CN219780133U - 隔离通信电路及电气系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种隔离通信电路及电气系统，属于电气系统技术领域。隔离通信电路包括分立的通信器件模块、信号隔离模块和电源隔离模块，信号隔离模块的副边与通信器件模块连接，电源隔离模块分别与信号隔离模块的副边和通信器件模块连接，信号隔离模块的原边配置为接收或发送信号，电源隔离模块配置为利用接入的电源为信号隔离模块的副边和通信器件模块供电。根据本申请的隔离通信电路，通过采用信号隔离模块和电源隔离模块对通信器件模块进行电气隔离，同时将各器件分立设计避免器件集成限制隔离耐压性能，提高了通信电路的电击防护性能，保证了人可触摸部分的绝缘要求符合安全规范标准，保护人身安全，可应用于高压电气系统中。

Description

隔离通信电路及电气系统

技术领域

本申请属于通信电路技术领域，尤其涉及一种隔离通信电路及电气系统。

背景技术

在高压电气系统中，各模块间的通信是必不可少的，通信安全及可靠性是信息安全的基础，为信息可靠传输，提供物理保障，保证整个系统的稳定运行。然而，目前常规的通信电路难以符合高压电气系统的安规要求，存在较高的安全隐患。

实用新型内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种隔离通信电路及电气系统，隔离耐压性能高，可应用于高压电气系统中。

第一方面，本申请提供了一种隔离通信电路，包括分立的的通信器件模块、信号隔离模块和电源隔离模块，信号隔离模块的副边与通信器件模块连接，电源隔离模块分别与信号隔离模块的副边和通信器件模块连接，信号隔离模块的原边配置为接收或发送信号，电源隔离模块配置为利用接入的电源为信号隔离模块的副边和通信器件模块供电。

根据本申请的隔离通信电路，通过采用信号隔离模块和电源隔离模块对通信器件模块进行电气隔离，同时将各器件分立设计避免器件集成限制隔离耐压性能，提高了通信电路的电击防护性能，保证了人可触摸部分的绝缘要求符合安全规范标准，保护人身安全，可应用于高压电气系统中。

根据本申请的一个实施例，信号隔离模块的电气间隙大于或等于8.0mm，且隔离电压≥3KVAC；电源隔离模块的原副边电气间隙大于或等于8.0mm，电源隔离模块的隔离电压≥3KVAC。

根据本申请的一个实施例，隔离通信电路应用于电气系统，电气系统的电压等级大于或等于1000V。

根据本申请的一个实施例，信号隔离模块的电气间隙大于或等于12mm，且隔离电压≥5KVAC；电源隔离模块的原副边电气间隙大于或等于12mm，电源隔离模块的隔离电压≥5KVAC。

根据本申请的一个实施例，隔离通信电路应用于电气系统，电气系统的电压等级大于或等于1140V。

根据本申请的一个实施例，隔离通信电路采用CAN协议、URAT协议或者RS485协议通信。

根据本申请的一个实施例，隔离通信电路还包括通信接口，通信接口与通信器件模块连接。

第二方面，本申请提供了一种电气系统，电气系统包括根据上述实施例中任一项的隔离通信电路。

根据本申请的电气系统，隔离通信电路通过采用信号隔离模块和电源隔离模块对通信器件模块进行电气隔离，同时将各器件分立设计避免器件集成限制隔离耐压性能，提高了通信电路的电击防护性能，保证了人可触摸部分的绝缘要求符合安全规范标准，保护人身安全，保障电气系统的稳定运行。

根据本申请的一个实施例，电气系统还包括：主控模块，与隔离通信电路中的信号隔离模块的原边连接，且配置为向信号隔离模块发送信号，或从信号隔离模块接收信号；电源转换模块，与电气系统的主电路连接，且配置为利用主电路的电源为隔离通信电路中的电源隔离模块供电。

根据本申请的一个实施例，电气系统还包括：供电电源模块，分别与电源转换模块、主控模块和信号隔离模块的原边连接，且配置为利用电源转换模块的输出电源为信号隔离模块的原边和主控模块供电。

根据本申请的一个实施例，电源转换模块包括：变压器，与主电路连接，且配置为将主电路的电源进行降压；辅助电源，分别与变压器、电源隔离模块和供电电源模块连接，且配置为将降压后的电源传输至电源隔离模块和供电电源模块。

根据本申请的一个实施例，变压器的隔离电压大于主电路的电源电压。

根据本申请的一个实施例，电气系统的电压等级大于或等于1000V。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施例提供的隔离通信电路的结构示意图之一；

