一种防浪涌开关信号接口电路及浪涌防护方法与流程

本发明属于电子电路，尤其涉及一种防浪涌开关信号接口电路及浪涌防护方法。

背景技术：

1、航空航天电子电气设备常常采用“地/开”或“高/开”型开关量信号与外部设备或系统中其它设备进行信息交换，相互传递指令或状态信息。不同的开关量形式(“地/开”或“高/开”)采用不同的电路结构，对于接口电路的雷电浪涌防护往往采用瞬态抑制二极管(tvs)，成本高，且在雷电防护等级要求较高时tvs尺寸大，选型困难。

2、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的接口电路的雷电浪涌防护往往采用瞬态抑制二极管，成本高，且在雷电防护等级要求较高时tvs尺寸大，选型困难。

技术实现思路

1、为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了一种防浪涌开关信号接口电路及浪涌防护方法。

2、本发明的技术方案如下：一种防浪涌开关信号接口电路包括：正端二极管、负端二极管、旁路开关电路和信号隔离传输电路；

3、信号输入端与正端二极管阴极和旁路开关电路控制端连接在一起，所述旁路开关电路正负端与信号隔离传输电路的原边并联，所述旁路开关电路的正端与正端二极管的阳极相连，所述旁路开关电路的负端与负端二极管的阳极相连；

4、所述负端二极管的阴极与信号输入端的参考地连接；

5、所述信号隔离传输电路副边为信号输出端，将信号传输至相关控制电路。

6、进一步的，所述信号隔离传输电路设置有光耦op1，所述光耦op1连接有电阻r1、电阻r2和电阻r4。

7、进一步的，所述信号隔离传输电路的光耦op1原边阳极通过电阻r2与28v供电电源连接，副边集电极通过电阻r1与控制电源vcc连接，电阻r4与op1原边发光二极管并联连接，光耦op1副边集电极为信号输出引脚。

8、进一步的，所述信号隔离传输电路的原边与信号输入端共地，副边参考控制地sgnd。

9、设置有三极管q1，电阻r3、电阻r5及稳压二极管d2，所述电阻r5并联在三极管q1的b极和e极之间，所述电阻r3与稳压二极管d2阴极串联连接，稳压二极管d2阳极连接三极管q1的b极，三极管q1的c极与信号隔离电路的光耦op1原边发光二极管阳极连接，三极管q1的e极与光耦op1原边发光二极管阴极连接。

10、进一步的，所述电阻r3另一端与正端二极管的阴极和信号输入端连接，正端二极管的阳极与q1的c极和op1原边发光二极管阳极连接。

11、进一步的，q1的e极和op1原边发光二极管阴极与负端二极管的阳极连接，负端二极管的阴极与输入信号参考地相连。

12、本发明另一目的在于提供一种防浪涌开关信号接口电路的浪涌防护方法，应用于所述的防浪涌开关信号接口电路，该方法采用高压二极管结合旁路开关的方法，进行不同类型开关信号的接口转换，同时无需采用低可靠性浪涌抑制器件，实现接口浪涌防护；具体包括：

13、输入开关信号signal为地/开型且接地时，正端二极管导通，信号隔离传输电路的原边通过正端二极管被短接到输入参考地，信号隔离传输电路原边输入信号为低电平；

14、输入开关信号signal为高/开型且为高时，旁路开关电路闭合，信号隔离传输电路的原边通过负端二极管被短接到输入参考地，信号隔离传输电路原边输入信号为低电平。

15、进一步，所述低可靠性浪涌抑制器件为瞬态电压抑制器tvs或压敏电阻。

16、进一步，当输入开关信号signal为开路时，信号隔离传输电路的原边输入信号为高电平；

17、当输入信号正端或负端发生正脉冲浪涌和负脉冲浪涌时，均能通过正端二极管和负端二极管两个二极管阻断浪涌电压，旁路开关电路承受的浪涌电流值被电阻r3限制在安全的水平

18、结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供的防浪涌开关信号接口电路，采用高耐压二极管实现接口雷电浪涌防护，同时可兼容“地/开”或“高/开”信号类型，可靠性高，成本低，体积小。

