信号隔离传输电路制造技术

本发明专利技术提供一种信号隔离传输电路，包括输入信号转换电路，用于对直流输入电压信号进行比例运算；信号斩波电路，用于将直流电压信号转换为正负电压方波脉冲信号，信号耦合电路，用于隔离耦合正负电压方波脉冲信号；信号还原电路，用于将正负电压方波脉冲信号还原为直流电压信号；输出信号转换电路，用于将还原电路产生的电压信号进行比例放大后输出。此电路中直流输入电压信号经过斩波电路后转换为正负双极性型号，可实现信号耦合电路中信号隔离变压器的单绕组信号隔离传输，能够大大减少变压器绕组数量以及圈数，从而减小变压器体积，降低生产工艺难度，大大降低生产成本。

Signal isolation transmission circuit

【技术实现步骤摘要】
信号隔离传输电路
本专利技术涉及工业测控行业中信号隔离变送，特别涉及一种直流电压信号的隔离传输电路。
技术介绍
在工业测控行业，信号隔离变送器作为目前信号隔离的的应用之一，在专利号为ZL200910038270.0，公开日期为2009年9月9日，名称为《一种直流双极性信号隔离转换的方法及其电路》的专利文献文中公开一种隔离转换方法及其电路，如图1所示，其隔离传输电路包括第一双向开关电路、同步脉冲电路、耦合变压器、第二双向开关电路。其电路结构为：隔离耦合变压器的原边绕组与第一双向开关器件连成输入回路，第一双向开关器件的常闭端和常开端分别连接初次绕组的两端，直流正负双极输入信号连接初次绕组的中间抽头，第一双向开关器件的公共端连接直流正负双极输入信号的参考端；隔离耦合变压器的副边绕组与第二双向开关器件连成输出回路，第二双向开关器件的常闭端和常开端分别连接副边绕组的两端，副边绕组的中间抽头连接直流正负双极信号输出端，第二双向开关器件的公共端连接直流正负双极输出信号的参考端；隔离同步脉冲发生电路的两路输出分别连接两个双向开关器件的驱动控制端。图2为现有实际电路的应用场景图，包括隔离耦合变压器T2，由MOS管Q300和Q301构成第一双向开关器件，有MOS管Q400和Q401构成的第二双向开关器件，由电容C301～C304、电阻R301、R302构成的输入同步脉冲电路，由电容C401～C404、电阻R401、R402构成的输出同步脉冲电路。其工作原理简述为：直流电压信号输入隔离耦合变压器T2的原边绕组，在同步脉冲电路控制下，第一双向开关器件的两个开关交替工作，电流交替在原边绕组中流过，完成激磁与去磁过程。在副边绕组中也交替的产生感应电流，然后在同步脉冲电路控制下，第二双向开关器件开通，完成信号还原，将变压器上的交流电压转换为直流电压输出。其特点为：利用原、副边同步的脉冲控制信号以及开关电路对直流输入信号进行斩波，再通过耦合变压器进行信号隔离传输。其技术关键点是信号耦合变压器工作在推挽模式下，需由原副边共四个绕组来完成，因此变压器的绕组数量较多，变压器的体积以及生产工序都相对复杂，对应产品的成本、体积、设计复杂度就会大大增加，也因此阻碍了此技术在高频化、小体积、低成本上进一步的发展。本专利技术基于此进行设计。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种信号隔离传输电路，此电路的信号隔离变压器只用单绕组就能实现直流信号的高精度隔离传输，在提高驱动工作频率之后，能够大大减小变压器体积，降低成本。本专利技术的目的可以通过以下方案实现：一种信号隔离传输电路，包括信号隔离变压器，还包括输入信号转换电路、信号斩波电路、信号还原电路和输出信号转换电路，输入信号转换电路，用于对直流输入信号进行比例放大或减小；信号斩波电路，用于对直流输入信号斩波；信号还原电路，用于还原隔离耦合的交流信号；输出信号转换电路，用于对还原的直流信号进行比例运算并输出直流信号；其连接关系是，输入信号转换电路的输入端连接直流输入信号，输入信号转换电路的输出端连接信号斩波电路的输入端，信号斩波电路的输出端连接信号隔离变压器的原边绕组同名端，信号隔离变压器原边绕组的异名端连接直流输入信号的参考端；信号还原电路第一输入连接信号耦合变压器的副边绕组同名端，信号还原电路第二输入连接信号耦合变压器的副边绕组异名端，信号还原电路输出端连接输出信号转换电路输入端，由输出信号转换电路输出端输出直流电压信号；其中，信号斩波电路包括斩波驱动输入端，用于控制电路的互补脉冲控制信号输入，信号还原电路包括还原驱动输入端，用于控制电路的互补脉冲控制信号输入，直流输入信号通过信号斩波电路转换为双极性方波信号，并通过信号隔离变压器的单绕组进行信号隔离传输，传输至副边信号还原电路，在互补脉冲控制信号的交替驱动信号作用下，由信号还原电路将副边交流信号还原为直流信号。