本实用新型涉及信号隔离技术领域，尤其涉及一种单通道信号隔离电路。
背景技术：
随着科学技术的发展和产品需求的多样性，电器设备的功能日趋多样化。而在电器设备的设计和使用过程中，会产生各种各样的信号：既有微弱的毫伏级的小信号，又有数十伏的大信号，甚至还有高达数千伏的强信号。上述低压信号和高压信号都要经过互相传递和输送的过程。在不同信号的传输过程中，为了避免低压信号和高压之间相互干扰，信号隔离电路的使用显得尤为重要。
在现有的信号隔离电路中，主要分为以下三种类型：
(1)光电隔离器，也称光电耦合器，简称光耦。它是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器(红外线发光二极管LED)与受光器(光敏半导体管)封装在同一管壳内。当输入端加电信号时，发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流从输出端流出，从而实现了“电—光—电”的转换。与其他隔离技术相比，光电隔离器成本较高，而且存在传输速率低，功耗高以及LED老化等问题。
(2)电感式隔离器，由于其在应用过程中取消了光电耦合器中影响效率的光电转换环节，因此其功耗仅为光电耦合器的1/10～1/50。但由于该隔离方案集成了多路数字通信，故成本较高，并且存在易受外部磁场或噪声干扰等问题。
(3)电容式隔离器，为了提高抗电磁干扰能力，在现有技术中一般采用数字隔离器。但由于该隔离方案也集成了多路数字通信，且需要外部提供独立的隔离DCDC电源，导致了电路设计较为复杂，并产生成本较高的问题。
综上所述，现有技术在解决高低压信号隔离的相关问题时，通常都存在电路复杂且成本较高等问题。
技术实现要素：
本实用新型提供一种单通道信号隔离电路，实现了低压侧信号和高压侧信号之间的传递，降低了成本，技术方案如下：
一种单通道信号隔离电路，该电路包括：依次相连的低压侧控制模块、信号隔离模块和高压侧控制模块；其中，
所述低压侧控制模块，用于产生驱动信号，并将所述驱动信号输出到所述信号隔离模块；
所述信号隔离模块包括隔离电容，所述隔离电容连接在所述低压侧控制模块和高压侧控制模块之间，用于将接收到的所述驱动信号传输到所述高压侧控制模块，以供所述高压侧控制模块进行处理。
进一步的，所述隔离电容包括：
第一电容和第二电容，分别连接在所述低压侧控制模块和高压侧控制模块之间；
所述第一电容用于接收所述驱动信号，并将所述驱动信号传输到所述高压侧控制模块
所述第二电容用于将所述驱动信号的参考地与所述高压侧控制模块的参考地进行隔离。
进一步的，所述高压侧控制模块包括：可控开关单元、分压单元和第一微处理器；其中，
所述可控开关单元的输入端与第一电容的输出端相连，用于在所述驱动信号的作用下导通，并将供电电压发送到所述分压单元；
所述分压单元的输入端与所述可控开关单元相连，用于对所述供电电压进行分压处理，得到目标输出电压；
所述第一微处理器的输入端与所述分压单元的输出端相连，用于接收所述目标输出电压进行处理。
进一步的，所述可控开关单元包括第一开关子单元和第二开关子单元；其中，
所述第一开关子单元，与所述第一电容相连，用于接收所述驱动信号，并在所述驱动信号的作用下导通；
所述第二开关子单元的两端，分别与所述第一开关子单元相连和所述分压单元相连；当第一开关子单元导通时，控制第二开关子单元导通，处于导通状态的第二开关子单元用于将所述供电电压发送到所分压单元。
进一步的，所述高压侧控制模块包括：
滤波单元，连接在所述分压单元和第一微处理器之间，用于对所述目标输出电压进行滤波处理后输出给第一微处理器。
进一步的，所述低压侧控制模块包括：
第二微处理器，用于产生驱动信号，所述驱动信号为脉宽调制信号或高电平信号。
进一步的，所述第一开关子单元为第一三极管，所述第二开关子单元为第二三极管；其中，
所述第一三极管的基极与第一电容的输出端相连；
所述第一三极管的集电极通过第一电阻与第二三极管的基极相连；
所述第二三极管的发射极与供电单元相连；
所述第二三极管的集电极与所述分压单元的输入端相连。
进一步的，所述分压单元包括第二电阻和第三电阻；
所述第二电阻和所述第三电阻串联后的电路连接在所述第二开关子单元和所述高压侧控制模块的参考地之间；
所述第二电阻和所述第三电阻之间的连接点作为所述目标输出电压的目标输出端，与所述第一微处理器相连。
进一步的，所述滤波单元包括第三电容，
所述第三电容连接在所述目标输出端与所述高压侧控制模块的参考地之间。
进一步的，所述第一三极管为NPN型三极管；所述第二三极管为PNP型三极管。
所述第一微处理器为单体电压采集芯片或电源模块。