图2是本申请实施例提供的隔离通信电路的结构示意图之二；

图3是本申请实施例提供的隔离通信电路的结构示意图之三；

图4是本申请实施例提供的隔离通信电路的结构示意图之四；

图5是本申请实施例提供的电气系统的结构示意图。

附图标记：

通信器件模块10，CAN通信模块11，485通信模块12，信号隔离模块20，CAN信号高压隔离模块21，485信号高压隔离模块22，电源隔离模块30，主控模块40，通信接口50，CAN接口51，485接口52，电源转换模块60，变压器61，辅助电源62，主电路70，供电电源模块80。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

参考图1，图1是本申请实施例提供的隔离通信电路的结构示意图。本申请的一个实施例提供了一种隔离通信电路。

在本实施方式中，隔离通信电路包括分立的通信器件模块10、信号隔离模块20和电源隔离模块30，信号隔离模块20的副边与通信器件模块10连接，电源隔离模块30分别与信号隔离模块20的副边和通信器件模块10连接，信号隔离模块20的原边配置为接收或发送信号，电源隔离模块30配置为利用接入的电源为信号隔离模块20的副边和通信器件模块10供电。

需要说明的是，分立是指通信器件模块10、信号隔离模块20和电源隔离模块30独立封装，从而可以增大各模块之间的距离。其中，通信器件模块10可以包括通信芯片及其外围电路，信号隔离模块20可以包括信号隔离芯片及其外围电路。电源隔离模块30可以包括电源隔离电路，如变压设备等。信器件模块10、信号隔离模块20和电源隔离模块30的具有原理已有成熟的技术，本实施方式在此不在赘述。

参照图2，在一些实施例中，信号隔离模块20的原边可以与主控模块40连接，信号隔离模块20的原边可以接收主控模块40发出的信号，或者向主控模块40传输信号。信号隔离模块20与通信器件模块10也可以实现双向通信。

在一些实施例中，隔离通信电路还包括通信接口50，通信接口50与通信器件模块10连接。通信接口50用于与外部设备进行通信连接。通信接口50可以接收通信器件模块10所发送的信号，并将该信号传递至外部设备；或者通信接口50可以接收外部设备所发送的信号，并将该信号传递至通信器件模块10。

在本实施方式中，隔离通信电路可以用于高压电气系统中各部件之间的通信，其中，高压电气系统是指系统电压大于等于1000V的电气系统。主控模块40可以为各部件的控制中心，其可以监测和控制对应部件的运行。各部件与主控模块40进行通信。

可以理解的是，由于通信器件模块10、信号隔离模块20和电源隔离模块30采用分立元件设计，从而增加了各电路之间的绝缘性能，也可以降低相互之间的电磁干扰，进而对电气系统中的高压进行隔离，形成电击防护，保障人身安全。电源隔离模块30将接入的电源与通信器件模块10和信号隔离模块20进行隔离，增加电源与通信器件模块10和信号隔离模块20之间的绝缘性能。

在本实施方式中，由于信号隔离模块20和电源隔离模块30将通信器件模块10与主控模块40进行隔离，使得通信器件模块10自身的隔离需要较低，通信器件模块10可以采用普通器件，成本较低。

根据本申请的隔离通信电路，通过采用信号隔离模块20和电源隔离模块30对通信器件模块10进行电气隔离，同时将各器件分立设计避免器件集成限制隔离耐压性能，提高了通信电路的电击防护性能，保证了人可触摸部分的绝缘要求符合安全规范标准，保护人身安全，可应用于高压电气系统中。

在本申请的一些实施例中，信号隔离模块20的电气间隙大于或等于8.0mm，且隔离电压≥3KVAC；电源隔离模块30的原副边电气间隙大于或等于8.0mm，电源隔离模块30的隔离电压≥3KVAC。

需要说明的是，信号隔离模块20的电气间隙是指信号隔离模块20中的信号隔离芯片的管脚间隙。管脚之间的电气间隙越大可以提高各管脚之间的隔离效果。电源隔离模块30的原副边电气间隙是指电源隔离模块30的各接线端之间的电气间隙。

可以理解的是，隔离电压越大，其输入输出之间的干扰越小。因此提高信号隔离模块20的隔离电压可以降低原副边信号输入与输出之间的干扰，同时提高电源隔离模块30的隔离电压可以避免源隔离模块30对信号传输的影响。

在该实施例中，隔离通信电路应用于电气系统，电气系统的电压等级大于或等于1000V。

可以理解的是，在高压电气系统中通过采用隔离通信电路可以提高通信性能。通过配置信号隔离模块20的电气间隙大于或等于8.0mm，且隔离电压≥3KVAC；电源隔离模块30的原副边电气间隙大于或等于8.0mm，电源隔离模块30的隔离电压≥3KVAC，可以将其应用于大于或等于1000V的电气系统中。其中，上述参数要求可以通过器件选型实现。

