一種提高隔離光耦控制可靠性的方法及其電路的製作方法
2023-07-18 13:27:31
專利名稱：一種提高隔離光耦控制可靠性的方法及其電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種提高光耦合控制可靠性的方法及其電路，尤其涉及一種提高隔離光耦控制可靠性的方法及其電路。
背景技術：
在一些對隔離度要求較高的領域，如防爆電源領域，對輸入和輸出之間的變壓器及控制迴路均要求高隔離，所以對輸入輸出之間進行反饋信號傳遞的光耦有特殊的要求， 須選用高隔離標準的光耦。除此之外，為限制通過高隔離光耦的電流和電壓以及為防止異常情況下過流或者過壓對輸出集成電路IC造成損壞，須為高隔離光耦外接由限流電阻、穩壓管和保險絲組成的光耦保護電路。現有的隔離光耦控制電路(如圖1所示)，包括高隔離光耦0C1、第一保護電路和第二保護電路，第一保護電路由第一限流電阻R1、第二限流電阻R2、第二穩壓管ZD2和第一保險絲FUSEl組成，第二保護電路由第三限流電阻R3、第四限流電阻R4、第一穩壓管ZDl和第二保險絲FUSE2組成；高隔離光耦OCl的電源引腳S(Vcc)順序串接第二限流電阻R2、第一限流電阻Rl和第一保險絲FUSEl後連接到工作電壓，高隔離光耦OCl的輸出引腳6 (Vo) 依次串接第三限流電阻R3、第四限流電阻R4和第二保險絲FUSE2作出隔離光耦控制電路的輸出端，高隔離光耦OCl的接地引腳5(GND)接地，第一穩壓管ZDl的陰極與第四限流電阻 R4和第三限流電阻R3的串接點相連接，第一穩壓管ZDl的陽極接地，第一穩壓管ZDl的陰極與第一限流電阻Rl和第二限流電阻R2的串接點相連接，第一穩壓管ZDl的陽極接地；隔離光耦控制電路的輸出端連接到控制IC的控制引腳，採樣反饋電流信號Il從高隔離光耦 OCl的正極輸入引腳2(Vf+)流入、負極輸入引腳3 (Vf-)流出，通過高隔離光耦OCl控制控制IC工作。通常這種高隔離光耦具有較高的隔離程度，但是其傳輸比較小(小於1)，而且接入的限流電阻和保險絲在電流流過時產生一定的壓降。當通過高隔離光耦OCl的電流較大時，在限流電阻R3和限流電阻R4上產生的壓降超過一定程度，隔離光耦控制電路無法提供滿足控制IC啟動要求的電壓，這樣隔離光耦控制電路就無法有效控制控制IC工作，從而導致電源的失控，隔離光耦控制電路不可靠。
發明內容
本發明的目的在於提供一種提高隔離光耦控制可靠性的方法，該方法實現了反饋信號對控制IC的高可靠性控制。本發明的另一目的在於提供實現上述方法的隔離光耦控制電路。本發明的目的可以通過以下方案實現一種提高隔離光耦控制可靠性的方法，高隔離光耦的輸出引腳通過其保護電路連接到工作電壓，高隔離光耦的接地引腳串接至少一路電流傳輸比調節電路，每路電流傳輸比調節電路的輸出端為隔離光耦控制輸出端，用以驅動相應路數的控制IC。
每路電流傳輸比調節電路的電流傳輸比根據該路驅動的控制IC來調整。所述每路電流傳輸比調節電路採用普通光耦器件。所述每路電流傳輸比調節電路採用鏡像電流源電路。本發明的另一目的通過以下技術措施實現一種隔離光耦控制電路，包括高隔離光耦、保護電路，還包括至少一路電流傳輸比調節電路；高隔離光耦的輸出引腳通過保護電路連接到工作電壓；所述每路電流傳輸比調節電路的輸入端與高隔離光耦的接地引腳相連接，每路電流傳輸比調節電路的輸出端為隔離光耦控制電路的輸出端，用以驅動相應路數的控制IC，每路電流傳輸比調節電路的電流傳輸比根據該路驅動的控制IC的要求調整。所述每路電流傳輸比調節電路包括普通光耦，普通光耦的陽極輸入引腳為電流傳輸比調節電路的輸入端，普通光耦的集電極輸出引腳為輸出電路的輸出端，普通光耦的陰極輸入引腳和發射極輸出引腳接地。所述每路電流傳輸比調節電路包括第一三極體、第二三極體和輸出電流調節電阻連成的鏡像電流源電路，輸出電流調節電阻的一端為電流傳輸比調節電路的輸入端，輸出電流調節電阻的另一端連接到第一三極體的集電極，第一三極體的集電極和基極相連接， 第二三極體的基極連接到第一三極體的基極，第一三極體和第二三極體的發射極接地，第二三極體的集電極為電流傳輸比調節電路的輸出端。與現有技術相比，本發明具有以下特點1、由於通過電流傳輸比調節電路輸出控制電流，而不以保護電路直接作為隔離光耦控制的輸出，因此在高隔離光耦滿足信號輸出輸入之間高隔離要求的同時，還能夠對高隔離光耦的輸出電流進行放大或縮小以滿足控制IC對電流的需求，並且消除了保護電路引入的電阻產生壓降和高隔離光耦本身低電流傳輸比對隔離光耦控制造成的影響，達到有效、可靠性高的控制控制IC工作。2、由於可實現多路電流輸出比可調輸出，因此可同時對多個控制IC進行驅動控制。
