一種動態故障安全型驅動裝置的製作方法
2023-04-28 09:14:16
專利名稱：一種動態故障安全型驅動裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及半導體技術領域，特別是涉及一種動態故障安全型驅動裝置。
背景技術：
在軌道交通運營中，系統的安全性與可靠性顯得極為重要，尤其是高速鐵路飛速發展的今天，信號設備的可靠性將直接影響軌道交通的安全性，所以對於信號設備的安全可靠性控制具有至高的重要性。為保證安全性，信號設備的控制必須滿足故障導向安全的原則，特別是在計算機聯鎖系統的輸出通道設計上，所設計電路中的任何一個元器件故障後都要求其所在通道導向安全輸出。目前，在軌道交通現場應用最廣泛的安全輸出接口裝置是採用雙電晶體交替地導通和截止來驅動繼電器的工作。這種裝置的弱點是在一個電晶體截止與另一個電晶體導通交替時，由於電晶體自身的物理特性，會存在瞬間的同時導通，而此時電晶體上會有很大的灌地電流直接流過，使電晶體發熱，壽命大大縮短，容易出現故障。該現狀導致了信號驅動裝置的頻繁更換，維護成本很高。因此，目前需要本領域技術人員迫切解決的一個技術問題就是如何能夠創新地提出一種高穩定性、高可靠性的動態故障安全型驅動裝置，以解決現有技術中存在的問題。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種動態故障安全型驅動裝置，用以保證實際應用中的正常使用，保證裝置的可靠安全，同時提高其可維護性。為了解決上述問題，本發明公開了一種動態故障安全型驅動裝置，所述裝置包括 系統電源A、嵌入式系統B、第一光電耦合模塊Cl、第二光電耦合模塊C2、第一充放電模塊 D1、第二充放電模塊D2和安全型繼電器E ；其中，A分別與B和Cl以及C2相連，Cl分別與 Dl和D2相連，C2分別與Dl和D2相連，Cl和C2分別與繼電器相連；所述系統電源A用於提供嵌入式系統的工作電源；嵌入式系統B輸出兩路非50%佔空比的方波控制信號並分別加載到Cl和C2上，循環控制Cl和C2交替導通和截止為繼電器提供電能當Cl導通時，C2 截止，Dl處於充電狀態；C2導通時，Cl截止，D2處於充電狀態。優選的，所述嵌入式系統包括控制信號第一輸出埠和第二輸出埠 ；其中，第一輸出埠與第一光電耦合模塊相連，第二輸出埠與第二光電耦合模塊相連。優選的，所述驅動裝置通過安全型繼電器E驅動後續設備工作。優選的，所述安全型繼電器的初始狀態為斷開狀態。優選的，所述安全型繼電器的初始狀態通過設置嵌入式系統的工作參數來實現。優選的，所述第一充放電模塊Dl和第二充放電模塊D2分別包括充放電電容。與現有技術相比，本發明具有以下優點本發明提供一種動態故障安全型驅動裝置，所述驅動裝置包括系統電源、嵌入式系統、第一光電耦合模塊、第二光電耦合模塊、第一充放電模塊、第二充放電模塊和安全型繼電器，嵌入式系統通過標準IO 口輸出控制信號，兩路控制信號分別加載到兩個光電耦合器中，通過控制信號來控制兩個光電耦合器交替地導通和截止，繼而由電路中電容的充放電來驅動繼電器工作，使繼電器斷開或閉合，從而保證了繼電器的驅動滿足故障導向安全的原則。
圖1是本發明實施例所述的一種動態故障安全型驅動裝置的結構圖；圖2是本發明實施例所述的非50%佔空比的方波控制信號的示意圖；圖3是本發明實施例所述的具體應用中的驅動裝置示意圖；圖4是本發明實施例所述的時序示意圖。
具體實施例方式為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。實施例參照圖1，示出了本發明的一種動態故障安全型驅動裝置的結構圖，所述裝置具體包括系統電源A、嵌入式系統B、第一光電耦合模塊Cl、第二光電耦合模塊C2、第一充放電模塊D1、第二充放電模塊D2和安全型繼電器E ；其中，A分別與B和Cl以及C2相連，Cl 分別與Dl和D2相連，C2分別與Dl和D2相連，Cl和C2分別與繼電器相連；所述系統電源 A用於提供嵌入式系統的工作電源；嵌入式系統B輸出兩路非50%佔空比的方波控制信號並分別加載到Cl和C2上，循環控制Cl和C2交替導通和截止為繼電器提供電能當Cl導通時，C2截止，Dl處於充電狀態；C2導通時，Cl截止，D2處於充電狀態。參見圖2示出了所述非50%佔空比的方波控制信號的示意圖。優選的，所述嵌入式系統包括控制信號第一輸出埠和第二輸出埠 ；其中，第一輸出埠與第一光電耦合模塊相連，第二輸出埠與第二光電耦合模塊相連。優選的，所述驅動裝置通過安全型繼電器E驅動後續設備工作。優選的，所述安全型繼電器的初始狀態為斷開狀態。優選的，所述安全型繼電器的初始狀態通過設置嵌入式系統的工作參數來實現。優選的，所述第一充放電模塊Dl和第二充放電模塊D2分別包括充放電電容。下面結合具體應用中的實現電路對本發明所述的方案做進一步介紹，參見圖3， 所述驅動裝置包括系統電源、嵌入式系統、安全型繼電器以及包含有光電耦合器模塊202、 205，充放電電容206、209，開關二極體207、208，電阻201、203、驅動電源204的動態故障安全型驅動電路。系統電源分別與嵌入式系統和動態故障安全型驅動電路相連，用於提供嵌入式系統的工作電源，同時提供動態故障安全型驅動電路的工作電源。嵌入式系統與動態故障安全型驅動電路相連，通過標準IO輸出兩路控制信號加載到動態故障安全型驅動電路的兩個光電耦合器上，控制其工作狀態。動態故障安全型驅動電路的輸出與安全型繼電器相連，用於驅動繼電器的工作，繼而控制後繼裝置的工作。
