[發明專利]用于智能功能安全隔離柵的硬件診斷電路、安全隔離柵

在審

• 申請號: 201910814042.1
• 申請日: 2019-08-30
• 公開（公告）號: CN112444719A
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 許敏;蔣少棟;徐神玲;俞英芳;周晨;覃云麗
• 申請（專利權）人: 上海辰竹儀表有限公司
• 主分類號: G01R31/28
• 分類號: G01R31/28
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 高彥

本申請提供了一種用于智能功能安全隔離柵的硬件診斷電路、安全隔離柵。所述電路包括：AD/DC單元，用于將供電電源的交流電壓轉換為直流電壓，并提供至各單元；信號輸出單元，所述信號輸出單元包含解耦模塊，所述解耦模塊用于將輸入經轉換的電壓耦合信號解耦并輸出為電流信號；監控單元，用于監控所述電路中是否出現所述非功能安全狀態；切斷單元，其分別連接所述信號輸出單元、及所述監控單元，用于當出現非功能安全狀態時切斷所述供電電源以達到輸出安全狀態。本申請可以同時傳輸多路信號給PLC或DCS，同時降低了輸出通道的硬件成本。

技術領域

本申請涉及電路技術領域，特別是涉及一種用于智能功能安全隔離柵的硬件診斷電路、安全隔離柵。

背景技術

安全隔離柵產品是將現場變送器、流量計以及溫度傳感器等設備的模擬量信號或溫度量信號傳輸到PLC、DCS端以及相關SIS系統。在整個控制系統或信號傳輸回路中任何安全薄弱的環節一旦失效就可能造成故障或設備停車，更嚴重的還會造成災難性后果。因此作為信號傳遞單元的隔離柵其功能安全性尤關重要。

在電流或電壓模擬量信號以及溫度類信號隔離傳輸過程中越來越多采用智能型來實現，在智能產品中對安全概念是越來越重視，因此功能安全認證也是越來越普及。而傳統智能型產品在每個隔離側都要使用MCU來診斷相關安全功能，因此帶來的硬件成本壓力很大。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本申請要解決的技術問題在于提供一種用于智能功能安全隔離柵的硬件診斷電路、安全隔離柵，用于解決現有技術中的智能型隔離器、安全柵因采用雙或多MCU，并且因現場PLC或DCS需采集的信號點數較多而導致其硬件成本居高不下的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本申請提供一種用于智能功能安全隔離柵的硬件診斷電路，所述電路包括：AD/DC單元，用于將供電電源的交流電壓轉換為直流電壓，并提供至各單元；信號輸出單元，所述信號輸出單元包含解耦模塊，所述解耦模塊用于將輸入經轉換的電壓耦合信號解耦并輸出為電流信號；監控單元，用于監控所述電路中是否出現所述非功能安全狀態；切斷單元，其分別連接所述信號輸出單元、及所述監控單元，用于當出現非功能安全狀態時切斷所述供電電源以達到輸出安全狀態。

于本申請的一實施例中，所述信號輸出單元包括：解耦模塊、第一場效應管、運算放大器；其中，所述解耦模塊所解耦的電流信號流經用于吸收EMC干擾的EMC保護電路、及所述第一場效應管。

于本申請的一實施例中，所述EMC保護電路包括：瞬態抑制二極管、熔斷器、第一電感、第二電感、第一電容、及第二電容；其中，所述瞬態抑制二極管兩端分別作為所述電流信號輸出端的正負極。

于本申請的一實施例中，所述EMC干擾種類包括：電快速脈沖群沖擊、浪涌、及靜電中任意一種或多種。

于本申請的一實施例中，所述監控單元包括：用于監控所述供電電源的第一監控電路、及用于監控傳輸信號精度的第二監電路；當所述第一監控電路監控到所述供電電源欠壓時，和/或所述第二監控電路監控到所述傳輸信號精度超標時，所述第一監控電路和/或所述第二監控電路令所述切斷單元切斷所述供電電源以達到輸出安全狀態。

于本申請的一實施例中，所述第一監控電路包括：第一比較器、及分壓電路；當所述供電電源的供電電壓通過所述分壓電路后，經所述第一比較器與基準電壓進行比較，當所述供電電壓低于所述基準電壓而出現欠壓時，所述第一比較器向所述切斷單元輸出表示出現所述非功能安全狀態的電平信號。

于本申請的一實施例中，所述第二監控電路包括：第二比較器、第三比較器、及第一與門邏輯電路；其中，所述第二比較器與所述第三比較器分別將經轉換的耦合電壓與反饋電壓進行比較，以判斷是否超標；若精度超標時，則所述第一與門邏輯電路向所述切斷單元輸出表示出現所述非功能安全狀態的電平信號。