CN217362913U - 一种隔离电路及具有其的电动冲浪板 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种隔离电路及具有其的电动冲浪板，所述隔离电路，包括：供电电源、输入控制单元、电子控制单元ECU和电子调速单元ESC，所述电子控制单元ECU的能量传输部分设置有变压器T1，所述电子控制单元ECU的能量输入端经变压器T1传输到电子控制单元ECU的能量输出端，所述MCUI/O板的信号输入端与信号输出端通过隔离变压器硬件隔离，所述电子调速单元ESC能够接收电子控制单元ECU的输入的能量和控制信号，调节电机转速。本实用新型所述的隔离电路及具有其的电动冲浪板，通过电子控制单元ECU、电子调速单元ESC之间进行电源隔离和输入输出信号隔离，保障使用者人身安全和设备运行安全。

Description

一种隔离电路及具有其的电动冲浪板

技术领域

本实用新型涉及冲浪板技术领域，特别涉及一种隔离电路及具有其的电动冲浪板。

背景技术

随着社会的发展，电动冲浪板由于加装了动力源，从而可以在没有风浪的情况下行驶，可适用于各种水域，有效地弥补了传统无动力冲浪板的缺陷，进而使冲浪运动被广泛普及。

现有的电动冲浪板一般包括供电单元、电子控制单元ECU、电子调速单元ESC，其中，装置电子调速单元ESC的电子调速器，简称电调，电调通常搭配直流电源、直流无刷电机一起使用，电调用于转换直流电源控制直流无刷电机起动、停止、速度调节。

供电单元的GND、电调内ESC I/O板的GND是电源危险源。在潮湿工作环境中，人体一旦接触到GND后，会有麻电及电灼伤，严重时会危及生命。电子调速单元ESC运行工作中产生的反电动势、电磁干扰会损坏电子控制单元ECU的MCU I/O板。当电子调速单元ESC泡水运行工作时与输入控制单元产生跨步电压，人体一旦接触到输入控制单元后，同样会有麻电及电灼伤，严重时会危及生命。

因此，如何实保证电子调速器在冲浪板上的安全使用，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种隔离电路及具有其的电动冲浪板，通过电子控制单元ECU、电子调速单元ESC之间进行电源隔离和输入输出信号隔离，保障使用者人身安全和设备运行安全。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种隔离电路，包括：

供电电源，所述供电电源能够向电子控制单元ECU供电；

输入控制单元，所述输入控制单元能够向所述电子控制单元ECU输入控制信号；

电子控制单元ECU，所述电子控制单元ECU的能量传输部分设置有变压器T1，所述电子控制单元ECU的能量输入端经变压器T1传输到电子控制单元ECU的能量输出端，所述电子控制单元ECU的能量输出端能够向电子调速单元ESC和/或电子控制单元ECU上的MCU I/O板供电，所述MCU I/O板的信号输入端与信号输出端通过隔离变压器硬件隔离，所述MCU I/O板的信号输入端与输入控制单元连接，所述MCU I/O板的信号输出端与电子调速单元ESC的ESC I/O板连接；

电子调速单元ESC，所述电子调速单元ESC能够接收电子控制单元ECU的输入的能量和控制信号，调节电机转速。

进一步的，所述电子控制单元ECU的能量输出端包括三个电压输出端，分别用于给MCU I/O板、ESC I/O板、MCU I/O板的控制电路供电。

进一步的，所述变压器T1的次级线圈为三个独立的线圈。

进一步的，所述电子控制单元ECU的能量输出端的三个输出电压为+24V、0V，+12V、0V1，+5V、0V2，其中，24V电压用作MCU I/O板的供电电压，12V电压用作ESC I/O板的供电电压，5V电压用作MCU I/O板的控制电路的供电电压。

进一步的，所述MCU I/O板的控制电路的通过光耦与MCU I/O板的供电电路连接。

进一步的，所述光耦为LTV354T，在光耦处于导通状态，电子控制单元ECU的能量输出端上用于MCU I/O板供电的电压导向0V接点；在光耦处于关断状态，电子控制单元ECU的能量输出端上用于MCU I/O板供电的电压流向MCU I/O板，MCU I/O板进行工作。