本实用新型提供了一种单通道信号隔离电路，该电路包括：依次相连的低压侧控制模块、信号隔离模块和高压侧控制模块；其中，低压侧控制模块，用于产生驱动信号，并将驱动信号输出到信号隔离模块。信号隔离模块包括隔离电容，该隔离电容连接在低压侧控制模块和高压侧控制模块之间；利用隔离电容自身的固有属性，可将驱动信号传输到高压侧控制模块，以供高压侧控制模块进行处理；同时也可将驱动信号的参考地与高压侧控制模块的参考地进行隔离。通过采用上述技术方案，实现了低压侧和高压侧之间信号的传递和高低压测信号之间的隔离。此外，本实用新型所提供的单通道隔离电路设计简单，具有体积小、成本低的优势。相对于多通道信号隔离电路，不仅节省了信号通道，同时也解决了采用多通道信号隔离电路时需单独提供隔离电源的问题，有效降低了电路成本。
附图说明
图1为本实用新型实施例一提供的一种单通道信号隔离电路的结构示意图；
图2为本实用新型实施例二提供的一种单通道信号隔离电路的结构示意图；
图3为本实用新型实施例二提供的一种单通道信号隔离电路的电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本实用新型实施例一提供的一种单通道信号隔离电路的结构示意图。该电路可应用到低压侧信号和高压侧信号的传递过程中，典型的如电动汽车BMS(Battery Management System，电池管理系统)领域，适合作为单线隔离唤醒使用。如图1所示，本实施例提供的单通道信号隔离电路包括：依次相连的低压侧控制模块110、信号隔离模块120和高压侧控制模块130。其中，
低压侧控制模块110，用于产生驱动信号，并将驱动信号输出到信号隔离模块。信号隔离模块120包括隔离电容121，该隔离电容121连接在低压侧控制模块110和高压侧控制模块130之间，用于将接收到的驱动信号传输到高压侧控制模块，以供高压侧控制模块进行处理。
示例性的，本实施例中的隔离电容121可包括第一电容和第二电容，分别连接在低压侧控制模块和高压侧控制模块之间，其中，第一电容用于接收驱动信号，并将驱动信号传输到高压侧控制模块；第二电容用于将驱动信号的参考地与高压侧控制模块的参考地之间进行隔离。
本领域技术人员可以理解的是，为了实现低压信号和高压信号之间的传输和隔离，本实施例中的第一电容和第二电容均为高压隔离电容。
示例性的，本实施例中的低压侧控制模块可以包括第二微处理器，用于产生驱动信号。由于本实施例提供的技术方案采用了隔离电容“隔直流通交流”的固有属性，以供低压侧信号和高压侧信号之间的传输和隔离，因此，本实施例中的驱动信号为交流信号。
具体的，本实施例中的驱动信号可以为脉宽调制信号(Pulse Width Modulation，PWM)或高电平信号，也可以为其他类型的方波信号。第一电容在接收到驱动信号后，由于自身具有“隔直流通交流”的特性，可将脉宽调制信号或高电平信号的上升沿传输到高压侧，并可通过第二电容将驱动信号的参考地与高压侧控制的参考地进行隔离，从而实现了信号从低压侧向高压侧的传递。
由于本实施例的技术方案是在低压侧和高压侧之间接入了隔离电容进行交流信号的传递和隔离，其电路设计简单，在实现信号隔离的前提下，同时还具有体积小、成本低等优势。
本实施例一提供了一种单通道信号隔离电路，通过将隔离电容连接在低压侧控制模块和高压侧控制模块之间，利用电容本身所具有的“隔直流通交流”的特性，可实现低压侧信号和高压侧信号之间的传递，并可对低压信号和高压信号进行隔离。相对于多通道信号隔离电路，不仅节省了信号通道，同时也解决了采用多通道信号隔离电路时需单独提供隔离电源的问题，有效降低了电路成本。
实施例二
图2为本实用新型实施例二提供的一种单通道信号隔离电路的结构示意图，本实施例二在上述实施例的基础上进行了优化。如图2所示，本实施例提供的单通道信号隔离电路包括：低压侧控制模块210、信号隔离模块220和高压侧控制模块230。其中，信号隔离模块220包括隔离电容221，该隔离电容221包括第一电容C1和第二电容C2。其中，与上述实施例相同或相应的术语的解释在此不再赘述。下面对低压侧和高压侧控制模块的内部结构及本实施例提供的隔离电路的工作原理进行具体介绍：
1、高压侧控制模块230：
示例性的，高压侧控制模块230可包括可控开关单元231、分压单元232、第一微处理器233和滤波单元234。具体的，
(1)可控开关单元231，其输入端与第一电容C1的输出端相连，用于在驱动信号的作用下导通，并将供电电压发送到分压单元232。
示例性的，本实施例中，可控开关单元231包括第一开关子单元和第二开关子单元。其中，
