专利名称：基于普通光耦的直流电压精准隔离器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于普通光耦的直流电压精准隔离器，特别是涉及一种应用普通光耦精准隔离传送供电机调速用直流电压信号的装置。
背景技术：
在电机的调速控制中，目前都是通过将直流电压传送到主控板转换成PWM信号去控制大功率器件的开关来实现的，为了方便对调速的控制，通常调节直流电压的电路与主控板是分开的，导致了直流电压在传输到主控板时产生各种干扰，影响电机控制板的正常工作，甚至损坏控制板，导致严重后果。因此，在实际使用中主控板上有一个直流电压隔离器，即外界可变的直流电压先传输到控制板的隔离器上，经隔离器隔离后，再传送到主控板。为了能正确地反映可变的直流电压，隔离器必须能够消除外界干扰，按相同比例精准跟随输入直流电压。普通光耦隔离方便，成本很低，但由于不同光耦电流传输比的分散性较 大，同样的直流输入电压经过隔离后输出的直流电压差异性很大，从而导致控制的电机转速不一致。为了保证一致性，目前通常采用单片机将输入的直流电压转换成PWM数字信号(简称数模转换)，然后通过高速光耦隔离后，再转换成直流电压，送到主控板，不仅成本很高，电路复杂，而且在输入端还需使用隔离电源和单片机。
发明内容本实用新型目的在于针对现有技术的不足，提出一种应用普通光耦实现精准隔离直流电压的装置。为达到上述目的，本实用新型的构思是通过在普通光耦的发送端加上电解电容，在普通光耦的接收端加上可调T型网络来实现。下面说明本实用新型所涉及的利用普通光耦精准隔离直流电压的原理。如图I所示，按照普通光耦的特点，当光耦发送端发光二极管的输入电流在I-IOmA范围内，光耦的电流传输特性为线性的，假定在输入最大直流电压时通过不同光耦发光二极管的电流都为IFl，1#光耦电流传输比为Kl，2#光耦电流传输比为K2，为保证两种情况下的输出直流电压相等，如图2(a)、(b)所示，调节与1#光耦接收端光敏三极管串联的电阻阻值为RW1，调节与2#光耦接收端光敏三极管串联的电阻阻值为RW2，则Kl^Rffl = K2*RW2(I)当调节输入直流电压使得通过光耦发光二极管的电流为IF2时，设此时1#光耦的电流传输比为K10，2#光耦的电流传输比为K20，有K1/K10 = K2/K20(2)将(I)式代入⑵式可得到K10*RW1 = K20*RW2(3)从(3)式可以看出，通过在输入最大直流电压时调节串联在光耦发送端三极管发射级的可变电阻，保证不同参数光耦的输出直流电压相等，从而实现在任何相同输入电压下经过不同参数光耦隔离后的直流电压都保持相等的精准控制。[0012]根据上述的构思，本实用新型采用下述技术方案一种基于普通光耦的直流电压精准隔离器，包括输入电路、普通光耦、输出电路，所述普通光耦包括位于发送端的发光二极管和位于接收端的光敏三极管，所述输入电路与施加的直流电压Vi连接，所述普通光耦的发送端与输入电路连接，所述普通光耦的接收端与输出电路连接，所述输出电路输出隔尚后的直流电压信号Vo。所述的输入电路包括限流电阻R1、电解电容Cl，电阻Rl的左端与外部输入的直流电压正端Vi连接，电阻Rl的右端、电解电容Cl的正端、普通光耦发送端的发光二极管正端汇接，电解电容Cl的下端、输入直流电压的负端Vi、普通光耦发送端的发光二极管负端汇接。所述的普通光耦包括位于发送端的发光二极管和位于接收端的光敏三极管，光敏三极管的集电极与直流电源VCC连接。所述的输出电路包括二极管D1、电阻R2与R3、可变电阻RW、电容C2与C3，二极管Dl的负端与直流电源VCC连接，二极管Dl的正端、电阻R2的上端、光敏三极管的发射极、电容C2的上端、电阻R3的左端汇接，电阻R2的下端、可变电阻RW的上端、可变电阻RW的调节端汇接，可变电阻RW的下端、电容C2与C3的下端汇接接地，电容C3的上端、电阻R3的右端连接输出隔离后的直流电压信号Vo。由于在普通光耦发送端发光二极管的两端并联了一个电解电容，滤除了输入的直流电压在远距离传输中的各种高频干扰，仅仅让直流电压信号通过发光二极管，在普通光耦接收端光敏三极管的发射级连接了一个T型可调网络，再一次滤除各种高频干扰，确保在输入直流电压相同时，经过不同特性光耦隔离输出的直流电压相等。因此，本实用新型与背景技术相比，不论光耦参数离散型如何，都能按相同比例精准隔离输出跟随输入电压变化的直流电压，而且无需在输入端使用隔离电源和单片机进行数模转换，具有电路简单，成本低廉，精准输出直流电压的特点。
图I是本实用新型应用的普通光耦传输特性图。图2是本实用新型不同光耦调节可变电阻的示意图。图3是本实用新型的方框示意图，图中1、输入电路，2、普通光稱，3、输出电路。图4是本实用新型的一个实施例的电路连接图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。如图3所示，本实用新型的一种基于普通光耦的直流电压精准隔离器，包括输入电路(I)、普通光耦(2)、输出电路(3)，输入电路(I)与施加的直流电压Vi连接，普通光耦
