双向通信电路和用电设备的制作方法

1.本实用新型大致涉及信号传输技术领域，尤其是一种双向通信电路和用电设备。


背景技术：

2.实现双向通信的电路在电器设备中广泛应用，但双向通信的电路存在竞争风险，图1示出了目前一种常规的双向通信电路，以io1向io2传递信号为例，在理想情况下，信号的流动顺序是io1、in1、out2、io2，但在信号到达io2后，由于是双向通信电路，信号还能够沿in2、out1、io1的顺序回流，但由于信号在电路中传输的过程中存在延时，因此当io1发出的信号发生变化时回流信号会对io1发出的信号产生竞争风险。
3.设io1发出的信号传输至io2所需的时间为t，则回流信号传输至io1的时间为2t，如果io1在0-3t的时间段内发出的信号为0，在1t-4t的时间段内，传输至io2的信号同样为0，相应的，由于回流信号的存在，在2t-5t的时间段内，回流至io1的信号为0，当io在3t-5t时间端内发出的信号发生变化时，例如为1，此时回流信号与io1发出的信号不同，发生竞争风险。信号由io2传输至io1的过程同理。为解决回流信号竞争的问题，目前的技术方案中通常设置两个相互反向的通道，导致电路设计复杂，因此，亟需提供一种新型的双向通信电路。
4.背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的一个或多个缺陷，本实用新型提供一种双向通信电路，包括：
6.信号隔离器，所述信号隔离器包括第一输入端、第一输出端、第二输入端和第二输出端，其中所述第一输入端能够向所述第二输出端传递信号连接，所述第二输入端能够向所述第一输出端传递信号；
7.第一输入输出端；
8.第二输入输出端；
9.第一缓冲电路，所述第一输入输出端经所述第一缓冲电路与所述第一输入端和第一输出端连接；
10.第二缓冲电路，所述第二输入输出端经所述第二缓冲电路与所述第二输入端和第二输出端连接；
11.其中所述第一缓冲电路的输出端连接到所述第一输入端；所述第二缓冲电路的输出端连接到所述第二输入端，所述第一缓冲电路和所述第二缓冲电路包括使能控制单元，所述使能控制单元根据不同电平在通路和断路之间切换，使能控制单元的输出端与所述第一输入端或第二输入端连接，使能控制单元的使能端与所述第一输出端或第二输出端连接。
12.根据本实用新型的一个方面，其中所述第一缓冲电路还包括第一连接电路，所述
第二缓冲电路还包括第二连接电路，所述第一输入输出端与所述第一连接电路连接，所述第一连接电路还与所述第一输出端和所述第一缓冲电路中的使能控制单元连接；所述第二输入输出端与所述第二连接电路连接，所述第二连接电路还与所述第二输出端和所述第二缓冲电路中的使能控制单元连接。
13.根据本实用新型的一个方面，其中所述第一连接电路和所述第二连接电路还包括流向限制单元，所述第一输入输出端与所述第一连接电路中的流向限制单元的输入端连接；所述第二输入输出端与所述第二连接电路中的流向限制单元的输入端连接。
14.根据本实用新型的一个方面，其中所述使能控制单元为高电平使能控制单元，在高电平下所述使能控制单元为通路，在低电平下所述使能控制单元为断路；所述流向限制单元为二极管。
15.根据本实用新型的一个方面，其中所述第一缓冲电路和第二缓冲电路还包括多个上拉电阻，多个所述上拉电阻的电流输出端分别连接于所述使能控制单元的输入端、输出端和使能端。
16.根据本实用新型的一个方面，其中所述上拉电阻的阻值根据所述第一输入输出端和所述第二输入输出端的输入信号频率设定。
17.根据本实用新型的一个方面，其中所述使能控制单元为低电平使能反相控制单元，在高电平下所述使能控制单元为断路，在低电平下所述使能控制单元为通路；所述流向限制单元为npn三极管或n-mos管。
18.根据本实用新型的一个方面，其中所述第一缓冲电路和所述第二缓冲电路还包括多个下拉电阻和上拉电阻，所述下拉电阻的电流输入端连接于所述使能控制单元的输出端和使能端，所述上拉电阻连接于所述使能控制单元的输入端。
19.根据本实用新型的一个方面，其中所述下拉电阻的阻值和所述上拉电阻的阻值根据所述第一输入输出端和所述第二输入输出端的输入信号频率设定。
20.根据本实用新型的一个方面，包括如前所述的双向通信电路。