光電耦合器202、205的陰極與嵌入式系統的兩路IO輸出端分別連接；光電耦合器 202的陽極與光電耦合器205的陽極連接，同時通過電阻201與系統電源連接；光電耦合器 202的集電極通過電阻203與驅動電源204連接；光電耦合器205的發射極與開關二極體 208的負極連接；電容206的正極與光電耦合器202的發射極連接，同時與光電耦合器205 的集電極連接；電容206的負極與開關二極體208的正極連接，同時與開關二極體207的負極連接；電容209的負極與開關二極體207的正極連接，同時連接到安全型繼電器104的陽極；電容209的正極與開關二極體208的負極連接，同時連接到地線。光電耦合器202、205用於控制電容206的充放電過程。電容209提供繼電器吸合所需的電壓。二極體207、208用於控制電容206充放電過程中的電流流向。結合圖4中所示出的時序圖做更進一步的說明，當信號時間為tl時，202在輸出信號1的控制下導通，205處於截止狀態。電流由電源出發，經過203到達202的集電極，從發射極流出，到達電容206，此時206充電，經過二極體208，到達地。當信號時間為t2時，202在輸出信號1的控制下截止。而此時205在輸出信號2 的控制下仍然處於截止狀態。當信號時間為t3時，205在輸出信號2的控制下導通。此時經過充電的206左邊出現正電壓，右邊出現負電壓，電流由206的左邊流出，經過205，在經過209，經過207流回 206的右端，形成放電迴路。此時209上充電，供給104繼電器使用，使其吸合。當信號時間為t4時，重複tl的過程。專利設計的電路，在t2到t3時刻，202和205導通和截止交替的過程中，不會出現同時導通的瞬間。嵌入式系統通過標準IO 口輸出控制信號，兩路控制信號分別加載到兩個光電耦合器中，通過控制信號來控制兩個光電耦合器交替地導通和截止，繼而由電路中電容的充放電來驅動繼電器工作，使繼電器斷開或閉合，從而保證了繼電器的驅動滿足故障導向安全的原則。以上對本發明所提供的一種動態故障安全型驅動裝置進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式
及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
權利要求
1.一種動態故障安全型驅動裝置，其特徵在於，所述裝置包括系統電源A、嵌入式系統B、第一光電耦合模塊Cl、第二光電耦合模塊C2、第一充放電模塊D1、第二充放電模塊D2 和安全型繼電器E ；其中，A分別與B和Cl以及C2相連，Cl分別與Dl和D2相連，C2分別與Dl和D2相連，Cl和C2分別與繼電器相連；所述系統電源A用於提供嵌入式系統的工作電源；嵌入式系統B輸出兩路非50%佔空比的方波控制信號並分別加載到Cl和C2上，循環控制Cl和C2交替導通和截止為繼電器提供電能當Cl導通時，C2截止，Dl處於充電狀態；C2導通時，Cl截止，D2處於充電狀態。
2.根據權利要求1所述的驅動裝置，其特徵在於所述嵌入式系統包括控制信號第一輸出埠和第二輸出埠 ；其中，第一輸出埠與第一光電耦合模塊相連，第二輸出埠與第二光電耦合模塊相連。
3.根據權利要求2所述的驅動裝置，其特徵在於所述驅動裝置通過安全型繼電器E驅動後續設備工作。
4.根據權利要求1所述的驅動裝置，其特徵在於所述安全型繼電器的初始狀態為斷開狀態。
5.根據權利要求4所述的驅動裝置，其特徵在於所述安全型繼電器的初始狀態通過設置嵌入式系統的工作參數來實現。
6.根據權利要求1所述的驅動裝置，其特徵在於所述第一充放電模塊Dl和第二充放電模塊D2分別包括充放電電容。
全文摘要
本發明提供一種動態故障安全型驅動裝置，所述驅動裝置包括系統電源、嵌入式系統、第一光電耦合模塊、第二光電耦合模塊、第一充放電模塊、第二充放電模塊和安全型繼電器，嵌入式系統通過標準IO口輸出控制信號，兩路控制信號分別加載到兩個光電耦合器中，通過控制信號來控制兩個光電耦合器交替地導通和截止，繼而由電路中電容的充放電來驅動繼電器工作，使繼電器斷開或閉合，從而保證了繼電器的驅動滿足故障導向安全的原則。
文檔編號H01H47/32GK102157304SQ201110046750
公開日2011年8月17日 申請日期2011年2月25日 優先權日2011年2月25日
發明者付陽俊, 何楠, 劉澤, 徐貴富, 朱靂雄, 李騰, 楊國銀, 謝景磊, 賈偉 申請人:北京交通大學