(2)的发送端与输入电路(I)连接，普通光耦(2)的接收端与输出电路(3)连接，输出电路
(3)输出隔离后的直流电压信号Vo。如图4所示，输入电路(I)包括限流电阻R1、电解电容Cl，电阻Rl的左端与外部输入的直流电压正端Vi连接，电阻Rl的右端、电解电容Cl的正端、普通光耦⑵发送端的发光二极管正端汇接，电解电容Cl的下端、输入直流电压Vi的负端、普通光耦(2)发送端的发光二极管负端汇接；普通光耦(2)包括位于发送端回路中的发光二极管和位于接收端回路中的光敏三极管，光敏三极管的集电极与直流电源VCC连接，输出电路(3)包括二极管D1、电阻R2与R3、可变电阻RW、电容C2与C3，二极管Dl的负端与直流电源VCC连接，二极管Dl的正端、电阻R2的上端、光敏三极管的发射极、电容C2的上端、电阻R3的左端汇接，电阻R2的下端、可变电阻RW的上端、可变电阻RW的调节端汇接，可变电阻RW的下端、电容C2与C3的下端汇接接地，电容C3的上端、电阻R3的右端连接输出隔离后的直流电压信号Vo。本实用新型的工作过程是将外界输入的直流可调电压调整至最大值，经过一定的距离传送到任一个基于普通光耦构成的高精准直流电压隔离电路限流电阻端，以保证最大输入电流小于普通光耦保持线性的最大电流(通常为10mA)，再经过并联在光耦两端的电解电容滤除直流电压传输过程中的各种高频干扰后，将干净的直流电压信号送到光耦的发光二极管使其发光，光耦的光敏三极管在接收到光照后产生放大的电流，送到可调T型网络，调节其可变电阻使其 任一个电路输出的直流电压都等于电机最高转速所需要的电压，调整完成后就可以实现只要输入的直流相等，不管构成电路的光耦参数如何，输出都具有相等的直流电压。上述具体实施方式
用来解释本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型做出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围内。
权利要求1.基于普通光耦的直流电压精准隔离器，其特征在于包括输入电路(I)、普通光耦(2)、输出电路(3)，所述普通光耦(2)包括位于发送端的发光二极管和位于接收端的光敏三极管，所述输入电路(I)与施加的直流电压Vi连接，所述普通光耦(2)的发送端与输入电路(I)连接，所述普通光耦(2)的接收端与输出电路(3)连接，所述输出电路(3)输出隔离后的直流电压信号Vo。
2.根据权利要求I所述的基于普通光耦的直流电压精准隔离器，其特征在于所述的输入电路(I)包括限流电阻R1、电解电容Cl，电阻Rl的左端与外部施加的直流电压正端Vi连接，电阻Rl的右端、电解电容Cl的正端、普通光耦⑵发送端的发光二极管正端汇接，电解电容Cl的下端、输入直流电压的负端Vi、普通光耦(2)发送端的发光二极管负端汇接。
3.根据权利要求I所述的基于普通光耦的直流电压精准隔离器，其特征在于所述的普通光耦(2)接收端光敏三极管的集电极与直流电源VCC连接。
4.根据权利要求I所述的基于普通光耦的直流电压精准隔离器，其特征在于所述的输出电路(3)包括二极管D1、电阻R2与R3、可变电阻RW、电容C2与C3，二极管Dl的负端与直流电源VCC连接，二极管Dl的正端、电阻R2的上端、光敏三极管的发射极、电容C2的上端、电阻R3的左端汇接，电阻R2的下端、可变电阻RW的上端、可变电阻RW的调节端汇接，可变电阻RW的下端、电容C2与C3的下端汇接接地，电容C3的上端、电阻R3的右端连接，输出隔离后的直流电压信号Vo。
专利摘要本实用新型公开了一种基于普通光耦的直流电压精准隔离器，包括输入电路、普通光耦、输出电路，输入电路与施加的直流电压Vi连接，普通光耦的发送端与输入电路连接，普通光耦的接收端与输出电路连接，输出电路输出隔离后的直流电压信号Vo。使用中，外界施加的直流可调电压Vi经过一定的距离传送到输入电路的限流电阻端，通过并联在光耦两端的电解电容滤除直流可调电压传输过程中的各种高频干扰后，将干净的直流电压信号送到光耦发送端的发光二极管使其发光，光耦接收端的光敏三极管在接收到光照后产生放大的电流，通过输出电路中的可调T型滤波网络滤除各种干扰，输出隔离的直流电压信号。本实用新型基于普通光耦的直流电压精准隔离器，不论光耦参数离散型如何，都能按相同比例精准隔离输出跟随输入电压变化的直流电压，而且无需在输入端使用隔离电源和单片机进行数模转换，具有电路简单，成本低廉，精准输出直流电压的特点。
文档编号H02M3/156GK202550878SQ20122007801
公开日2012年11月21日 申请日期2012年2月27日 优先权日2012年2月27日
发明者刘庆新, 薛晓明, 陈震 申请人:薛晓明