在本申请的另一些实施例中，信号隔离模块20的电气间隙大于或等于12mm，且隔离电压≥5KVAC；电源隔离模块30的原副边电气间隙大于或等于12mm，电源隔离模块的隔离电压≥5KVAC。

可以理解的是，电气间隙各隔离电压越高，其隔离效果越好，从而可以应用于更高电压等级的电气系统。

在该实施例中，隔离通信电路应用于电气系统，电气系统的电压等级大于或等于1140V。

在本申请的一些实施例中，隔离通信电路采用CAN协议、URAT协议或者RS485协议通信。

参照图3，在一个示例中，隔离通信电路可以采用CAN协议进行通信。通信器件模块10包括CAN通信模块11，信号隔离模块20包括CAN信号高压隔离模块21，主控模块40包括MCU41(Microcontroller Unit，微控制单元)，通信接口50包括CAN接口51。其中，CAN通信模块11可以包括CAN芯片及其外围电路，CAN信号高压隔离模块21可以包括CAN信号隔离芯片及其外围电路。CAN通信模块11和CAN信号高压隔离模块21已有成熟的技术，本实施方式在此不再赘述。

参照图4，在另一个示例中，隔离通信电路可以采用RS485协议通信。通信器件模块10包括485通信模块12，信号隔离模块20包括485信号高压隔离模块22，主控模块40包括MCU41，通信接口50包括485接口52。其中，485通信模块12可以包括485芯片及其外围电路，485信号高压隔离模块22可以包括485信号隔离芯片及其外围电路。485通信模块121和485信号高压隔离模块22已有成熟的技术，本实施方式在此不再赘述。

当然，隔离通信电路还可以采用除上述通信之外的协议，URAT协议及其他协议相关的通信器件、隔离器件和接口均有成熟的技术，本实施方式在此不再赘述。

参考图5，图5是本申请实施例提供的电气系统的结构示意图。本申请的一个实施例还提供了一种电气系统，电气系统包括根据上述实施例中任一项的隔离通信电路。隔离通信电路的具体结构可以参照前述实施例，本实施方式在此不再赘述。

在本申请的一些实施例中，电气系统为高压电气系统，其电压等级大于或者等于1000V。在高压电气系统中，隔离通信电路需要具有较高的防护等级，以避免人员受到电击。

根据本申请的电气系统，隔离通信电路通过采用信号隔离模块20和电源隔离模块30对通信器件模块10进行电气隔离，同时将各器件分立设计避免器件集成限制隔离耐压性能，提高了通信电路的电击防护性能，保证了人可触摸部分的绝缘要求符合安全规范标准，保护人身安全，保障电气系统的稳定运行。电气系统还可以采用上述各实施例中的技术方案，其也具有相应的技术效果。

在本申请的一些实施例中，电气系统还可以包括主控模块40和电源转换模块60，主控模块40与隔离通信电路中的信号隔离模块20的原边连接，且配置为向信号隔离模块20发送信号，或从信号隔离模块20接收信号；电源转换模块60与电气系统的主电路70连接，且配置为利用主电路70的电源为隔离通信电路中的电源隔离模块30供电。

在本实施方式中，电源转换模块60将电气系统中的电源转化为电源隔离模块30供电电源，电源隔离模块30利用电气系统中的电源为通信器件模块10和信号隔离模块20供电，不需要单独配置电源，降低成本。

在一些实施例中，电气系统中的电源可以为高压电源，电源转换模块60配置有降压电路。电气系统中的高压电源的电压较高如1140VAC，甚至更高。因此电源转换模块60需要对高压电源降压后，再为后级提供。

在另一些实施例中，电气系统中的电源可以为低压电源，电源转换模块60配置有隔离电路。由于低压电源的电压不高，满足后级电路的输入要求，故电源转换模块60可以不配置降压功能，通过采用隔离电路对电源进行隔离。

在本申请的一些实施例中，电气系统还可以包括供电电源模块80，供电电源模块80分别与电源转换模块60、主控模块40和CAN信号隔离芯片30的原边连接，且配置为利用电源转换模块60的输出电源为信号隔离模块20的原边和主控模块40供电。

在一些实施例中，供电电源80也可以配置有降压功能，以将电源转换模块60所输出的电源转换为主控模块40所适配的电源。且由于主控模块40的隔离要求低于通信器件模块10的隔离要求，因此供电电源模块80的隔离耐压性能可以低于电源隔离模块30的隔离耐压性能。其中，供电电源80模块还可以具有稳压等功能，保证主控模块40的稳定运行。供电电源80模块的具体原理和结构已有成熟的技术，本实施方式在此不在赘述。

