自适应电流型隔离传输模块的制作方法

本发明涉及信号隔离传输领域，特别是涉及一种自适应电流型隔离传输模块。

背景技术：

1、工业自动化领域，为解决信号的干扰问题及现场端和控制端的危险隔离，需要将信号进行隔离，但随着自动化程度越来越高，需要传输和控制的信号也越来越多，这意味着在控制柜中需要大量密集安装这种信号隔离传输模块。目前在密集安装的条件下，模块的发热不能忽略，温升高意味着可靠性下降，意味着风险增加，尤其在本安防爆领域，更要考虑模块的发热问题，需要降低模块的温升。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种自适应电流型隔离传输模块，用于解决以上现有技术问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种自适应电流型隔离传输模块，用于进行控制系统端以及现场端之间的信号传输，包括：电源单元、控制端单元、现场端单元、第一变压器以及第二变压器；其中，所述电源单元接入电源端，所述控制端单元接入控制系统端，所述现场端单元接入现场端；所述控制端单元，包括：电压稳定控制子单元、h桥控制子单元、限流控制子单元以及第一整流子单元；其中，所述电压稳定控制子单元接入控制系统端，且所述电压稳定控制子单元、h桥控制子单元、限流控制子单元依次连接；所述现场端单元，包括：负载调制子单元以及第二整流子单元；其中，所述负载调制子单元接入现场端，且负载调制子单元以及第二整流子单元连接；所述电源单元以及所述控制端单元的第一整流子单元分别连接所述第一变压器两侧；所述控制端单元的h桥控制子单元以及所述现场端单元的第二整流子单元分别连接所述第二变压器两侧；并且其中，所述控制端单元通过电压稳定控制子单元稳定输入电压，通过所述限流控制子单元限制输入电流；所述现场端单元通过所述负载调制子单元控制接入的负载的阻值为稳定值。

3、于本发明的一实施例中，所述电压稳定控制子单元包括：第一端口防护电路、端口比较电路以及驱动补偿电路；其中，由第一端口防护电路、端口比较电路以及驱动补偿电路构成反馈电路；所述第一端口防护电路接入控制端输入端口以及控制端输出端口，且分别连接端口比较电路以及驱动补偿电路；所述端口比较电路还连接所述驱动补偿电路；当所述第一端口防护电路接入的控制端输入端口或控制端输出端口的电压升高时，所述端口比较电路检测到电压升高并反馈至所述驱动补偿电路，所述驱动补偿电路输出电压降低，以使所述第一端口防护电路的对地电压稳定为固定值；当所述第一端口防护电路接入的控制端输入端口或控制端输出端口的电压降低时，所述端口比较电路检测到电压降低并反馈至所述驱动补偿电路，所述驱动补偿电路输出电压升高，以使所述第一端口防护电路的对地电压稳定为固定值。

4、于本发明的一实施例中，所述第一端口防护电路包括：第一电感器、第二电感器、第三电感器、第一可变电阻器、第一tvs管、第一电容、第二电容以及第三电容；其中，所述第一电感器一端连接控制端输入端口以及第一可变电阻器的一端，另一端分别连接第一tvs管、第二电容以及第三电感器的一端；第三电感器的另一端连接第三电容的一端以及端口比较电路；所述第二电容以及第三电容的另一端接地；所述第二电感器的一端连接控制端输出端口、第一可变电阻器的另一端以及第一电容的一端，另一端连接第一tvs管的另一端以及所述驱动补偿电路。

5、于本发明的一实施例中，所述端口比较电路包括：第一稳压二极管、第一nmos管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻以及第五电阻；其中，所述第一稳压二极管的负极连接第三电感器的另一端，正极连接第二电阻的一端；所述第二电阻的另一端以及第一电阻的一端连接所述第一nmos管的栅极，所述第一电阻的另一端接地；所述第一nmos管的漏极分别连接第三电阻以及第五电阻的一端，源极连接第四电阻的一端；所述第四电阻的另一端接地，所述第五电阻的另一端连接驱动补偿电路；当所述第一端口防护电路接入控制端输入端口或控制端输出端口的电压升高时，所述第一电阻的对地电压升高，所述第一nmos管的rds等效电阻降低，所述第一nmos管的漏极对地电压降低；当所述第一端口防护电路接入控制端输入端口或控制端输出端口的电压降低时，所述第一电阻的对地电压降低，所述第一nmos管的rds等效电阻升高，所述第一nmos管的漏极对地电压升高。

