JP4694524B2 - Isolated analog input device - Google Patents

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Description

この発明は、信号源のグランドの影響を除去しかつ低コストにアナログ信号を収集するアナログ信号収集装置に用いられる絶縁アナログ入力装置に関するものである。   The present invention relates to an isolated analog input device used in an analog signal acquisition device that removes the influence of a ground of a signal source and collects an analog signal at low cost.

信号源のグランドの影響を除去しかつ低コストにアナログ信号を収集するため、アナログ信号の各点をグランドと絶縁した絶縁アナログ入力装置を用いたアナログ信号収集装置が従来から用いられている。   In order to remove the influence of the ground of the signal source and collect an analog signal at low cost, an analog signal collecting apparatus using an isolated analog input device in which each point of the analog signal is insulated from the ground has been conventionally used.

従来のアナログ信号収集装置に用いられる絶縁アナログ入力装置は、アナログ信号をグランドと絶縁して入力するため、アナログ信号をFETスイッチでチョッパしたものをアナログ信号用絶縁トランスの1次側に加える必要があり、該FETスイッチをドライブしている期間はドライブ用絶縁トランスの1次側を駆動する方法がとられていた。   Insulated analog input devices used in conventional analog signal acquisition devices input analog signals isolated from the ground, so it is necessary to add analog signals choppered with FET switches to the primary side of the analog signal isolation transformer. There is a method in which the primary side of the drive insulating transformer is driven during the period in which the FET switch is driven.

例えば、特許文献1には、各種アナログ信号用絶縁トランスの1次側FETスイッチの構成が示されているとともに、ドライブ用絶縁トランスをパルス駆動することが示されている。また、特許文献2では、アナログ差動信号の各々のラインにFETスイッチを挿入してアナログ信号電圧に応じたマイナス側パルスとプラス側パルスを駆動することが示されている。   For example, Patent Document 1 shows a configuration of a primary side FET switch of various analog signal isolation transformers, and also shows that a drive isolation transformer is pulse-driven. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-259561 discloses that an FET switch is inserted in each line of an analog differential signal to drive a negative pulse and a positive pulse corresponding to the analog signal voltage.

特公昭60−10449号公報Japanese Patent Publication No. 60-10449 特開昭58−99013号公報JP 58-99013 A

しかしながら、従来の絶縁アナログ入力装置では、アナログ信号電圧に応じたパルス電圧を得るとともに安定したAD変換を行う上で必要な一定期間のドライブパルスが必要であった。一方、ドライブ用絶縁トランスを小型化するとサグが大きくなり、さらに小型化するとトランスが磁気飽和を起こし、正常にアナログデータを収集できない問題点があった。トランスの小型化によって、ドライブ開始時にはFETスイッチのスレショルド電圧を超える十分な電圧を有するが、ドライブ後半ではサグおよびトランスの飽和によって電圧が低下してスレショルド電圧を超えることができずFETスイッチがオンできなくなってしまう。   However, the conventional isolated analog input device requires a drive pulse for a certain period necessary for obtaining a pulse voltage corresponding to the analog signal voltage and performing stable AD conversion. On the other hand, when the drive insulation transformer is downsized, the sag becomes large, and when the drive insulation transformer is further downsized, the transformer causes magnetic saturation, and analog data cannot be normally collected. Due to the miniaturization of the transformer, it has enough voltage to exceed the threshold voltage of the FET switch at the start of driving, but in the latter half of driving, the voltage drops due to saturation of the sag and transformer and cannot exceed the threshold voltage, and the FET switch can be turned on. It will disappear.

また、トランスのドライブ時間を単純に短くすると、アナログ信号のパルス幅が狭くなるため、接続される増幅器の応答時間が不足して十分セトリングできずAD変換精度が悪くなる欠点があった。   Further, if the drive time of the transformer is simply shortened, the pulse width of the analog signal is narrowed, so that the response time of the connected amplifier is insufficient, so that the settling cannot be performed sufficiently and the AD conversion accuracy is deteriorated.

この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、超小型のトランスを用いた場合でも磁気飽和を起こさなく、使用温度範囲の広い小型で高精度の絶縁アナログ入力装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a small and highly accurate isolated analog input device that does not cause magnetic saturation even when an ultra-small transformer is used and has a wide operating temperature range. The purpose is to do.

この発明に係る絶縁アナログ入力装置は、アナログ信号が入力されるアナログ信号用絶縁トランスの1次側に設けられたFETを絶縁して駆動するための絶縁アナログ入力装置であって、複数のパルスに分割したドライブパルス列が供給されるドライブ用絶縁トランスと、前記ドライブ用絶縁トランスの2次巻線側に接続されて前記ドライブ用絶縁トランスからの出力を復元して前記FETのゲートとソース間に所定のドライブパルスを供給するパルス復元回路とを備えたことを特徴とする。   An insulated analog input device according to the present invention is an insulated analog input device for isolating and driving an FET provided on the primary side of an analog signal insulating transformer to which an analog signal is input. A drive isolation transformer to which a divided drive pulse train is supplied and a drive winding transformer connected to the secondary winding side of the drive isolation transformer to restore the output from the drive isolation transformer to a predetermined value between the gate and source of the FET And a pulse restoration circuit for supplying the drive pulse.

