CN216531861U - 基于恒流驱动芯片的光电控制继电器矩阵模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于恒流驱动芯片的光电控制继电器矩阵模块，包括：依次通过SPI通信控制连接的若干LED恒流驱动芯片，每一LED恒流驱动芯片连接有若干光耦继电器，每一光耦继电器均与外部电源VDD连接构成控制回路。本实用新型的有益效果：功耗低并且响应快，信号的传输不会有抖动尖峰电压。各LED恒流驱动芯片依次通过SPI通信协议连接，是全双工通信方式，收发互不干扰，保证可靠稳定的数据传输。LED恒流驱动芯片能对各驱动端进行控制，数据输出端DO会将LED恒流驱动芯片的缓存器的数据传送回单片机，单片机根据传送回来的二进制编码判断通道的状态是否正确。可减少PCB的面积，实现机台的小型化。可以节省大量IO口，使固件编程更加简单。

Description

基于恒流驱动芯片的光电控制继电器矩阵模块

技术领域

本实用新型涉及继电器矩阵模块控制的技术领域，特别涉及一种基于恒流驱动芯片的光电控制继电器矩阵模块。

背景技术

在测试应用中，常需要进行多路信号的控制，并且对于数模信号的隔离要求很高。从而，衍生出了许多各式各样的控制模块。但是，控制信号越多，控制模块的设计难度就越高，成本和设计时间不断上升，并且现有的许多控制模块对于测试精度高的测试要求并不能满足。

目前常用的控制模块是使用多通道电子开关芯片或者大规模机械继电器矩阵来实现多路信号的控制。多通道电子开关芯片具有控制灵活，可扩展性强的优点，常使用I2C通信协议进行IO扩展。大规模继电器矩阵通过多路单片机输出IO控制，或者，先I2C扩展出IO再进行控制，其优点是导通阻值小。

但是，这两种控制方式都有一定缺陷：多通道电子开关芯片的缺点是电子开关导通阻值比较大，对于线路阻抗要求低于一定值的设计存在限制，同时，多通道电子开关芯片由于控制端与输出端并没有隔离，容易产生卡死，闩锁等情况，对PCB设计要求高。大规模机械继电器矩阵的缺点是因为其驱动端是线圈，驱动电压较高，功耗较高，线圈产生的磁感应电压会影响电路的稳定性，而且，PCB设计面积大。

实用新型内容

为解决现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种基于恒流驱动芯片的光电控制继电器矩阵模块。

为实现上述目的，本实用新型提出的基于恒流驱动芯片的光电控制继电器矩阵模块，包括：依次通过SPI通信控制连接的若干LED恒流驱动芯片，每一LED恒流驱动芯片连接有若干光耦继电器，每一光耦继电器均与外部电源VDD连接构成控制回路。

进一步地，LED恒流驱动芯片为STP16CP系列的低压十六位LED恒流驱动芯片。

进一步地，LED恒流驱动芯片上包括十六个LED驱动引脚，若干光耦继电器分别与十六LED驱动引脚一一对应，且每一LED驱动引脚与其对应的光耦继电器中的输入电路中的发光二极管的负极连接。光耦继电器中的输入电路中的发光二极管的正极与外部电源VDD连接构成控制回路。

进一步地，外部电源VDD为5V电压。

进一步地，每一LED恒流驱动芯片与其对应的若干光耦继电器之间还串联有LED状态指示灯。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：使用LED恒流驱动芯片驱动光耦继电器，功耗低并且响应快，而且对于信号的传输不会有抖动尖峰电压。各LED恒流驱动芯片依次通过SPI通信协议连接，是全双工通信方式，收发互不干扰，保证可靠稳定的数据传输。LED恒流驱动芯片的数字输入端DI收到二进制编码指令后能对各驱动端进行控制，数据输出端DO会将LED恒流驱动芯片的缓存器的数据传送回单片机，单片机根据传送回来的二进制编码判断通道的状态是否正确。可减少PCB layout的面积，实现机台的小型化设计。对于信号控制比较多的应用，该模块可以节省大量IO口，使固件编程更加简单。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例的整体电路结构原理图；

图2为本实用新型一实施例中LED恒流驱动芯片的电路原理图；

图3为本实用新型一实施例中光耦继电器的电路原理简图；

本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

本实用新型提出一种基于恒流驱动芯片的光电控制继电器矩阵模块。

参照图1-3，图1为本实用新型一实施例的整体电路结构原理图，图2为本实用新型一实施例中LED恒流驱动芯片的电路原理图，图3为本实用新型一实施例中光耦继电器的电路原理简图。

