專利名稱：無(wú)源強(qiáng)隔離微電壓檢測(cè)開(kāi)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種檢測(cè)直流或交流微小電壓信號(hào)的裝置，特別是一種無(wú)源強(qiáng)隔離微電壓檢測(cè)開(kāi)關(guān)。
背景技術(shù)：
目前的各種電壓檢測(cè)裝置大都需要獨(dú)立的電源，且輸入/輸出隔離電壓等級(jí)不高，然而某些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合(如機(jī)車制動(dòng)電阻溫度的測(cè)量)，需要用到一種既要無(wú)源，又要有較高的輸入/輸出隔離等級(jí)的裝置，能夠用來(lái)檢測(cè)某個(gè)微小的電壓信號(hào)的波動(dòng)情況，當(dāng)該微電壓信號(hào)高于或低于某一設(shè)定值時(shí)，該裝置能夠以某個(gè)觸點(diǎn)的接通或是關(guān)斷來(lái)給下位裝置以指示。特別的，當(dāng)被檢測(cè)的微電壓信號(hào)有可能在某個(gè)值上下頻繁波動(dòng)時(shí)，還要求該裝置具有類似于斯密特觸發(fā)器所具有的“滯后”特性。能滿足以上各種要求的微電壓檢測(cè)裝置目前在國(guó)內(nèi)還是一項(xiàng)空白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)上述特殊應(yīng)用場(chǎng)合的空白所專門開(kāi)發(fā)研制的，也可用于其他有類似要求的場(chǎng)合。當(dāng)其輸入端的電壓信號(hào)高于或低于某一設(shè)定值時(shí)，其輸出端可以產(chǎn)生相應(yīng)的導(dǎo)通或關(guān)斷的動(dòng)作。
它包括隔離電路1、整形電路2和開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路3，其中所述隔離電路1的兩個(gè)輸入端分別與信號(hào)檢測(cè)端相連，經(jīng)該隔離電路1隔離耦合的信號(hào)輸出端分別與將交流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷餍盘?hào)的整形電路2的兩個(gè)交流信號(hào)輸入端相連，該整形電路2的兩個(gè)直流信號(hào)輸出端分別與所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路3的兩個(gè)輸入端相連，該開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路3在輸入端有直流電流通過(guò)時(shí)，其輸出端處于導(dǎo)通的低阻狀態(tài)；還包括一個(gè)由直流、交流變換電路4和選擇開(kāi)關(guān)5構(gòu)成的串聯(lián)支路，所述選擇開(kāi)關(guān)5的動(dòng)端與一個(gè)信號(hào)檢測(cè)輸入端相連，其一個(gè)定端與一個(gè)信號(hào)檢測(cè)輸入端相連，另一個(gè)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(gè)輸入端相連，所述隔離電路1的另一個(gè)輸入端與另一個(gè)信號(hào)檢測(cè)輸入端相連。
所述隔離電路1包括一個(gè)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(gòu)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(lián)在所述隔離電路1的一個(gè)輸出端和所述整形電路2的一個(gè)輸出端，濾波電容器8并聯(lián)在整流二極管6、第一限流電阻器7串聯(lián)支路的中間點(diǎn)和隔離電路1的另一個(gè)輸出端之間，且所述整形電路2的另一個(gè)輸出端與所述隔離電路1的另一個(gè)輸出端相連；所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路3包括第一光耦開(kāi)關(guān)9。
所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路3還包括由第二光耦開(kāi)關(guān)10和第二限流電阻器11構(gòu)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(kāi)關(guān)9的兩個(gè)控制輸入端和第二限流電阻器11依次構(gòu)成一個(gè)串聯(lián)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(kāi)關(guān)9與第二光耦開(kāi)關(guān)10的受控端串聯(lián)。
本發(fā)明由隔離電路、整形電路和開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成，不需要從外部輸入電源即可檢測(cè)其輸入端的電壓信號(hào)是否高于或低于某一設(shè)定值，并在其輸出端可以產(chǎn)生相應(yīng)的導(dǎo)通或關(guān)斷的動(dòng)作。


