例如全波整流单元，也可以做为本发明的实施例，本发明并不以此为限。整流滤波单元21更包括电阻R4和电阻R5，起限流的作用。

如图3所示，为本发明的另一实施例，该实施例中，更包括，调制单元32，调制单元32将信号V7进行调制形成信号Vlin，信号Vlin在信号V2为有效的PWM波时，信号Vlin为高电平，幅值与电源V3相同，其余状态均为零。在此状态下，主功率电路即可根据信号Vlin的幅值做出相应的保护动作。例如，信号Vlin为高电平时，主功率电路正常工作；信号Vlin为零时，主功率电路进入保护状态。

所述调制单元32包括开关S2，所述开关S2的控制端连接信号V7，开关S2的第一端经过电阻R7与开关S3的控制端连接，开关S3的控制端同时并联电容C3和电阻R8起到稳压的作用。开关S3的第一端为信号Vlin的输出端，同时与开关S2的第一端并联后与电源V3连接。开关S2和S3的第二端与地端连接。

请再参考图4，为图3中关键点的波形图。

电源V1为幅值为12V的直流电，信号V2为PWM信号，电源V3为幅值为12V的直流电，信号V2高电平时，开关S1导通，光耦U1的三极管导通，信号V4与电源V3连接，为高电平，信号V2低电平时，开关S1关断，光耦U1的三极管关断，信号V4与电源V3断开，幅值为零。信号V4经过电容C1滤波后得到信号V5，信号V5为交流电，幅值大约为6V。经过整流单元31后，得到信号V7，信号V7为直流电，幅值小于6V。并驱动开关S2一直导通，开关S2导通后，信号V8为零，开关S3关断。信号Vlin，即为电源V3的信号，高电平，此时说明信号V2有效，功率电路可以正常工作。其余状态，信号Vlin均为低电平，说明信号V2时效，功率电路需要进入保护状态。

当V2为PMW信号时，例如1Khz的PWM信号，则在高电平时，S1导通，导致光耦U1原边的二极管导通，在低电平时，S1关断，光耦U1原边的二极管关断，反应到光耦U1的副边，即副边的三极管处于1Khz的通断状态，因为C1通交的特性，此交流电会通过C1，然后经过整流二极管D1和D2，在开关S2的控制端出得到高电平，导致开关S2导通，开关S3关断，Vline为高电平，功率电路可正常开启。

当V2无信号，开关S1关断，光耦U1原边二极管无法导通，副边三极管不开启，则开关S2的驱动为低电平，开关S2关断，开关S3控制端高电平，开关S3开通，Vline为低电平，功率电路受保护不工作。

当V2为直流高电平时，开关S1导通，光耦U1原边二极管导通，副边三极管开启，信号V4为恒定直流电平，电容C1隔直特性，开关S2控制端处仍为低电平，开关S2关断，开关S3的控制端与电源V3连接，开关S3导通，信号Vline为低电平，功率电路受保护不工作，

短路光耦U1原边时，光耦U1不导通，光耦U1原边二极管无法导通，副边三极管不开启，则开关S2的控制端为低电平，开关S2关断，开关S3的控制端为高电平，开关S3开通，信号Vline为低电平，功率电路受保护不工作。

短路光耦U1副边时，信号V4与电源V3连接，为恒定直流电平，因电容C1隔直特性，开关S2的控制端处仍为低电平，开关S2关断，开关S3的控制端为高电平，开关S3开通，信号Vline为低电平，功率电路受保护不工作。

综上所述，本发明用于传输保护信号的隔离电路仅在保护信号有效的时候输出高电平，其余任何故障状态均为低电平，特别是能够保证光耦原边或者副边短接的时候，输出低电平的故障信号，避免输出错误信号，造成电路失控。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，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发明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，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.用于传输保护信号的隔离电路，其特征在于，包括：

光耦，包括一次侧和二次侧；

第一电源，与所述光耦的一次侧串联，

第一开关，与所述光耦的一次侧串联，所述第一开关闭合，所述第一电源驱动所述光耦一次侧导通，向二次侧传输信号；

第一信号，输入至所述第一开关的控制端，驱动所述第一开关导通或者关断；

第二电源，与所述光耦的二次侧串联；

第一电容，与所述光耦的二次侧串联，所述第一电容的第一端与所述光耦的二次侧串联，所述第一电容的第二端输出第二信号。

2.根据权利要求1所述的用于传输保护信号的隔离电路，其特征在于：还包括整流滤波单元，所述整流滤波单元将第二信号整流为第三信号，所述第三信号为直流信号。

3.根据权利要求2所述的用于传输保护信号的隔离电路，其特征在于：所述整流滤波单元包括，第一二极管和第二二极管，所述第一二极管和第二二极管构成半波整流模块。

4.根据权利要求2所述的用于传输保护信号的隔离电路，其特征在于：还包括调制单元，第一信号有效时，所述调制单元输出高电平，否则所述调制单元输出高电平。

5.根据权利要求4所述的用于传输保护信号的隔离电路，其特征在于：所述调制单元包括，第二开关和第三开关，所述第二开关的控制端接受第三信号，所述第三信号为高电平时，所述第二开关导通，所述第二开关的第一端与第二电源的正极连接，所述第二开关的第二端与地端连接，所述第三开关的控制端与所述第二开关的第一端连接，所述第三开关与第二电源串联，所述第三开关第一端与所述第二电源的正极连接，第二端与地端连接，所述三开关的第一端为信号输出端。

6.根据权利要求5所述的用于传输保护信号的隔离电路，其特征在于：还包括一滤波单元，所述滤波单元与所述第三开关的控制端并联。

7.根据权利要求6所述的用于传输保护信号的隔离电路，其特征在于：所述滤波单元，包括第三电容，所述第三电容并联在所述第三开关控制端之间。

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