この発明によれば、ドライブパルスを複数のパルス列に分割してトランスに加えることにより、超小型のトランスを用いた場合でも磁気飽和を起こさなく、使用温度範囲の広い小型で高精度の絶縁アナログ入力装置を得ることができる。   According to the present invention, the drive pulse is divided into a plurality of pulse trains and applied to the transformer, so that even when an ultra-small transformer is used, magnetic saturation does not occur, and a small and highly accurate isolated analog input with a wide operating temperature range A device can be obtained.

実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る絶縁アナログ入力装置を示す構成図である。
図1に示す絶縁アナログ入力装置は、信号源Vaからのアナログ信号が入力されるアナログ信号用絶縁トランスT2の1次側に設けられたFET2(フィールドエフェクトトランジスタ)に対し、ドライブパルスを供給するものとして、複数パルス発生回路1から出力される複数のパルスに分割したドライブパルス列の発生タイミングに従ってON/OFFするFET1と、FET1からのON/OFFに応じて励磁制御されるドライブ用絶縁トランスT1と、トランスT1からの出力パルスV1を復元して復元された出力V2をFET2のゲートとソース間に印加するパルス復元回路2とを備えている。なお、図1において、3はアナログ信号用絶縁トランスT2の2次巻線側に接続された増幅器、R1,R2は抵抗器を示す。
Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing an isolated analog input device according to Embodiment 1 of the present invention.
The isolated analog input device shown in FIG. 1 supplies a drive pulse to an FET 2 (field effect transistor) provided on the primary side of an analog signal insulating transformer T2 to which an analog signal from a signal source Va is input. FET 1 that is turned ON / OFF according to the generation timing of a drive pulse train divided into a plurality of pulses output from the plurality of pulse generation circuits 1, and a drive insulation transformer T1 that is excited and controlled according to ON / OFF from FET 1. A pulse restoration circuit 2 is provided that applies the output V2 restored by restoring the output pulse V1 from the transformer T1 between the gate and the source of the FET2. In FIG. 1, 3 is an amplifier connected to the secondary winding side of the analog signal isolation transformer T2, and R1 and R2 are resistors.

次に、実施の形態1に係る絶縁アナログ入力装置の動作について図2に示す各部波形を参照して説明する。図1の構成において、信号源Vaからのアナログ信号がFET2経由でアナログ信号用絶縁トランスT2の1次側に入力され、FET2のドライブによってトランスT2の2次側ラインlにアナログ入力信号の電圧値を振幅とするパルスが発生し、増幅器3に供給される。したがって、図1に示す構成をとることにより、アナログ信号を絶縁マルチプレクスしてアナログデータの収集を行うことができる。 Next, the operation of the isolated analog input device according to the first embodiment will be described with reference to the waveforms shown in FIG. In the configuration of FIG. 1, is input via the analog signal is FET2 from the signal source Va to the primary side of an analog signal insulation transformer T2, the voltage of the analog input signal on the secondary side line l 3 of the transformer T2 through FET2 Drive A pulse having an amplitude as a value is generated and supplied to the amplifier 3. Therefore, by taking the configuration shown in FIG. 1, analog data can be isolated and multiplexed to collect analog data.

図1において、複数パルス発生回路1からの出力信号(図2(a)参照)が信号ラインlに発生し、FET1がそのタイミングに従ってON/OFFを行うことによってトランスT1が励磁され、トランスT1の出力V1(図2(b)参照)にパルスが発生する。パルス復元回路2にこの出力V1のパルスが入力され、パルス復元回路2は、このパルスを整流かつ適当な時定数で放電を行い、出力V2(図2(c)参照)を得る。 In Figure 1, the output signals from the plurality pulse generating circuit 1 (see FIG. 2 (a)) is generated in the signal line l 3, the transformer T1 is excited by performing ON / OFF FET1 is in accordance with the timing, the transformer T1 A pulse is generated at the output V1 (see FIG. 2B). The pulse of the output V1 is input to the pulse restoration circuit 2, and the pulse restoration circuit 2 rectifies this pulse and discharges it with an appropriate time constant to obtain an output V2 (see FIG. 2C).

ここで、パルス復元回路2は、放電時定数を適当に選ぶことによって、ドライブ用絶縁トランスT1の1次巻線を駆動するドライブパルス列が停止してからFET2のドライブが停止するまでの間に一定の時間(図2(c)に示す時間差τに相当する時間)出力を確保するようにする。このようにすることによって、アナログ信号用絶縁トランスT2のアナログパルス出力をサンプルホールドする際、トランスT2をドライブする複数パルスが停止した状態であるため複数パルスからのノイズの誘導を避けることができる。これは、熱電対などの微少レベルの入力などノイズの影響を受ける場合に特に効果がある。   Here, the pulse restoration circuit 2 is constant between the time when the drive pulse train that drives the primary winding of the drive isolation transformer T1 stops and the time when the drive of the FET2 stops by appropriately selecting the discharge time constant. Output (time corresponding to the time difference τ shown in FIG. 2C) is ensured. In this way, when the analog pulse output of the analog signal isolation transformer T2 is sampled and held, the induction of noise from the plurality of pulses can be avoided because the plurality of pulses that drive the transformer T2 are stopped. This is particularly effective when it is affected by noise such as a very low level input such as a thermocouple.

