CN216565111U - 数字输出电路和数字输出装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数字输出电路和数字输出装置，包括控制器、第一隔离器件、开关电路和第一电平输出电路，通过利用第一隔离器件对电源信号和地进行隔离，再利用控制器控制开关电路导通，从而控制第一电平输出电路输出高电平信号或低电平信号，通过利用第一隔离器件对电源信号和地进行隔离，可以有效降低输入电源信号及外部环境的干扰，使得第一电平输出电路可以输出高可靠性的电平信号。

Description

数字输出电路和数字输出装置

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，尤其是涉及一种数字输出电路和数字输出装置。

背景技术

数字输出电路是指将输入的电信号转换为标准的数字信号并输出的电路，现有的数字输出电路一般由控制器、开关电路、输出电路、输出接口组成，控制器控制开关电路的导通和关断，进而控制输出电路向输出接口输出高电平信号或低电平信号，以实现外部设备的控制。

但是，现有的数字电路在传输过程中容易受到外界干扰，使得输出的电平信号产生信号失真，影响外部设备的控制的准确性。

实用新型内容

本实用新型提供了一种数字输出电路和数字输出装置，可以提高输出电平信号的可靠性。

第一方面，本实用新型提供了一种数字输出电路，包括：控制器、第一隔离器件、开关电路和第一电平输出电路；

所述第一隔离器件包括第一隔离输入端、第一隔离输出端、第一接地端和第二接地端，所述第一隔离输入端与电源连接，所述第一隔离输出端与所述开关电路的输入端连接，所述第一接地端与地连接，所述第二接地端输出隔离后的地，所述开关电路的输入端与所述控制器连接，所述开关电路的输出端与第一电平输出电路的输入端连接；

所述第一隔离器件对电源信号和地进行隔离，所述控制器通过控制所述开关电路导通或关断，从而控制所述第一电平输出电路输出高电平信号或低电平信号。

在一个实施例中，还包括设置在所述第一隔离器件和所述开关电路之间的分压电路；

所述分压电路的输入端与所述第一隔离输出端连接，所述分压电路的输出端与所述开关电路的输入端连接。

在一个实施例中，所述分压电路包括分压电阻、第一电容和第二电容；

所述分压电阻的第一端与所述第一隔离输出端连接，所述分压电阻的第二端分别与所述第一电容的第一端和所述第二电容的第一端连接，所述第一电容的第二端和所述第二电容的第二端接地。

在一个实施例中，所述第一电平输出电路包括高电平输出电路和低电平输出电路，所述第一电平输出电路的输出端包括所述高电平输出电路的输出端和所述低电平输出电路的输出端；

所述高电平输出电路的输入端和所述低电平输出电路的输入端分别与所述开关电路的输出端连接。

在一个实施例中，所述开关电路包括开关元件，所述开关元件包括第一驱动端、第一切换端和第二切换端；

所述第一驱动端与控制器连接，所述第一切换端与所述高电平输出电路连接，所述第二切换端与所述低电平输出电路连接。

在一个实施例中，所述数字输出电路还包括第二隔离电路；

所述第二隔离电路包括第二隔离输入端和第二隔离输出端，所述第二隔离输入端与所述控制器连接，所述第二隔离输出端与所述开关电路的输入端连接。

在一个实施例中，所述第二隔离电路包括第一光耦合器，所述第一光耦合器包括第一发光器和第一受光器，所述第二隔离输入端包括所述第一发光器，所述第二隔离输出端包括所述第一受光器。

在一个实施例中，还包括第一保险丝，所述第一保险丝与所述第一电平输出电路的输出端连接。

在一个实施例中，还包括第二电平输出电路；所述第二电平输出电路包括第二保险丝、瞬态抑制二极管、二极管、第一滤波电容和第二滤波电容；

所述第二保险丝的第一端与一可调电源连接，所述第二保险丝的第二端分别与所述瞬态抑制二极管的负极和所述二极管的正极连接，所述瞬态抑制二极管的正极接地；所述二极管的负极分别与所述第一滤波电容的第一端和所述第二滤波电容的第一端连接，所述第一滤波电容的第二端和所述第二滤波电容的第二端接地；

