一种隔离控制电路的制作方法

本实用新型涉及开关电源领域，特别涉及开关电源中用于检测输入信号的电压值实现不共参考地的隔离控制电路。

背景技术：

目前开关电源中常用的隔离控制器件是继电器。其主要的工作原理为：继电器检测原边的电流，通过原边电流产生磁场，利用产生的磁场来吸合继电器机械开关来实现隔离控制控制。因为继电器内部含有机械开关，每次吸合和断开都会造成弹片的机械损伤，对器件使用寿命影响较大。其次，其结构中存在的机械开关在吸合和断开的过程中会有声响，并且弹片在吸合断开过程中产生较大的抖动干扰信号，不适用于检测精密的电路中。而且，一般继电器的体积都较大，小体积的产品也无法使用该器件。

因此，有必要对现有技术进行改进，需要设计一种新的电路来实现隔离控制控制，该电路需要满足小体积，检测精度高，寿命长，隔离耐压高等特点。

技术实现要素：

有鉴于此，为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种隔离控制控制电路，以解决小体积，高精度，高隔离耐压的隔离控制问题。

本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的：

一种隔离控制电路，包括电压检测模块、隔离控制模块和开关模块；其中，电压检测模块的输入端即为隔离控制电路的输入端，电压检测模块的输出端连接隔离控制模块的输入端，隔离控制模块的输出端连接开关模块的输入端，开关模块的输出端即为隔离控制电路的输出端；

电压检测模块用于采集输入电压信号与预设电压值进行比较，并在其输出端产生可被隔离控制模块识别的电压信号；隔离控制模块用于将电压检测模块传来的电压信号转换为电流信号，并将该电流信号发送至开关模块的输入端，同时并保证电压检测模块与开关模块的隔离；开关模块用于将隔离控制模块传来的电流信号转换为开关信号，并控制其输出端是否进行输出。

优选地，电压检测模块包括可控精密稳压源、比较器、第一电阻、第二电阻、第三电阻；第一电阻的一端作为电压检测模块的输入端，连接第一供电端，第一电阻的另一端连接第二电阻的一端，第一电阻与第二电阻的串联点连接比较器的的正输入端；第二电阻的另一端与第一参考地连接；第三电阻的一端与第一供电端连接，第三电阻的另一端与可控精密稳压源的参考端、可控精密稳压源的阴极连接，此连接点连接比较器的负输入端；可控精密稳压源的阳极与第一参考地连接；比较器的输出端作为电压检测模块的输出端。

优选地，作为上述方案的一种改进方案，电压检测模块还包括第三开关管和第七电阻；第七电阻的一端连接第一供电端，第七电阻的另一端连接第三开关管的漏极，第三开关管的源极连接至比较器的正输入端，第三开关管的栅极连接至比较器的输出端。

优选地，隔离控制模块包括第一开关管、光耦、第四电阻和第五电阻；第一开关管的栅极作为隔离控制模块的输入端，第一开管的漏极通过第四电阻连接第一供电端，第一开关管的源极连接光耦原边二极管的阳极，光耦原边二极管的阴极连接第一参考地，光耦副边三极管的集电极通过第五电阻连接至第二供电端，光耦副边三极管的发射极作为隔离控制模块的输出端。

优选地，开关模块包括第二开关管、第一电容和第六电阻；第二开关管的栅极作为开关模块的输入端，第二开关管的漏极连接第二供电端，第二开管的源极连接第一电容的阳极，此连接节点作为开关模块的输出端；第一电容的阴极连接至第二参考地，第六电阻并联在开关模块的输入端与第二参考地之间。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型电路体积小，电压检测精度高，隔离耐压高，没有机械开关产生的异响和抖动干扰；

2、本实用新型电路简单，成本低，易于设计；

附图说明

图1为本实用新型原理框图；

图2为本实用新型第一实施例电路原理图；

图3为本实用新型第一实施例电压测试波形图；

图4为本实用新型第二实施例电路原理图；

图5为本实用新型第二实施例的电压测试波形图。

具体实施方式

图1为本实用新型的原理框图，电压检测模块用于采样开关电源的输入电压信号，与预设的参考电压进行比较，在电压检测模块的输出端输出比较信号至隔离控制模块的输入端；隔离控制模块接收电压检测模块传来的比较信号并进行隔离、转换为电流信号，并将该电流信号发送至开关模块的输入端，开关模块接收隔离控制模块传来的电流信号并进行转换将电流信号转换为开关信号，控制开关模块的输出端是否进行输出。

以下结合附图及实施例，对本实用新型进行说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

第一实施例

如图2为本实用新型第一实施例电路原理图，各模块电路结构如下：

电压检测模块，包括TL431U1(TL431可替换选用AZ431)、比较器U2、电阻R1、电阻R2、电阻R3；电阻R1的一端连接第一供电端VCC1，电阻R1的另一端连接电阻R2的一端和比较器U2的正输入端，电阻R2的另一端连接第一参考地；电阻R3的一端连接第一供电端VCC1，电阻R3的另一端连接比较器的负输入端、TL431U1的阴极、TL431U1的参考端，TL431U1的阳极连接第一参考地，比较器U2的输出端连接隔离控制模块。

