RU2595536C1 - Galvanically isolated voltage comparator supplied by input signal - Google Patents

Galvanically isolated voltage comparator supplied by input signal Download PDF

Info

Publication number
RU2595536C1
RU2595536C1 RU2015110234/08A RU2015110234A RU2595536C1 RU 2595536 C1 RU2595536 C1 RU 2595536C1 RU 2015110234/08 A RU2015110234/08 A RU 2015110234/08A RU 2015110234 A RU2015110234 A RU 2015110234A RU 2595536 C1 RU2595536 C1 RU 2595536C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
resistor
diode
input signal
transistor
Prior art date
Application number
RU2015110234/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Елизарович Ермишин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Рязанское конструкторское бюро "Глобус"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Рязанское конструкторское бюро "Глобус" filed Critical Открытое акционерное общество "Рязанское конструкторское бюро "Глобус"
Priority to RU2015110234/08A priority Critical patent/RU2595536C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2595536C1 publication Critical patent/RU2595536C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: control equipment.
SUBSTANCE: present invention relates to automatic control systems. Arrangement ensures a constant current of a comparator load to an input signal while the input voltage considerably exceeds the preset value of standardization. Level of standardization of input voltage is set by a variable resistor, connected at the input side of the comparator. Comparator comprises two diode optical pairs, p-n-p and n-p-n transistors, variable and four permanent resistors, Schmitt trigger of CMOS microcircuit.
EFFECT: technical result: galvanically isolated voltage comparator that does not require a separate galvanically isolated voltage supply source with minimum standardization level of not more than 2 V and variable load current in the whole range of input voltage.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к системам автоматического управления и контроля, в частности, для компарирования входного сигнала по нескольким уровням напряжения с передачей результата компарирования через оптрон.The invention relates to automatic control and monitoring systems, in particular, for comparing the input signal at several voltage levels with the transmission of the result of the comparison through an optocoupler.

Наиболее близкий по технической сути является гальванически изолированный компаратор напряжения с питанием от входного сигнала по патенту №2540808, содержащий регулируемый стабилитрон, диодный оптрон, КМОП микросхему с триггером Шмитта и пять резисторов, обеспечивающий гальваническую развязку от входного сигнала и не требующий изолированного источника питания.The closest in technical essence is a galvanically isolated voltage comparator powered by an input signal according to patent No. 2540808, containing an adjustable zener diode, diode optocoupler, a CMOS chip with a Schmitt trigger and five resistors, providing galvanic isolation from the input signal and not requiring an isolated power source.

Недостатком данного компаратора напряжения является большое значение минимального уровня напряжения компарирования, определяемое падением напряжения на регулируемом стабилитроне (2,5 В), светодиоде оптрона (примерно 1,5 В) и токозадающем резисторе светодиода оптрона.The disadvantage of this voltage comparator is the large value of the minimum voltage of the comparing, determined by the voltage drop at the adjustable zener diode (2.5 V), the optocoupler LED (about 1.5 V) and the current-sensing resistor of the optocoupler LED.

При уровнях компарирования напряжения, близких к минимальным, малое значение сопротивления токозадающего резистора светодиода оптрона при превышении входным напряжением установленного порога компарирования вызывает значительное увеличение тока нагрузки на входной сигнал.When the voltage comparing levels are close to the minimum, a small value of the resistance of the current-sensing resistor of the optocoupler LED when the input voltage exceeds the set comparison threshold causes a significant increase in the load current to the input signal.

Указанные недостатки не позволяют использовать этот компаратор в качестве компаратора напряжения низкого уровня.These shortcomings do not allow the use of this comparator as a low-level voltage comparator.

Предлагаемый гальванически изолированный компаратор напряжения с питанием от входного сигнала, состоящий из двух диодных оптопар, p-n-р и n-p-n транзисторов, одного переменного и четырех постоянных резисторов и триггера Шмитта КМОП микросхемы, обеспечивает минимальный уровень напряжения компарирования не более 2 В и не увеличивает ток нагрузки на входной сигнал при значительном превышении входным напряжением установленного порога компарирования.The proposed galvanically isolated voltage comparator powered by the input signal, consisting of two diode optocouplers, pn-p and npn transistors, one variable and four constant resistors and a Schmitt trigger CMOS chip, provides a minimum level of comparing voltage of not more than 2 V and does not increase the load current to the input signal when the input voltage significantly exceeds the set threshold of comparing.

Схема гальванически изолированного компаратора напряжения с питанием от входного сигнала приведена на чертеже.The circuit of a galvanically isolated voltage comparator powered by an input signal is shown in the drawing.