其中，所述二极管的负极作为第二电平输出电路的输出端，用于输出与所述可调电源对应的电平信号。

第二方面，本实用新型提供了一种数字输出装置，包括信号输出接口和如上述任一项所述的数字输出电路；

所述信号输出接口与所述数字输出电路的输出端连接。

在本实用新型的实施例中，通通过利用第一隔离器件对电源信号和地进行隔离，再利用控制器控制开关电路导通，从而控制第一电平输出电路输出高电平信号或低电平信号，通过利用第一隔离器件对电源信号和地进行隔离，可以有效降低输入电源信号及外部环境的干扰，使得第一电平输出电路可以输出高可靠性的电平信号。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例中的数字输出电路的结构示意图；

图2是本实用新型一个实施例中的数字输出电路的电路图；

图3是本实用新型另一个实施例中的数字输出电路的结构示意图；

图4是本实用新型另一个实施例中的数字输出电路的结构示意图；

图5是本实用新型另一个实施例中的第二电平输出电路的电路图；

图6是本实用新型一个实施例中的数字输出装置10的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型方式作进一步地详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“若干个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在 A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

请参阅图1，本实用新型提供了一种数字输出电路，包括：控制器100、第一隔离器件 200、开关电路300和第一电平输出电路400；

第一隔离器件200包括第一隔离输入端210、第一隔离输出端220、第一接地端230和第二接地端240，第一隔离输入端210与电源连接，第一隔离输出端220与开关电路300的输入端连接，所述第一接地端230与地GND连接，所述第二接地端240输出隔离后的地EGND，开关电路300的输入端与所述控制器100连接，所述开关电路300的输出端与第一电平输出电路400的输入端连接；

第一隔离器件200可以是光耦、变压器或继电器等隔离元件组成的可用于抑制噪声干扰的隔离电路模块。优选地，第一隔离器件200可以为具备较高隔离电压的隔离式DC-DC电压转换芯片，通过利用隔离式DC-DC电压转换芯片对电源信号和地进行隔离，从而避免由于外部机械设备、高频设备、火花机等大负荷的启动和停止导致的外部干扰，提高数字输出电路的可靠性。

第一隔离器件200对电源信号和地进行隔离，所述控制器100通过控制所述开关电路300 导通或关断，从而控制所述第一电平输出电路400输出高电平信号或低电平信号。

在一个实施例中，开关电路300可以包括导通开关，当该导通开关接收到控制器100的控制信号导通时，电平信号经该导通开关输出至第一电平输出电路进行输出；在另一个实施例中，开关电路300可以包括MOS管、三极管或继电器等开关元件，该开关元件的一个切换端用于导通电源和第一电平输出电路400，当该开关元件接收到控制器100的控制信号时，该开关元件的切换端导通，第一电平输出电路400输出电平信号。

第一电平输出电路400根据开关电路300的导通和关断，从而输出高电平信号或低电平信号。具体地，当开关电路300为导通状态，第一电平输出电路400输出高电平信号，当开关电路300为关断状态，第一电平输出电路400输出低电平信号；在另一个实施例中，也可以是当开关电路300为导通状态，第一电平输出电路400输出低电平信号，当开关电路300为关断状态，第一电平输出电路400输出高电平信号。

本实施例的工作原理如下：

电源输入的信号经过第一隔离器件进行隔离后输出至开关电路，当控制器控制开关电路导通时，第一电平输出电路输出调整后的高电平信号，当控制器控制开关电路关断时，第一电平输出电路输出低电平信号；或者，当控制器控制开关电路导通时，第一电平输出电路输出低电平信号，当控制器控制开关电路关断时，第一电平输出电路输出调整后的高电平信号。