このパルス復元回路2の出力波形をFET2のゲートとソース間に加えると、ゲートスレショルド電圧Vthより大きい電圧が加わったときにはFET2がONとなり、ゲートスレショルド電圧Vthより小さい電圧が加わったときにはFET2がOFFとなる動作をする(図2(d)参照)。すなわち、このFET2がONとなっている期間だけ、信号源Vaからのアナログ信号がトランスT2を駆動するため、トランスT2の2次側には、アナログ信号入力(図2(e)参照)の電圧に応じたパルス電圧(図2(f)においてVt1およびVt2で示される電圧)が発生する。 When the output waveform of the pulse restoration circuit 2 is applied between the gate and the source of the FET 2, the FET 2 is turned on when a voltage larger than the gate threshold voltage Vth is applied, and the FET 2 is turned off when a voltage smaller than the gate threshold voltage Vth is applied. (See FIG. 2D). That is, since the analog signal from the signal source Va drives the transformer T2 only during the period when the FET2 is ON, the voltage of the analog signal input (see FIG. 2 (e)) is applied to the secondary side of the transformer T2. In response to the voltage (voltages indicated by V t1 and V t2 in FIG. 2F).

従って、実施の形態1によれば、ドライブパルスを複数のパルス列に分割してトランスに加えることにより、超小型のトランスを用いた場合でも磁気飽和を起こさなく、使用温度範囲の広い小型で高精度の絶縁アナログ入力装置を得ることができる。   Therefore, according to the first embodiment, the drive pulse is divided into a plurality of pulse trains and applied to the transformer, so that even when an ultra-small transformer is used, magnetic saturation does not occur, and the small and high-precision with a wide operating temperature range. Insulated analog input device can be obtained.

実施の形態2.
図3は、上述したパルス復元回路の内部回路の構成を示す実施の形態2に係る回路図である。図3に示すパルス復元回路2Aは、ドライブ用絶縁トランスT1からの出力を整形するダイオードD1と、FET2のゲートとソース間に接続されてダイオードD1を介して整流された出力に基づいてFET2のON/OFFを制御する、抵抗器R3とコンデンサC1の並列回路でなる時定数回路とを備えている。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram according to the second embodiment showing the configuration of the internal circuit of the pulse restoration circuit described above. The pulse restoration circuit 2A shown in FIG. 3 includes a diode D1 that shapes the output from the drive isolation transformer T1, and an FET2 that is turned on based on the output that is connected between the gate and source of the FET2 and rectified through the diode D1. The time constant circuit which comprises the parallel circuit of the resistor R3 and the capacitor | condenser C1 which controls / OFF is provided.

すなわち、パルス復元回路2Aは、アノード側がドライブ用絶縁トランスT1の2次巻線の一終端側に接続されてドライブ用絶縁トランスT1からの出力を整形するダイオードD1と、一端がダイオードD1のカソード側に接続され、他端がドライブ用絶縁トランスT1の2次巻線の他終端側に接続されて、ダイオードD1を介して整流された出力に基づいてFET2のON/OFFを制御する、抵抗器R3とコンデンサC1の並列回路でなる時定数回路とを備え、コンデンサC1の両端をFET2のゲートおよびソースに接続して構成される。   That is, the pulse restoration circuit 2A has a diode D1 whose anode side is connected to one end side of the secondary winding of the drive insulation transformer T1 and shapes the output from the drive insulation transformer T1, and one end is the cathode side of the diode D1. Is connected to the other end of the secondary winding of the drive isolation transformer T1, and controls the ON / OFF of the FET 2 based on the output rectified through the diode D1. And a time constant circuit composed of a parallel circuit of the capacitor C1, and both ends of the capacitor C1 are connected to the gate and source of the FET2.

トランスT1の2次側には、図2(b)に示す電圧V1のパルスが発生しており、ダイオードD1は、このパルスを整流して抵抗器R3とコンデンサC1の並列回路に供給する。抵抗器R3とコンデンサC1では、時定数回路が形成され、時定数Trcは式(1)で与えられる。
Trc=R3×C1
この抵抗器R3とコンデンサC1の並列回路は、FET2のゲートとソース間に接続されており、この信号によって、FET2のON/OFFが制御される。すなわち、図2に示すような一連の波形が実現でき、マルチプレクサドライブ動作が行われる。
A pulse of the voltage V1 shown in FIG. 2B is generated on the secondary side of the transformer T1, and the diode D1 rectifies this pulse and supplies it to the parallel circuit of the resistor R3 and the capacitor C1. The resistor R3 and the capacitor C1 form a time constant circuit, and the time constant Trc is given by equation (1).
Trc = R3 × C1
The parallel circuit of the resistor R3 and the capacitor C1 is connected between the gate and the source of the FET 2, and ON / OFF of the FET 2 is controlled by this signal. That is, a series of waveforms as shown in FIG. 2 can be realized, and the multiplexer drive operation is performed.