在本申请的一些实施例中，电源转换模块60可以包括变压器61和辅助电源62，变压器61与主电路70连接，且配置为将主电路70的电源进行降压；辅助电源62分别与变压器61、电源隔离模块30和供电电源模块80连接，且配置为将降压后的电源传输至电源隔离模块30和供电电源模块80。

可以理解的是，变压器61与电源隔离模块30在通信器件模块10与电气系统的高压之间和信号隔离模块20和电气系统的高压之间构成了两级隔离，从而可以满足高压电气系统中对于人身防护的要求。

需要说明的是，辅助电源62用于将变压器61所输出的电源进行分流，其还可以具有稳压等功能。当然，辅助电源62还可以用于为电气系统中的其他设备供电。

在一些实施例中，辅助电源62可以包括储能单元，以利用变压器61所输出的电源进行充电。在电气系统的主电路70异常时，辅助电源62为通信器件模块10、信号隔离模块20、电源隔离模块30和主控模块40提供备用电源。

在本申请的一些实施例中，变压器61的绝缘电压大于主电路70的电源电压。

在一些实施例中，主电路70的电压可以为1140VAC，则变压器61的至少需要对1140VAC基本绝缘从而保证系统安全。此外，CAN信号隔离芯片30和隔离电源40也至少需要对1140VAC基本绝缘，保证通信电路的电气安全。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

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申请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。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (13)

1.一种隔离通信电路，其特征在于，包括分立的通信器件模块、信号隔离模块和电源隔离模块，所述信号隔离模块的副边与所述通信器件模块连接，所述电源隔离模块分别与所述信号隔离模块的副边和所述通信器件模块连接，所述信号隔离模块的原边配置为接收或发送信号，所述电源隔离模块配置为利用接入的电源为所述信号隔离模块的副边和所述通信器件模块供电。

2.根据权利要求1所述的隔离通信电路，其特征在于，所述信号隔离模块的电气间隙大于或等于8.0mm，且隔离电压≥3KVAC；所述电源隔离模块的原副边电气间隙大于或等于8.0mm，所述电源隔离模块的隔离电压≥3KVAC。

3.根据权利要求2所述的隔离通信电路，其特征在于，所述隔离通信电路应用于电气系统，所述电气系统的电压等级大于或等于1000V。

4.根据权利要求1所述的隔离通信电路，其特征在于，所述信号隔离模块的电气间隙大于或等于12mm，且隔离电压≥5KVAC；所述电源隔离模块的原副边电气间隙大于或等于12mm，所述电源隔离模块的隔离电压≥5KVAC。

5.根据权利要求4所述的隔离通信电路，其特征在于，所述隔离通信电路应用于电气系统，所述电气系统的电压等级大于或等于1140V。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的隔离通信电路，其特征在于，所述隔离通信电路采用CAN协议、URAT协议或者RS485协议通信。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的隔离通信电路，其特征在于，所述隔离通信电路还包括通信接口，所述通信接口与所述通信器件模块连接。

8.一种电气系统，其特征在于，所述电气系统包括根据权利要求1-7中任一项所述的隔离通信电路。

9.根据权利要求8所述的电气系统，其特征在于，所述电气系统还包括：

主控模块，与所述隔离通信电路中的信号隔离模块的原边连接，且配置为向所述信号隔离模块发送信号，或从所述信号隔离模块接收信号；

电源转换模块，与所述电气系统的主电路连接，且配置为利用所述主电路的电源为所述隔离通信电路中的电源隔离模块供电。

10.根据权利要求9所述的电气系统，其特征在于，所述电气系统还包括：

供电电源模块，分别与所述电源转换模块、所述主控模块和所述信号隔离模块的原边连接，且配置为利用所述电源转换模块的输出电源为所述信号隔离模块的原边和所述主控模块供电。

11.根据权利要求10所述的电气系统，其特征在于，所述电源转换模块包括：

变压器，与所述主电路连接，且配置为将所述主电路的电源进行降压；

辅助电源，分别与所述变压器、所述电源隔离模块和所述供电电源模块连接，且配置为将降压后的电源传输至所述电源隔离模块和所述供电电源模块。

12.根据权利要求11所述的电气系统，其特征在于，所述变压器的隔离电压大于所述主电路的电源电压。

13.根据权利要求8-12中任一项所述的电气系统，其特征在于，所述电气系统的电压等级大于或等于1000V。