在本实用新型的实施例中通过利用第一隔离器件对电源信号和地进行隔离，再利用控制器控制开关电路导通，从而控制第一电平输出电路输出高电平信号或低电平信号，通过利用第一隔离器件对电源信号和地进行隔离，可以有效降低输入电源信号及外部环境的干扰，使得第一电平输出电路可以输出高可靠性的电平信号。

在一个实施例中，数字输出电路还包括设置在第一隔离器件200和开关电路300之间的分压电路；

分压电路的输入端与第一隔离输出端220连接，所述分压电路的输出端与开关电路300 的输入端连接。

分压电路可以为电阻、电感和/或电容组成的分压电路，用于对经过第一隔离器件200进行隔离后的电压信号进行分压，具体地，该分压电路调整的是第一电平输出电路所要输出的高电平信号，可以根据用户设定的目标电平信号和电源信号，确定分压电路需要调整的电压增益，使得在控制器控制开关电路导通之后，第一电平输出电路400可以输出可与不同的外部设备进行适配的目标电平信号，以满足用户的生产和使用需求。其中，目标电平信号可以根据该数字输出电路所要连接外部设备确定。

如图2所示，在一个实施例中，第一隔离器件200为隔离式电压转换芯片UUA1，数字输出电路包括电容C1-C3和电阻R1-R3，分压电路220包括电阻R4和电容C4-C5。

其中，隔离式电压转换芯片UUA1为隔离式DC-DC电压转换芯片UCC12040。隔离式DC-DC电压转换芯片UCC12040是一款具有3KV隔离电压的直流/直流转换器，可以为需要偏置电源及稳定输出电压的电路提供有效的隔离电源，该芯片具有低电磁干扰(EMI)、高效率的特点，可以有效避免外部设备对数字输出电路的干扰。

隔离式电压转换芯片UUA1的GNDP端与电容C2的第二端和电容C3的第二端连接，电容C2的第一端和电容C3的第一端连接5V电源，隔离式电压转换芯片UUA1的SYNC端通过电阻R3连接5V电源，隔离式电压转换芯片UUA1的SYNC_OK端通过电阻R2连接5V 电源，隔离式电压转换芯片UUA1的EN端通过电阻R1连接5V电源，隔离式电压转换芯片 UUA1的EN端通过电容C1接地，隔离式电压转换芯片UUA1的VINP端连接5V电源，隔离式电压转换芯片UUA1的NC1-NC6端、GNDS1-GNDS3端接地，隔离式电压转换芯片 UUA1的SEL端与电阻R4的第一端连接，隔离式电压转换芯片UUA1的VISO端分别与电容C4的第一端和电容C5的第一端连接，电阻R4的第二端分别与电容C4的第一端和电容 C5的第一端连接，电容C4的第二端和电容C5的第二端接地。

在本申请实施例中，电阻R4的阻值为0R，此时，分压电路的输出端5VS_ISO输出5V的电压信号至开关电路300，当开关电路300导通时，第一电平输出电路400可输出5V的电平信号至外部设备。在其它实施例中，用户可以根据外部设备的驱动需求或实际的生产需求，通过调整电阻R4的阻值，使得分压电路的输出端5VS_ISO不同大小的电压信号至开关电路300，从而在开关电路300导通时，令第一电平输出电路400输出不同幅值的电平信号(例如3.3V的电平)至外部设备。

通过利用隔离式电压转换芯片对电源进行隔离，从而避免由于外部机械设备、高频设备、火花机等大负荷的启动和停止导致的外部干扰，提高电源的稳定性和可靠性，通过利用电阻等分压元件调整电源输出的电压信号，从而改变数字输出电路输出的电平信号，使之更符合用户的生成和使用需求。

如图3所示，在一个实施例中，开关电路300包括开关元件310，开关元件310包括第一驱动端311、第一切换端312和第二切换端313；所述第一电平输出电路4包括高电平输出电路410和低电平输出电路420；