実施の形態3.
図4は、上述したパルス復元回路の内部回路の構成を示す実施の形態3に係る回路図である。図4に示すパルス復元回路2Bは、一端がドライブ用絶縁トランスT1の2次巻線の一終端側にそれぞれ並列接続された2つのコンデンサC2,C3と、2つのコンデンサC2,C3の他端間に直列接続された2つのダイオードD2,D3および抵抗器R4とを備え、2つのダイオードD2,D3の接続点をドライブ用絶縁トランスT1の2次巻線の他終端側に接続し、かつ抵抗器R4の両端をFET2のゲートおよびソースに接続して構成される。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 4 is a circuit diagram according to the third embodiment showing the configuration of the internal circuit of the pulse restoration circuit described above. The pulse restoration circuit 2B shown in FIG. 4 has two capacitors C2 and C3, one end of which is connected in parallel to one end of the secondary winding of the drive isolation transformer T1, and the other end of the two capacitors C2 and C3. Two diodes D2 and D3 and a resistor R4 connected in series to each other, a connection point of the two diodes D2 and D3 is connected to the other end side of the secondary winding of the drive isolation transformer T1, and a resistor It is configured by connecting both ends of R4 to the gate and source of FET2.

トランスT1の2次側には、図2(b)に示す電圧V1のパルスが発生しており、電圧V1のパルスは、ダイオードD2及びD3、コンデンサC2及びC3から形成される回路により整流されて、抵抗器R4に細かいパルスが除去された波形が供給される(図2(c)参照)。この抵抗器R4はFET2のゲートとソース間に接続されており、この信号によってFET2のON/OFFが制御される。すなわち、図2に示すような一連の波形が実現でき、マルチプレクサドライブ動作が行なわれる。   A pulse of the voltage V1 shown in FIG. 2B is generated on the secondary side of the transformer T1, and the pulse of the voltage V1 is rectified by a circuit formed by diodes D2 and D3 and capacitors C2 and C3. The waveform from which fine pulses have been removed is supplied to the resistor R4 (see FIG. 2C). The resistor R4 is connected between the gate and the source of the FET 2, and ON / OFF of the FET 2 is controlled by this signal. That is, a series of waveforms as shown in FIG. 2 can be realized, and a multiplexer drive operation is performed.

実施の形態4.
図5は、この発明の実施の形態4に係る絶縁アナログ入力装置を示す構成図である。図5に示す絶縁アナログ入力装置において、図1に示す実施の形態1に係る絶縁アナログ入力装置と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。図5に示す絶縁アナログ入力装置では、図1に示す実施の形態1に係る絶縁アナログ入力装置に対し、ドライブ用絶縁トランスT1の1次巻線のホット側とコールド側の各々に互いに極性が反転したドライブパルス列を供給するためのゲート素子G1及びインバータゲート素子G2を設けると共に、ドライブ用絶縁トランスT1の1次巻線のホット側とゲート素子G1との間にコンデンサC4を挿入している。なお、R5、R6は抵抗器である。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 5 is a block diagram showing an insulated analog input device according to Embodiment 4 of the present invention. In the isolated analog input device shown in FIG. 5, the same parts as those of the isolated analog input device according to the first embodiment shown in FIG. In the isolated analog input device shown in FIG. 5, the polarity is inverted between the hot side and the cold side of the primary winding of the drive insulation transformer T1 with respect to the isolated analog input device according to the first embodiment shown in FIG. A gate element G1 and an inverter gate element G2 for supplying the drive pulse train are provided, and a capacitor C4 is inserted between the hot side of the primary winding of the drive insulating transformer T1 and the gate element G1. R5 and R6 are resistors.

図5に示す構成において、アナログ信号用絶縁トランスT2の2次側ラインlにアナログ入力信号の電圧値を振幅とするパルスが発生する動作に関しては、実施の形態1と同様であるので記述を省略する。 In the configuration shown in FIG. 5, a description because with respect to the operation of the pulse is generated to the voltage value of the analog input signal and amplitude to the secondary line l 3 of the analog signal insulation transformer T2, which is the same as in the first embodiment Omitted.

次に、実施の形態4に係る絶縁アナログ入力装置の動作について図6に示す各部波形を参照して説明する。図5において、複数パルス発生回路1からの出力信号(図6(a)参照)がゲート素子G1およびG2に印加され、互いに逆位相のパルスがコンデンサC4と抵抗器R5および抵抗R6を経由してトランスT1の1次側に印加される。このパルスによってトランスT1が励磁され、トランスT1から電圧V1のパルスが発生する(図6(b)参照)。パルス復元回路2にこの電圧V1のパルスが入力され、パルス復元回路2では、このパルスを整流かつ適当な時定数で放電して出力V2を出力する(図6(c)参照)。この波形がFET2のゲートとソース間に加わることで、FET2がON/OFFする動作(図6(d)参照)は、実施の形態1と同様であるため記述を省略する。   Next, the operation of the isolated analog input device according to the fourth embodiment will be described with reference to the waveforms shown in FIG. In FIG. 5, an output signal (see FIG. 6 (a)) from the multiple pulse generation circuit 1 is applied to the gate elements G1 and G2, and pulses having opposite phases pass through the capacitor C4, the resistor R5, and the resistor R6. Applied to the primary side of the transformer T1. This pulse excites the transformer T1, and a voltage V1 pulse is generated from the transformer T1 (see FIG. 6B). The pulse of the voltage V1 is input to the pulse restoration circuit 2, and the pulse restoration circuit 2 rectifies and discharges the pulse with an appropriate time constant and outputs the output V2 (see FIG. 6C). Since this waveform is applied between the gate and the source of the FET 2 and the operation of turning the FET 2 on and off (see FIG. 6D) is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted.

