一種隔離交直流信號雙向傳輸電路的製作方法

2023-07-14 11:12:06 2

一種隔離交直流信號雙向傳輸電路的製作方法
【專利摘要】本實用新型的一種隔離交直流信號雙向傳輸電路，將第一交直流電信號發送接收設備輸出的第一標準直流信號或疊加在第一標準直流信號的第一交流信號通過直流變交流電路的初級電路轉換為交流信號，通過隔離傳輸至次級電路而將交流信號轉換為對應第一標準直流信號的第二標準直流信號輸出或疊加在第二標準直流信號的對應第一交流信號的信號輸出，經電流或電壓轉換電路轉換為對應的電壓或電流信號至第二交直流電信號發送接收設備完成傳輸；第二交直流電信號發送接收設備所生成第二交流信號通過獨立的交流信號傳輸電路將第二交流信號以隔離方式傳送並轉換為疊加於標準直流信號的反饋信號至第一交直流電信號發送接收設備，加強雙向傳輸的抗幹擾性和可靠性。
【專利說明】一種隔離交直流信號雙向傳輸電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電流或電壓交流信號的傳輸技術，特別是涉及一種隔離交直流信號雙向傳輸電路。
【背景技術】
[0002]用於隔離安全柵的信號傳輸的一般為交流信號，如交流電壓信號源或交流電流信號源，通常交流信號與標準信號疊加在一起，通過磁耦合傳輸信號。
[0003]首先，標準信號通常為直流信號，要通過磁耦合傳輸的話，必須經過直流轉交流後，才能進行傳輸，傳輸過去後，同樣需交流變直流，還原為標準信號。因此對交流信號傳輸通道來說，由於需增加直-交及交-直電路，這部分電路可能會對交流信號產生衰減等幹擾，降低交流信號的傳輸可靠性。
[0004]並且，交流信號與標準信號疊加在一起傳輸，通常兩路信號互相干擾，比如交流信號傳輸可以會對標準信號的傳輸精度產生一定的影響。同時標準信號迴路的一些器件會對標準信號進行衰減或幹擾，降低交流信號的傳輸可靠性。

【發明內容】

[0005]鑑於以上所述現有技術的缺點，本實用新型的目的在於提供一種隔離交直流信號雙向傳輸電路，解決上述現有技術中交流信號傳輸可靠性差的問題。
[0006]為實現上述目標及其他相關目標，本實用新型提供一種隔離交直流信號雙向傳輸電路，在第一交直流電信號發送接收設備和第二交直流電信號發送接收設備之間電隔離傳輸交流信號；其中，所述第一交直流電信號發送接收設備，輸出第一標準直流信號或疊加在所述第一標準直流信號的第一交流信號，所述隔離交直流信號雙向傳輸電路包括:直流變交流電路，包括:初級電路，用於接收所述第一交直流電信號發送接收設備的輸出並轉換為交流信號輸出；次級電路用於接收以隔離傳輸方式發來的所述交流信號，並將所述交流信號轉換為對應第一標準直流信號的第二標準直流信號輸出，或轉換為疊加在所述第二標準直流信號的對應所述第一交流信號的信號輸出；電流或電壓轉換電路，接收所述次級電路的輸出，並轉換為對應的電壓或電流信號至第二交直流電信號發送接收設備，以完成第一交流信號至第二交直流電信號發送接收設備的傳輸；設於所述第二交直流電信號發送接收設備，生成第二交流信號；交流信號傳輸電路，連接所述交流信號發生器及所述第一交直流電信號發送接收設備；所述交流信號傳輸電路包括隔離傳輸器件，用於將所述第二交流信號以隔離方式傳送並轉換為疊加於所述標準直流信號的電壓或電流信號，以完成第二交流信號至第一交直流電信號發送接收設備的傳輸。
[0007]優選的，所述直流變交流電路為磁隔離傳輸器件，所述初級電路包括第一電流流入端及流出端，所述次級電路包括第二電流流入端及流出端，所述電流或電壓轉換電路包括:第一運放、第一三極體；所述第一運放的反向相輸入端連接於所述次級電路的第二電流流入端，所述第一運放的同相輸入端連接於所述次級電路的第二電流流出端，所述第二電流流出端連接至所述第二交直流電信號發送接收設備；所述第一運放的輸出端連接所述第一三極體的基級，所述第一三極體是NPN型，所述第一三極體的集電極具有參考電壓，所述第一三極體的發射極連接所述第一運放的反相輸入端。