6、于本发明的一实施例中，所述驱动补偿电路包括：第一二极管、pmos管、第四电感器、第一比较器、第二稳压二极管、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻以及第十电阻；其中，所述第六电容以及第七电容的一端连接第五电阻的另一端以及第一比较器的反向输入端；所述第六电容的另一端连接第十电阻，所述第十电阻的另一端连接第二变压器；所述第七电容的另一端接地；所述第八电阻两端分别连接供电电源端以及第一比较器的同向输入端；所述第九电阻两端分别连接第一比较器的同向输入端以及接地；所述第七电阻以及第五电容通过两端分别连接所述第一比较器的输出端以及pmos管的栅极并联；所述第六电阻的两端分别连接所述pmos管的栅极以及供电电源端；所述pmos管的源极连接供电电源端，漏极分别连接第四电感器的一端以及第一二极管的负极；所述第一二极管的负极以及第二稳压二极管的正极分别连接所述第四电容的一端；所述第四电容的另一端连接所述第四电感器的另一端以及第二电感器的另一端；当所述第一端口防护电路接入控制端输入端口或控制端输出端口的电压升高时，由于所述端口比较电路中第一nmos管的漏极对地电压降低，由所述第十电阻、第六电容以及第七电容构成的三角波波向下偏移，所述第一比较器u1的输出占空比变大，所述pmos管截止时间增加，所述驱动补偿电路的输出电压降低，使所述端口比较电路的中的第一电阻的对地电压降低，以使所述第一端口防护电路的对地电压稳定为固定值；当所述第一端口防护电路接入控制端输入端口或控制端输出端口的电压降低时，由于所述端口比较电路中第一nmos管的漏极对地电压升高，由所述第十电阻、第六电容以及第七电容构成的三角波波向上偏移，所述第一比较器的输出占空比变小，所述pmos管截止时间减少，所述驱动补偿电路的输出电压升高，使所述端口比较电路的中的第一电阻的对地电压升高，以使所述第一端口防护电路的对地电压稳定为固定值。

7、于本发明的一实施例中，所述限流控制子单元包括：限流控制电路，包括：运放器、mos管、第十一电阻、第十二电阻以及第十三电阻；其中，mos管的漏极连接h桥控制子单元，源极连接第十一电阻以及第十三电阻的一端，栅极连接第十二电阻的一端；第十一电阻的另一端连接运放器的反向输入端；第十二电阻的另一端连接运放器的输出端；第十三电阻的另一端接地；运放器的反向输入端输入最大限制电流对应的电压值；当检测到第十三电阻的电压值超过所述最大限制电流对应的电压值时，运放器输出低电平，使所述mos管截止电流回路断开，使所述第十三电阻的电压值为0，所述第十一电阻小于最大限制电流对应的电压值，以控制第十三电阻的电压值维持在最大限制电流对应的电压值。

8、于本发明的一实施例中，所述负载调制子单元在当其接入的现场端输入接口或现场端输入接口的电压过大时，通过调节电压控制接入的负载的阻值为稳定值。

9、于本发明的一实施例中，所述负载调制子单元包括：第二端口防护电路以及负载调制电路；其中，所述第二端口防护电路包括：第二可变电阻器、第二tvs管、第五电感器以及第六电感器；其中，所述第五电感器的一端连接现场端输入接口以及第二可变电阻器的一端，另一端连接第二tvs管的一端；第六电感器的一端连接现场端输出接口以及第二可变电阻器的的另一端，另一端连接第二tvs管的另一端；所述负载调制电路包括：第三稳压二极管、第二nmos管、第十四电阻以及第十五电阻；其中，第二nmos管的源极连接第五电感器的另一端，栅极连接第十四电阻以及第十五电阻的一端，漏极接地；第十四电阻的另一端第三稳压二极管的正极；第三稳压二极管的负极连接第六电感器的另一端以及第二整流子单元；第十五电阻的另一端连接第二nmos管的漏极以及第二整流子单元；当所述第二端口防护电路接入的现场端输入接口或现场端输入接口的电压过大时，所述第三稳压二极管的负极对地电压变高，使所述第三稳压二极管的导通电压过大，进而使得第二nmos管的rds等效导通电阻维持一较小值。

10、于本发明的一实施例中，所述h桥控制子单元包括：h桥驱动电路以及连接所述h桥驱动电路的h桥开关电路；其中，所述h桥开关电路由h桥驱动电路驱动，且连接第一端口防护电路、限流控制电路以及第二变压器。

11、于本发明的一实施例中，所述电源电路单元包括：第三端口防护电路、dc/dc稳压电路，半桥驱动电路以及半桥开关电路；其中，所述第三端口防护电路的输入端连接电源端端口，所述第三端口防护电路、稳压电路、dc/dc稳压电路，半桥驱动电路以及半桥开关电路串联，且所述半桥开关电路连接所述第一变压器。

12、如上所述，本发明是一种自适应电流型隔离传输模块，具有以下有益效果：本发明通过在自适应电流型隔离传输模块中设置电源单元、控制端单元、现场端单元、第一变压器以及第二变压器，且在接入控制系统端的控制端单元中设置电压稳定控制子单元和限流控制子单元以及在接入现场端的现场端单元中设置负载调制子单元，提高模块传输效率以及降低单台模块的功耗，进而使降低模块温升，实现提高可靠性，且降低风险。