此电路中直流输入电压信号经过信号斩波电路后转换为正负双极性信号，可实现信号耦合电路中信号隔离变压器的单绕组信号隔离传输，能够大大减少变压器绕组数量以及圈数，从而减小变压器体积，降低生产工艺难度，大大降低生产成本。作为本专利技术的进一步改进，所述信号斩波电路，包括驱动整形电路、模拟开关U20、隔直电容C21和电阻R21，模拟开关U20包括常开端NO、参考端GND、常闭端NC、信号控制输入端IN、电源端VCC和公共端COM，驱动整形电路包括电阻R20、二极管D20、电容C20和反向器U21D，其连接关系是，斩波驱动输入端连接二极管D20的阴极，二极管D20的阳极分别连接反向U21D的输入端及电容C20的一端，反向器U21D的输出端与模拟开关U20的信号控制输入端IN连接；电容C20的另一端分别连接模拟开关U20的常开端NO、参考端GND及输入直流信号参考地GND1；电阻R20并联在二极管D20的两端；模拟开关U20的常闭端NC为信号斩波电路的输入端，用于连接输入信号转换电路输出端；模拟开关U20的公共端COM连接电容C21的一端，电容C21的另一端分别连接电阻R21的一端以及信号隔离变压器原边绕组同名端，信号隔离变压器原边绕组异名端分别连接电阻R21的另一端及输入直流信号参考地GND1。作为本专利技术的进一步改进，所述信号斩波电路，包括驱动整形电路、开关管Q20、隔直电容C21和电阻R21、电阻R22，驱动整形电路包括电阻R20、二极管D20、电容C20和反向器U21D，其连接关系是，斩波驱动输入端连接二极管D20的阴极，二极管D20的阳极分别连接反向U21D的输入端及电容C20的一端，电容C20的另一端连接输入直流信号参考地GND1；反向器U21D的输出端与开关管Q20的栅极，开关管Q20的漏极分别连接电阻R22的一端及电容C21的一端，电阻R22的另一端为信号斩波电路的输入端，用于连接输入信号转换电路输出端；电容C21的另一端分别连接电阻R21的一端以及信号隔离变压器原边绕组同名端，信号隔离变压器原边绕组异名端分别连接电阻R21的另一端、开关管Q20的源极及输入直流信号参考地GND1。作为本专利技术的进一步改进，所述输入信号转换电路，由运算放大器U10A、U10B、电容C10以及电阻R10、R11、R12、R13构成，运算放大器U10A正向输入端连接输入直流信号，运算放大器U10A负向输入端连接运算放大器U10A输出端，运算放大器U10A输出端连接电阻R10的一端，电阻R10另一端分别连接电阻R11的一端以及运算放大器U10B正向输入端，电阻R11另一端连接输入直流信号参考地GND1，运算放大器U10B负向输入端连接电阻R12一端以及电阻R13一端，R12另一端连接输入直流信号参考地GND1，电阻R13另一端分别连接电容C10的一端以及运算放大器U10B输出端，运算放大器U10B输出端还作为输入信号转换电路输出端，用于与信号斩波电路的输入端相连；电容C10另一端连接输入直流信号参考地GND1。作为本专利技术的进一步改进，所述信号还原电路，由滤波电容C31、开关管Q30、反向器U31D、电容C30、二极管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种信号隔离传输电路，包括信号隔离变压器，其特征在于：还包括输入信号转换电路、信号斩波电路、信号还原电路和输出信号转换电路，输入信号转换电路，用于对直流输入信号进行比例放大或减小；信号斩波电路，用于对直流输入信号斩波；信号还原电路，用于还原隔离耦合的交流信号；输出信号转换电路，用于对还原的直流信号进行比例运算并输出直流信号；/n其连接关系是，输入信号转换电路的输入端连接直流输入信号，输入信号转换电路的输出端连接信号斩波电路的输入端，信号斩波电路的输出端连接信号隔离变压器的原边绕组同名端，信号隔离变压器原边绕组的异名端连接直流输入信号的参考端；信号还原电路第一输入连接信号耦合变压器的副边绕组同名端，信号还原电路第二输入连接信号耦合变压器的副边绕组异名端，信号还原电路输出端连接输出信号转换电路输入端，由输出信号转换电路输出端输出直流电压信号；其中，/n信号斩波电路包括斩波驱动输入端，用于控制电路的互补脉冲控制信号输入，信号还原电路包括还原驱动输入端，用于控制电路的互补脉冲控制信号输入，直流输入信号通过信号斩波电路转换为双极性方波信号，并通过信号隔离变压器的单绕组进行信号隔离传输，传输至副边信号还原电路，在互补脉冲控制信号的交替驱动信号作用下，由信号还原电路将副边交流信号还原为直流信号。/n...