下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。圖1為現有的隔離光耦控制電路的電路原理圖；圖2為本發明實施例一的電路原理圖；圖3為本發明實施例二的電路原理圖；圖4為本發明實施例三的電路原理圖；圖5為本發明實施例四的電路原理具體實施例方式圖2是本發明所述隔離光耦控制電路實施例一的電路原理圖。實施例一所述隔離光耦控制電路為一路控制輸出，包括高隔離光耦OCl、第一保護電路、第二保護電路和一路電流傳輸比調節電路。上述第一保護電路包括第二限流電阻R2、第一限流電阻R1、第一保險絲FUSEl和第二穩壓管ZD2 ；第二限流電阻R2的一端連接到高隔離光耦OCl的電源引腳S(Vcc)，第二限流電阻R2的另一端通過順序串接的第一限流電阻Rl和第一保險絲FUSEl連接到工作電壓，第二穩壓管ZD2的陰極連接到第二限流電阻R2的另一端，第二穩壓管ZD2的陽極接地。上述第二保護電路包括第三限流電阻R3、第四限流電阻R4、第二保險絲FUSE2和第一穩壓管ZDl ；第三限流電阻R3的一端連接到高隔離光耦OCl的輸出引腳6(Vo)，第三限流電阻R3的另一端通過順序串接的第四限流電阻R4和第二保險絲FUSE2連接到工作電壓，第一穩壓管ZDl的陰極連接到第三限流電阻R3的另一端，第一穩壓管ZDl的陽極接地。上述電流傳輸比調節電路包括普通光耦0C2 ；普通光耦0C2的陽極輸入引腳
1(Anode)連接到高隔離光耦OCl的接地引腳5 (GND)，普通光耦0C2的集電極輸出引腳 4 (Collector)為隔離光耦控制電路的輸出端與控制IC的控制端相連接，普通光耦0C2的陰極輸入引腳2 (Cathode)和發射極輸出引腳3 (Emitter)接地。本發明的工作原理如下採樣反饋電流信號Il從高隔離光耦OCl的正極輸入引腳
2(Vf+)流入、從高隔離光耦OCl的負極輸入引腳3(Vf_)流出，通過高隔離光耦OCl的光耦合作用在接地引腳5 (GND)輸出電流信號12，因高隔離光耦OCl的電流傳輸比小於1，所以輸出電流信號12的值小於採樣反饋電流信號Il的值；電流信號12再通過普通光耦0C2光耦合輸出電流信號13，電流信號13驅動控制IC工作，通過選擇合適電流傳輸比的普通光耦 0C2，即可調整輸出電流信號13的大小以滿足控制IC的需求；例如如果高隔離光耦OCl的傳輸比為0. 5，而普通光耦需要0C2中的傳輸比為2. 0，則12 = 0. 5*11，13 = 2*12，因此13 =2*12 = II。另外在此過程中隔離光耦控制電路的輸出電流通路不經過保護電路，消除了保護電路中因限流電阻產生壓降而對隔離光耦控制電路產生的影響，最終確保在滿足信號輸入輸出之間的高隔離要求的同時，隔離光耦控制電路能有效、高可靠性的驅動控制IC。圖3是本發明所述隔離光耦控制電路實施例二的電路原理圖。實施例二所述隔離光耦控制電路為多路輸出，實施例二與實施例一基本相同，其區別在於包括至少兩路電流傳輸比調節電路，每路電流傳輸比調節電路的連接方式與實施例一中所述電流傳輸比調節電路的連接方式相同，合理選取每路電流傳輸比調節電路中普通光耦的電流傳輸比，即可有效、高可靠性的驅動該路輸出所連接的控制IC。圖4是本發明所述隔離光耦控制電路實施例三的電路原理圖。實施例三所述隔離光耦控制電路為一路輸出，實施例三與實施例一基本相同，其區別在於所述電流傳輸比調節電路採用由第一三極體T11、第二三極體T12和輸出電流調節電阻Ral組成的鏡像電流源電路；輸出電流調節電阻Ral的一端連接到高隔離光耦OCl的接地引腳5 (GND)，輸出電流調節電阻Ral的另一端連接到第一三極體Tll的集電極，第一三極體Tll的集電極和基極相連接，第二三極體T12的基極連接到第一三極體Tll的基極，第一三極體Tll和第二三極體T12的發射極接地，第二三極體T12的集電極為隔離光耦控制電路的輸出端與控制IC的控制端相連接；該電流傳輸比調節電路的電流傳輸比由鏡像電流源電路中的輸出電流調節電阻Ral調節，實施例三的工作原理與實施例一的工作原理相同。