所述第一驱动端311与控制器1连接，所述第一切换端312与所述高电平输出电路410 连接，所述第二切换端313与所述低电平输出电路420连接。

所述第一电平输出电路4的输出端包括所述高电平输出电路410的输出端和所述低电平输出电路420的输出端。

其中，开关元件310可以是继电器、三级管、MOS管等开关元件。

控制器100向开关元件310输出控制信号，开关元件310根据该控制信号控制第一切换端312或第二切换端313导通，从而使得高电平输出电路410或低电平输出电路420导通，第一电平输出电路400输出高电平信号或低电平信号。

如图4所示，在一个实施例中，数字输出电路还包括第二隔离电路500；

第二隔离电路500包括第二隔离输入端510和第二隔离输出端520，第二隔离输入端510 与第一隔离元件200的第一隔离输出端220连接，第二隔离输出端520与开关电路300的输入端连接。

第二隔离电路500可以是光耦、变压器或继电器等隔离元件组成的隔离电路，可用于抑制噪声干扰，提高输出电平信号的准确性。

在一个实施例中，第二隔离电路500包括第一光耦合器，所述第一光耦合器包括第一发光器和第一受光器，所述第二隔离输入端包括所述第一发光器，所述第二隔离输出端包括所述第一受光器。

当控制器100输出高电平信号时，第一光耦合器导通，第二隔离输出端输出高电平信号至开关电路300，当控制器100输出低电平信号时，第一光耦合器关断，第二隔离输出端输出低电平信号至开关电路300。

在一个优选的实施例中，该数字输出电路还包括第一保险丝，第一保险丝与第一电平输出电路的输出端连接，保险丝用于对数字输出电路输出端的电流进行限流，提高数字输出电路的安全性。

如图5所示，在一个实施例中，数字输出电路还包括第二电平输出电路；第二电平输出电路包括第二保险丝F1、瞬态抑制二极管TVS、二极管D1、第一滤波电容C7和第二滤波电容C6；

所述第二保险丝F1的第一端与一可调电源POW_EXT连接，所述第二保险丝F1的第二端分别与所述瞬态抑制二极管TVS的负极和所述二极管D1的正极连接，所述瞬态抑制二极管TVS的正极接地；所述二极管D1的负极分别与所述第一滤波电容C7的第一端和所述第二滤波电容C6的第一端连接，所述第一滤波电容C7的第二端和所述第二滤波电容C6的第二端接地；

其中，所述二极管D1的负极作为第二电平输出电路的输出端，用于输出与所述可调电源POW_EXT对应的高电平信号。

可调电源为可调节输出电流和电压的电源，其输出的电压信号或电流信号可以根据用户的生产和使用需求进行设定。第二保险丝F1用于对可调电源POW_EXT进行限流保护，TVS 管用于对可调电源POW_EXT进行过压保护，以防止可调电源POW_EXT电压过高影响电路的安全性；二极管D1防止电流倒灌，第一滤波电容C7和第二滤波电容C6对第二电平输出电路的信号进行滤波。

本实用新型的第二电平输出电路通过利用可调电源实现多路电平信号的输出，以满足用户的生产和使用需求，并且，还通过设置保险丝、TVS管和二极管D1等元件以有效抑制浪涌电流和反向电流，提高输出电平信号的准确性和电路的安全性。

如图6所示，在一个实施例中，本使用新型还提供了一种数字输出装置10，包括信号输出接口11和如上述任一项所述的数字输出电路12；

信号输出接口11与数字输出电路12的输出端连接。

本实用新型所述数字输出电路及装置具有以下优点：

1、输出电平信号可以根据外部设备进行灵活配置，可以更加适应工业生产和使用需求；

2、可以对系统电源和控制器的控制信号进行隔离，可有效避免外部设备干扰；

3、可以利用第一电平输出电路和第二电平输出电路以现多路电平信号的输出；

4、设置有保险丝、TVS管和二极管D1等元件对输出电平信号进行电路保护，提高电路可靠性。

本实用新型并不局限于上述实施方式，如果对本实用新型的各种改动或变形不脱离本实用新型的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变形。

