一种用于继电保护装置的开关量输入可扩展隔离电源电路制造方法及图纸

一种用于继电保护装置的开关量输入可扩展隔离电源电路，其特征在于，所述电路由用于产生振荡信号、整形和变换的基础电路和隔离开关对电路组成。所述的产生振荡信号、整形和变换的基础电路为产生两个幅值相等、相位正好相差半个周期的单极性方波输出；所述的隔离开关对电路用于产生连续稳定的隔离电源输出；所述的隔离开关对包括两个隔离开关，每个隔离开关由一个耐高压的无极性电容与双串联开关二极管双下管的中心串联构成。可通过增加隔离开关对电路扩展出多路隔离电源。本发明专利技术具有结构简单，成本低廉，体积小，重量轻，易扩展等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于继电保护装置的开关量输入可扩展隔离电源电路
本专利技术涉及平电路领域，尤其涉及一种继电保护装置的开关量输入用的隔离电源。
技术介绍
在电力保护行业中，继电保护装置的应用非常广泛，且不可或缺。无论是小到一些电力装置(如发电机、供电线路)，还是大到整个电力系统，都需要继电保护装置提供故障警告信号，或直接自动控制断路器发出跳闸指令，以确保电力设备的安全。继电保护装置具备开入量电路，用于接收来自大量继电器等各种开关节点的输出量，要能反映其当前状态，并及时响应作出相应的处理动作。继电保护装置作为电力系统中的二次设备，其内部的处理器常采用ARM、DSP等嵌入式处理器，工作电压属于弱电；而外部的开入量很多来自于一次设备，其电压属于强电。为了避免外部输入的强电干扰和损坏继电保护装置内部的器件，必须采用光电隔离，相应必须要求有隔离电源为光耦供电。而且每一路开入量之间都必须隔离开，即每一路开入量的光电隔离都采用独立的隔离电源供电。继电保护装置每增加一路开入量通道，势必需要增加一个隔离电源，目前常采用隔离型DC/DC模块或绕制的多路变压器实现。这种做法一方面增加了成本；另一方面，随着器件的增多体积越大，也占用了继电保护装置壳体有限的内部空间，不利于继电保护装置的小型化和轻量化。因此，有必要设计一种开关量输入用的隔离电源电路，以简单的电路形式能根据需要形成多路相互独立的隔离电源，降低成本、减少体积、减轻重量。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是，针对目前继电保护装置的开入量通道所需隔离电源存在的问题，本专利技术提出了一种开关量输入用的可扩展隔离电源电路。实现本专利技术的技术方案是，一种用于继电保护装置的开关量输入可扩展隔离电源电路由用于产生振荡信号、整形和变换的基础电路和隔离开关对电路组成。其中，产生振荡信号、整形和变换的基础电路包括多谐振荡器、六通道反相施密特触发器一、六通道反相施密特触发器二、钳位二极管和限流电阻，产生振荡信号、整形和变换的基础电路有两个输出分别为输出1和输出2。隔离开关对电路由同样结构的隔离开关1和隔离开关2组成，每个隔离开关有一个输入和一个输出，隔离开关的输出含一对正负极，隔离开关1和隔离开关2的正负极分别并联对应于隔离电源的正负极。产生振荡信号、整形和变换的基础电路的输出1连接隔离开关1的输入，产生振荡信号、整形和变换的基础电路的输出2连接隔离开关2的输入。所述产生振荡信号、整形和变换的基础电路中多谐振荡器采用施密特触发器构成的多谐振荡器，即由电阻R1、电容C1和六通道反相施密特器一的第一通道组成；多谐振荡器的输出分成两路，一路输出连接六通道反相施密特器一的剩余五个通道的输入端，另一路输出连接六通道反相施密特器二的第一通道的输入端，而六通道反相施密特器二的第一通道的输出连接六通道反相施密特器二的剩余五个通道的输入端；六通道反相施密特器一的第二通道至第六通道的五个输出并联连接电阻R2作为输出1，六通道反相施密特器二的第二通道至第六通道的五个输出并联连接电阻R3作为输出2。所述的隔离开关由一个电容和一个双串联开关二极管构成，电容的一端作为隔离开关的输入，电容的另外一端连接双串联开关二极管上下管的中心点，隔离开关的双串联开关二极管下管的阴极作为该隔离开关输出的正极，隔离开关的双串联开关二极管上管的阳极作为该隔离开关输出的负极。所述的隔离开关中的电容采用耐高压无极性电容，用于隔离。所述的一种用于继电保护装置的开关量输入可扩展隔离电源电路，可通过增加隔离开关对的数量扩展成多路隔离电源，隔离开关对的数目与输出隔离电源的路数相等。将多组隔离开关对中各自的隔离开关1的输入并联后与输出1连接，将多组隔离开关对中各自的隔离开关2的输入并联后与输出2连接；同组隔离开关对中隔离开关1和隔离开关2的双串联开关二极管下管的阴极并联作为该路隔离电源输出的正极，同组隔离开关对中隔离开关1和隔离开关2的双串联开关二极管上管的阳极并联作为该路隔离电源输出的负极。本专利技术具有以下优点：1、实施本专利技术所用到的器件较少，结构简单，成本低廉，占用的电路板面积小，重量可忽略不计；2、具备可扩展性，可根据需要增减隔离电源的路数，每增加一路输出只增加5个电子元器件；3、能对高压隔离。附图说明图1是开入量可扩展隔离电源基本电路的原理图；图2是开入量可扩展隔离电源含八路输出的原理图；图中，U为六通道反相施密特触发器；C为电容；R为电阻；D1-D4为同型号的钳位二极管；Cap1-Cap16为同型号的耐压值为1000V的无极性电容；T1-T16为同型号的双串联开关二极管。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明。