圖5是本發明所述隔離光耦控制電路實施例四的電路原理圖。實施例四所述隔離光耦控制電路為多路輸出，實施例四與實施例三基本相同，其區別在於包括至少兩路電流傳輸比調節電路，每路電流傳輸比調節電路的組成和連接方式與實施例三中所述電流傳輸比調節電路的組成和連接方式相同，合理調節每路電流傳輸比調節電路中鏡像電流源電路的電流傳輸比，即可有效、高可靠性的驅動該路輸出所連接的控制IC。
另外，本發明實施例二和實施例三中所述普通光耦可由市面上現存的任何一款電流傳輸比合適的光耦替代；本發明實施例三和實施例四中所述鏡像電流源電路中的輸出電流調節電阻可由外接的變阻器替代；本發明實施例三和實施例四中所述鏡像電流源電路可由任何一款電流傳輸比可調的電流控電流源替代；以上所述實施方式同樣能實現本發明所述技術效果，所以本發明的實施方式不限於此，按照本發明的上述內容，利用本領域的普通技術知識和慣用手段，在不脫離本發明上述基本技術思想前提下，由本發明的技術啟示得到的替換方式，均落在本發明權利保護範圍之內。
權利要求
1.一種提高隔離光耦控制可靠性的方法，其特徵在於高隔離光耦的輸出引腳通過其保護電路連接到工作電壓，高隔離光耦的接地引腳串接至少一路電流傳輸比調節電路，每路電流傳輸比調節電路的輸出端為隔離光耦控制輸出端，用以驅動相應路數的控制IC。
2.根據權利要求1所述提高隔離光耦控制可靠性的方法，其特徵在於每路電流傳輸比調節電路的電流傳輸比根據該路驅動的控制IC來調整。
3.根據權利要求1或2所述提高隔離光耦控制可靠性的方法，其特徵在於所述每路電流傳輸比調節電路採用普通光耦器件。
4.根據權利要求1或2所述提高隔離光耦控制可靠性的方法，其特徵在於所述每路電流傳輸比調節電路採用鏡像電流源電路。
5.一種實現權利要求1所述方法的隔離光耦控制電路，包括高隔離光耦、保護電路，其特徵在於還包括至少一路電流傳輸比調節電路；高隔離光耦的輸出引腳通過保護電路連接到工作電壓；所述每路電流傳輸比調節電路的輸入端與高隔離光耦的接地引腳相連接， 每路電流傳輸比調節電路的輸出端為隔離光耦控制電路的輸出端，用以驅動相應路數的控制IC，每路電流傳輸比調節電路的電流傳輸比根據該路驅動的控制IC的要求調整。
6.根據權利要求5所述隔離光耦控制電路，其特徵在於所述每路電流傳輸比調節電路包括普通光耦，普通光耦的陽極輸入引腳為電流傳輸比調節電路的輸入端，普通光耦的集電極輸出引腳為輸出電路的輸出端，普通光耦的陰極輸入引腳和發射極輸出引腳接地。
7.根據權利要求5所述隔離光耦控制電路，其特徵在於所述每路電流傳輸比調節電路包括第一三極體、第二三極體和輸出電流調節電阻連成的鏡像電流源電路，輸出電流調節電阻的一端為電流傳輸比調節電路的輸入端，輸出電流調節電阻的另一端連接到第一三極體的集電極，第一三極體的集電極和基極相連接，第二三極體的基極連接到第一三極體的基極，第一三極體和第二三極體的發射極接地，第二三極體的集電極為電流傳輸比調節電路的輸出端。
全文摘要
本發明公開了一種提高隔離光耦控制可靠性的方法，高隔離光耦的輸出引腳通過其保護電路連接到工作電壓，高隔離光耦的接地引腳串接至少一路電流傳輸比調節電路，每路電流傳輸比調節電路的輸出端為隔離光耦控制輸出端，用以驅動相應路數的控制IC，每路電流傳輸比調節電路的電流傳輸比根據該路驅動的控制IC來調整，電流傳輸比調節電路可採用光耦和電流控電流源多種實施方式組成，其優點在於可有效、高可靠性的驅動控制IC並能實現同時對多個控制IC的驅動控制；本發明還公開了實現所述方法的隔離光耦控制電路。
文檔編號H02M1/092GK102185467SQ20111010861
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月28日 優先權日2011年4月28日
發明者劉勇剛, 宋建峰, 鄧中傑 申請人:廣州金昇陽科技有限公司