[0008]優選的，所述第一交直流電信號發送接收設備所產生的交流信號來自於第一交直流電信號發送接收設備內的輸入設備，所述隔離傳輸器件包括依次連接的第一 U / I轉換電路、具有初級電路及次級電路的隔離傳輸器件、以及第二 U / I轉換電路，所述隔離傳輸器件為光稱合器件。
[0009]優選的，所述第一 U / I轉換電路包括:第二運放；所述交流信號發生器經電容器耦合連接至所述第二運放的同相輸入端，所述第二運放的反相輸入端經第二電阻接地，所述第二運放的輸出端經所述隔離傳輸器件的輸入端電路和第一電阻連接至所述第二運放的反相輸入端；所述隔離傳輸器件的輸出端電路通過所述第二U / I轉換電路連接至所述直流變交流電路的初級電路的第一電流流入端。
[0010]優選的，所述第二 U / I轉換電路包括:第三運放及第二三極體，所述第三運放的反相輸入端經第三電阻連接所述隔離傳輸器件，所述第三運放的同相輸入端連接至所述直流變交流電路的初級電路的第一電流流入端，所述第三運放的輸出端連接所述第二三極體的基極，所述第二三極體為PNP型，所述第二三極體的集電極接地且發射極連接所述直流變交流電路的初級電路的第一電流流出端。
[0011]優選的，所述第二交流信號是由並聯於第二交直流電信號發送接收設備中負載電阻(RL)兩端的交流信號發生器所產生的。
[0012]如上所述，本 實用新型提供的一種隔離交直流信號雙向傳輸電路，將第一交直流電信號發送接收設備輸出的第一標準直流信號或疊加在所述第一標準直流信號的第一交流信號通過直流變交流電路的初級電路轉換為交流信號，通過隔離傳輸至次級電路而將所述交流信號轉換為對應第一標準直流信號的第二標準直流信號輸出，或轉換為疊加在所述第二標準直流信號的對應所述第一交流信號的信號輸出輸出，並通過電流或電壓轉換電路接收所述次級電路的輸出，並轉換為對應的電壓或電流信號至第二交直流電信號發送接收設備以完成第一交流信號的傳輸，並且，所述第二交直流電信號發送接收設備所生成第二交流信號通過獨立的交流信號傳輸電路將所述第二交流信號以隔離方式傳送並轉換為疊加於所述標準直流信號的反饋信號以完成第二交流信號至第一交直流電信號發送接收設備的傳輸，從而實現交流信號的雙向隔離傳輸，加強了交流信號傳輸的抗幹擾性和可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1顯示為本實用新型的隔離交直流信號雙向傳輸電路的一實施例的結構示意圖。
[0014]圖2顯示為本實用新型的隔離交直流信號雙向傳輸電路的一實施例中電流或電壓轉換電路的原理示意圖。
[0015]圖3顯示為本實用新型的隔離交直流信號雙向傳輸電路的一實施例中交流信號傳輸電路的原理不意圖。
[0016]元件標號說明
[0017]I第一交直流電信號發送接收設備[0018]2直流變交流電路
[0019]21初級電路
[0020]22次級電路
[0021]23隔離器件
[0022]3電流或電壓轉換電路
[0023]4第二交直流電信號發送接收設備
[0024]41交流信號發生器
[0025]5交流信號傳輸電路
[0026]51第一 U / I轉換電路
[0027]52隔離傳輸器件
[0028]521隔離傳輸器件的輸入端電路
[0029]522隔離傳輸器件的輸出端電路
[0030]53第U /I轉 換電路
【具體實施方式】
[0031]以下通過特定的具體實例說明本實用新型的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本實用新型的其他優點與功效。本實用新型還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基於不同觀點與應用，在沒有背離本實用新型的精神下進行各種修飾或改變。需說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。