图1为开入量可扩展隔离电源基本电路的原理图，将与继电保护装置内部处理器ARM、DSP的工作电源共地的+12V产生一路隔离的+11V用于开关量输入电路光耦。由用于产生振荡信号、整形和变换的基础电路和隔离开关对电路组成。基础电路包括U1、U2、R1、R2、R3、C1、C2、U1、U2、D1、D2、D3和D4。U1、U2为同型号的六通道反相施密特触发器，均采用+12V供电，C2的值为0.1uF用于滤波。其中，U1的第一通道与C1、R1构成多谐振荡器，产生单极性方波。R1的值为100千欧姆，C1的值为22pF。U1的第二通道、第三通道、第四通道、第五通道、第六通道的输入和输出分别并联，U2的第二通道、第三通道、第四通道、第五通道、第六通道的输入和输出分别并联。多谐振荡器的输出分成两个并联的支路，一路连接并联的U1的第二通道-第六通道的输入脚，对多谐振荡器输出的单极性方波反相并起到增强驱动的作用；另一路连接U2的第一通道输入，U2的第一通道对多谐振荡器输出的单极性方波反相，接入并联的U2的第二通道-第六通道的输入脚，其输出得到的是与多谐振荡器输出的单极性方波同相的方波，并增加了其驱动能力。此时，形成了两个等幅值的单极性方波，输出1与输出2的相位正好相差半个周期。并联的U1的第二通道-第六通道的输出经电阻R2作为输出1接到隔离开关1的输入，并联的U2的第二通道-第六通道的输出经电阻R3作为输出2接到隔离开关2的输入。D1-D4的型号为1N4148，起到钳位的作用，R2和R3的取值为20欧姆。隔离开关对电路由Cap1、Cap2、T1和T2组成。隔离开关由一个耐高压无极性电容和双串联开关二极管构成，其中耐高压无极性电容的一端作为输入，另一端与双串联开关二极管的中心连接，双串联开关二极管的下管的阴极作为隔离电源输出的正极，双串联开关二极管的上管的阳极作为隔离电源输出的负极。耐高压无极性电容起到隔离的作用，利用电容的隔直通交特性，可通过前面产生的单极性方波，而对直流分量则有效隔离，从而实现电源的隔离。双串联开关二极管则利用了其单向导通性。隔离开关的输出端分为正极和负极，隔离开关1输出端的正极与隔离开关2输出端的正极并联作为该路隔离电源的输出正极，隔离开关1输出端的正极与隔离开关2输出端的负极并联作为该路隔离电源的输出负极。耐高压无极性电容Cap1和Cap2均采用耐压值1000V的0.01uF无极性电容，T1和T2为同型号的双串联开关二极管BAV99LT1G。输出1与隔离开关1的输入连接，因为输出1是单极性方波，故当该单极性方波处于低电平的半个周期时，隔离开关1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于继电保护装置的开关量输入可扩展隔离电源电路，其特征在于，所述电路由用于产生振荡信号、整形和变换的基础电路和隔离开关对电路组成；其中，产生振荡信号、整形和变换的基础电路包括多谐振荡器、六通道反相施密特触发器一、六通道反相施密特触发器二、钳位二极管和限流电阻，产生振荡信号、整形和变换的基础电路有两个输出分别为输出1和输出2；隔离开关对电路由同样结构的隔离开关1和隔离开关2组成，每个隔离开关有一个输入和一个输出，隔离开关的输出含一对正负极，隔离开关1和隔离开关2的正负极分别并联对应于隔离电源的正负极；产生振荡信号、整形和变换的基础电路的输出1连接隔离开关1的输入，产生振荡信号、整形和变换的基础电路的输出2连接隔离开关2的输入。

【技术特征摘要】
1.一种用于继电保护装置的开关量输入可扩展隔离电源电路，其特征在于，所述电路由用于产生振荡信号、整形和变换的基础电路和隔离开关对电路组成；其中，产生振荡信号、整形和变换的基础电路包括多谐振荡器、六通道反相施密特触发器一、六通道反相施密特触发器二、钳位二极管和限流电阻，产生振荡信号、整形和变换的基础电路有两个输出分别为输出1和输出2；隔离开关对电路由同样结构的隔离开关1和隔离开关2组成，每个隔离开关有一个输入和一个输出，隔离开关的输出含一对正负极，隔离开关1和隔离开关2的正负极分别并联对应于隔离电源的正负极；产生振荡信号、整形和变换的基础电路的输出1连接隔离开关1的输入，产生振荡信号、整形和变换的基础电路的输出2连接隔离开关2的输入。2.根据权利要求1所述的一种用于继电保护装置的开关量输入可扩展隔离电源电路，其特征在于，产生振荡信号、整形和变换的基础电路中多谐振荡器采用施密特触发器构成的多谐振荡器，即由电阻R1、电容C1和六通道反相施密特器一的第一通道组成；多谐振荡器的输出分成两路，一路输出连接六通道反相施密特器一的剩余五个通道的输入端，另一路输出连接六通道反相施密特器二的第一通道的输入端，而六通道反相施密特器二的第一通道的输出连接六通道反相施密特器二的剩余五个通道的输入端；六通道反相施密特器一的第二通道至第六通道的五个输出并联连接电阻R2作为输出1，六通道反相施密特器二的第二通道至第六通道的五个输出并联连接电阻R3作为输出2。3.根据权利要求1所述的一种用于继电保护装置的开关量输入可扩展隔离电源电路，其特征在于，1个隔离开关由一个电容和一...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱江，徐雁冰，许海霞，田淑娟，印峰，邓清勇，刘昊霖，裴廷睿，关屋大雄，崔荣埈，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43