圖1為本發(fā)明電路原理示意圖；圖2為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電路原理示意圖；圖3為本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的電路原理示意圖；圖4為本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例的電路原理示意圖；圖5為本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例的電路原理。
具體實(shí)施例方式
如圖所示，包括隔離電路1、整形電路2和開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路3，其中所述隔離電路1的兩個(gè)輸入端分別與信號(hào)檢測(cè)端相連，經(jīng)該隔離電路1隔離耦合的信號(hào)輸出端分別與將交流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷餍盘?hào)的整形電路2的兩個(gè)交流信號(hào)輸入端相連，該整形電路2的兩個(gè)直流信號(hào)輸出端分別與所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路3的兩個(gè)輸入端相連，該開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路3在輸入端有直流電流通過(guò)時(shí)，其輸出端處于導(dǎo)通的低阻狀態(tài)；還包括一個(gè)由直流、交流變換電路4和選擇開(kāi)關(guān)5構(gòu)成的串聯(lián)支路，所述選擇開(kāi)關(guān)5的動(dòng)端與一個(gè)信號(hào)檢測(cè)輸入端相連，其一個(gè)定端與一個(gè)信號(hào)檢測(cè)輸入端相連，另一個(gè)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(gè)輸入端相連，所述隔離電路1的另一個(gè)輸入端與另一個(gè)信號(hào)檢測(cè)輸入端相連。
所述隔離電路1包括一個(gè)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(gòu)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(lián)在所述隔離電路1的一個(gè)輸出端和所述整形電路2的一個(gè)輸出端，濾波電容器8并聯(lián)在整流二極管6、第一限流電阻器7串聯(lián)支路的中間點(diǎn)和隔離電路1的另一個(gè)輸出端之間，且所述整形電路2的另一個(gè)輸出端與所述隔離電路1的另一個(gè)輸出端相連；所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路3包括第一光耦開(kāi)關(guān)9。
所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路3還包括由第二光耦開(kāi)關(guān)10和第二限流電阻器11構(gòu)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(kāi)關(guān)9的兩個(gè)控制輸入端和第二限流電阻器11依次構(gòu)成一個(gè)串聯(lián)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(kāi)關(guān)9與第二光耦開(kāi)關(guān)10的受控端串聯(lián)。
本

發(fā)明內(nèi)容
包含隔離放大、信號(hào)整形、開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)三個(gè)部分。隔離放大部分主要元件是一個(gè)升壓脈沖變壓器，它不僅負(fù)責(zé)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大，還承擔(dān)第一級(jí)交流4000V的輸入/輸出隔離。如果被檢測(cè)電壓是交流信號(hào)，可以直接加在此脈沖變壓器上；如果被檢測(cè)電壓是直流信號(hào)，則還要在此脈沖變壓器前面加上主要由一個(gè)PWM升壓芯片所組成的升壓電路用來(lái)將輸入的直流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榧釉诿}沖變壓器原邊上的交流信號(hào)，此時(shí)脈沖變壓器除負(fù)責(zé)升壓和隔離外，其原邊還充當(dāng)PWM升壓芯片的升壓儲(chǔ)能電感。信號(hào)整形部分通過(guò)簡(jiǎn)單的二極管半波整流和濾波電容將脈沖變壓器副邊產(chǎn)生的交流信號(hào)變?yōu)橹绷餍盘?hào)以供下一級(jí)使用。開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)部分使用上級(jí)整流后的直流電壓經(jīng)限流電阻來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)光耦開(kāi)關(guān)從而在輸出端產(chǎn)生導(dǎo)通或關(guān)斷的指示信號(hào)，同時(shí)光耦開(kāi)關(guān)還承擔(dān)第二級(jí)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(fā)器所具有的“滯后”特性，還使用了第二個(gè)光耦開(kāi)關(guān)，通過(guò)以第一個(gè)光耦開(kāi)關(guān)的輸出作為第二個(gè)光耦開(kāi)關(guān)的輸入同時(shí)以第二個(gè)光耦開(kāi)關(guān)的輸出作為第一個(gè)光耦開(kāi)關(guān)的輸入的方法，并且在第二個(gè)光耦開(kāi)關(guān)的輸出端并聯(lián)一個(gè)限流電阻，從而可以通過(guò)調(diào)節(jié)此電阻的值來(lái)控制被檢測(cè)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(guò)壓保護(hù)和輸出濾波電路。
