專利名稱：無源強隔離微電壓檢測開關的制作方法
技術領域：
本發明屬于一種檢測直流或交流微小電壓信號的裝置，特別是一種無源強隔離微電壓檢測開關。
背景技術：
目前的各種電壓檢測裝置大都需要獨立的電源，且輸入/輸出隔離電壓等級不高，然而某些特殊的應用場合(如機車制動電阻溫度的測量)，需要用到一種既要無源，又要有較高的輸入/輸出隔離等級的裝置，能夠用來檢測某個微小的電壓信號的波動情況，當該微電壓信號高于或低于某一設定值時，該裝置能夠以某個觸點的接通或是關斷來給下位裝置以指示。特別的，當被檢測的微電壓信號有可能在某個值上下頻繁波動時，還要求該裝置具有類似于斯密特觸發器所具有的“滯后”特性。能滿足以上各種要求的微電壓檢測裝置目前在國內還是一項空白。
發明內容
本發明是針對上述特殊應用場合的空白所專門開發研制的，也可用于其他有類似要求的場合。當其輸入端的電壓信號高于或低于某一設定值時，其輸出端可以產生相應的導通或關斷的動作。
它包括隔離電路1、整形電路2和開關驅動電路3，其中所述隔離電路1的兩個輸入端分別與信號檢測端相連，經該隔離電路1隔離耦合的信號輸出端分別與將交流信號轉變為直流信號的整形電路2的兩個交流信號輸入端相連，該整形電路2的兩個直流信號輸出端分別與所述開關驅動電路3的兩個輸入端相連，該開關驅動電路3在輸入端有直流電流通過時，其輸出端處于導通的低阻狀態；還包括一個由直流、交流變換電路4和選擇開關5構成的串聯支路，所述選擇開關5的動端與一個信號檢測輸入端相連，其一個定端與一個信號檢測輸入端相連，另一個定端與所述直流、交流變換電路4的直流輸出端相連，且該直流、交流變換電路4的直流輸出端還與所述隔離電路1的一個輸入端相連，所述隔離電路1的另一個輸入端與另一個信號檢測輸入端相連。
所述隔離電路1包括一個脈沖變壓器；所述整形電路2包括由整流二極管6、第一限流電阻器7和濾波電容器8構成的整流濾波電路，其中由整流二極管6、第一限流電阻器7串聯在所述隔離電路1的一個輸出端和所述整形電路2的一個輸出端，濾波電容器8并聯在整流二極管6、第一限流電阻器7串聯支路的中間點和隔離電路1的另一個輸出端之間，且所述整形電路2的另一個輸出端與所述隔離電路1的另一個輸出端相連；所述開關驅動電路3包括第一光耦開關9。
所述開關驅動電路3還包括由第二光耦開關10和第二限流電阻器11構成的回差電路，其中所述整形電路2的第一限流電阻器7、第一光耦開關9的兩個控制輸入端和第二限流電阻器11依次構成一個串聯電路，第二限流電阻器11的另一端與所述整形電路2的輸出端相連；第一光耦開關9與第二光耦開關10的受控端串聯。
本發明由隔離電路、整形電路和開關驅動電路構成，不需要從外部輸入電源即可檢測其輸入端的電壓信號是否高于或低于某一設定值，并在其輸出端可以產生相應的導通或關斷的動作。
圖1為本發明電路原理示意圖；圖2為本發明的一個實施例的電路原理示意圖；圖3為本發明的第二個實施例的電路原理示意圖；圖4為本發明的第三個實施例的電路原理示意圖；圖5為本發明的第三個實施例的電路原理。
具體實施例方式
如圖所示，包括隔離電路1、整形電路2和開關驅動電路3，其中所述隔離電路1的兩個輸入端分別與信號檢測端相連，經該隔離電路1隔離耦合的信號輸出端分別與將交流信號轉變為直流信號的整形電路2的兩個交流信號輸入端相連，該整形電路2的兩個直流信號輸出端分別與所述開關驅動電路3的兩個輸入端相連，該開關驅動電路3在輸入端有直流電流通過時，其輸出端處于導通的低阻狀態；還包括一個由直流、交流變換電路4和選擇開關5構成的串聯支路，所述選擇開關5的動端與一個信號檢測輸入端相連，其一個定端與一個信號檢測輸入端相連，另一個定端與所述直流、交流變換電路4的直流輸出端相連，且該直流、交流變換電路4的直流輸出端還與所述隔離電路1的一個輸入端相連，所述隔離電路1的另一個輸入端與另一個信號檢測輸入端相連。
所述隔離電路1包括一個脈沖變壓器；所述整形電路2包括由整流二極管6、第一限流電阻器7和濾波電容器8構成的整流濾波電路，其中由整流二極管6、第一限流電阻器7串聯在所述隔離電路1的一個輸出端和所述整形電路2的一個輸出端，濾波電容器8并聯在整流二極管6、第一限流電阻器7串聯支路的中間點和隔離電路1的另一個輸出端之間，且所述整形電路2的另一個輸出端與所述隔離電路1的另一個輸出端相連；所述開關驅動電路3包括第一光耦開關9。