21.与现有技术相比，本实用新型的实施例提供了一种双向通信电路，利用缓冲电路中的使能控制单元阻断回流信号，能够实现双向通信，同时防止回流信号与信号源发出的信号产生竞争风险，并且简化了电路设计。本实用新型还提供了一种用电设备的实施例，其中应用了前述的双向通信电路。
附图说明
22.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
23.图1是现有技术中双向通信电路的示意图；
24.图2是本实用新型的一个实施例中双向通信电路的示意图；
25.图3a和图3b是本实用新型的一个实施例中信号流向示意图；
26.图4是本实用新型的另一实施例中双向通信电路的示意图；
27.图5a和图5b是本实用新型的另一实施例中信号流向示意图。
具体实施方式
28.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
29.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
30.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
31.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
32.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
33.以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
34.图2示出了根据本实用新型的一个实施例中的双向通信电路100，图3a和图3b示出了根据双向通信电路100中信号的流向过程，下面结合图2、图3a和图3b详细描述。
35.如图2所示，在本实施例中，双向通信电路100包括信号隔离器110、第一输入输出端120、第二输入输出端130、第一缓冲电路140和第二缓冲电路150，其中信号隔离器110包括第一输入端111-1、第一输出端111-2、第二输入端112-1和第二输出端112-2，其中第一输入端111-1和第二输入端112-1能够向信号隔离器110内输入信号，第一输出端111-2和第二输出端112-2能够由信号隔离器110向外输出信号。第一输入端111-1与第二输出端112-2之
间，以及第二输入端112-1与第一输出端111-2能够实现信号传递，实现双向的信号传递。
36.信号隔离器110是一种用于实现信号隔离的装置，通过半导体器件调制变换，然后利用光感或磁感等器件进行隔离转换，在输出时再次将信号变换为隔离前的信号，保证在信号传输过程中保持独立，抵抗信号在传输过程中可能存在的各种干扰，保持信号稳定。根据本实用新型的优选实施例，采用二入二出的双向信号隔离器。
37.第一输入输出端120和第二输入输出端130是信号输入源，同时也能够用于信号输出，例如由第一输入输出端120输入信号，经信号隔离器110传递至第二输入输出端130处后输出，由第二输入输出端130向第一输入输出端120传输信号同理，实现双向通信。
38.具体的，如图2所示，第一输入输出端120经第一缓冲电路140与信号隔离器110的第一输入端111-1和第一输出端111-2连接，第二输入输出端130经第二缓冲电路150与信号隔离器110的第二输入端112-1和第二输出端112-2连接。具体的，在本实施例中，第一缓冲电路140的输出端与信号隔离器110的第一输入端111-1连接，同样的，第二缓冲电路150的输出端与信号隔离器110的第二输入端112-1连接。
39.其中第一缓冲电路140和第二缓冲电路150中还包括使能控制单元，在图2中，使能控制单元在第一缓冲电路140和第二缓冲电路150中分别标记为141和151，使能控制单元是一种能够根据电平高低，实现在通路和断路之间切换的元件。使能控制单元根据电平控制通断，可以分为高电平使能控制单元和低电平使能控制单元，其中高电平使能控制单元在高电平下为通路，低电平下为断路，低电平使能控制单元相反。
40.根据本实施例，在进行信号传输时，同时会带动使能控制单元的电平变化，以使使能控制单元在不同情况下表现为通路或断路，在利用信号隔离器110实现双向通信的同时，通过使能控制单元对回流信号的阻断，避免回流信号与第一输入输出端120或第二输入输出端130发出的信号产生竞争风险，并且能够简化电路设计。