进一步的，所述MCU I/O板上的隔离变压器设置两个，其中一个用于MCU I/O板的输入信号隔离，另一个用于MCU I/O板的输出信号隔离。

进一步的，在所述电子控制单元ECU的能量输入端设置续流二极管，所述续流二极管用于能量输入端的开关管关断时变压器T1上的能量反馈至能量输入端。

相对于现有技术，本实用新型所述的隔离电路具有以下优势：

(1)本实用新型所述的隔离电路，通过电子控制单元ECU、电子调速单元ESC之间进行电源隔离和输入输出信号隔离，保障使用者人身安全和设备运行安全。

(2)本实用新型所述的隔离电路，通过在电子控制单元ECU的能量传输部分和信号传输部分设置隔离变压器，实现能量、信号传输的隔离，既保证电子控制单元ECU的MCU I/O板的运行安全，避免电子调速单元ESC运行工作中产生的反电动势、电磁干扰会损坏电子控制单元ECU的MCU I/O板，同时避免电子控制单元ECU泡水运行工作时与输入控制单元产生跨步电压带来的安全隐患。

本实用新型的另一目的在于提出一种电动冲浪板，在所述电动冲浪板上设置如上述所述的隔离电路。

进一步的，所述电动冲浪板包括：

冲浪板体，所述冲浪板体呈流线型设置；

供电单元，所述供电单元用于为电动冲浪板的动力组件和控制组件提供电量；

流道组件，所述流道组件为冲浪板在行进时提供向前的推力；

控制单元，在所述控制单元内设置电子控制单元ECU；

电子调速器，在所述电子调速器内设置电子调速单元ESC，所述电子调速器在所述供电单元和控制单元作用下调节流道组件内部电机的转速，所述供电单元、所述控制单元与所述电子调速器之间采用如上述所述的隔离电路连接。

所述电动冲浪板与上述隔离电路相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述隔离电路的原理图；

图2为本实用新型实施例所述电动冲浪板结构示意图；

图3为本实用新型实施例所述电动冲浪板第二视角结构示意图；

图4为本实用新型实施例所述的电子调速器的电路连接示意图；

附图标记说明：

冲浪板体1，供电单元2，流道组件3，电机301，电子调速器4，控制单元5。

具体实施方式

为了使本实用新型的技术手段及达到目的与功效易于理解，下面结合具体图示对本实用新型的实施例进行详细说明。

需要说明，本实用新型中所有进行方向性和位置性指示的术语，诸如：“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“低”、“横向”、“纵向”、“中心”等，仅用于解释在某一特定状态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、连接情况等，仅为了便于描述本实用新型，而不是要求本实用新型必须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。另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

在本实用新型的描述中，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；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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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。

实施例1

如图1所示，本实用新型公开了一种隔离电路，包括：

供电电源，所述供电电源能够向所述电子控制单元ECU供电；

输入控制单元，所述输入控制单元能够向所述电子控制单元ECU输入控制信号；

电子控制单元ECU，所述电子控制单元ECU的能量传输部分设置有变压器T1，所述电子控制单元ECU的能量输入端经变压器T1传输到电子控制单元ECU的能量输出端，所述电子控制单元ECU的能量输出端能够向电子调速单元ESC和/或电子控制单元ECU上的MCU I/O板供电，所述MCU I/O板的信号输入端与信号输出端通过隔离变压器硬件隔离，所述MCU I/O板的信号输入端与输入控制单元连接，所述MCU I/O板的信号输出端与电子调速单元ESC的ESC I/O板连接；

电子调速单元ESC，所述电子调速单元ESC能够接收电子控制单元ECU的输入的能量和控制信号，调节电机转速。

本实用新型公开的隔离电路，供电电源包括VIN、GND接口，供电电源的VIN、GND接口连接至电子控制单元ECU的能量传输部分的输入端，电子控制单元ECU上能量传输部分的开关管Q1和Q2同时导通，能量通过变压器T1传输到电子控制单元ECU的能量输出端，经整流输出给负载，所述负载包括电子调速单元ESC和/或电子控制单元ECU上的MCU I/O板，通过变压器T1的初级线圈和次级线圈实现了能量传输的硬件隔离；同时，所述电子控制单元ECU上MCU I/O板的sp1、0V2、0V2_in与输入输出单元的sp1、0V2、0V2_in连接，由于电子控制单元ECU的MCU I/O板的Q/I信号隔离模块通过隔离变压器硬件隔离，输入控制单元的外部干扰、电磁干扰不会直接输入到电子控制单元ECU的MCU I/O板，有效保障电子控制单元ECU的MCU I/O板的运行安全，与此同时，电子控制单元ECU的MCU I/O板的sp2、gnd与电子调速单元ESC的sp2、gnd连接时，电子调速单元ESC运行工作中产生的反电动势、电磁干扰不会直接影响到电子控制单元ECU的MCU I/O板，从而实现所述供电电源、输入控制单元、电子控制单元ECU、电子调速单元ESC之间实现电源隔离和输入、输出信号信号隔离，保证电子调速器的可靠使用。

