[發(fā)明專利]隔離型數字輸入電路

在審

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• 申請日: 2017-04-11
• 公開（公告）號: CN106953629A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發(fā)明（設計）人: 龍三平
• 申請（專利權）人: 深圳飛沃拜特技術有限公司
• 主分類號: H03K19/0175
• 分類號: H03K19/0175;H03K17/04
• 代理公司: 北京英創(chuàng)嘉友知識產權代理事務所(普通合伙)11447
• 代理人: 魏嘉熹,南毅寧

技術領域

本公開涉及輸入電路，具體涉及一種隔離型數字輸入電路。

背景技術

數字輸入電路是工業(yè)控制器中常用的一種輸入電路，多用于不同電壓間的電氣隔離和信號傳輸。

圖1為相關技術中的數字輸入電路，參照圖1，數字輸入電路由電阻R10、R9、濾波電容C2、光耦U4以及輸出上拉電阻R11組成。光耦是模擬器件，在從關閉到開通的過程中，光耦的輸出端從截止狀態(tài)進入到放大狀態(tài)；隨著輸入電壓VIN的增加，輸出電壓VO逐漸減少到一個固定的值，此時光耦的輸出端進入飽和狀態(tài)。實際應用中，當輸入電壓VIN處于動作閾值附近時，光耦U1進入線性放大狀態(tài)，輸出電壓VO＝VCC-B×((VIN-VF)/R10-VF/R9)，其中VCC為控制電壓，VF為光耦U4內發(fā)光二極管兩端的電壓，B為光耦的放大系數。如果輸出電壓VO已給定，那么輸入電壓VIN＝(VCC-VO)/B×R10+VF+VF×R10/R9。

但是，由于制造的原因，光耦的放大系數B很難保證完全一致，并且光耦內發(fā)光二極管兩端的電壓VF隨著溫度和電流會產生變化，因此很難精確地確定出輸入電壓VIN的動作閾值，當輸入電壓VIN處于動作閾值附近時，光耦進入線性放大區(qū)間，光耦內的發(fā)光二極管電壓隨輸入電壓變化，輸出電壓VO線性變化，輸出邏輯狀態(tài)不確定，開關速度慢。

發(fā)明內容

本公開的目的是提供一種隔離型數字輸入電路，該隔離型數字輸入電路實現了輸入電壓的動作閾值的精確設置，避免了輸入電壓的動作閾值受光耦特性的影響。

為了實現上述目的，本公開提供一種隔離型數字輸入電路，包括：輸入電壓閾值設定電路、光耦驅動電路及光耦隔離電路；

其中，所述輸入電壓閾值設定電路用于根據輸入電壓產生輸入至所述光耦驅動電路的第一電壓；

所述光耦驅動電路用于根據所述第一電壓與電壓比較器內置參考電壓的比較結果控制所述光耦的通斷；

所述光耦隔離電路用于不通電壓間的電氣隔離和信號傳輸，并產生輸出電壓。

所述輸入電壓閾值設定電路包括第一電阻R1、第二電阻R2及濾波電容，所述第一電阻R1和所述第二電阻R2串聯(lián)，所述濾波電容C1和所述第二電阻R2并聯(lián)；

所述光耦驅動電路包括串聯(lián)的第三電阻R3、第四電阻R4及電壓比較器，所述第三電阻R3和所述第四電阻R4用于為所述電壓比較器提供工作電源，并且所述第三電阻R3在光耦U1開通時限制所述光耦U1的輸入電流；所述電壓比較器的輸入腳R連接至所述第一電阻R1和所述第二電阻R2之間，所述電壓比較器的A腳接地；

所述光耦隔離電路包括光耦U1和第五電阻R5，所述光耦U1的輸入端與所述電壓比較器的K腳連接，所述光耦U1的輸出端與所述第五電阻R5連接。

所述電壓比較器用于比較所述第一電壓和所述電壓比較器內置參考電壓，當所述第一電壓不低于所述內置參考電壓時，所述電壓比較器的K腳和A腳導通，使得所述光耦U1導通；當所述第一電壓低于所述電壓比較器內置參考電壓時，所述電壓比較器的K腳和A腳不導通，使得所述光耦U1關閉。

所述電壓比較器為可控精密穩(wěn)壓源TL431。

可選的，所述輸入電壓閾值通過以下公式計算：

VIN＝V1×(R1+R2)/R2

其中，VIN為所述輸入電壓，V1為所述第一電壓，R1為所述第一電阻R1的阻值，R2為所述第二電阻R2的阻值。

可選的，所述輸入電壓的動作閾值為當所述第一電壓與所述電壓比較器內置參考電壓相等時計算得出的電壓值。

通過上述技術方案，本公開通過電壓比較器設定輸入電壓的動作閾值及控制光耦的通斷，使得在輸入電壓的動作閾值附近，光耦處于放大狀態(tài)的時間縮短，開關速度更快，實現了輸入電壓的動作閾值的精確設置，避免了輸入電壓的動作閾值受光耦特性的影響。

本公開的其他特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本公開的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本公開，但并不構成對本公開的限制。在附圖中：

圖1是相關技術中的數字輸入電路。

圖2是根據一示例性實施例示出的一種隔離型數字輸入電路的框圖。

圖3是根據一示例性實施例示出的一種隔離型數字輸入電路的框圖。

圖4是根據一示例性實施例示出的電壓比較器(可控精密穩(wěn)壓源TL431)的框圖。

具體實施方式