【技术特征摘要】
1.一种信号隔离传输电路，包括信号隔离变压器，其特征在于：还包括输入信号转换电路、信号斩波电路、信号还原电路和输出信号转换电路，输入信号转换电路，用于对直流输入信号进行比例放大或减小；信号斩波电路，用于对直流输入信号斩波；信号还原电路，用于还原隔离耦合的交流信号；输出信号转换电路，用于对还原的直流信号进行比例运算并输出直流信号；
其连接关系是，输入信号转换电路的输入端连接直流输入信号，输入信号转换电路的输出端连接信号斩波电路的输入端，信号斩波电路的输出端连接信号隔离变压器的原边绕组同名端，信号隔离变压器原边绕组的异名端连接直流输入信号的参考端；信号还原电路第一输入连接信号耦合变压器的副边绕组同名端，信号还原电路第二输入连接信号耦合变压器的副边绕组异名端，信号还原电路输出端连接输出信号转换电路输入端，由输出信号转换电路输出端输出直流电压信号；其中，
信号斩波电路包括斩波驱动输入端，用于控制电路的互补脉冲控制信号输入，信号还原电路包括还原驱动输入端，用于控制电路的互补脉冲控制信号输入，直流输入信号通过信号斩波电路转换为双极性方波信号，并通过信号隔离变压器的单绕组进行信号隔离传输，传输至副边信号还原电路，在互补脉冲控制信号的交替驱动信号作用下，由信号还原电路将副边交流信号还原为直流信号。


2.根据权利要求1所述的信号隔离传输电路，其特征在于：所述信号斩波电路，包括驱动整形电路、模拟开关U20、隔直电容C21和电阻R21，模拟开关U20包括常开端NO、参考端GND、常闭端NC、信号控制输入端IN、电源端VCC和公共端COM，驱动整形电路包括电阻R20、二极管D20、电容C20和反向器U21D，其连接关系是，斩波驱动输入端连接二极管D20的阴极，二极管D20的阳极分别连接反向U21D的输入端及电容C20的一端，反向器U21D的输出端与模拟开关U20的信号控制输入端IN连接；电容C20的另一端分别连接模拟开关U20的常开端NO、参考端GND及输入直流信号参考地GND1；电阻R20并联在二极管D20的两端；模拟开关U20的常闭端NC为信号斩波电路的输入端，用于连接输入信号转换电路输出端；模拟开关U20的公共端COM连接电容C21的一端，电容C21的另一端分别连接电阻R21的一端以及信号隔离变压器原边绕组同名端，信号隔离变压器原边绕组异名端分别连接电阻R21的另一端及输入直流信号参考地GND1。


3.根据权利要求1所述的信号隔离传输电路，其特征在于：所述信号斩波电路，包括驱动整形电路、开关管Q20、隔直电容C21和电阻R21、电阻R22，驱动整形电路包括电阻R20、二极管D20、电容C20和反向器U21D，其连接关系是，斩波驱动输入端连接二极管D20的阴极，二极管D20的阳极分别连接反向U21D的输入端及电容C20的一端，电容C20的另一端连接输入直流信号参考地GND1；反向器U21D的输出端与开关管Q20的栅极，开关管Q20的漏极分别连接电阻R22的一端及电容C21的一端，电阻R22的另一端为信号斩波电路的输入端，用于连接输入信号转换电路输出端；电容C21的另一端分别连接电阻R21的一端以及信号隔离变压器原边绕组同名端，信号隔离变压器原边绕组异名端分别连接电阻R21的另一端、开关管Q20的源极及输入直流信号参考地GND1。


4.根据权利要求1至3中任一所述的信号隔离传输电路，其特征在于：所述输入信号转换电路，由运算放大器U10A、U10B、电容C10以及电阻R10、R11、R12、R13构成，运算放大器U10A正向输入端接输入直流信号，运算放大器U10A负向输入端连接运算放大器U10A输出端，运算放大器U10A输出端连接电阻R10的一端，电阻R10另一端分别连接电阻R11的一端以及运算放大器U10B正向输入端，电阻R11另一端连接输入直流信号参考地GND1，运算放大器U10B负向输入端连接电阻R12一端以及电阻R13一端，R12另一端连接输入直流信号参考地GND1，电阻R13另一端分别连接电容C10的一端以及运算放大器U10B输出端，运算放大器U10B输出端还作为输入信号转换电路输出端，用于与信号斩波电路的输入端相连；电容C10另一端连接输入直流信号参考地GND1。


5.根据权利要求1至3中任一所述的信号隔离传输电路，其特征在于：所述信号还原电路，由滤波电容C31、开关管Q30、反向器U31D、电容C30、二极管D30和电阻R30构成，信号隔离变压器副边绕组同名端分别连接电容C31一端以及输出信号转换电路的输入端，电容C31另一端连接输出直流信号参考地GND2；信号隔离变压器副边绕组异名端连接开关管Q30漏极，开关管Q30源极连接输出直流信号参考地GND2，开关管Q30栅极连接运...

【专利技术属性】
技术研发人员：马涛，
申请(专利权)人：广州金升阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44