На чертеже изображены:The drawing shows:

1 - p-n-р транзистор;1 - pnp transistor;

2 - переменный резистор;2 - variable resistor;

3 - токозадающий резистор p-n-р транзистора;3 - current-carrying resistor pnp transistor;

4 - токозадающий резистор n-p-n транзистора;4 - current-sensing resistor n-p-n transistor;

5 - резистор нагрузки фотодиода второй диодной оптопары;5 - load resistor of the photodiode of the second diode optocoupler;

6 - высокоомный резистор;6 - high resistance resistor;

7 - первая диодная оптопара;7 - the first diode optocoupler;

8 - n-p-n транзистор;8 - n-p-n transistor;

9 - вторая диодная оптопара;9 - second diode optocoupler;

10 - триггер Шмитта КМОП микросхемы;10 - Schmitt trigger CMOS chips;

+Uвх - входной вывод гальванически изолированного компаратора напряжения;+ Uin - input terminal of a galvanically isolated voltage comparator;

OV - общий вывод входного сигнала гальванически изолированного компаратора напряжения;OV is the common output signal of a galvanically isolated voltage comparator;

Выход - выходной вывод гальванически изолированного компаратора напряжения;Output - output terminal of a galvanically isolated voltage comparator;

+U - вывод для подключения питающего напряжения КМОП микросхемы.+ U - output for connecting the supply voltage of the CMOS chip.

Напряжение компарирования входного сигнала компаратора определяется суммой падений напряжения на светодиоде второй диодной оптопары 9, эмиттер-коллекторе открытого p-n-р транзистора 1 и резисторах 3 и 2.The comparator input voltage of the comparator is determined by the sum of the voltage drops on the LED of the second diode optocoupler 9, the emitter-collector of the open pnp transistor 1 and resistors 3 and 2.

Максимальное напряжение входного сигнала ограничено наименьшим предельным напряжением коллектор-эмиттер транзисторов 1 или 8.The maximum voltage of the input signal is limited by the lowest limit voltage of the collector-emitter of transistors 1 or 8.

Работает компаратор напряжения следующим образом. Светодиоды диодных оптопар 7 и 9 используются как стабилитроны с напряжением стабилизации примерно 1,5 В и служат для стабилизации тока транзисторов 1 и 8. При напряжении входного сигнала меньше уровня компарирования ток через светодиоды диодных оптопар 7 и 9 не протекает. Нагрузкой коллектора p-n-р транзистора 1 является только ток базы n-p-n транзистора 8, а нагрузкой коллектора n-p-n транзистора 8 является только ток базы p-n-р транзистора 1, поэтому транзисторы 1 и 8 находятся в режиме насыщения и имеют минимальные значения напряжения коллектор - эмиттер. Высокоомный резистор 6 необходим для включения транзисторов 1 и 8 до момента достижения входным напряжением установленного уровня компарирования. При увеличении входного напряжения и достижении на светодиоде второй диодной оптопары 9 напряжения, достаточного для включения, через светодиод второй оптопары 9 начинает протекать ток, который вызовет увеличение тока через фотодиод второй диодной оптопары 9 и, следовательно, увеличение напряжения на резисторе нагрузки фотодиода второй диодной оптопары 5. Превышение напряжения на резисторе нагрузки фотодиода второй диодной оптопары 5 порога переключения триггера Шмитта КМОП микросхемы 10 приведет к его переключению. Триггер Шмитта КМОП микросхемы 10 служит для формирования выходного сигнала гальванически изолированного компаратора напряжения.The voltage comparator operates as follows. The LEDs of the diode optocouplers 7 and 9 are used as zener diodes with a stabilization voltage of approximately 1.5 V and are used to stabilize the current of the transistors 1 and 8. When the input signal voltage is less than the comparing level, no current flows through the LEDs of the diode optocouplers 7 and 9. The collector load of the pnp transistor 1 is only the base current of the npn transistor 8, and the collector load of the npn transistor 8 is only the base current of the pnp transistor 1, so transistors 1 and 8 are in saturation mode and have the minimum collector-emitter voltage. High-resistance resistor 6 is necessary to turn on transistors 1 and 8 until the input voltage reaches the set level of comparing. When the input voltage is increased and the second diode optocoupler 9 reaches a sufficient voltage to turn on, a current begins to flow through the LED of the second optocoupler 9, which will increase the current through the photodiode of the second diode optocoupler 9 and, therefore, increase the voltage across the load resistor of the photodiode of the second diode optocoupler 5. The excess voltage at the load resistor of the photodiode of the second diode optocoupler 5 threshold switching Schmitt trigger CMOS chip 10 will lead to its switching. The Schmitt trigger CMOS chip 10 is used to generate the output signal of a galvanically isolated voltage comparator.