実施の形態5.
図7は、この発明の実施の形態5に係る絶縁アナログ入力装置を示す構成図である。図7に示す絶縁アナログ入力装置において、図5に示す実施の形態4に係る絶縁アナログ入力装置と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。図7に示す絶縁アナログ入力装置では、図5に示す実施の形態4に係る絶縁アナログ入力装置に対し、ドライブ用絶縁トランスT1の1次巻線のホット側とコールド側の各々に設けられたゲート素子G1,G2に、デューティが50%以下の複数のパルスに分割したドライブパルス列の位相を互いに180度シフトさせて供給する複数パルス発生回路1A,1Bをそれぞれ設けている。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 7 is a block diagram showing an isolated analog input device according to Embodiment 5 of the present invention. In the isolated analog input device shown in FIG. 7, the same parts as those of the isolated analog input device according to the fourth embodiment shown in FIG. In the insulated analog input device shown in FIG. 7, the gates provided on the hot side and the cold side of the primary winding of the drive insulation transformer T1 with respect to the insulated analog input device according to the fourth embodiment shown in FIG. A plurality of pulse generation circuits 1A and 1B are provided in the elements G1 and G2, respectively, so that the phases of drive pulse trains divided into a plurality of pulses having a duty of 50% or less are shifted by 180 degrees.

次に、実施の形態5に係る絶縁アナログ入力装置の動作について図8に示す各部波形を参照して説明する。図7において、複数パルス発生回路1Aからの出力信号および複数パルス発生回路1Bからの出力信号(図8(a)、(b)参照)が各々ゲート素子G1およびG2に印加される。これらのパルスは、位相が180度異なり、コンデンサC4と抵抗器R5およびR6を経由してトランスT1の1次側に印加される。このパルスによってトランスT1が励磁され、トランスT1から電圧V1のパルスが発生する(図8(c)参照)。パルス復元回路2にこの電圧V1のパルスが入力され、パルス復元回路2では、このパルスを整流かつ適当な時定数で放電して出力V2を出力する(図8(d)参照)。この波形がFET2のゲートとソース間に加わることで、FET2がON/OFFする動作(図8(e)参照)は、実施の形態1と同様であるため記述を省略する。   Next, the operation of the isolated analog input device according to the fifth embodiment will be described with reference to the waveforms shown in FIG. In FIG. 7, the output signal from the multiple pulse generation circuit 1A and the output signal from the multiple pulse generation circuit 1B (see FIGS. 8A and 8B) are applied to the gate elements G1 and G2, respectively. These pulses are 180 degrees out of phase and are applied to the primary side of the transformer T1 via the capacitor C4 and the resistors R5 and R6. This pulse excites the transformer T1, and a pulse of voltage V1 is generated from the transformer T1 (see FIG. 8C). The pulse of the voltage V1 is input to the pulse restoration circuit 2, and the pulse restoration circuit 2 rectifies and discharges the pulse with an appropriate time constant and outputs the output V2 (see FIG. 8D). Since this waveform is applied between the gate and the source of the FET 2 and the operation of turning the FET 2 on and off (see FIG. 8E) is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted.

実施の形態6.
図9は、この発明の実施の形態6に係る絶縁アナログ入力装置を示す構成図である。図9に示す絶縁アナログ入力装置において、図1に示す実施の形態1に係る絶縁アナログ入力装置と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。図9に示す絶縁アナログ入力装置では、図1に示す実施の形態1に係る絶縁アナログ入力装置に対し、FETは、2つのFET2,FET3でなり、アナログ信号用絶縁トランスT2の1次側のアナログ信号差動入力の各信号ラインに1つずつ挿入され、パルス復元回路は、各FET2,FET3に対応して2つのパルス復元回路2A,2Bを備え、各FET2,FET3にONとするタイミングをずらして順次ドライブするドライブパルスを供給する。同様にして、複数パルス発生回路1A,1B、FET4,FET5、ドライブ用絶縁トランスT3,T4が備えられる。なお、R3,R4,R7,R8は抵抗器を示す。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 9 is a block diagram showing an isolated analog input device according to Embodiment 6 of the present invention. In the isolated analog input device shown in FIG. 9, the same parts as those of the isolated analog input device according to the first embodiment shown in FIG. 9 is different from the isolated analog input device according to the first embodiment shown in FIG. 1 in that the FET is composed of two FETs 2 and 3 and is an analog on the primary side of the analog signal insulating transformer T2. One is inserted in each signal line of the signal differential input, and the pulse restoration circuit is provided with two pulse restoration circuits 2A and 2B corresponding to each FET2 and FET3, and the timing for turning on each FET2 and FET3 is shifted. Drive pulses to drive sequentially. Similarly, a plurality of pulse generation circuits 1A and 1B, FETs 4 and 5, and drive insulating transformers T3 and T4 are provided. R3, R4, R7, and R8 indicate resistors.