Claims (10)

1.一种数字输出电路，其特征在于，包括：控制器、第一隔离器件、开关电路和第一电平输出电路；

所述第一隔离器件包括第一隔离输入端、第一隔离输出端、第一接地端和第二接地端，所述第一隔离输入端与电源连接，所述第一隔离输出端与所述开关电路的输入端连接，所述第一接地端与地连接，所述第二接地端输出隔离后的地，所述开关电路的输入端与所述控制器连接，所述开关电路的输出端与第一电平输出电路的输入端连接；

所述第一隔离器件对电源信号和地进行隔离，所述控制器通过控制所述开关电路导通或关断，从而控制所述第一电平输出电路输出高电平信号或低电平信号。

2.根据权利要求1所述的数字输出电路，其特征在于：还包括设置在所述第一隔离器件和所述开关电路之间的分压电路；

所述分压电路的输入端与所述第一隔离输出端连接，所述分压电路的输出端与所述开关电路的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的数字输出电路，其特征在于：所述分压电路包括分压电阻、第一电容和第二电容；

所述分压电阻的第一端与所述第一隔离输出端连接，所述分压电阻的第二端分别与所述第一电容的第一端和所述第二电容的第一端连接，所述第一电容的第二端和所述第二电容的第二端接地。

4.根据权利要求1所述的数字输出电路，其特征在于：所述第一电平输出电路包括高电平输出电路和低电平输出电路，所述第一电平输出电路的输出端包括所述高电平输出电路的输出端和所述低电平输出电路的输出端；

所述高电平输出电路的输入端和所述低电平输出电路的输入端分别与所述开关电路的输出端连接。

5.根据权利要求4所述的数字输出电路，其特征在于：所述开关电路包括开关元件，所述开关元件包括第一驱动端、第一切换端和第二切换端；

所述第一驱动端与控制器连接，所述第一切换端与所述高电平输出电路连接，所述第二切换端与所述低电平输出电路连接。

6.根据权利要求1所述的数字输出电路，其特征在于：所述数字输出电路还包括第二隔离电路；

所述第二隔离电路包括第二隔离输入端和第二隔离输出端，所述第二隔离输入端与所述控制器连接，所述第二隔离输出端与所述开关电路的输入端连接。

7.根据权利要求6所述的数字输出电路，其特征在于：所述第二隔离电路包括第一光耦合器，所述第一光耦合器包括第一发光器和第一受光器，所述第二隔离输入端包括所述第一发光器，所述第二隔离输出端包括所述第一受光器。

8.根据权利要求1所述的数字输出电路，其特征在于：还包括第一保险丝，所述第一保险丝与所述第一电平输出电路的输出端连接。

9.根据权利要求1-8任一项所述的数字输出电路，其特征在于：还包括第二电平输出电路；所述第二电平输出电路包括第二保险丝、瞬态抑制二极管、二极管、第一滤波电容和第二滤波电容；

所述第二保险丝的第一端与一可调电源连接，所述第二保险丝的第二端分别与所述瞬态抑制二极管的负极和所述二极管的正极连接，所述瞬态抑制二极管的正极接地；所述二极管的负极分别与所述第一滤波电容的第一端和所述第二滤波电容的第一端连接，所述第一滤波电容的第二端和所述第二滤波电容的第二端接地；

其中，所述二极管的负极作为第二电平输出电路的输出端，用于输出与所述可调电源对应的电平信号。

10.一种数字输出装置，其特征在于，包括信号输出接口和如权利要求1-9任一项所述的数字输出电路；

所述信号输出接口与所述数字输出电路的输出端连接。

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