Ток светодиода второй диодной оптопары 9, необходимый для переключения триггера Шмитта КМОП микросхемы 10, устанавливается сопротивлением токозадающего резистора p-n-р транзистора 3. Величина сопротивления токозадающего резистора n-p-n транзистора 4 должна обеспечить достаточный ток базы р-n-р транзистора 1 для нахождения его в насыщении при напряжении входного сигнала равном уровню компарирования. Стабильность уровня компарирования определяется стабильностью напряжения включенного светодиода второй диодной оптопары 9, стабильностью напряжения насыщения коллектор - эмиттер р-n-р транзистора 1 и стабильностью токозадающего резистора р-n-р транзистора 3.The LED current of the second diode optocoupler 9, necessary to switch the Schmitt trigger of the CMOS chip 10, is set by the resistance of the pickup resistor pn-p of the transistor 3. The resistance value of the pickup resistor npn of the transistor 4 should provide sufficient base current pnp of the transistor 1 to find it saturated when the input voltage is equal to the comparing level. The stability of the comparing level is determined by the stability of the voltage of the on LED of the second diode optocoupler 9, the stability of the saturation voltage of the collector-emitter of the pnp transistor 1 and the stability of the current-carrying resistor pnp transistor 3.

При значительном превышении напряжения входного сигнала уровня компарирования транзисторы 1 и 8 выходят из режима насыщения. Стабилизация их токов позволяет сохранить неизменным ток нагрузки компаратора на входной сигнал, не считая незначительного увеличения тока нагрузки компаратора от увеличения напряжения на высокоомном резисторе 6.With a significant excess of the voltage of the input signal of the comparing level, transistors 1 and 8 exit the saturation mode. The stabilization of their currents allows you to keep unchanged the load current of the comparator to the input signal, not counting a slight increase in the load current of the comparator from the voltage increase on the high-resistance resistor 6.

Переменным резистором 2 устанавливают уровень компарирования гальванически изолированного компаратора напряжения с питанием от входного сигнала.A variable resistor 2 sets the comparing level of a galvanically isolated voltage comparator powered by the input signal.

Claims (1)

Гальванически изолированный компаратор напряжения с питанием от входного сигнала, содержащий две диодные оптопары, p-n-p и n-p-n транзисторы, один переменный и четыре постоянных резистора, триггерр Шмитта КМОП микросхемы, причем входной сигнал подключен к первому выводу переменного резистора, второй вывод переменного резистора соединен с анодом светодиода первой диодной оптопары и первым выводом токозадающего резистора p-n-p транзистора, второй вывод токозадающего резистора p-n-p транзистора соединен с эмиттером p-n-p транзистора, катод светодиода первой диодной оптопары соединен с базой p-n-p транзистора, коллектором n-p-n транзистора и первым выводом высокоомного резистора, коллектор p-n-p транзистора соединен с базой n-p-n транзистора и анодом светодиода второй диодной оптопары, эмиттер n-p-n транзистора соединен с первым выводом токозадающего резистора n-p-n транзистора, общий вывод входного сигнала соединен с вторым выводом высокоомного резистора, вторым выводом токозадающего резистора n-p-n транзистора и катодом светодиода второй диодной оптопары, катод фотодиода второй диодной оптопары подключен к питающему напряжению КМОП микросхемы, анод фотодиода второй диодной оптопары соединен с входом триггера Шмитта КМОП микросхемы и первым выводом резистора нагрузки фотодиода второй диодной оптопары, второй вывод резистора нагрузки фотодиода второй оптопары соединен с общим выводом питающего напряжения КМОП микросхемы, выход триггера Шмитта КМОП микросхемы является выходом гальванически изолированного компаратора напряжения с питанием от входного сигнала. A galvanically isolated voltage comparator powered by an input signal, containing two diode optocouplers, pnp and npn transistors, one variable and four constant resistors, a Schmitt CMOS chip, the input signal connected to the first output of the variable resistor, the second output of the variable resistor connected to the LED anode the first diode optocoupler and the first output of the pickup resistor pnp transistor, the second output of the pickup resistor pnp transistor connected to the emitter of the pnp transistor, the cathode of the LEDs The ode of the first diode optocoupler is connected to the base of the pnp transistor, the collector of the npn transistor and the first output of the high-resistance resistor, the collector of the pnp transistor is connected to the base of the npn transistor and the anode of the LED of the second diode optocoupler, the emitter of the npn transistor is connected to the first output of the transistor connected to the second terminal of the high-resistance resistor, the second terminal of the current-sensing resistor npn of the transistor and the cathode of the LED of the second diode optocoupler, the cathode of the photodiode of the second diode opt the dots are connected to the supply voltage of the CMOS chip, the anode of the photodiode of the second diode optocoupler is connected to the input of the Schmitt trigger CMOS circuits and the first output of the load resistor of the photodiode of the second diode optocoupler, the second output of the load resistor of the photodiode of the second optocoupler is connected to the common output of the supply voltage of the CMOS chip, the output is three microcircuit is the output of a galvanically isolated voltage comparator powered by the input signal.
RU2015110234/08A 2015-03-23 2015-03-23 Galvanically isolated voltage comparator supplied by input signal RU2595536C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015110234/08A RU2595536C1 (en) 2015-03-23 2015-03-23 Galvanically isolated voltage comparator supplied by input signal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015110234/08A RU2595536C1 (en) 2015-03-23 2015-03-23 Galvanically isolated voltage comparator supplied by input signal