[0032]請參閱圖1，本實用新型提供一種隔離交直流信號雙向傳輸電路，在第一交直流電信號發送接收設備I和第二交直流電信號發送接收設備4之間電隔離傳輸交流信號，所述第一交直流電信號發送接收設備1，輸出第一標準直流信號或與所述標準直流信號一同傳輸的第一交流信號，在本實施例中，所述標準直流信號即如圖所示的電流In，所述隔離交直流信號雙向傳輸電路還可以包括:直流變交流電路2、電流或電壓轉換電路3、交流信號發生器41及交流信號傳輸電路5等。
[0033]所述直流變交流電路2，包括:初級電路21，用於接收所述第一交直流電信號發送接收設備I的輸出並轉換為交流信號輸出；次級電路22用於接收以隔離傳輸方式發來的所述交流信號，並將所述交流信號並轉換為對應第一標準直流信號的第二標準直流信號輸出(1)或疊加在所述第二標準直流信號的對應所述第一交流信號的信號輸出，在本實施例中，所述直流變交流電路2包括設在初級電路21和次級電路22之間的隔離器件23，在本實施例中，直流變交流電路2為磁隔離傳輸器件52，實現直-交-直轉換並隔離傳輸。
[0034]所述電流或電壓轉換電路3，接收所述次級電路22的輸出電流，並轉換為對應的電壓或電流信號至第二交直流電信號發送接收設備4，以完成第一交流信號至第一交直流電信號發送接收設備I的傳輸。
[0035]所述交流信號發生器41，設在所述第二交直流電信號發送接收設備4，用於生成第二交流信號，並且，在所述交流信號發生器41及所述第一交直流電信號發送接收設備I之間還另行連接有交流信號傳輸電路5 ;所述交流信號傳輸電路5包括隔離傳輸器件，用於將所述第二交流信號以隔離方式傳送並轉換為疊加於所述標準直流信號的反饋信號，以完成第二交流信號至第一交直流電信號發送接收設備I的傳輸。
[0036]一方面，所述第一交直流電信號發送接收設備I所產生的交流信號來自於第一交直流電信號發送接收設備I內的輸入設備，例如為智能設備、控制設備等等，亦可用來接收所述第二交流信號。
[0037]以下再提供一實施例來說明本實用新型的部分電路實現方式。
[0038]一方面，所述初級電路21包括第一電流流入端及流出端，所述次級電路22包括第二電流流入端及流出端，可參考圖示中電流In:第一標準直流信號或第一標準直流信號疊加第一交流信號，電流1:第二標準直流信號或第二標準直流信號疊加對應第一交流信號的信號，通過In、1的流向可了解所述電流流入端及流出端，也就是說，在本實施例中，雖然上述直流信號及交流信號可以為電流信號，但在實際情況下，亦可為電壓信號，僅需對電路做增加負載電阻、增加功放的U / 1、I / U轉換電路等本領域技術人員常用技術手段的改動即可完成電壓電流互相轉換，因此並不限於本實施例。
[0039]如圖2所示，可選的，所述電流或電壓轉換電路3包括:第一運放(Ul)、第一三極體(Tl);所述第一運放(Ul)的反向相輸入端連接於所述次級電路22的第二電流流入端，所述第一運放(Ul)的同相輸入端連接於所述次級電路22的第二電流流出端，所述第二電流流出端連接至所述第二交直流電信號發送接收設備；所述第一運放(Ul)的輸出端連接所述第一三極體(Tl)的基級，所述第一三極體(Tl)是NPN型，所述第一三極體(Tl)的集電極具有參考電壓，所述第一三極體(Tl)的發射極連接所述第一運放(Ul)的反相輸入端，第一三極體(Tl)用於輸出信號功率放大，從電路也可知所述第一交流信號也反饋到Ul的反相輸入端，同時反饋到第二交直流電信號發送接收設備4中的電流迴路中，從而將第一交流信號轉換併疊加在電流信號1上，隔離傳輸到設備負載(RL)上。