隔离控制模块，包括开关管Q1、光耦OP1、电阻R4、电阻R5；开关管Q1的栅极连接比较器U2的输出端，开关管Q1的漏极通过电阻R4连接第一供电端VCC1，开关管Q1的源极连接光耦OP1原边二极管的阳极，光耦OP1原边二极管的阴极连接第一参考地，光耦OP1副边三极管的集电极通过电阻R5连接至第二供电端VCC2，光耦OP1副边三极管的发射极连接开关模块。

开关模块，包括开关管Q2、电容C1、电阻R6；开关管Q2的栅极连接光耦OP1副边三极管的发射极，开关管Q2的漏极连接第二供电端VCC2，开关管Q2的源极通过电容C1的阳极、电容C1的阴极连接至第二参考地，电阻R6的一端连接光耦OP1副边三极管的发射极，电阻R6的另一端连接第二参考地。

本实施例的工作原理为：

电阻R1和电阻R2采样第一供电端VCC1的电压值，并将采样分压得到的电压信号输入到比较器U2的正输入端，TL431U1的阴极与其参考端相连，TL413U1输出的电压值作为基准比较电压输入到比较器U2的负输入端。当采样得到第一供电端VCC1的电压值达到并高于预设的电压值时，比较器的输出端输出为高电平，开关管Q1导通，有电流流经光耦OP1原边二极管，触发光耦OP1副边三极管导通，光耦OP1导通，触发开关管Q2导通，此时第二供电端VCC2、电阻R5、光耦OP1副边三极管、电阻R6、第二参考地形成回路，第二供电端VCC2的电压被分压后触发开关管Q2导通，第二供电端VCC2、开光管Q2、电容C1、第二参考地形成回路，此时第二供电端VCC2的电压通过导通的开关管Q2加载在电容C1上，在电容C1的阳极的电压为输出电压Vout；当采样得到第一供电端VCC1电压低于预设的电压值时，比较器U2的输出端输出为低电平，开关管Q1截止，光耦OP1不导通，由于电阻R6的下拉作用使得开关管Q2截止，在此状态下第二供电端VCC2的电压无法加载在电容C1上，系统输出端输出电压Vout为0。

图3为第一实施例中电路各点的电压测试波形。图中A点对应为图2中比较器的负输入端，为隔离控制电压点。从图3中可以看出，当第一供电端VCC1端电压没有达到预设的隔离控制电压点的电压值时，系统输出电压Vout没有输出，即使第二供电端VCC2有一定电压，但是第一供电端VCC1没有达到预设的电压值，输出电压Vout始终为0。当第一供电端VCC1达到并高于预设的电压值(即到达图中的隔离控制电压点A点)时，系统输出电压Vout电压瞬间达到较高电压，且能持续稳定输出。

本实施例运用于实际应用中，若图2设计的A点预设的电压为理论值为16.5V，通过实际测试所得到的电压为16.9V，由此可知该电路的检测电压精度约为2.42％，加之，考虑到测试误差等其他因素，该电路的精度较高。

本实施例中隔离控制模块采用光耦隔离方案，隔离耐压为光耦的隔离耐压等级，可达到5000V的测试标准，并且电路工作时没有出现抖动干扰和异响。符合设计要求。

第二实施例

如图4所示，为第二实施例的工作原理图，与第一实施例相比，不同之处在于：电压检测模块还包括电阻R7和开关管Q3，用于第一供电端VCC1的电压检测回差；电阻R7的一端连接第一供电端VCC1，电阻R7的另一端连接开关管Q3的漏极，开关管Q3的源极连接至比较器U2的正输入端，开关管Q3的栅极连接至比较器U2的输出端。

本实施例实现电路隔离控制的工作原理与第一实施例相同，不再累述。需要说明的是，在第一实施例中，当第一供电端VCC1电压达到预设的电压值后，当出现其他因素导致第一供电端VCC1产生电压波动时，即使第一供电端VCC1的电压值低于预设的电压值，系统的输出电压Vout也会产生较大的波动。为了避免这种现象，在本实施例中，当第一供电端VCC1的电压达到预设的电压值后，开关管Q3导通，此时电阻R7和开关管Q3构成的串联电路与电阻R1并联，将原本的预设电压值拉低，如图5所示，B点为新预设的回差控制电压点，第一供电端VCC1在B点的电压值低于在A点处电压值。

本实施例中的电路不会出现由于第一供电端VCC1电压在预设的电压值处出现较小的波动从而引起输出电压Vout不稳定的现象。

图5为本实施例电路各点电压的测试波形图。从图中可以看出本实施例的电路同样具有第一实施例的功能。且当第一供电端VCC1开始下降时，输出电压Vout并未出现降低现象，当第一供电端VCC1电压下降到B点(回差控制电压点)时，输出电压Vout才逐渐降低。根据实际应用，当预设的B点电压理论值为12V，实测出的电压测量值为11.81V，检测精度约为1.58％，考虑到测试误差等因素，该电路的精度较高。符合设计要求。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。