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2595536C1 true RU2595536C1 (en) 2016-08-27

Family

ID=56892278

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015110234/08A RU2595536C1 (en) 2015-03-23 2015-03-23 Galvanically isolated voltage comparator supplied by input signal

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2595536C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2712377C1 (en) * 2019-02-22 2020-01-28 Акционерное общество "Рязанское конструкторское бюро "Глобус" (АО "РКБ "Глобус") Galvanically isolated voltage comparator with supply signal power supply

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4418290A (en) * 1980-05-26 1983-11-29 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Voltage comparator
US5936435A (en) * 1994-12-09 1999-08-10 Pilz Gmbh & Co. Voltage comparator and monitor
RU2393630C2 (en) * 2008-08-20 2010-06-27 Открытое акционерное общество "Рязанское конструкторское бюро "Глобус" Fast-acting comparator of pulse voltage amplitude on logical digital microchip
RU2434321C2 (en) * 2008-10-27 2011-11-20 Открытое акционерное общество "Рязанское конструкторское бюро "Глобус" High-input resistance ttl digital microcircuit analogue
RU2540808C1 (en) * 2013-12-10 2015-02-10 Открытое акционерное общество "Рязанское конструкторское бюро "Глобус" Galvanically isolated voltage comparator supplied by input signal

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4418290A (en) * 1980-05-26 1983-11-29 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Voltage comparator
US5936435A (en) * 1994-12-09 1999-08-10 Pilz Gmbh & Co. Voltage comparator and monitor
RU2393630C2 (en) * 2008-08-20 2010-06-27 Открытое акционерное общество "Рязанское конструкторское бюро "Глобус" Fast-acting comparator of pulse voltage amplitude on logical digital microchip
RU2434321C2 (en) * 2008-10-27 2011-11-20 Открытое акционерное общество "Рязанское конструкторское бюро "Глобус" High-input resistance ttl digital microcircuit analogue
RU2540808C1 (en) * 2013-12-10 2015-02-10 Открытое акционерное общество "Рязанское конструкторское бюро "Глобус" Galvanically isolated voltage comparator supplied by input signal

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2712377C1 (en) * 2019-02-22 2020-01-28 Акционерное общество "Рязанское конструкторское бюро "Глобус" (АО "РКБ "Глобус") Galvanically isolated voltage comparator with supply signal power supply

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8674621B2 (en) Constant current control circuit with multiple outputs for LED driver
TWI491312B (en) Load driving circuit and multi-load feedback circuit
US20110031955A1 (en) Constant current device
KR20190005927A (en) Automotive lighting
US20110121210A1 (en) Digital output circuit
RU2540808C1 (en) Galvanically isolated voltage comparator supplied by input signal
US8258971B2 (en) Low voltage warning circuit
RU2595536C1 (en) Galvanically isolated voltage comparator supplied by input signal
TWI565356B (en) Light-emitting diode lighting device with adjustable color rendering indexes
US20140354174A1 (en) Infrared emitting diode driving circuit and remote control
US8872549B2 (en) Analog minimum or maximum voltage selector circuit
CN102065603A (en) Load drive circuit and multi-load feedback circuit
RU2712377C1 (en) Galvanically isolated voltage comparator with supply signal power supply
US8947003B2 (en) Circuit and method for independent control of series connected light emitting diodes
KR101659088B1 (en) Power supply apparatus of LED
US20050152439A1 (en) Interface for digital communication
RU2727713C1 (en) Electronic circuit supply voltage stabilizer
US10277214B2 (en) Digital signal output device
RU2690838C1 (en) Protective device
US8581503B1 (en) Method of forming an LED control circuit and structure therefor
US8760076B2 (en) PWM dimming circuit with multiple outputting paths of current for multiple LED strings
US20200326358A1 (en) Peak detector
JP2010067663A (en) Relay circuit
CN113133164B (en) Brightness adjusting circuit
US20130271034A1 (en) Led driving circuit