[0040]如圖3所示，所述交流信號傳輸電路5中，一方面，所述隔離傳輸器件包括依次連接的第一 U / I轉換電路51、具有輸入端電路521及輸出端電路522的隔離傳輸器件52、以及第二 U / I轉換電路53;優選的，所述第一 U / I轉換電路51包括:第二運放(U2);所述交流信號發生器41是電壓源(在其他實施例中，亦可為電流源)，輸出Uw經電容器(Cl)耦合連接至所述第二運放(U2)的同相輸入端，所述第二運放(U2)的反相輸入端經第二電阻(R2)接地，所述第二運放(U2)的輸出端經所述隔離傳輸器件52的輸入端電路521和第一電阻(Rl)連接至所述第二運放(U2)的反相輸入端；所述隔離傳輸器件52的輸出端電路522通過所述第二 U / I轉換電路53連接至所述直流變交流電路2的初級電路21的第一電流流入端；優選的，所述隔離傳輸器件52為光耦合器件。
[0041]一方面，所述第二 U / I轉換電路53包括:第三運放(U3)及第二三極體(T2)，所述第三運放(U3)的反相輸入端經第三電阻(R3)連接所述隔離傳輸器件52，所述第三運放(U3)的同相輸入端連接至所述直流變交流電路2的初級電路21的第一電流流入端，所述第三運放(U3)的輸出端連接所述第二三極體(T2)的基極，所述第二三極體(T2)為PNP型，所述第二三極體(T2)的集電極接地且發射極連接所述直流變交流電路2的初級電路21的第一電流流出端。
[0042]所述交流信號發生器41並聯於第二交直流電信號發送接收設備4中的負載電阻(RL)如設備負載的兩端，如此，如圖所示所述交流信號發生器41是交流電壓源，則其電壓Uw通過電容器(Cl)耦合至所述第二運放(U2)的同相輸入端，而若所述交流信號發生器41為電流源，則可通過並聯的負載(RL)上的電壓耦合至所述第二運放(U2)的同相輸入端。
[0043]具體來說，所述第二交直流電信號發送接收設備4中的交流信號發生器41發出的交流信號(在本實施例中是交流電壓Uw)，經電容器Cl耦合到第二運算放大器(U2)的同相輸入端，通過運放的輸出，將交流電壓信號以電壓的形式疊加在信號線上，並經光耦隔離傳輸到第一交直流電信號發送接收設備1，使連接第一交直流電信號發送接收設備I的第三運算放大器(U3)的反相輸入端的電壓產生相同變化，U3的輸出端接第二三極體的(T2)的基極，用於輸出信號功率放大，將該第二交流信號反饋到Ul的同相輸入端，同時反饋到第一交直流電信號發送接收設備I電流In迴路中，從而將第二交流信號傳至第一交直流電信號發送接收設備I。
[0044]綜上所述，本實用新型提供的一種隔離交直流信號雙向傳輸電路，將第一交直流電信號發送接收設備輸出的第一標準直流信號或疊加在所述第一標準直流信號的第一交流信號通過直流變交流電路的初級電路轉換為交流信號，通過隔離傳輸至次級電路而將所述交流信號轉換為對應第一標準直流信號的第二標準直流信號輸出或疊加在所述第二標準直流信號的對應所述第一交流信號的信號輸出輸出，並通過電流或電壓轉換電路接收所述次級電路的輸出，並轉換為對應的電壓或電流信號至第二交直流電信號發送接收設備以完成第一交流信號的傳輸，並且，所述第二交直流電信號發送接收設備所生成第二交流信號通過獨立的交流信號傳輸電路將所述第二交流信號以隔離方式傳送並轉換為疊加於所述標準直流信號的反饋信號以完成第二交流信號至第一交直流電信號發送接收設備的傳輸，從而實現交流信號的雙向隔離傳輸，加強了交流信號傳輸的抗幹擾性和可靠性。
[0045]上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用於限制本實用新型。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本實用新型的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屈【技術領域】中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。
