[發(fā)明專利]一種直流單雙向信號隔離轉換電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011035376.8
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112202337B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設計）人: 于廣沅;韋求達;蔣道兵;唐彬彰
• 申請（專利權）人: 深圳市順源科技有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 潘登

本發(fā)明實施例公開了一種直流單雙向信號隔離轉換電路。該電路包括：輸入電流采樣電路，用于接收直流單雙向信號，并將直流單雙向信號轉換為直流單雙向電壓信號；電壓電流轉換電路，與輸入電流采樣電路連接，電壓電流轉換電路用于將直流單雙向電壓信號轉換為直流單雙向電流信號；高隔離電路，與電壓電流轉換電路連接，高隔離電路用于將直流單雙向電流信號進行隔離耦合以得到直流單雙向電流信號；電流電壓轉換電路，與高隔離電路連接，電流電壓轉換電路用于將直流單雙向電流信號轉換為直流單雙向電壓信號。本發(fā)明實施例實現(xiàn)了根據(jù)用戶處理不同信號變送需求簡單實現(xiàn)隔離變送，并提高隔離耐壓、可靠性、信號轉換精度及溫度穩(wěn)定性。

技術領域

本發(fā)明實施例涉及電路技術，尤其涉及一種直流單雙向信號隔離轉換電路。

背景技術

隨著工業(yè)自動化，電力監(jiān)控，醫(yī)療設備，地鐵、輕軌等軌道交通的發(fā)展，直流系統(tǒng)的應用也越來越廣泛。比較普遍的是直流單雙向信號的運用，例如PLC、發(fā)送器、電機控制、軌道電壓監(jiān)測等。

這些被測信號通常電壓都比較高，且由于信號的長距離傳輸，被測信號、上位機和執(zhí)行設備的地線之間的電壓差可能達到幾十、幾百甚至上千上萬伏特，如果不隔離直接轉換就會有數(shù)據(jù)不準確，跳動等現(xiàn)象，嚴重時可能損壞設備，甚至造成人身傷害，所以必須采取隔離措施。在實際應用中，為了人身和設備安全、有效的抑制控制設備與執(zhí)行設備之間共模噪聲、公共地干擾以及實現(xiàn)控制設備接口與執(zhí)行設備接口的信號匹配及阻抗匹配，通常將信號進行有效的隔離并轉換成所需極性電壓電流信號以與其他器件相匹配，這就對信號隔離裝置的隔離耐壓有很高的要求，因此模擬信號高耐壓隔離轉換器件起著越來越重要作用，而在一般工業(yè)現(xiàn)場使用的傳感器要實現(xiàn)信號匹配的應用，除了考慮地線環(huán)繞因素外，還必須進行輸出模擬信號的隔離轉換。在很多的應用場合，尤其是具有強干擾源的應用現(xiàn)場，模擬信號尤其是低頻的模擬信號容易受到其他干擾信號如電磁信號、高頻數(shù)字信號等的干擾，從而導致模擬信號在傳輸?shù)倪^程中往往會疊加無用的各類干擾信號，導致信噪比不高，影響檢測系統(tǒng)對模擬信號采集的精度，使得模擬信號檢測系統(tǒng)的總體精度下降。

但是目前市場上主流的模擬信號隔離器其隔離耐壓通常都在3000VDC以下，無法滿足要求。此外，常用的去除干擾信號的方法有以下幾種：1)單純采用選頻網(wǎng)絡，通過對有用信號及干擾信號的頻譜分析設計帶通、帶阻、低通及高通等濾波電路，但其實用性受到干擾信號的頻率成分多樣的限制，效果有限；2)采用光電耦合模擬隔離電路對模擬信號進行隔離，該方法目前應用較為廣泛，但其隔離耐壓低，溫度穩(wěn)定性相對較差，對于處理直流正負雙向信號時也很難實現(xiàn)，需采用雙光耦配合接成差動方式應用，電路復雜，對電路元器件匹配程度及一致性要求較高，調試困難；3)采用微控制器為核心，先對模擬信號進行模數(shù)轉換后再對數(shù)字量進行數(shù)字光電式隔離，該種隔離方法在一些干擾強度不大的應用場合有一定的效果，但是在較強的干擾環(huán)境下，在模數(shù)轉換過程中，被轉換的模擬信號極有可能已經疊加了相當部分的干擾信號，造成轉換后的數(shù)字量與有用的模擬信號存在著一定的失真；4)采用價格昂貴的集成模擬信號隔離芯片，其隔離效果較好，但成本高，隔離耐壓低，從而制約了其應用前景。

發(fā)明內容

本發(fā)明實施例提供一種直流單雙向信號隔離轉換電路，以實現(xiàn)根據(jù)用戶處理不同信號變送需求簡單實現(xiàn)隔離變送，并提高隔離耐壓、可靠性、信號轉換精度及溫度穩(wěn)定性，降低產品成本、縮小元件體積。

為達此目的，本發(fā)明實施例提供了一種直流單雙向信號隔離轉換電路，該電路包括：

輸入電流采樣電路，用于接收直流單雙向信號Sin，并將所述直流單雙向信號Sin轉換為直流單雙向電壓信號Vin；

電壓電流轉換電路，與所述輸入電流采樣電路連接，所述電壓電流轉換電路用于將所述直流單雙向電壓信號Vin轉換為直流單雙向電流信號I1；

高隔離電路，與所述電壓電流轉換電路連接，所述高隔離電路用于將所述直流單雙向電流信號I1進行隔離耦合以得到直流單雙向電流信號I2；