專利名稱：零偏置工作的無源信號隔離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電流型無源信號隔離器，尤其是涉及一種零偏置工作的無源信號隔離器。
背景技術(shù)：
如圖1，現(xiàn)有技術(shù)中，無源信號隔離器包括互補三極對管對及電容構(gòu)成的DC-DC半橋電路、主要由D101(雙二極管串聯(lián)電路)與自激振蕩變壓器組成的半橋自激振蕩電路、1:1的信號耦合主變壓器和主變壓器次級的整流電路，無源信號隔離器通過半橋電路和半橋自激振蕩電路對輸入的直流電信號進行斬波，使之變成交流信號，然后用主變壓器耦合的方式實現(xiàn)將能量從初級耦合到次級，最后再整流輸出帶動負(fù)載。傳統(tǒng)無源信號隔離器的自激振蕩電路是從電流回路中由電阻分流出一部分電流用于維持振蕩電路的啟動和工作，如圖1中的直流偏置部分，一般有分流電阻構(gòu)成，直流偏置部分一端連接在信號輸入端，直流偏置部分另一端與自激振蕩電路的輸出端一起接入對管的基極；這一電流通常為10微安或者更大。在以20毫安為量程的無源信號隔離器的信號應(yīng)用要求中，10微安的信號分流將引起0.05％的信號誤差；在一定程度上影響了信號隔離器傳輸精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種無源信號隔離器，能解決了自激振蕩電路因從電流回路分流而引起精度變差問題。
上述目的可通過以下的技術(shù)措施來實現(xiàn)一種零偏置工作的無源信號隔離器，包括自激振蕩電路、三極管互補對管、直流偏置電路、變壓器和整流電路，其中直流偏置部分一端連接在信號輸入端，直流偏置部分另一端與自激振蕩電路的輸出端一起接入互補對管的基極；其特征在于所述的直流偏置電路包括電容和用于隔離自激振蕩信號的反向隔離元件；電容和反向隔離元件串聯(lián)，電容的一端接電流信號輸入端，電容的一端接反向隔離元件的正向極，反向隔離元件的反向極接三極管互補對管的基極。
作為進一步的改進，本發(fā)明在電容和反向隔離元件之間串聯(lián)調(diào)節(jié)電阻，這樣可以控制啟動瞬間流入半橋電路的三極管基極電流，使電路啟動更加穩(wěn)定。
作為進一步的改進，本發(fā)明在電容的兩端并聯(lián)放電電阻，這樣當(dāng)信號輸入撤銷或關(guān)電時，電容可以通過電阻放電，為下一次電路的啟動作準(zhǔn)備，使下一次啟動時更加穩(wěn)定。
本發(fā)明所述反向隔離元件為二極管或三極管。
本發(fā)明還可以通過以下的技術(shù)措施實現(xiàn)一種零偏置工作的無源信號隔離器，包括自激振蕩電路、三極管互補對管、直流偏置電路、變壓器和整流電路，其中直流偏置部分一端連接在信號輸入端，直流偏置部分另一端與自激振蕩電路的輸出端一起接入互補對管的基極；其特征在于所述的直流偏置電路包括電容、放電電阻和調(diào)節(jié)電阻，放電電阻并聯(lián)電容的兩端，電容的一端接電流信號輸入端，電容的另一端與調(diào)節(jié)電阻的一端串接，調(diào)節(jié)電阻的另一端接三極管互補對管的基極。
本發(fā)明使電路在啟動時三極管有一定的電流直流偏置，該直流偏置電流來源于電流回路的分流，當(dāng)啟動完成后自動隔斷直流偏置回路，啟動完成后三極管的驅(qū)動能量由電流回路的振蕩回路提供，由此避免電流信號的損失，提高隔離器的信號傳輸精度。


圖1為無源信號隔離器的電路原理圖；圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7為無源信號隔離器中直流偏置部分多種實施方式的原理圖。
圖8、圖9為無源信號隔離器中對管單邊偏置的電路原理圖。
具體實施例方式