【權利要求】
1.一種隔離交直流信號雙向傳輸電路，其特徵在於，在第一交直流電信號發送接收設備和第二交直流電信號發送接收設備之間電隔離傳輸交流信號；其中，所述第一交直流電信號發送接收設備，輸出第一標準直流信號或疊加在所述第一標準直流信號的第一交流信號，所述隔離交直流信號雙向傳輸電路包括: 直流變交流電路，包括:初級電路，用於接收所述第一交直流電信號發送接收設備的輸出並轉換為交流信號輸出；次級電路用於接收以隔離傳輸方式發來的所述交流信號，並將所述交流信號轉換為對應第一標準直流信號的第二標準直流信號輸出，或轉換為疊加在所述第二標準直流信號的對應所述第一交流信號的信號輸出； 電流或電壓轉換電路，接收所述次級電路的輸出，並轉換為對應的電壓或電流信號至第二交直流電信號發送接收設備，以完成第一交流信號至第二交直流電信號發送接收設備的傳輸； 設於所述第二交直流電信號發送接收設備，生成第二交流信號； 交流信號傳輸電路，連接所述交流信號發生器及所述第一交直流電信號發送接收設備；所述交流信號傳輸電路包括隔離傳輸器件，用於將所述第二交流信號以隔離方式傳送並轉換為疊加於所述標準直流信號的電壓或電流信號，以完成第二交流信號至第一交直流電信號發送接收設備的傳輸。
2.根據權利要求1所述的隔離交直流信號雙向傳輸電路，其特徵在於，所述直流變交流電路為磁隔離傳輸器件，所述初級電路包括第一電流流入端及流出端，所述次級電路包括第二電流流入 端及流出端，所述電流或電壓轉換電路包括:第一運放、第一三極體；所述第一運放的反向相輸入端連接於所述次級電路的第二電流流入端，所述第一運放的同相輸入端連接於所述次級電路的第二電流流出端，所述第二電流流出端連接至所述第二交直流電信號發送接收設備；所述第一運放的輸出端連接所述第一三極體的基級，所述第一三極體是NPN型，所述第一三極體的集電極具有參考電壓，所述第一三極體的發射極連接所述第一運放的反相輸入端。
3.根據權利要求1所述的隔離交直流信號雙向傳輸電路，其特徵在於，所述第一交直流電信號發送接收設備所產生的交流信號來自於第一交直流電信號發送接收設備內的輸入設備，所述隔離傳輸器件包括依次連接的第一U / I轉換電路、具有初級電路及次級電路的隔離傳輸器件、以及第二 U / I轉換電路，所述隔離傳輸器件為光耦合器件。
4.根據權利要求3所述的隔離交直流信號雙向傳輸電路，其特徵在於，所述第一U / I轉換電路包括:第二運放；所述交流信號發生器經電容器耦合連接至所述第二運放的同相輸入端，所述第二運放的反相輸入端經第二電阻接地，所述第二運放的輸出端經所述隔離傳輸器件的輸入端電路和第一電阻連接至所述第二運放的反相輸入端；所述隔離傳輸器件的輸出端電路通過所述第二U/I轉換電路連接至所述直流變交流電路的初級電路的第一電流流入端。
5.根據權利要求3或4所述的隔離交直流信號雙向傳輸電路，其特徵在於，所述第二U / I轉換電路包括:第三運放及第二三極體，所述第三運放的反相輸入端經第三電阻連接所述隔離傳輸器件，所述第三運放的同相輸入端連接至所述直流變交流電路的初級電路的第一電流流入端，所述第三運放的輸出端連接所述第二三極體的基極，所述第二三極體為PNP型，所述第二三極體的集電極接地且發射極連接所述直流變交流電路的初級電路的第一電流流出端。
6.根據權利要求1所述的隔離交直流信號雙向傳輸電路，其特徵在於，所述第二交流信號是由並聯於第二交直流電信號發送接收設備中負載電阻兩端的交流信號發生器所產生的。
【文檔編號】H02M5/10GK203747655SQ201420079977
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年2月25日 優先權日:2014年2月25日
【發明者】馬海菊, 陳出新, 周婷 申請人:上海辰竹儀表有限公司