41.具体的，如图2所示，在本实用新型的优选实施例中，在本实施例中，第一缓冲电路140还包括第一连接电路142，第二缓冲电路150还包括第二连接电路152，在本实施例中，第一输入输出端120与第一连接电路142连接，第一连接电路142与第一输出端111-2连接，第二输入输出端130还与第二连接电路152连接，第二连接电路152与第二输出端112-2连接。
42.进一步的，如图2所示，第一连接电路142还包括流向限制单元142-1，第二连接电路152还包括流向限制单元152-1，第一输入输出端120与第一连接电路142中的流向限制单元142-1的输入端连接，第二输入输出端130与第二连接电路152中的流向限制单元152-2的输入端连接。流向限制单元用于实现信号单向传输，在安全电压内，信号的传输方向只能够由流向限制单元的输入端流向输出端。在本实施例中第一输入输出端120和第二输入输出端130分别与流向限制单元的输入端连接，即在本实施例中，信号不能通过流向限制单元传输至第一输入输出端120或第二输入输出端130。
43.在本实用新型的一个优选实施例中，第一缓冲电路140和第二缓冲电路150中的使能控制单元均为高电平使能控制单元，在高电平下表现为通路，在低电平下表现为断路。具体的，使能控制单元141的输入端与第一输入输出端120连接，使能控制单元141的输出端与信号隔离器110中的第一输入端111-1连接，使能控制单元141的使能端与信号隔离器110中的第一输出端111-2连接。使能控制单元151与使能控制单元141对称设置，其输入端与第二输入输出端130连接，输出端与第二输入端112-1连接，使能端与第二输出端112-2连接，参
考图2的连接方式，在此不再赘述。
44.在第一连接电路142和第二连接电路152中的流向限制单元为二极管。进一步的，在本实施例中，第一缓冲电路140和第二缓冲电路150还包括多个上拉电阻，其中多个上拉电阻的电流输出端连接在使能控制单元141的输入端、输出端和使能端。上拉电阻的阻值根据第一输入输出端120和第二输入输出端130的输入信号频率设定，例如图2中所示的上拉电阻，其阻值可以如表1中所示。其中上拉电阻用于进一步调整高电平使能控制单元的电平，配合输入信号产生的电平变化，改变高电平使能控制单元的通断。
45.表一
46.refr1r4r5r6r3r2value10kω1kω300ω10kω1kω300ω
47.具体的，以由第一输入输出端120向第二输入输出端130传输信号为例，根据信号的频率不同，将低电平信号设定为0，高电平信号设定为1，在信号进行传输时，例如设第一输入输出端120发出的信号电平为0，如图3a所示，在第一输入端111-1的电平同样为0，第二输出端112-2的电平为0，信号经由图2所示的电路图传递至第二输入输出端130，使能控制单元151的使能端为低电平，因此，使能控制单元151为断路，在上拉电阻的配合下，第二输入端112-1的电平为1，同样的第一输出端111-2的电平为1，使能控制单元141的使能端处于高电平下，使能控制单元141为通路，第一输入输出端120的信号传输通路保持不变，第二输入输出端130的回流信号并不会对第一输入输出端120的输出信号造成影响，不会产生竞争风险。
48.当第一输入输出端120发出的信号电平为1，如图3b所示，在第一输入端111-1的电平同样为1，在第二输出端112-2的电平为1，信号经由图2所示的电路图传递至第二输入输出端130，使能控制单元151的使能端为高电平，使能控制单元151为通路，第二输入端112-1的电平同样为1，第一输出端111-2的电平为1，使能控制单元141的使能端保持高电平，使能控制单元141同样为通路，回流信号不会对第一输入输出端120的输出信号发生竞争风险。同理，当信号由第二输入输出端130向第一输入输出端120传递时，过程与前述信号传递过程相同，同样能够避免竞争风险。即无论第一输入输出端120为低电平还是高电平，使能控制单元141始终保持通路。
49.图4示出了根据本实用新型的另一优选实施例中双向通信电路200的具体形式，图5a和图5b分别示出了双向通信电路200中信号在低电平下和高电平下的流向过程，下面结合图4、图5a和图5b详细描述。
