基于短路测试过电压光电隔离保护装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于短路测试过电压光电隔离保护装置，包括光电隔离模块，光电隔离模块包括电阻分压模块、用于对电阻分压模块输出的电信号进行光耦作用的光电隔离器、用于对封装在光电隔离器中的发光二极管进行过流过压保护的过流过压保护模块、与光电隔离器连接并为光电隔离器供电的电源模块；本发明专利技术采用光电隔离器，通过过流过压保护电路与反向保护电路形成的双重保护机制，实现了在短路测试过电压过程中的保护功能，大大降低了成本，提高了使用效率；该装置填补了国内技术研发空白，与国外进口同类型设备相比所能产生的直接经济效益超过28万元，成本效益比达到4666.67倍，具有低成本、高效益的明显优点，具有极高的市场推广价值。

Photoelectric Isolation Protection Device for Overvoltage Based on Short Circuit Testing

The invention discloses a photoelectric isolation protection device based on short circuit test overvoltage, which includes photoelectric isolation module, photoelectric isolation module including resistance voltage divider module, photoelectric isolator for photocoupler of electrical signals output by resistance voltage divider module and photoelectric diode encapsulated in photoelectric isolator. Current over-voltage protection module of current over-voltage protection, power supply module connecting with photoelectric isolator and supplying power for photoelectric isolator; The invention adopts photoelectric isolator, and realizes the protection function in the process of short-circuit test over-voltage through the double protection mechanism formed by overcurrent over-voltage protection circuit and reverse protection circuit, and greatly reduces the protection function in the process of short-circuit test over-voltage. The device fills the gap of domestic technology research and development, and produces more than 280,000 yuan of direct economic benefit compared with the same type of equipment imported from abroad, with a cost-benefit ratio of 4666.67 times. It has obvious advantages of low cost and high efficiency, and has a very high market promotion value.

【技术实现步骤摘要】
基于短路测试过电压光电隔离保护装置
本专利技术涉及一种光电隔离保护装置，尤其涉及一种基于短路测试过电压光电隔离保护装置。
技术介绍