如圖1、圖2所示，Ii+為電流信號輸入的信號正端，Ii-為電流信號輸入的信號負(fù)端。Q100為NPN和PNP互補三極管對，Q100與電容C104，C105構(gòu)成典型的DC-DC半橋電路。電容C100，C101，C102及D101(雙二極管串聯(lián)電路)與變壓器L2組成半橋的自激振蕩電路。L1是1:1的信號耦合變壓器。變壓器L1的次級連接整流電路。其中直流偏置電路包括電容C103和用于隔離自激振蕩信號的二極管D102組成；電容C103的一端接電流信號輸入端，電容C103的一端接二極管D102的陽極，二極管D102的陰極接三極管互補對管中NPN管的基極。
電路工作原理如下當(dāng)Ii+與Ii-端有電流信號接入時，電容C103，二極管D102對三極管對Q100形成直流偏置，Q100的NPN管開通，電容C104，C105相對啟動瞬間來說形成通路，而變壓器L2電流從2腳流入1腳。則有電流流經(jīng)變壓器L2的2、1腳，流經(jīng)D101的3、2腳，流經(jīng)Q100的2、1腳，回到變壓器L2的2腳形成回路。此時Q100的PNP管導(dǎo)通，促使電流由Ii+流經(jīng)Q100的6、1腳，流經(jīng)變壓器L2的2、3腳，流經(jīng)變壓器L1的2、1腳，流經(jīng)電容C105回Ii-形成回路，完成對直流信號的正向斬波。由于變壓器同名端的關(guān)系，而對于變壓器L2來說電流流經(jīng)2、3腳并且電流呈增長趨勢，促使流經(jīng)Q100的2、1腳的電流增加，更加劇流經(jīng)變壓器L1的2、1腳的電流，形成電流的正反饋同時也造成變壓器L2的磁芯迅速達到飽和。之后兩個回路的電流呈減小趨勢。流經(jīng)變壓器L2的電流減小造成L2對三極管對基極驅(qū)動電壓的反相，同時引起電流的反相，當(dāng)該反相電壓達到一定值使PNP管導(dǎo)通，同時NPN管截止，兩個回路電流反相，同理完成對直流信號的反向斬波。正反向斬波信號經(jīng)變壓器L1耦合在次級整流后由Io+、Io-輸出。
本實施例中電容C103，二極管D102組成的對Q100的NPN管的直流偏置。啟動瞬間，電容C103相當(dāng)于短路，有一定電流的直流偏置，有助于自激振蕩電路起振。電流從信號輸入的正極流入，流過電容C103，正向流過二極管D102，流入三極管對中一基極，再流入三極管發(fā)射極，最后通過其它電路流入信號輸入負(fù)極，由此形成電路啟動瞬間的偏置。啟動過程中偏置電流向電容C103充電，當(dāng)電容C103完成充電時，電容C103兩端電壓等于信號輸入電壓，此時電路的自激振蕩完成，偏置電流降為零，三極管的基極驅(qū)動電流由自激振蕩電路的能量提供。而自激振蕩的電路是串聯(lián)在三極管組成的電路中，不造成對電流主回路的分流；并且有二極管D102的反相作用使電容C103不能反復(fù)快速的充放電以至于影響三極管基極的驅(qū)動。此時該電路中電流信號完全由變壓器L1斬波，沒有其它分流，所以可以實現(xiàn)電流信號的高精度隔離傳輸。
為了下一次電路的啟動作準(zhǔn)備，使下一次啟動時更加穩(wěn)定，在電容C103的兩端并聯(lián)放電電阻電阻R100(如圖3)，這樣當(dāng)信號輸入撤銷或關(guān)電時，電容C103可以通過電阻R100放電。如果當(dāng)電路啟動工作正常后再斷電，電容C103因沒有電能泄放回路，使在電容C103放電不充分的情況下再次啟動，此時電路啟動不穩(wěn)定，同時啟動瞬間三極管的基極電流較大。另外通常電阻R100選擇非常大，達到10M左右，在電容C103兩端電壓等于信號輸入電壓，電路的自激振蕩完成時，電阻R100代替電容C103形成偏置回路，但此時偏置電流非常小可看作零。
為了能夠控制調(diào)節(jié)啟動瞬間流入半橋電路的三極管基極電流，使電路啟動更加穩(wěn)定，在電容C103和二極管D102之間串聯(lián)調(diào)節(jié)電阻R101(如圖4)。
如圖5所示，電阻R100、電容C103、電阻R101和二極管D102組成直流偏置部分，電阻R100與電容C103并聯(lián)，電阻R100和電容C103的一個并聯(lián)腳接信號輸入的正極，電阻R100和C103的另一個并聯(lián)腳接電阻R101的其中一腳，電阻R101的另一腳接二極管D102的陽極，二極管D102的陰極接NPN三極管的基極，這樣既可以控制調(diào)節(jié)啟動瞬間流入半橋電路的三極管基極電流，又能使電容放電，使電路工作更加穩(wěn)定。
