一种数字信号隔离放大电路的制作方法

1.本实用新型涉及工业电子应用领域，具体涉及一种数字信号隔离放大电路。


背景技术：

2.plc可编程逻辑控制器，是最常用的工业控制系统的核心之一，当前发展趋势在外型尺寸方面是向越来越小的方向发展，plc的输出具有带负载能力小的特点，一般情形下为200ma左右，最大500ma 左右，在一般的情形之下，如果直接驱动负载，输出点被烧毁的可能性较大，所以，有经验的工程技术人员往往使用继电器作为隔离措施，但是使用普通继电器进行隔离输出时，又带来一些新的缺陷，大致有如下几点：
3.第一动作时间太慢,继电器的吸合动作时间至少8ms,不能满足需要快速反应的场合。
4.第二继电器的触点寿命短,一般继电器的触点寿命只有几十万次，难以适合频繁快速的场合，按1秒钟动作一次计算，继电器的使用寿命只有短短几个月。
5.第三继电器的体积较大,难以适应越来越小的安装空间需求。
6.通过上述可知，现有继电器存在较多缺陷，因此，若可以解决现有继电器动作反应慢，使用寿命短，体积大等一些列问题，则可以为隔离放大技术具有更好的使用效果。


技术实现要素：

7.为解决现有技术的放大电路的继电器存在的反应慢、寿命短、体积大等问题，本实用新型提供一种数字信号隔离放大电路。
8.本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
9.一种数字信号隔离放大电路，包括电源电路、控制电路、信号输入回路及输出隔离电路，所述电源电路与多个所述信号输入回路相连，所述信号输入回路连接所述控制电路，所述控制电路连接有控制端，所述输出隔离电路包括mosfet管和寄生二极管，所述寄生二极管正极与所述信号输入回路连接，所述寄生二极管的负极与所述控制电路连接，所述mosfet管可用于连接外围线路。
10.所述电源电路设有第一二极管和电感器，所述第一二极管的正极与vcc电源连接，所述第一二极管的负极连接所述电感器，vcc电源通过所述电感器电感滤波传输至所述信号输入回路。
11.所述信号输入回路包括第一限流电阻、第二限流电阻及第二二极管，所述第一限流电阻的输入端与所述电源电路连接，所述第一限流电阻的输出端连接所述第二二极管的正极，所述第二二极管的负极连接所述控制电路，所述第二限流电阻输入端与所述输出隔离电路连接，所述第二限流电阻输出端与所述控制电路连接。
12.所述第二二极管为发光二极管。
13.输出隔离电路8个或16个为一组连接同一个公共输出端，每组所述输出隔离电路之间电气隔离。
14.本实用新型相比现有技术具有以下优点及有益效果：
15.本实用新型提供一种数字信号隔离放大电路，电源电路并联有多个信号输入回路，通过电源电路将电流传输至信号输入回路，由于输出隔离电路采用的是寄生二极管和mosfet管配合的无触点连接结构，当电信号传递至寄生二极管的时候便可触发mosfet管的工作。当控制端为低电平时，寄生二极管的负极也为低电平，从而触发 mosfet管的漏极和源极进入导通状态，可与外围线路结合工作，将控制端的低电平输入从输出隔离电路高电平输出，从而实现将数字信号放大隔离的作用。除此之外此电路也可以作为独立的线控制回路加以应用。mosfet管是无触点形式，相比现有技术采用的继电器寿命更长。mosfet管较继电器速度更快，可达到微秒级。电路采用集成设计，体积小。因此，本实用新型连接简单，使用方便，使隔离放大技术具有更好的使用效果。
附图说明
16.图1为本实用新型结构示意图；
17.图2为本实用新型其中一组数字隔离放大电路图；
18.图3为多组数字隔离放大电路连接图。
具体实施方式
19.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。
20.结合图1至图3，本实用新型提供一种数字信号隔离放大电路，由电源电路100、控制电路200、信号输入回路300及输出隔离电路 400组成，电源电路100并联有多个信号输入回路300，信号输入回路300连接控制电路200，通过控制电路200连接不同的控制端ix以此形成电气隔离，每组信号输入回路300、控制电路200和输出隔离电路400可独立工作。输出隔离电路400包括mosfet管和一个寄生二极管，当电路中产生很大的瞬间反向电流时，可以通过这个寄生二极管导出来，不至于击穿这个mosfet管，可以起护mosfet管的作用。寄生二极管的正极与信号输入回路300连接，负极与控制电路200连接，控制电路200连接着控制端ix(ix表示图2中i0-i31任意一个控制端)，控制端ix配套标准的mil连接器，方便快捷与各种 plc快速连接。通过上述连接方式，当控制端ix为低电平时，寄生二极管的负极也为低电平，此时mosfet管的漏极4和源极6进入导通状态。便可低电平输入高电平输出，从而实现数字信号放大隔离的目的。