本实用新型公开的隔离电路，通过在电子控制单元ECU的能量传输部分和信号传输部分设置隔离变压器，实现能量、信号传输的隔离，既保证电子控制单元ECU的MCU I/O板的运行安全，同时避免电子控制单元ECU泡水运行工作时与输入控制单元产生跨步电压带来的安全隐患。

作为本实用新型的一个较佳示例，所述电子控制单元ECU的能量输出端包括三个电压输出端，分别用于给MCU I/O板、ESC I/O板、MCU I/O板的控制电路供电。

作为本实用新型的示例，所述电子控制单元ECU的能量输出端的三个输出电压为+24V、0V，+12V、0V1，+5V、0V2，其中，24V电压用作MCU I/O板的供电电压，12V电压用作ESC I/O板的供电电压，5V电压用作MCU I/O板的控制电路的供电电压，变压器T1的次级线圈为三个独立的线圈，实现电子控制单元ECU在能量传输时，既实现了硬件隔离，又实现电压的变化，从而满足不同负载不同电压的需求。作为本实用新型的示例，+24V、+12V、+5V为本实用新型的示例性说明，不用来具体限定能量输出端的电压输出值。

作为本实用新型的示例，所述电子控制单元ECU的能量输出端还可以包括用来给电子调速单元ESC上功率板供电的供电电压，用来驱动电机转动。

所述电子控制单元ECU的能量输入端经变压器T1传输到电子控制单元ECU的能量输出端，经过变压器T1的硬件隔离，从而实现电源供电单元VIN、GND与电子控制单元ECU内的+24V、0V，+12V、0V1，+5V、0V2之间实现硬件隔离，实现电子控制单元ECU与供电电源之间的电源隔离。

作为本实用新型的一个较佳示例，所述MCU I/O板的控制电路的两端分别与+5V、0V2_in连接，所述MCU I/O板的控制电路的通过光耦与MCU I/O板的供电电路连接。在光耦处于导通状态，电子控制单元ECU的能量输出端上用于MCU I/O板供电的电压导向0V接点；在光耦处于关断状态，电子控制单元ECU的能量输出端上用于MCU I/O板供电的电压流向MCU I/O板，从而实现MCU I/O板工作。作为本实用新型的示例，所述光耦为LTV354T，通过0V2_in输入的电频信号，实现LTV354T的导通或者关断。

作为本实用新型的一个较佳示例，所述MCU I/O板上的隔离变压器设置两个，其中一个用于MCU I/O板的输入信号隔离，另一个用于MCU I/O板的输出信号隔离。具体的，如图1中，MCU I/O板上的sp1、0V2连接端经过一个隔离变压器的Q/I信号隔离模块实现MCU I/O板的输入信号隔离，MCU I/O板的输出信号通过第二个隔离变压器的Q/I信号隔离模块实现MCU I/O板的输出信号隔离，进而通过sp2、gnd连接端与电子调速单元ESC的ESC I/O板连接。该设置使得所述电子控制单元ECU的MCU I/O板的信号隔离模块通过隔离变压器硬件隔离，电子控制单元ECU内的0V与输入控制单元内的0V2、0V2_in之间通过Q/I信号隔离模块实现硬件隔离，并且电子控制单元ECU内的0V与电子调速单元ESC内sp2、gnd之间通过Q/I信号隔离模块实现硬件隔离。

作为本实用新型的一个较佳示例，在所述电子控制单元ECU的能量输入端设置续流二极管，所述续流二极管用于能量输入端的开关管关断时变压器T1上的能量反馈至能量输入端。作为本实用新型的示例，在所述电子控制单元ECU的能量输入端设置续流二极管D1、D2，开关管Q1和Q2同时导通，供电电源能量通过变压器T1传输到电子控制单元ECU的能量输出端，经整流输出给负载；开关管Q1和Q2同时关断，变压器T1上的能量通过续流二极管D1和D2回馈到电子控制单元ECU的能量输入端，变压器磁芯复位。