光电隔离器以光为媒介传输电信号，对输入、输出电信号有良好的隔离作用，在各种电路中得到广泛的应用。工业应用环境中存在着许多不小的瞬变脉冲，这些瞬变脉冲会影响到数据的传输，甚至伤害互连的设备，为了能够在高速现场总线通信得到无错误的数据传输，工业系统设计工程师必须要对这些干扰进行处理，通常会使用具有绝缘隔离功能的光电隔离器来维持数据的完整性并保护互连设备。目前，国内对于基于短路测试过电压光电隔离保护装置尚无同类型产品的研发，也没有同类型产品的公开，基本上依靠从国外进口设备或装置，但进口的基于短路测试过电压光电隔离保护装置价格昂贵，易损坏或毁坏且设备维修维护费用高昂，譬如根据美国同类型产品价格估算，一套光电隔离进口装置需要人民币近3万元；此外，由于需要进口的缘故，使得设备采购周期加长，并导致运行成本大幅增加，设备的使用效率大大降低。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种采用光电隔离器、通过过流过压保护电路与反向保护电路形成的双重保护机制实现了在短路测试过电压过程中的保护功能并大大降低了成本且提高了使用效率的基于短路测试过电压光电隔离保护装置。为了解决上述技术问题，本专利技术通过下述技术方案得以解决：基于短路测试过电压光电隔离保护装置，包括光电隔离模块，光电隔离模块包括用于对被测样品的端口电压进行电压取样并对取样电压进行分压的电阻分压模块、用于对电阻分压模块输出的电信号进行光耦作用的光电隔离器、用于对封装在光电隔离器中的发光二极管进行过流过压保护的过流过压保护模块、与光电隔离器连接并为光电隔离器供电的电源模块，电阻分压模块、过流过压保护模块、光电隔离器依次连接。由电阻分压模块、光电隔离器、过流过压保护模块、电源模块组合形成的光电隔离模块是本专利技术专利的基于短路测试过电压光电隔离保护装置的核心，具有如下优点和特性：一是分别对本装置和同类型的进口设备或装置进行全实时波形测试比对，测试结果显示：进口设备的比对波形在波形失真上有1％以上左右的畸变，而本装置波形同步度达到100％，因此，可以判定本装置测量水平已达到国际先进水平，实际使用效果高出国外进口的同类型设备或装置，填补了国内技术研发空白；二是本装置对直流端口五种电压进行测量对比，通过与实际测试的直接测量数据比对，比对结果显示：电压完全近似度达到100％，远超测试之前的预期目标；三是本装置已经过断路器试验，稳态电压试验等实际测量试验，数据采集完整，远超测试之前的预期目标；四是本装置经工频耐压5000V、冲击耐压20000V的测试，未对输出产生过电压现象，从安全性上可以确保后级设备安全，远超测试之前的预期目标；五是本装置每套实际的总成本不到60元人民币，而从国外进口一套同类型设备或装置需要近3万元人民币，每套本装置的总成本仅为进口同类型设备或装置价格的1/400，不仅能满足国内需求，而且大大节约了各需求方的使用、运行、维护等各种成本，远超技术研发的预期目标；六是本装置可彻底隔离直流过电压信号，杜绝数据采集系统采集板的损坏：每块采集板为5万元人民币，采购周期约需要3-6个月；以刚投入运行使用一个月烧坏两块采集板为例进行计算，仅采集板一项，就可节约设备维修费用10万元；而以目前各测试实验工作量情况计算，如果3个月无法使用数据采集系统，将造成直接经济损失超百万元；七是本装置的内部参数已形成标准化、规格化，已具备形成商品化运作条件。作为优选，过流过压保护模块设有过流过压保护电路，过流过压保护电路包括第一二极管，第一二极管的阴极分别与电阻分压模块、发光二极管的阳极连接，第一二极管的阳极与发光二极管的阴极连接。若电阻分压模块输出的电压信号在输入发光二极管时产生瞬时电压值超过正常电压值，则第一二极管被击穿，从而通过击穿第一二极管将电阻分压模块与发光二极管之间的电路断开，从而通过击穿第一二极管保护发光二极管不被击穿，因此得以保护光电隔离器不被损坏。由于本装置的成本大部分集中在光电隔离器元件上，即使发生第一二极管被击穿的情况而需要更换新的第一二极管，而第一二极管相对于光电隔离器来说成本低得多且第一二极管价格便宜，更换一个第一二极管也不到60元人民币，并且更换第一二极管非常方便，因此，与进口同类型的设备或装置相比具有巨大的成本优势和使用价值。作为优选，过流过压保护电路还包括用于限制流入发光二极管的电流大小的第一限流电阻，第一限流电阻串联连接在第一二极管的阴极与发光二极管的阳极之间。其中，第一限流电阻为1KΩ；若流过发光二极管的电流大小超过发光二极管的正常电流值，则第一限流电阻对流过发光二极管的电流大小限制在发光二极管的正常电流值内；由于第一限流电阻的限流作用，避免了流过发光二极管的电流过大而将发光二极管击穿，从而进一步保护了光电隔离器。由于第一限流电阻成本极其便宜，相对于光电隔离器的成本来说微乎其微，与进口的光电隔离设备或装置来说可忽略不计，即使由于过流导致毁坏，只需要定期维护或更新即可。作为优选，过流过压保护电路还包括用于限制流过第一二极管的电流大小的过流过压保护电阻，过流过压保护电阻与第一二极管的阳极串联连接。过流过压保护电阻的作用在于限制流过第一二极管的电流大小，避免发生第一二极管被击穿的情况，从而实现了对第一二极管的过电流保护作用。作为优选，过流过压保护电阻包括与第一二极管的阳极串联连接并可调节电阻大小的可调节电阻、与可调节电阻串联的第二限流电阻，通过可调节电阻与第二限流电阻的串联连接来调节流过第一二极管的电流大小，从而限制流过第一二极管的电流大小。