所述開關驅動電路3還包括由第二光耦開關10和第二限流電阻器11構成的回差電路，其中所述整形電路2的第一限流電阻器7、第一光耦開關9的兩個控制輸入端和第二限流電阻器11依次構成一個串聯電路，第二限流電阻器11的另一端與所述整形電路2的輸出端相連；第一光耦開關9與第二光耦開關10的受控端串聯。
本
發明內容
包含隔離放大、信號整形、開關驅動三個部分。隔離放大部分主要元件是一個升壓脈沖變壓器，它不僅負責對輸入信號進行放大，還承擔第一級交流4000V的輸入/輸出隔離。如果被檢測電壓是交流信號，可以直接加在此脈沖變壓器上；如果被檢測電壓是直流信號，則還要在此脈沖變壓器前面加上主要由一個PWM升壓芯片所組成的升壓電路用來將輸入的直流信號轉變為加在脈沖變壓器原邊上的交流信號，此時脈沖變壓器除負責升壓和隔離外，其原邊還充當PWM升壓芯片的升壓儲能電感。信號整形部分通過簡單的二極管半波整流和濾波電容將脈沖變壓器副邊產生的交流信號變為直流信號以供下一級使用。開關驅動部分使用上級整流后的直流電壓經限流電阻來驅動一個光耦開關從而在輸出端產生導通或關斷的指示信號，同時光耦開關還承擔第二級交流2000V的輸入/輸出隔離。特別的，為使該裝置具有類似于斯密特觸發器所具有的“滯后”特性，還使用了第二個光耦開關，通過以第一個光耦開關的輸出作為第二個光耦開關的輸入同時以第二個光耦開關的輸出作為第一個光耦開關的輸入的方法，并且在第二個光耦開關的輸出端并聯一個限流電阻，從而可以通過調節此電阻的值來控制被檢測的電壓值的上限和下限之間回差的大小。最后，在該裝置的輸出端還加了一些過壓保護和輸出濾波電路。
該裝置可檢測到的最小直流電壓為0.45V。
權利要求
1.一種無源強隔離微電壓檢測開關，其特征在于它包括隔離電路(1)、整形電路(2)和開關驅動電路(3)，其中所述隔離電路(1)的兩個輸入端分別與信號檢測端相連，經該隔離電路(1)隔離耦合的信號輸出端分別與將交流信號轉變為直流信號的整形電路(2)的兩個交流信號輸入端相連，該整形電路(2)的兩個直流信號輸出端分別與所述開關驅動電路(3)的兩個輸入端相連。
2.如權利要求1的一種無源強隔離微電壓檢測開關，其特征在于所述隔離電路(1)包括一個脈沖變壓器；所述整形電路(2)包括由整流二極管(6)、第一限流電阻器(7)和濾波電容器(8)構成的整流濾波電路，其中由整流二極管(6)、第一限流電阻器(7)串聯在所述隔離電路(1)的一個輸出端和所述整形電路(2)的一個輸出端，濾波電容器(8)并聯在整流二極管(6)、第一限流電阻器(7)串聯支路的中間點和隔離電路(1)的另一個輸出端之間，且所述整形電路(2)的另一個輸出端與所述隔離電路(1)的另一個輸出端相連；所述開關驅動電路(3)包括第一光耦開關(9)。
3.如權利要求2的一種無源強隔離微電壓檢測開關，其特征在于所述開關驅動電路(3)還包括由第二光耦開關(10)和第二限流電阻器(11)構成的回差電路，其中所述整形電路(2)的第一限流電阻器(7)、第一光耦開關(9)的兩個控制輸入端和第二限流電阻器(11)依次構成一個串聯電路，第二限流電阻器(11)的另一端與所述整形電路(2)的輸出端相連；第一光耦開關(9)與第二光耦開關(10)的受控端串聯。
4.如權利要求1或2或3的一種無源強隔離微電壓檢測開關，其特征在于還包括一個由直流、交流變換電路(4)和選擇開關(5)構成的串聯支路，所述選擇開關(5)的動端與一個信號檢測輸入端相連，其一個定端與一個信號檢測輸入端相連，另一個定端與所述直流、交流變換電路(4)的直流輸出端相連，且該直流、交流變換電路(4)的直流輸出端還與所述隔離電路(1)的一個輸入端相連，所述隔離電路(1)的另一個輸入端與另一個信號檢測輸入端相連。
全文摘要
一種無源強隔離微電壓檢測開關，它包括隔離電路、整形電路和開關驅動電路，隔離電路的兩個輸入端分別與信號檢測端相連，經該隔離電路隔離耦合的信號輸出端分別與將交流信號轉變為直流信號的整形電路的兩個交流信號輸入端相連，該整形電路的兩個直流信號輸出端分別與所述開關驅動電路的兩個輸入端相連。它不需要從外部輸入電源即可檢測其輸入端的電壓信號是否高于或低于某一設定值，并在其輸出端可以產生相應的導通或關斷的動作。
文檔編號G01R19/165GK1719263SQ20051003158
公開日2006年1月11日 申請日期2005年5月24日 優先權日2005年5月24日
發明者譚壽云, 李辰加, 茹家丹 申請人:株洲時代電子技術有限公司