如圖6所示，用三極管Q101代替圖5所示中的二極管D102，三極管可以是NPN型的，也可以是PNP型的，增加三極管的基極限流電阻R102，該電路也能起到相同效果。
如圖7所示，直流偏置電路由電容C103、放電電阻R100和調(diào)節(jié)電阻R101，放電電阻R100并聯(lián)電容C103的兩端，電容C103的一端接電流信號輸入端，電容C103的另一端與調(diào)節(jié)電阻R101的一端串接，調(diào)節(jié)電阻R101的另一端接三極管互補對管中NPN管的基極。該電路仍能使電路正常工作，但直流偏置信號容易疊加在半橋電路的振蕩驅(qū)動信號上，影響電路工作的穩(wěn)定性。
如圖8所示，可以對三極管互補對管中PNP管設(shè)置上述直流偏置回路，或者對三極管互補對管中PNP管和NPN管都設(shè)置上述直流偏置回路如圖9所示，原理和效果相同。
權(quán)利要求
1.一種零偏置工作的無源信號隔離器，包括自激振蕩電路、三極管互補對管、直流偏置電路、變壓器和整流電路，其中直流偏置部分一端連接在信號輸入端，直流偏置部分另一端與自激振蕩電路的輸出端一起接入互補對管的基極；其特征在于所述的直流偏置電路包括電容和用于隔離自激振蕩信號的反向隔離元件；電容和反向隔離元件串聯(lián)，電容的一端接電流信號輸入端，電容的一端接反向隔離元件的正向極，反向隔離元件的反向極接三極管互補對管的基極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的零偏置工作的無源信號隔離器，其特征在于在電容和反向隔離元件之間串聯(lián)用于控制啟動瞬間流入半橋電路的三極管基極電流調(diào)節(jié)電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的零偏置工作的無源信號隔離器，其特征在于在電容的兩端并聯(lián)放電電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的零偏置工作的無源信號隔離器，其特征在于所述反向隔離元件為二極管或三極管。
5.一種零偏置工作的無源信號隔離器，包括自激振蕩電路、三極管互補對管、直流偏置電路、變壓器和整流電路，其中直流偏置部分一端連接在信號輸入端，直流偏置部分另一端與自激振蕩電路的輸出端一起接入互補對管的基極；其特征在于所述的直流偏置電路包括電容、放電電阻和調(diào)節(jié)電阻，放電電阻并聯(lián)電容的兩端，電容的一端接電流信號輸入端，電容的另一端與調(diào)節(jié)電阻的一端串接，調(diào)節(jié)電阻的另一端接三極管互補對管的基極。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種零偏置工作的無源信號隔離器，包括自激振蕩電路、三極管互補對管、直流偏置電路、變壓器和整流電路，其中直流偏置部分一端連接在信號輸入端，直流偏置部分另一端與自激振蕩電路的輸出端一起接入互補對管的基極；所述的直流偏置電路包括電容和用于隔離自激振蕩信號的反向隔離元件；電容和反向隔離元件串聯(lián)，電容的一端接電流信號輸入端，電容的一端接反向隔離元件的正向極，反向隔離元件的反向極接三極管互補對管的基極。本發(fā)明使電路在啟動時三極管有一定的電流直流偏置，當(dāng)啟動完成后自動隔斷直流偏置回路，三極管的驅(qū)動能量由電流回路的振蕩回路提供，由此避免電流信號的損失，提高隔離器的信號傳輸精度。
文檔編號H02M3/335GK1889348SQ200610036458
公開日2007年1月3日 申請日期2006年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月11日
發(fā)明者尹向陽, 磨定敏 申請人:廣州漢為電子科技有限公司