該裝置可檢測(cè)到的最小直流電壓為0.45V。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)源強(qiáng)隔離微電壓檢測(cè)開(kāi)關(guān)，其特征在于它包括隔離電路(1)、整形電路(2)和開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路(3)，其中所述隔離電路(1)的兩個(gè)輸入端分別與信號(hào)檢測(cè)端相連，經(jīng)該隔離電路(1)隔離耦合的信號(hào)輸出端分別與將交流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷餍盘?hào)的整形電路(2)的兩個(gè)交流信號(hào)輸入端相連，該整形電路(2)的兩個(gè)直流信號(hào)輸出端分別與所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路(3)的兩個(gè)輸入端相連。
2.如權(quán)利要求1的一種無(wú)源強(qiáng)隔離微電壓檢測(cè)開(kāi)關(guān)，其特征在于所述隔離電路(1)包括一個(gè)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(gòu)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(lián)在所述隔離電路(1)的一個(gè)輸出端和所述整形電路(2)的一個(gè)輸出端，濾波電容器(8)并聯(lián)在整流二極管(6)、第一限流電阻器(7)串聯(lián)支路的中間點(diǎn)和隔離電路(1)的另一個(gè)輸出端之間，且所述整形電路(2)的另一個(gè)輸出端與所述隔離電路(1)的另一個(gè)輸出端相連；所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路(3)包括第一光耦開(kāi)關(guān)(9)。
3.如權(quán)利要求2的一種無(wú)源強(qiáng)隔離微電壓檢測(cè)開(kāi)關(guān)，其特征在于所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路(3)還包括由第二光耦開(kāi)關(guān)(10)和第二限流電阻器(11)構(gòu)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(kāi)關(guān)(9)的兩個(gè)控制輸入端和第二限流電阻器(11)依次構(gòu)成一個(gè)串聯(lián)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(kāi)關(guān)(9)與第二光耦開(kāi)關(guān)(10)的受控端串聯(lián)。
4.如權(quán)利要求1或2或3的一種無(wú)源強(qiáng)隔離微電壓檢測(cè)開(kāi)關(guān)，其特征在于還包括一個(gè)由直流、交流變換電路(4)和選擇開(kāi)關(guān)(5)構(gòu)成的串聯(lián)支路，所述選擇開(kāi)關(guān)(5)的動(dòng)端與一個(gè)信號(hào)檢測(cè)輸入端相連，其一個(gè)定端與一個(gè)信號(hào)檢測(cè)輸入端相連，另一個(gè)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(gè)輸入端相連，所述隔離電路(1)的另一個(gè)輸入端與另一個(gè)信號(hào)檢測(cè)輸入端相連。
全文摘要
一種無(wú)源強(qiáng)隔離微電壓檢測(cè)開(kāi)關(guān)，它包括隔離電路、整形電路和開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，隔離電路的兩個(gè)輸入端分別與信號(hào)檢測(cè)端相連，經(jīng)該隔離電路隔離耦合的信號(hào)輸出端分別與將交流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷餍盘?hào)的整形電路的兩個(gè)交流信號(hào)輸入端相連，該整形電路的兩個(gè)直流信號(hào)輸出端分別與所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路的兩個(gè)輸入端相連。它不需要從外部輸入電源即可檢測(cè)其輸入端的電壓信號(hào)是否高于或低于某一設(shè)定值，并在其輸出端可以產(chǎn)生相應(yīng)的導(dǎo)通或關(guān)斷的動(dòng)作。
文檔編號(hào)G01R19/165GK1719263SQ20051003158
公開(kāi)日2006年1月11日 申請(qǐng)日期2005年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月24日
發(fā)明者譚壽云, 李辰加, 茹家丹 申請(qǐng)人:株洲時(shí)代電子技術(shù)有限公司