第一开关子单元，与第一电容C1相连，用于接收驱动信号，并在驱动信号的作用下导通；第二开关子单元的两端，分别与第一开关子单元和分压单元232相连；当第一开关子单元导通时，控制第二开关子单元导通；处于导通状态的第二开关子单元用于将供电电压发送到分压单元。
具体的，图3为本实用新型实施例二提供的一种单通道信号隔离电路的电路示意图。如图3所示，本实施例中的第一开关子单元为第一三极管Q1，第二开关子单元为第二三极管Q2。进一步的，本实施例中，第一三极管Q1为NPN型三极管；所述第二三极管Q2为PNP型三极管。其中，
第一三极管Q1的基极与第一电容C1的输出端相连；第一三极管Q1的集电极通过第一电阻R1与第二三极管Q2的基极相连；第二三极管Q2的发射极与供电单元VCC相连；第二三极管Q2的集电极与分压单元232的输入端相连。
通过采用本实施例提供的可控开关单元，可对电流信号进行两级放大，相对于采用一个三极管对电流进行放大的方式，本实施例提供的隔离电路所输出的电流较大，能量较高，因此该电路可被用于电源模块的唤醒过程中。
(2)分压单元232，其输入端与可控开关单元231相连，用于对供电电压进行分压处理，得到目标输出电压。
(3)第一微处理器233，其输入端与分压单元232的输出端相连，用于接收目标输出电压进行处理。
具体的，如图3所示，本实施例中的分压单元232包括第二电阻R2和第三电阻R3，其中，第二电阻R2和第三电阻R3串联后的电路连接在第二开关子单元和高压侧控制模块的参考地之间；第二电阻R2和第三电阻R3之间的连接点作为目标输出电压的目标输出端，与第一微处理器233相连。
示例性的，本实施例中的第一微处理器可以为单体电压采集芯片或电源模块。
进一步的，本实施例的信号隔离电路还可以包括滤波单元234，连接在分压单元232和第一微处理器233之间，用于对目标输出电压进行滤波处理后输出给第一微处理器233。
具体的，本实施例中的滤波电源可包括第三电容C3，该第三电容C3连接在目标输出端与高压侧控制模块的参考地之间。
2、低压侧控制模块210：
低压侧控制模块包括：第二微处理器211，用于产生驱动信号，该驱动信号可以为脉宽调制信号或高电平信号。
其中，脉宽调整信号本身可看做是交流信号，通过第一电容C1可传输到高压侧。高电平信号在由低变高的瞬间产生的上升沿也可看做交流信号，该上升沿也可通过第一电容C1被传输到高压侧。
下面具体对如图3所示的隔离电路的工作原理进行介绍：
示例性的，当低压侧控制模块中的第二微处理器产生的驱动信号为PWM信号时，该信号通过第一电容C1传输到高压侧，该信号的参考地与高压侧控制模块的参考地之间通过第二电容C2隔离。该PWM信号通过第四电阻R4及稳压二极管D1后，使得第一三极管Q1导通。第一三极管Q1导通后，经过第一电阻R1后，可以控制第二三极管Q2导通。当第二三极管Q2导通后，供电电源VCC的供电电压经过第二电阻R2和第三电阻R3进行分压处理，可得到目标输出电压。通过第三电容C3对目标输出电压进行滤波处理后，可得到低纹波、高稳定性的PWM信号输出给第一微处理器，从而实现低压侧和高压侧信号之间的传递。基于上述工作原理，本实施例提供的隔离电路可适用于BMS系统中需要进行隔离的数字通信信号以及IO隔离信号。
示例性的，当低压侧控制模块中的第二微处理器产生的驱动信号为高电平信号时，该高电平信号在由低变高的瞬间会产生一个上升沿，该上升沿通过第一电容C1可传输到高压侧，同时该高电平信号的参考地与高压侧控制模块的参考地之间通过第二电容C2隔离。该上升沿信号传输到高压侧后，通过第四电阻R4、稳压二极管D1以及第一电阻R1后，使得第一三极管Q1和第二三极管Q2均导通。第二电阻R2和第三电阻R3将供电电压进行分压处理，并经过第三电容C3对分压后的目标输出电压进行滤波处理后，可得到低纹波、高稳定性的上升沿信号输出到高压侧的第一微处理器，从而实现低压侧和高压侧信号之间的传递。基于上述工作原理，本实施例提供的隔离电路可适用于具有上升沿唤醒功能的电源模块或单体电压采集模块。
本实施例在上述实施例的基础上，当低压侧的第二微处理器产生PWM信号或上升沿信号时，该信号可通过第一电容、可控开关单元、分压单元传递到高压侧的第一微处理器。通过采用滤波电源对分压单元输出的目标输出电压进行滤波处理后，可得到低纹波、高稳定性的PWM信号或上升沿信号，从而实现了低压侧信号和高压侧信号之间的稳定传输。此外，由于本实施例提供的隔离电路设计简单，相对于多通道信号隔离电路，不仅节省了信号通道，同时也解决了采用多通道信号隔离电路时需单独提供隔离电源的问题，有效降低了电路成本。
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。