其中，可调节电阻的电阻调节范围为0-20KΩ，第二限流电阻为10KΩ；若流过第一二极管的电流大小超过第一二极管的正常电流值，则通过调大可调节电阻直至将流过第一二极管的电流大小调节到正常电流值为止；由于由可调节电阻与第二限流电阻形成的过流过压保护电阻的存在，使得流过第一二极管的电流大小保持在正常电流值，进一步保证了第一二极管不会发生被击穿的情况，从而实现了对第一二极管的过电流保护作用。由于可调节电阻与第二限流电阻合计成本低廉，相对于第一二极管的成本来说微乎其微，与进口的光电隔离设备或装置来说可忽略不计，即使由于过流导致毁坏，只需要定期维护或更新即可。作为优选，还包括用于对封装在光电隔离器中的光敏半导体管进行过流保护的反向保护模块，反向保护模块与光敏半导体管连接；反向保护模块设有反向保护电路，反向保护电路包括用于限制流过光敏半导体管的发射极的电流大小的第三限流电阻，第三限流电阻与光敏半导体管的发射极连接。若流过光敏半导体管的电流大小超过光敏半导体管的正常电流值，则第三限流电阻对流过光敏半导体管的电流大小限制在光敏半导体管的正常电流值内；由于第三限流电阻的限流作用，避免了流过光敏半导体管的电流过大而将光敏半导体管击穿，从而进一步保护了光电隔离器。由于第三限流电阻成本极其便宜，相对于光电隔离器的成本来说微乎其微，与进口的光电隔离设备或装置来说可忽略不计，即使由于过流导致毁坏，只需要定期维护或更新即可。作为优选，反向保护电路还包括第二二极管，第二二极管的两端分别与光敏半导体管的集电极和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于短路测试过电压光电隔离保护装置，其特征在于：包括光电隔离模块(1)，光电隔离模块(1)包括用于对被测样品(2)的端口电压进行电压取样并对取样电压进行分压的电阻分压模块(11)、用于对电阻分压模块(11)输出的电信号进行光耦作用的光电隔离器(13)、用于对封装在光电隔离器(13)中的发光二极管(131)进行过流过压保护的过流过压保护模块(12)、与光电隔离器(13)连接并为光电隔离器(13)供电的电源模块(15)，电阻分压模块(11)、过流过压保护模块(12)、光电隔离器(13)依次连接。

【技术特征摘要】
1.基于短路测试过电压光电隔离保护装置，其特征在于：包括光电隔离模块(1)，光电隔离模块(1)包括用于对被测样品(2)的端口电压进行电压取样并对取样电压进行分压的电阻分压模块(11)、用于对电阻分压模块(11)输出的电信号进行光耦作用的光电隔离器(13)、用于对封装在光电隔离器(13)中的发光二极管(131)进行过流过压保护的过流过压保护模块(12)、与光电隔离器(13)连接并为光电隔离器(13)供电的电源模块(15)，电阻分压模块(11)、过流过压保护模块(12)、光电隔离器(13)依次连接。2.根据权利要求1所述的基于短路测试过电压光电隔离保护装置，其特征在于：过流过压保护模块(12)设有过流过压保护电路(120)，过流过压保护电路(120)包括第一二极管(1201)，第一二极管(1201)的阴极分别与电阻分压模块(11)、发光二极管(131)的阳极连接，第一二极管(1201)的阳极与发光二极管(131)的阴极连接。3.根据权利要求1或2所述的基于短路测试过电压光电隔离保护装置，其特征在于：过流过压保护电路(120)还包括用于限制流入发光二极管(131)的电流大小的第一限流电阻(1204)，第一限流电阻(1204)串联连接在第一二极管(1201)的阴极与发光二极管(131)的阳极之间。4.根据权利要求3所述的基于短路测试过电压光电隔离保护装置，其特征在于：过流过压保护电路(120)还包括用于限制流过第一二极管(1201)的电流大小的过流过压保护电阻，过流过压保护电阻与第一二极管(1201)的阳极串联连接。5.根据权利要求2或4所述的基于短路测试过电压光电隔离保护装置，其特征在于：过流过压保护电阻包括与第一二极管(1201)的阳极串联连接并可调节电阻(1202)大小的可调节电阻(1202)、与可调节电阻(1202)串联的第二限流电阻(1203)，通过可调节电阻(1202)与第二限流电阻(1203)的串联连接来调节流过第一二极管(1201)的电流大小，从而限制流过第一二极管(1201)的电流大小。6.根据权利要求5所述的基于短路测试过电压光电隔离保护装置，其特征在于：还包括用于对封装在光电隔离器(13)中的光敏半导体管(132)进行过流保护的反向保护模块(14)...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐亮，陆智勇，楼英超，吕森强，吴华，曾征，
申请(专利权)人：中检质技检验检测科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33