基於普通光耦的直流電壓精準隔離器的製作方法

2023-06-04 21:09:11 4

專利名稱：基於普通光耦的直流電壓精準隔離器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基於普通光耦的直流電壓精準隔離器，特別是涉及一種應用普通光耦精準隔離傳送供電機調速用直流電壓信號的裝置。
背景技術：
在電機的調速控制中，目前都是通過將直流電壓傳送到主控板轉換成PWM信號去控制大功率器件的開關來實現的，為了方便對調速的控制，通常調節直流電壓的電路與主控板是分開的，導致了直流電壓在傳輸到主控板時產生各種幹擾，影響電機控制板的正常工作，甚至損壞控制板，導致嚴重後果。因此，在實際使用中主控板上有一個直流電壓隔離器，即外界可變的直流電壓先傳輸到控制板的隔離器上，經隔離器隔離後，再傳送到主控板。為了能正確地反映可變的直流電壓，隔離器必須能夠消除外界幹擾，按相同比例精準跟隨輸入直流電壓。普通光耦隔離方便，成本很低，但由於不同光耦電流傳輸比的分散性較 大，同樣的直流輸入電壓經過隔離後輸出的直流電壓差異性很大，從而導致控制的電機轉速不一致。為了保證一致性，目前通常採用單片機將輸入的直流電壓轉換成PWM數位訊號(簡稱數模轉換)，然後通過高速光耦隔離後，再轉換成直流電壓，送到主控板，不僅成本很高，電路複雜，而且在輸入端還需使用隔離電源和單片機。
發明內容本實用新型目的在於針對現有技術的不足，提出一種應用普通光耦實現精準隔離直流電壓的裝置。為達到上述目的，本實用新型的構思是通過在普通光耦的發送端加上電解電容，在普通光耦的接收端加上可調T型網絡來實現。下面說明本實用新型所涉及的利用普通光耦精準隔離直流電壓的原理。如圖I所示，按照普通光耦的特點，當光耦發送端發光二極體的輸入電流在I-IOmA範圍內，光耦的電流傳輸特性為線性的，假定在輸入最大直流電壓時通過不同光耦發光二極體的電流都為IFl，1#光耦電流傳輸比為Kl，2#光耦電流傳輸比為K2，為保證兩種情況下的輸出直流電壓相等，如圖2(a)、(b)所示，調節與1#光耦接收端光敏三極體串聯的電阻阻值為RW1，調節與2#光耦接收端光敏三極體串聯的電阻阻值為RW2，則Kl^Rffl = K2*RW2(I)當調節輸入直流電壓使得通過光耦發光二極體的電流為IF2時，設此時1#光耦的電流傳輸比為K10，2#光耦的電流傳輸比為K20，有K1/K10 = K2/K20(2)將(I)式代入⑵式可得到K10*RW1 = K20*RW2(3)從(3)式可以看出，通過在輸入最大直流電壓時調節串聯在光耦發送端三極體發射級的可變電阻，保證不同參數光耦的輸出直流電壓相等，從而實現在任何相同輸入電壓下經過不同參數光耦隔離後的直流電壓都保持相等的精準控制。[0012]根據上述的構思，本實用新型採用下述技術方案一種基於普通光耦的直流電壓精準隔離器，包括輸入電路、普通光耦、輸出電路，所述普通光耦包括位於發送端的發光二極體和位於接收端的光敏三極體，所述輸入電路與施加的直流電壓Vi連接，所述普通光耦的發送端與輸入電路連接，所述普通光耦的接收端與輸出電路連接，所述輸出電路輸出隔尚後的直流電壓信號Vo。所述的輸入電路包括限流電阻R1、電解電容Cl，電阻Rl的左端與外部輸入的直流電壓正端Vi連接，電阻Rl的右端、電解電容Cl的正端、普通光耦發送端的發光二極體正端匯接，電解電容Cl的下端、輸入直流電壓的負端Vi、普通光耦發送端的發光二極體負端匯接。所述的普通光耦包括位於發送端的發光二極體和位於接收端的光敏三極體，光敏三極體的集電極與直流電源VCC連接。所述的輸出電路包括二極體D1、電阻R2與R3、可變電阻RW、電容C2與C3，二極體Dl的負端與直流電源VCC連接，二極體Dl的正端、電阻R2的上端、光敏三極體的發射極、電容C2的上端、電阻R3的左端匯接，電阻R2的下端、可變電阻RW的上端、可變電阻RW的調節端匯接，可變電阻RW的下端、電容C2與C3的下端匯接接地，電容C3的上端、電阻R3的右端連接輸出隔離後的直流電壓信號Vo。由於在普通光耦發送端發光二極體的兩端並聯了一個電解電容，濾除了輸入的直流電壓在遠距離傳輸中的各種高頻幹擾，僅僅讓直流電壓信號通過發光二極體，在普通光耦接收端光敏三極體的發射級連接了一個T型可調網絡，再一次濾除各種高頻幹擾，確保在輸入直流電壓相同時，經過不同特性光耦隔離輸出的直流電壓相等。因此，本實用新型與背景技術相比，不論光耦參數離散型如何，都能按相同比例精準隔離輸出跟隨輸入電壓變化的直流電壓，而且無需在輸入端使用隔離電源和單片機進行數模轉換，具有電路簡單，成本低廉，精準輸出直流電壓的特點。