図9に示す構成において、アナログ信号がFET2及びFET3経由でアナログ信号用絶縁トランスT2の1次側に入力され、このFET2及びFET3のドライブによってトランスT2の2次側にアナログ入力信号の電圧値を振幅とするパルスが発生する。実施の形態1におけるFET2がアナログ差動信号のどちらか一方に入っていたが、この実施の形態6では、アナログ差動信号の信号ライン各々にFETが挿入されている。そして、これらのFET2及びFET3をドライブする回路について、実施の形態1の回路が2つとしている。   In the configuration shown in FIG. 9, an analog signal is input to the primary side of the analog signal isolation transformer T2 via the FET2 and FET3, and the voltage value of the analog input signal is applied to the secondary side of the transformer T2 by driving the FET2 and FET3. A pulse with an amplitude is generated. In the first embodiment, the FET 2 is included in one of the analog differential signals. In the sixth embodiment, an FET is inserted in each signal line of the analog differential signal. The circuit for driving these FET2 and FET3 has two circuits in the first embodiment.

次に、実施の形態6に係る絶縁アナログ入力装置の動作について図10に示す各部波形を参照して説明する。図9において、複数パルス発生回路1Aからの出力信号および複数パルス発生回路1Bからの出力信号(図10(a)、(b)参照)が各々FET4,FET5の各ゲートに印加される。これらのパルスは、各FETがONするタイミングがずらすようにしており、FET4,FET5がそれらのタイミングに従ってON/OFFを行うことによってトランスT3,T4が励磁され、トランスT3,T4の出力がパルス復元回路2A,2Bに入力され、パルス復元回路2A,2Bは、パルスを整流かつ適当な時定数で放電を行い出力する(図10(c)参照)。   Next, the operation of the isolated analog input device according to the sixth embodiment will be described with reference to the waveforms shown in FIG. In FIG. 9, an output signal from the multiple pulse generation circuit 1A and an output signal from the multiple pulse generation circuit 1B (see FIGS. 10A and 10B) are applied to the gates of the FET4 and FET5, respectively. These pulses are set so that the timings at which each FET is turned on are shifted, and the transformers T3 and T4 are excited when the FETs 4 and 5 are turned on and off according to those timings, and the outputs of the transformers T3 and T4 are pulse restored. Input to the circuits 2A and 2B, the pulse restoration circuits 2A and 2B rectify and discharge the pulses with an appropriate time constant (see FIG. 10C).

このパルス復元回路2A,2Bの出力波形をFET2,FET3のゲートとソース間に加えると、ゲートスレショルド電圧Vthより大きい電圧が加わったときにはFET2,FET3がONとなり、ゲートスレショルド電圧Vthより小さい電圧が加わったときにはFET2,FET3がOFFとなる動作をする(図10(d)参照)。すなわち、このFET2,FET3がONとなっている期間だけ、信号源Vaからのアナログ信号がトランスT2を駆動するため、トランスT2の2次側には、アナログ信号入力(図10(e)参照)の電圧に応じたパルス電圧が発生する。   When the output waveforms of the pulse restoration circuits 2A and 2B are applied between the gate and source of the FET2 and FET3, when a voltage higher than the gate threshold voltage Vth is applied, the FET2 and FET3 are turned on and a voltage lower than the gate threshold voltage Vth is applied. When this happens, the FET2 and FET3 are turned off (see FIG. 10D). That is, since the analog signal from the signal source Va drives the transformer T2 only during the period in which the FET2 and FET3 are ON, the analog signal is input to the secondary side of the transformer T2 (see FIG. 10 (e)). A pulse voltage corresponding to the voltage is generated.

このように構成することにより、図10に示すように、FET2とFET3をONとするタイミングをずらして順次ドライブすることが可能となり、トランス磁化の復帰時間(図10(e)参照)を短くすることができる。   With this configuration, as shown in FIG. 10, it is possible to sequentially drive the FET 2 and FET 3 at different timings, and shorten the transformer magnetization recovery time (see FIG. 10E). be able to.