如图1-3所示，在本实用新型实施例中，该基于恒流驱动芯片的光电控制继电器矩阵模块，包括：依次通过SPI通信控制连接的若干LED恒流驱动芯片，LED恒流驱动芯片为STP16CP系列的低压十六位LED恒流驱动芯片，具体型号可以为STP16CP05，也可以是STP16CP系列的其它型号。

STP16CP系列的低压十六位LED恒流驱动芯片上包括十六个LED驱动引脚，每个LED驱动引脚上均连接有一个光耦继电器，光耦继电器采用型号为PS7802A的固态继电器。每个LED驱动引脚与其对应的光耦继电器中的输入电路中的发光二极管的负极连接，每个光耦继电器中的输入电路中的发光二极管的正极与外部电源VDD连接构成控制回路，当外部的单片机发送二进制编码指令给LED恒流驱动芯片后，LED恒流驱动芯片的十六个LED驱动引脚对应输出高电平或低电平，从而实现各控制回路的关断或导通，实现通过LED恒流驱动芯片来控制多个光耦继电器通断，进而控制各路控制信号的通断。

进一步地，在本实施例中，为保证光耦继电器能正常工作，外部电源VDD设置为5V电压。

进一步地，在本实施例中，为方便直观的查看各路信号的通断情况，每一LED恒流驱动芯片与其对应的若干光耦继电器之间还串联有LED状态指示灯。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、使用LED恒流驱动芯片驱动光耦继电器，功耗低并且响应快，而且对于信号的传输不会有抖动尖峰电压。

2、只需要改变LED恒流驱动芯片配置的电阻R101的阻值，即可灵活设置驱动电流，使用灵活。

3、各LED恒流驱动芯片依次通过SPI通信协议连接，是全双工通信方式，收发互不干扰，保证可靠稳定的数据传输。LED恒流驱动芯片的数字输入端DI收到二进制编码指令后能对16个驱动端进行控制，数据输出端DO会将LED恒流驱动芯片的缓存器的数据传送回单片机，单片机根据传送回来的二进制编码判断通道的状态是否正确。而且，通过SPI通信协议连接，LED恒流驱动芯片的控制输入输出口还可实现数据“推挤”，即第一个16位二进制数据缓存在LED恒流驱动芯片的缓存器中，控制对应的16个通道导通，当第二个16位二进制数据进入缓存位时，第一个数据将从DO输出，于是，若将此推出的数据用来控制下一个LED恒流驱动芯片，就能实现链式控制，最后，还能将输出的数据传回单片机，对数据进行比对，判断每个继电器的状态是否正确或者数据传输是否正确。

4、可减少PCB layout的面积，实现机台的小型化设计。对于信号控制比较多的应用，该模块可以节省大量IO口，使固件编程更加简单。

5、可方便的监测所有控制通道的实际状态，比如发送指令0x000F,旨在控制S0～S3通道工作，但是，回传回来的指令是0x000E,通过程序对比判断，其中有一个继电器没有工作。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于恒流驱动芯片的光电控制继电器矩阵模块，其特征在于，包括：依次通过SPI通信控制连接的若干LED恒流驱动芯片，每一所述LED恒流驱动芯片连接有若干光耦继电器，每一所述光耦继电器均与外部电源VDD连接构成控制回路。

2.如权利要求1所述的基于恒流驱动芯片的光电控制继电器矩阵模块，其特征在于，所述LED恒流驱动芯片为STP16CP系列的低压十六位LED恒流驱动芯片。

3.如权利要求2所述的基于恒流驱动芯片的光电控制继电器矩阵模块，其特征在于，所述LED恒流驱动芯片上包括十六个LED驱动引脚，若干所述光耦继电器分别与十六所述LED驱动引脚一一对应，且每一所述LED驱动引脚与其对应的所述光耦继电器中的输入电路中的发光二极管的负极连接；所述光耦继电器中的输入电路中的发光二极管的正极与外部电源VDD连接构成控制回路。

4.如权利要求3所述的基于恒流驱动芯片的光电控制继电器矩阵模块，其特征在于，所述外部电源VDD为5V电压。

5.如权利要求1-4任一项所述的基于恒流驱动芯片的光电控制继电器矩阵模块，其特征在于，所述每一所述LED恒流驱动芯片与其对应的若干光耦继电器之间还串联有LED状态指示灯。

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