圖I是本實用新型應用的普通光耦傳輸特性圖。圖2是本實用新型不同光耦調節可變電阻的示意圖。圖3是本實用新型的方框示意圖，圖中1、輸入電路，2、普通光稱，3、輸出電路。圖4是本實用新型的一個實施例的電路連接圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明。如圖3所示，本實用新型的一種基於普通光耦的直流電壓精準隔離器，包括輸入電路(I)、普通光耦(2)、輸出電路(3)，輸入電路(I)與施加的直流電壓Vi連接，普通光耦
(2)的發送端與輸入電路(I)連接，普通光耦(2)的接收端與輸出電路(3)連接，輸出電路
(3)輸出隔離後的直流電壓信號Vo。如圖4所示，輸入電路(I)包括限流電阻R1、電解電容Cl，電阻Rl的左端與外部輸入的直流電壓正端Vi連接，電阻Rl的右端、電解電容Cl的正端、普通光耦⑵發送端的發光二極體正端匯接，電解電容Cl的下端、輸入直流電壓Vi的負端、普通光耦(2)發送端的發光二極體負端匯接；普通光耦(2)包括位於發送端迴路中的發光二極體和位於接收端迴路中的光敏三極體，光敏三極體的集電極與直流電源VCC連接，輸出電路(3)包括二極體D1、電阻R2與R3、可變電阻RW、電容C2與C3，二極體Dl的負端與直流電源VCC連接，二極體Dl的正端、電阻R2的上端、光敏三極體的發射極、電容C2的上端、電阻R3的左端匯接，電阻R2的下端、可變電阻RW的上端、可變電阻RW的調節端匯接，可變電阻RW的下端、電容C2與C3的下端匯接接地，電容C3的上端、電阻R3的右端連接輸出隔離後的直流電壓信號Vo。本實用新型的工作過程是將外界輸入的直流可調電壓調整至最大值，經過一定的距離傳送到任一個基於普通光耦構成的高精準直流電壓隔離電路限流電阻端，以保證最大輸入電流小於普通光耦保持線性的最大電流(通常為10mA)，再經過並聯在光耦兩端的電解電容濾除直流電壓傳輸過程中的各種高頻幹擾後，將乾淨的直流電壓信號送到光耦的發光二極體使其發光，光耦的光敏三極體在接收到光照後產生放大的電流，送到可調T型網絡，調節其可變電阻使其 任一個電路輸出的直流電壓都等於電機最高轉速所需要的電壓，調整完成後就可以實現只要輸入的直流相等，不管構成電路的光耦參數如何，輸出都具有相等的直流電壓。上述具體實施方式
用來解釋本實用新型，而不是對本實用新型進行限制，在本實用新型的精神和權利要求的保護範圍內，對本實用新型做出的任何修改和改變，都落入本實用新型的保護範圍內。
權利要求1.基於普通光耦的直流電壓精準隔離器，其特徵在於包括輸入電路(I)、普通光耦(2)、輸出電路(3)，所述普通光耦(2)包括位於發送端的發光二極體和位於接收端的光敏三極體，所述輸入電路(I)與施加的直流電壓Vi連接，所述普通光耦(2)的發送端與輸入電路(I)連接，所述普通光耦(2)的接收端與輸出電路(3)連接，所述輸出電路(3)輸出隔離後的直流電壓信號Vo。
2.根據權利要求I所述的基於普通光耦的直流電壓精準隔離器，其特徵在於所述的輸入電路(I)包括限流電阻R1、電解電容Cl，電阻Rl的左端與外部施加的直流電壓正端Vi連接，電阻Rl的右端、電解電容Cl的正端、普通光耦⑵發送端的發光二極體正端匯接，電解電容Cl的下端、輸入直流電壓的負端Vi、普通光耦(2)發送端的發光二極體負端匯接。
3.根據權利要求I所述的基於普通光耦的直流電壓精準隔離器，其特徵在於所述的普通光耦(2)接收端光敏三極體的集電極與直流電源VCC連接。
4.根據權利要求I所述的基於普通光耦的直流電壓精準隔離器，其特徵在於所述的輸出電路(3)包括二極體D1、電阻R2與R3、可變電阻RW、電容C2與C3，二極體Dl的負端與直流電源VCC連接，二極體Dl的正端、電阻R2的上端、光敏三極體的發射極、電容C2的上端、電阻R3的左端匯接，電阻R2的下端、可變電阻RW的上端、可變電阻RW的調節端匯接，可變電阻RW的下端、電容C2與C3的下端匯接接地，電容C3的上端、電阻R3的右端連接，輸出隔離後的直流電壓信號Vo。
專利摘要本實用新型公開了一種基於普通光耦的直流電壓精準隔離器，包括輸入電路、普通光耦、輸出電路，輸入電路與施加的直流電壓Vi連接，普通光耦的發送端與輸入電路連接，普通光耦的接收端與輸出電路連接，輸出電路輸出隔離後的直流電壓信號Vo。使用中，外界施加的直流可調電壓Vi經過一定的距離傳送到輸入電路的限流電阻端，通過並聯在光耦兩端的電解電容濾除直流可調電壓傳輸過程中的各種高頻幹擾後，將乾淨的直流電壓信號送到光耦發送端的發光二極體使其發光，光耦接收端的光敏三極體在接收到光照後產生放大的電流，通過輸出電路中的可調T型濾波網絡濾除各種幹擾，輸出隔離的直流電壓信號。本實用新型基於普通光耦的直流電壓精準隔離器，不論光耦參數離散型如何，都能按相同比例精準隔離輸出跟隨輸入電壓變化的直流電壓，而且無需在輸入端使用隔離電源和單片機進行數模轉換，具有電路簡單，成本低廉，精準輸出直流電壓的特點。
文檔編號H02M3/156GK202550878SQ20122007801
公開日2012年11月21日 申請日期2012年2月27日 優先權日2012年2月27日
發明者劉慶新, 薛曉明, 陳震 申請人:薛曉明