実施の形態7.
図11は、この発明の実施の形態7に係る絶縁アナログ入力装置を示す構成図である。図11に示す絶縁アナログ入力装置において、図1に示す実施の形態1に係る絶縁アナログ入力装置と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。図11に示す絶縁アナログ入力装置では、図1に示す実施の形態1に係る絶縁アナログ入力装置に対し、FETは、アナログ信号用絶縁トランスT2の1次巻線を2分割した巻線間に、ソースを共通接続するようにして直列接続して挿入され、かつゲートが共通接続された2つのFET4,FET5でなり、パルス復元回路2は、直列接続された2つのFET4,FET5のゲートとソース間に所定のドライブパルスを供給するようになっている。
Embodiment 7 FIG.
FIG. 11 is a block diagram showing an isolated analog input device according to Embodiment 7 of the present invention. In the isolated analog input device shown in FIG. 11, the same parts as those of the isolated analog input device according to the first embodiment shown in FIG. In the isolated analog input device shown in FIG. 11, the FET is between the windings obtained by dividing the primary winding of the analog signal insulating transformer T2 into two compared to the isolated analog input device according to the first embodiment shown in FIG. It is composed of two FETs 4 and 5 that are inserted in series so that their sources are connected in common and whose gates are connected in common, and the pulse restoration circuit 2 is connected between the gates and sources of the two FETs 4 and 5 that are connected in series. A predetermined drive pulse is supplied to the.

この回路構成は、アナログ信号差動入力からみて平衡度が優れた特性をもつ。複数パルス発生回路1、FET1、トランスT1、そしてパルス復元回路2によるドライブ回路構成部分は、実施の形態1と同様であり、ドライブ方式の動作も、実施の形態1と同様であるので、記述は省略する。   This circuit configuration has an excellent balance when viewed from the analog signal differential input. The drive circuit components by the multiple pulse generation circuit 1, the FET 1, the transformer T1, and the pulse restoration circuit 2 are the same as in the first embodiment, and the operation of the drive system is the same as in the first embodiment. Omitted.

この発明の実施の形態1に係る絶縁アナログ入力装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the insulated analog input device which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図1の各部動作波形図である。FIG. 2 is an operation waveform diagram of each part of FIG. 1. この発明の実施の形態2に係るパルス復元回路の回路図である。It is a circuit diagram of the pulse restoration circuit concerning Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3に係るパルス復元回路の回路図である。It is a circuit diagram of a pulse restoration circuit according to Embodiment 3 of the present invention. この発明の実施の形態4に係る絶縁アナログ入力装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the insulated analog input device which concerns on Embodiment 4 of this invention. 図5の各部動作波形図である。FIG. 6 is an operation waveform diagram of each part of FIG. 5. この発明の実施の形態5に係る絶縁アナログ入力装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the insulated analog input device which concerns on Embodiment 5 of this invention. 図7の各部動作波形図である。FIG. 8 is an operation waveform diagram of each part of FIG. 7. この発明の実施の形態6に係る絶縁アナログ入力装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the insulated analog input device which concerns on Embodiment 6 of this invention. 図9の各部動作波形図である。FIG. 10 is an operation waveform diagram of each part of FIG. 9. この発明の実施の形態7に係る絶縁アナログ入力装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the insulated analog input device which concerns on Embodiment 7 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

Va 信号源、T2 アナログ信号用絶縁トランス、1,1A,1B 複数パルス発生回路、FET1,FET2,FET3,FET4,FET5 フィールドエフェクトトランジスタ、T1,T3,T4 ドライブ用絶縁トランス、2,2A,2B パルス復元回路、3 増幅器、R1,R2,R3,R4,R5,R6 抵抗器、D1,D2,D3 ダイオード、C1,C2,C3,C4 コンデンサ、G1 ゲート素子、G2 インバータゲート素子。   Va signal source, T2 analog signal isolation transformer, 1, 1A, 1B multiple pulse generator, FET1, FET2, FET3, FET4, FET5 field effect transistor, T1, T3, T4 drive isolation transformer, 2, 2A, 2B pulse Restoration circuit, 3 amplifier, R1, R2, R3, R4, R5, R6 resistor, D1, D2, D3 diode, C1, C2, C3, C4 capacitor, G1 gate element, G2 inverter gate element.

Claims (8)