19、本发明可兼容“地/开”或“高/开”两种信号类型，不同类型的开关信号可以采用相同的电路结构，减少了器件种类，便于器件选型，同时具有浪涌防护功能，避免使用tvs管，具有可靠性高、成本低、体积小等优点。

20、本发明的技术方案采用二极管结合旁路开关的方式替代tvs实现接口浪涌防护，可将成本降低4-5倍，同时兼容不同开关信号类型，实现了接口电路的统一，便于实现三化设计。

21、当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明的公开。

技术特征：

1.一种防浪涌开关信号接口电路，其特征在于，所述防浪涌开关信号接口电路设置有：正端二极管(1)、负端二极管(2)、旁路开关电路(3)和信号隔离传输电路(4)；

2.根据权利要求1所述的防浪涌开关信号接口电路，其特征在于，所述信号隔离传输电路(4)设置有光耦op1，所述光耦op1连接有电阻r1、电阻r2和电阻r4。

3.根据权利要求2所述的防浪涌开关信号接口电路，其特征在于，所述信号隔离传输电路(4)的光耦op1原边阳极通过电阻r2与28v供电电源连接，副边集电极通过电阻r1与控制电源vcc连接，光耦op1副边集电极为信号输出引脚。

4.根据权利要求2所述的防浪涌开关信号接口电路，其特征在于，所述信号隔离传输电路(4)的原边与信号输入端共地，副边参考控制地sgnd。

5.根据权利要求1所述的防浪涌开关信号接口电路，其特征在于，所述旁路开关电路(3)设置有三极管q1，电阻r3、电阻r5及稳压二极管d2，所述电阻r5并联在三极管q1的b极和e极之间，所述电阻r3与稳压二极管d2阴极串联连接，稳压二极管d2阳极连接三极管q1的b极，三极管q1的c极与信号隔离电路(4)的光耦op1原边发光二极管阳极连接，三极管q1的e极与光耦op1原边发光二极管阴极连接。

6.根据权利要求5所述的防浪涌开关信号接口电路，其特征在于，所述电阻r3另一端与正端二极管(1)的阴极和信号输入端连接，正端二极管(1)的阳极与三极管q1的c极和光耦op1原边发光二极管阳极连接。

7.根据权利要求5所述的防浪涌开关信号接口电路，其特征在于，所述三极管q1的e极和光耦op1原边发光二极管阴极与负端二极管(2)的阳极连接，负端二极管(2)的阴极与输入信号参考地相连。

8.一种防浪涌开关信号接口电路的浪涌防护方法，其特征在于，应用于权利要求1-7任意一项所述的防浪涌开关信号接口电路，该方法采用高压二极管结合旁路开关的方法，进行不同类型开关信号的接口转换，同时无需采用低可靠性浪涌抑制器件，实现接口浪涌防护；具体包括：

9.根据权利要求8所述的防浪涌开关信号接口电路的浪涌防护方法，其特征在于，所述低可靠性浪涌抑制器件为瞬态电压抑制器tvs或压敏电阻。

10.根据权利要求8所述的防浪涌开关信号接口电路的浪涌防护方法，其特征在于，当输入开关信号signal为开路时，信号隔离传输电路(4)的原边输入信号为高电平；

技术总结
本发明属于电子电路技术领域，公开了一种防浪涌开关信号接口电路及浪涌防护方法，包括正端二极管、负端二极管、旁路开关电路和信号隔离传输电路；正端二极管的阴极和旁路开关电路分别与信号输入端连接，旁路开关电路与信号隔离传输电路的原边并联，旁路开关电路的正端与正端二极管的阳极相连，旁路开关电路的负端与负端二极管的阳极相连；负端二极管的阴极与信号输入端的参考地连接；信号隔离传输电路副边为信号输出端。本发明可兼容“地/开”或“高/开”两种信号类型，不同类型的开关信号可以采用相同的电路结构，减少了器件种类，便于器件选型，同时具有浪涌防护功能，避免使用TVS管，具有可靠性高、成本低、体积小等优点。

技术研发人员：杨新璇
受保护的技术使用者：天津津航计算技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15