一种低成本模拟信号隔离传输电路的制作方法

本实用新型涉及一种传输电路，具体是一种低成本模拟信号隔离传输电路。

背景技术：

现如今，在很多应用场合，需要将采样到的模拟信号输入控制器，而这些模拟信号往往与控制器不共地，甚至电压差了几百上千伏，因此需要通过隔离的手段进行传输，而传统的模拟信号的隔离传输，一般采用的方案是使用线性光耦如HCNR200这种元件，搭配由运算放大器等元件组成的外围电路，来实现信号的隔离和线性传输，但这种方案存在成本高昂、光耦的电流传输比精度偏低(比如HCNR200为±15%)等缺点。本设计提出一种依靠PWM方式来隔离传输模拟信号的方式。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种低成本模拟信号隔离传输电路，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种低成本模拟信号隔离传输电路，包括比较器U1A、芯片U2、三极管Q2和电阻R3，所述比较器U1A的脚2连接电容C2、电阻R1、基准源T1的控制极R和基准源T1的负极K，基准源T1的正极A连接电容C2的另一端和地，比较器U1A的脚3连接电阻R8，电阻R8的另一端连接三极管Q2的集电极、三极管Q1的集电极、电容C5和比较器U1B的脚6，三极管Q1的基极连接电阻R10和二极管Z1的正极，二极管Z1的负极连接电阻R9和15V电源，三极管Q2的发射极连接电阻R10的另一端、电容C5的另一端和地，比较器U1B的脚5连接电容C3和电阻R4，电阻R4的另一端连接输入端Vin，比较器U1B的脚7连接电阻R2和光耦合器U2的脚2，光耦合器U2的脚3接地，光耦合器U2的脚8连接电容C1和电阻R6，电阻R6的另一端连接场效应管T2的栅极和电阻R6的另一端，场效应管T2的漏极连接电阻R5和电阻R7，电阻R7的另一端连接电容C4和输出端Vout。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述比较器U1A和比较器U1B均为LM393芯片内部的功能性模块。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述光耦合器U2的型号为6N137。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述基准源T1的型号为TL431。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述二极管Z1为稳压二极管。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型低成本模拟信号隔离传输电路精度高，成本低廉，选好合适的参数后不需要后期调试整定。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，一种低成本模拟信号隔离传输电路，包括比较器U1A、芯片U2、三极管Q2和电阻R3，所述比较器U1A的脚2连接电容C2、电阻R1、基准源T1的控制极R和基准源T1的负极K，基准源T1的正极A连接电容C2的另一端和地，比较器U1A的脚3连接电阻R8，电阻R8的另一端连接三极管Q2的集电极、三极管Q1的集电极、电容C5和比较器U1B的脚6，比较器U1A及其外围电路组成锯齿波发生电路，稳压源T1的基准源T1的控制极R和基准源T1的负极K直接连在一起，这种连接方式决定了稳压源T1的稳压值为2.5V，此电压作为基准电压经过电容C2滤波后连接到了比较器U1A的2脚，三极管Q1的基极连接电阻R10和二极管Z1的正极，二极管Z1的负极连接电阻R9和15V电源，三极管Q2的发射极连接电阻R10的另一端、电容C5的另一端和地。此部分组成一个恒流发生器，电阻R9,电阻R10、二极管Z1、三极管Q1组成了恒流源，其恒流电流由三极管Q1的集电极输出给电容C5充电，由于是恒流充电，因此电容C5上的电压由0V线性上升，其上升速率取决于充电电流和C5的容值大小。电容C5的线性上升电压经过电阻R8连接到了比较器U1A的3脚，当此电压达到略微超过2.5V时比较器U1A的3脚电压高于了2脚电压，U1A的输出1脚由低电平变为高电平，从而开通了放电三极管Q2，将电容C5的电荷迅速放掉，由于三极管的电流放大作用，电容C5的电压瞬间被放电到0V。此时比较器U1的3脚电压为0V，比2脚2.5V电压低，比较器U1A的1脚输出为低电平，关闭了放电三极管Q2，电容C5电压又从0V开始线性上升。因此电容C5上端的波形为谷值为0V，峰值为2.5V的锯齿波信号。

比较器U1B的脚5连接电容C3和电阻R4，电阻R4的另一端连接输入端Vin，比较器U1B的脚7连接电阻R2和光耦合器U2的脚2，光耦合器U2的脚3接地，光耦合器U2的脚8连接电容C1和电阻R6，电阻R6的另一端连接场效应管T2的栅极和电阻R6的另一端，场效应管T2的漏极连接电阻R5和电阻R7，电阻R7的另一端连接电容C4和输出端Vout。此部分为PWM发生电路，输入端Vin接收的是需要检测的隔离模拟信号，此信号经过电阻R4和电容C3滤波后输入到了比较器U1B的同向输入端，与比较器U1B的反向输入端锯齿波信号进行比较，电压高于锯齿波的部分比较器U1B 的7脚输出高电平，开通高速光耦6N137,电压低于锯齿波的部分比较器U1B的7脚输出低电平，关断光耦合器U2。由此得到了比较器U1B的7脚得到了PWM开关信号。

比较器U1B的输出PWM开关信号经过光耦合器U2传输到了次级，其光耦合器U2的8脚为光耦的供电端，电容C1为电源的滤波电容，6脚输出和比较器U1B的7脚反向的PWM波，由于光耦合器U2的输出信号最低达不到0V，因此还需要再加一个输出能低电平达到0V，高电平达到+5V的输出反相器，电阻R5和场效应管T2组成了这个反相器，因此场效应管T2的漏极输出了和比较器U1B的7脚相同占空比的方波。此方波经过电阻R7和电容C4滤除了交流分量，最后得到的直流模拟信号Vout，由于此方波高电平为5V，比2.5V大两倍，因此输出端信号Vout比输入单信号Vin刚好大2倍，由此实现了模拟信号Vout和Vin的隔离传输。

实施例2：在实施例1的基础上，在一些精度不高的场合，三端稳压管T1可以换为普通稳压管或分压电阻，其原理与使用三端稳压管一样，只是精度上有区别。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。