アナログ信号が入力されるアナログ信号用絶縁トランスの1次側に設けられたFETを絶縁して駆動するための絶縁アナログ入力装置であって、
複数のパルスに分割したドライブパルス列が供給されるドライブ用絶縁トランスと、
前記ドライブ用絶縁トランスの2次巻線側に接続されて前記ドライブ用絶縁トランスからの出力を復元して前記FETのゲートとソース間に所定のドライブパルスを供給するパルス復元回路と
を備えたことを特徴とする絶縁アナログ入力装置。
An insulating analog input device for insulating and driving an FET provided on a primary side of an analog signal insulating transformer to which an analog signal is input,
A drive isolation transformer to which a drive pulse train divided into a plurality of pulses is supplied; and
A pulse restoration circuit connected to the secondary winding side of the drive insulation transformer to restore the output from the drive insulation transformer and supply a predetermined drive pulse between the gate and source of the FET. An isolated analog input device.
請求項1に記載の絶縁アナログ入力装置において、
前記パルス復元回路は、前記ドライブ用絶縁トランスの1次巻線を駆動するドライブパルス列が停止してから前記FETのドライブが停止するまでの間に一定の時間出力を確保する放電時定数を有する
ことを特徴とする絶縁アナログ入力装置。
The isolated analog input device according to claim 1,
The pulse restoration circuit has a discharge time constant that secures an output for a certain period of time after the drive pulse train that drives the primary winding of the drive isolation transformer stops until the FET drive stops. An isolated analog input device.
請求項1に記載の絶縁アナログ入力装置において、
前記パルス復元回路は、アノード側が前記ドライブ用絶縁トランスの2次巻線の一終端側に接続されて前記ドライブ用絶縁トランスからの出力を整形するダイオードと、一端が前記ダイオードのカソード側に接続され、他端が前記ドライブ用絶縁トランスの2次巻線の他終端側に接続されて、前記ダイオードを介して整流された出力に基づいて前記FETのON/OFFを制御する、抵抗器とコンデンサの並列回路でなる時定数回路とを備え、前記コンデンサの両端を前記FETのゲートおよびソースに接続した
ことを特徴とする絶縁アナログ入力装置。
The isolated analog input device according to claim 1,
The pulse restoration circuit has a diode whose anode side is connected to one terminal side of the secondary winding of the drive isolation transformer and shapes the output from the drive isolation transformer, and one end connected to the cathode side of the diode. The other end is connected to the other end side of the secondary winding of the drive insulation transformer, and controls the ON / OFF of the FET based on the output rectified through the diode. An insulated analog input device comprising: a time constant circuit formed of a parallel circuit; and both ends of the capacitor connected to the gate and source of the FET.
請求項1に記載の絶縁アナログ入力装置において、
前記パルス復元回路は、一端が前記ドライブ用絶縁トランスの2次巻線の一終端側にそれぞれ並列接続された2つのコンデンサと、前記2つのコンデンサの他端間に直列接続された2つのダイオードおよび抵抗器とを備え、前記2つのダイオードの接続点を前記ドライブ用絶縁トランスの2次巻線の他終端側に接続し、かつ前記抵抗器の両端を前記FETのゲートおよびソースに接続した
ことを特徴とする絶縁アナログ入力装置。
The isolated analog input device according to claim 1,
The pulse restoration circuit includes two capacitors, one end of which is connected in parallel to one terminal side of the secondary winding of the drive isolation transformer, two diodes connected in series between the other ends of the two capacitors, and A connection point between the two diodes connected to the other end of the secondary winding of the drive isolation transformer, and both ends of the resistor connected to the gate and source of the FET. Features an isolated analog input device.
請求項1に記載の絶縁アナログ入力装置において、
前記ドライブ用絶縁トランスの1次巻線のホット側とコールド側の各々に互いに極性が反転したドライブパルス列を供給するためのゲート素子を設けると共に、前記ドライブ用絶縁トランスの1次巻線のホット側と前記ゲート素子との間にコンデンサを挿入した
ことを特徴とする絶縁アナログ入力装置。
The isolated analog input device according to claim 1,
A gate element is provided on each of the hot side and the cold side of the primary winding of the drive isolation transformer for supplying drive pulse trains having opposite polarities, and the hot side of the primary winding of the drive isolation transformer And an insulating analog input device, wherein a capacitor is inserted between the gate element and the gate element.
請求項5に記載の絶縁アナログ入力装置において、
前記ドライブ用絶縁トランスの1次巻線のホット側とコールド側の各々に設けられたゲート素子に、デューティが50%以下の複数のパルスに分割したドライブパルス列の位相を互いに180度シフトさせて供給する複数パルス発生回路をそれぞれ設けた
ことを特徴とする絶縁アナログ入力装置。
The isolated analog input device according to claim 5,
The drive pulse train divided into a plurality of pulses having a duty of 50% or less is supplied to the gate elements provided on the hot side and the cold side of the primary winding of the drive isolation transformer by mutually shifting the phase by 180 degrees. An isolated analog input device comprising a plurality of pulse generation circuits.
請求項1に記載の絶縁アナログ入力装置において、
前記FETは、前記アナログ信号用絶縁トランスの1次側のアナログ信号差動入力の各信号ラインに1つずつ挿入され、
前記パルス復元回路は、各FETに対応して2つ備え、各FETにONとするタイミングをずらして順次ドライブするドライブパルスを供給する
ことを特徴とする絶縁アナログ入力装置。
The isolated analog input device according to claim 1,
The FET is inserted one by one in each signal line of the analog signal differential input on the primary side of the analog signal isolation transformer,
2. The insulated analog input device according to claim 1, wherein two pulse restoration circuits are provided corresponding to each FET, and supply drive pulses for sequentially driving each FET at different timings to be turned on.
請求項1に記載の絶縁アナログ入力装置において、
前記FETは、前記アナログ信号用絶縁トランスの1次巻線を2分割した巻線間に、ソースを共通接続するようにして直列接続して挿入され、かつゲートが共通接続された2つのFETでなり、
前記パルス復元回路は、直列接続された前記2つのFETのゲートとソース間に所定のドライブパルスを供給する
ことを特徴とする絶縁アナログ入力装置。
The isolated analog input device according to claim 1,
The FETs are two FETs that are inserted in series so that the sources are connected in common between the windings obtained by dividing the primary winding of the analog signal isolation transformer in two, and the gates are connected in common. Become
The insulated analog input device, wherein the pulse restoration circuit supplies a predetermined drive pulse between the gate and source of the two FETs connected in series.
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