实施例2

如图1～4所示，本实用新型公开了一种电动冲浪板，在所述冲浪板上设置有如实施例1中所述的隔离电路。

该设置避免冲浪板在使用时，由于供电单元的GND、电调内ESC I/O板的GND以及电子调速单元ESC泡水运行工作时与输入控制单元产生跨步电压带来的安全隐患，通过电子控制单元ECU、电子调速单元ESC之间进行电源隔离和输入输出信号隔离，保障使用者人身安全和设备运行安全。

具体的，所述电动冲浪板包括：

冲浪板体1，所述冲浪板体1呈流线型设置；

供电单元2，所述供电单元2用于为电动冲浪板的动力组件和控制组件提供电量；

流道组件3，所述流道组件3为冲浪板在行进时提供向前的推力；

控制单元5，在所述控制单元5内设置电子控制单元ECU；

电子调速器4，在所述电子调速器4内设置电子调速单元ESC，所述电子调速器4在所述供电单元2和控制单元5作用下调节流道组件3内部电机301的转速，所述供电单元2、所述控制单元5与所述电子调速器4之间采用如实施例1中所述的隔离电路连接。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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 (10)

1.一种隔离电路，其特征在于，包括：

供电电源，所述供电电源能够向电子控制单元ECU供电；

输入控制单元，所述输入控制单元能够向所述电子控制单元ECU输入控制信号；

电子控制单元ECU，所述电子控制单元ECU的能量传输部分设置有变压器T1，所述电子控制单元ECU的能量输入端经变压器T1传输到电子控制单元ECU的能量输出端，所述电子控制单元ECU的能量输出端能够向电子调速单元ESC和/或电子控制单元ECU上的MCU I/O板供电，所述MCU I/O板的信号输入端与信号输出端通过隔离变压器硬件隔离，所述MCU I/O板的信号输入端与输入控制单元连接，所述MCUI/O板的信号输出端与电子调速单元ESC的ESCI/O板连接；

电子调速单元ESC，所述电子调速单元ESC能够接收电子控制单元ECU的输入的能量和控制信号，调节电机转速。

2.根据权利要求1所述的隔离电路，其特征在于，所述电子控制单元ECU的能量输出端包括三个电压输出端，分别用于给MCU I/O板、ESC I/O板、MCU I/O板的控制电路供电。

3.根据权利要求2所述的隔离电路，其特征在于，所述变压器T1的次级线圈为三个独立的线圈。

4.根据权利要求2所述的隔离电路，其特征在于，所述电子控制单元ECU的能量输出端的三个输出电压为+24V、0V，+12V、0V1，+5V、0V2，其中，24V电压用作MCU I/O板的供电电压，12V电压用作ESC I/O板的供电电压，5V电压用作MCU I/O板的控制电路的供电电压。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的隔离电路，其特征在于，所述MCU I/O板的控制电路的通过光耦与MCU I/O板的供电电路连接。

6.根据权利要求5所述的隔离电路，其特征在于，所述光耦为LTV354T，在光耦处于导通状态，电子控制单元ECU的能量输出端上用于MCU I/O板供电的电压导向0V接点；在光耦处于关断状态，电子控制单元ECU的能量输出端上用于MCU I/O板供电的电压流向MCU I/O板，MCU I/O板进行工作。

7.根据权利要求1或6所述的隔离电路，其特征在于，所述MCU I/O板上的隔离变压器设置两个，其中一个用于MCU I/O板的输入信号隔离，另一个用于MCU I/O板的输出信号隔离。

8.根据权利要求7所述的隔离电路，其特征在于，在所述电子控制单元ECU的能量输入端设置续流二极管，所述续流二极管用于能量输入端的开关管关断时变压器T1上的能量反馈至能量输入端。

9.一种电动冲浪板，其特征在于，在所述电动冲浪板上设置如权利要求1～8任意一项所述的隔离电路。

10.根据权利要求9所述的电动冲浪板，其特征在于，所述电动冲浪板包括：

冲浪板体(1)，所述冲浪板体(1)呈流线型设置；

供电单元(2)，所述供电单元(2)用于为电动冲浪板的动力组件和控制组件提供电量；

流道组件(3)，所述流道组件(3)为冲浪板在行进时提供向前的推力；

控制单元(5)，在所述控制单元(5)内设置电子控制单元ECU；

电子调速器(4)，在所述电子调速器(4)内设置电子调速单元ESC，所述电子调速器(4)在所述供电单元(2)和控制单元(5)作用下调节流道组件(3)内部电机(301)的转速，所述供电单元(2)、所述控制单元(5)与所述电子调速器(4)之间采用隔离电路连接。

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