50.如图4所示，双向通信电路200同样包括信号隔离器210、第一输入输出端220、第二输入输出端230、第一缓冲电路240和第二缓冲电路250，其中信号隔离器210与前述双向通信电路100中的信号隔离器110基本相同，包括第一输入端211-1、第一输出端211-2、第二输入端212-1和第二输出端212-2，其中第一输入端211-1能够向第二输出端212-2传递信号，第二输入端212-1能够向第一输出端211-2传递信号，用于实现双向的信号传递。
51.第一输入输出端220和第二输入输出端230同样用于信号输入输出，并且第一输入输出端220和第二输入输出端230与信号隔离器210的连接方式、第一缓冲电路240和第二缓冲电路250中的使能控制单元分别标记为241和251、第一缓冲电路240中的第一连接电路242以及第二缓冲电路250中的第二连接线路252与前述实施例中的双向通信电路100基本
相同，在此不再赘述。
52.本实施例中的第一缓冲电路240和第二缓冲电路250中的使能控制单元均为低电平使能反相控制单元，在低电平下表现为通路，在高电平下表现为断路。在第一连接电路242和第二连接电路252中的流向限制单元为npn三极管或n-mos管。根据本实用新型的优选实施例，第一缓冲电路240和第二缓冲电路250还包括下拉电阻，例如图4中的r1、r3、r5和r6，其中下拉电阻的电流输出端连接使能控制单元241和使能控制单元251的输出端和使能端。下拉电阻的阻值根据第一输入输出端220和第二输入输出端230的输入信号频率设定。进一步的，在双向通信电路200中还可以设置上拉电阻，例如图4中的上拉电阻r2和r4，上拉电阻的电流输出端与使能控制单元241和使能控制单元251的输入端连接，其中上拉电阻的阻值同样可以根据第一输入输出端220和第二输入输出端230的输入信号频率设定，例如图4中的下拉电阻r1、r5、r6和r3的阻值可以分别设定为10kω、300ω、10kω和300ω，上拉电阻r2和r4的阻值可以设定为1kω。下拉电阻与上拉电阻相配合，用于调整本实施例中的低电平使能控制单元的电平，与输入信号产生的电平变化相配合。
53.如图5a和图5b所示，在本实施例中以由第一输入输出端220向第二输入输出端230传输信号为例，根据信号的频率不同，将低电平信号设定为0，高电平信号设定为1。在信号进行传输时，例如设第一输入输出端220发出的信号电平为0，如图5a所示，在低电平使能反相控制单元的作用下，第一输入端211-1的电平为1，第二输出端212-2的电平为1，信号经由图4所示的电路图传递至第二输入输出端230，第二输入输出端230的信号电平为0，此时低电平使能反相控制单元为断路，第二输入端212-1的电平为0，同样的，第一输出端211-2的电平为0，使能控制单元241的使能端为低电平，使能控制单元241保持通路，第二输入输出端230的回流信号并不会对第一输入输出端220的输出信号造成影响，不会产生竞争风险。
54.当第一输入输出端220发出的信号电平为1，如图5b所示，在低电平使能反相控制单元的作用下，第一驶入端211-1的电平为0，在第二输出端212-2的电平为0，信号经由图2所示的电路图传递至第二输入输出端230，第二输入输出端输出的电平为1。在低电平使能反相控制单元的作用下，第二输入端212-1的电平为0，第一输入端211-1的电平为0，使能控制单元241的使能端为低电平，使能控制单元241为通路，同时第一连接电路242为断路，避免了竞争风险，回流信号同样不会对第一输入输出端220的输出信号发生竞争风险。当信号由第二输入输出端230向第一输入输出端220传递时，信号流向过程相同。即无论第一输入输出端220为低电平还是高电平，使能控制单元241始终保持通路，第一连接电路242为断路，回流信号不会影响到第一输入输出端220，避免了发生竞争风险。
55.本实用新型还包括一种用电设备的实施例，其中包括了如前所述的双向通信电路，能够实现双向信号传递，同时避免了回流信号的竞争风险，并简化了电路结构。
56.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。