21.相比现有继电器，mosfet管动作更快，可达到微秒级。此外， mosfet管是无触点形式，无触点开关在电磁兼容性、可靠性、安全性等方面的优越性是继电器触点开关无法比拟的。无触点开关是用可控硅来控制的，因此它是在pn结内部完成导通和截流的，不会有火花，弥补了触点开关复合时有火花的不足，避免因电流过大出现火花或在高电压电路中击穿空气，造成误动作，因此比继电器寿命更长。利用mosfet管作为plc控制器的开关零件，只需给予一个电信号便可触发mosfet管工作。mosfet管与继电器之间共同点是，用小信号控制器大电流。但mosfet管是电压驱动，继电器是电流驱动，最大的区别是mosfet管可以工作
在几十k或几百k以上的频率。继电器远达不到这样的工作频率。
22.具体的，电源电路100设有第一二极管m7和电感器l1，第一二极管m7的正极与外部电源连接，起到电源防接反的作用，第一二极管m7的负极连接电感器，电感器l1用于将电源滤波后传输至信号输入回路300，除此之外，电感器l1在电路中主要起到振荡、延迟、陷波、筛选信号、过滤噪声、稳定电流及抑制电磁波干扰等作用。电感器具有通直流，阻交流的特性，在交流电路中，电感会有阻抗，使整个电路的电流变小，对交流有一定的阻碍作用。第一二极管m7的作用是电源防接反设计，由于二极管单方向导电的特性，在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。此外，第一二极管m7的正极还可连接有熔断装置。
23.具体的，信号输入回路300包括第一限流电阻r01、第二限流电阻及r33第二二极管le01，第一限流电阻r01的输入端与电源电路 100连接，第一限流电阻r01的输出端连接第二二极管le01的正极，第二二极管le01的负极连接控制电路200，第二限流电阻r33输入端与输出隔离电路400连接，第二限流电阻r33输出端与控制电路 200连接。
24.常规应用的现有技术负载电流为2a，通过本增强型号设计时，可达到4a，远远大于plc控制器的输出负载能力，在一般的应用场景下可满足例用要求。本实用新型电路集成设计，舍弃了传统的继电器，体积更小巧。
25.参照图2至图3，本实用新型核心元件采用mosfet管，设计为npn接口线路(如要适用于pnp接口线路，需要增加pnp转npn 线路)，输入工作电源以第一二极管防止电源接反，输出隔离电路400 采用每8个或者16个为一组使用一个共公端，避免更多线路的连接，同时每组之间形成电气隔离。保障了电路工作稳定的同时还能确保操作人员的安全。vcc电源经过电感器l1，进行滤波，将电源滤波后传输至信号输入回路300。控制端ix设有34位mil连接器，很方便与各品牌plc相连。
26.本实用新型的工作原理是：
27.参照图2至图3，以控制端i0为例，r33为输出隔离电路400的第二限流电阻，当控制端i0低电平时，输出隔离电路400的寄生二极管负极2也为低电平，第二二极管le01为发光二极管，电源通过第一限流电阻r01，此时若为低电平则第二二极管le01发亮，当电信号经过寄生二极管时，将电信号传递至mosfet管，触发mosfet 管工作，mosfet管的漏极4和源极6进入导通状态，便可将控制端 i0的低电平输入从输出隔离电路400高电平输出，从而实现数字信号放大隔离的目的。还可与外围线路结合工作，即可实现plc的输出隔离控制，除此之外，本电路也可作为独立的线控制回路加以应用。
28.需要说明的是，上述具体实施方式仅仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理，在本实用新型所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员在未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。