本發(fā)明涉及平電路領(lǐng)域，尤其涉及一種繼電保護(hù)裝置的開關(guān)量輸入用的隔離電源。

背景技術(shù)：

在電力保護(hù)行業(yè)中，繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用非常廣泛，且不可或缺。無論是小到一些電力裝置 (如發(fā)電機(jī)、供電線路)，還是大到整個(gè)電力系統(tǒng)，都需要繼電保護(hù)裝置提供故障警告信號(hào)，或直接自動(dòng)控制斷路器發(fā)出跳閘指令，以確保電力設(shè)備的安全。

繼電保護(hù)裝置具備開入量電路，用于接收來自大量繼電器等各種開關(guān)節(jié)點(diǎn)的輸出量，要能反映其當(dāng)前狀態(tài)，并及時(shí)響應(yīng)作出相應(yīng)的處理動(dòng)作。繼電保護(hù)裝置作為電力系統(tǒng)中的二次設(shè)備，其內(nèi)部的處理器常采用ARM、DSP等嵌入式處理器，工作電壓屬于弱電；而外部的開入量很多來自于一次設(shè)備，其電壓屬于強(qiáng)電。為了避免外部輸入的強(qiáng)電干擾和損壞繼電保護(hù)裝置內(nèi)部的器件，必須采用光電隔離，相應(yīng)必須要求有隔離電源為光耦供電。而且每一路開入量之間都必須隔離開，即每一路開入量的光電隔離都采用獨(dú)立的隔離電源供電。繼電保護(hù)裝置每增加一路開入量通道，勢(shì)必需要增加一個(gè)隔離電源，目前常采用隔離型DC/DC模塊或繞制的多路變壓器實(shí)現(xiàn)。這種做法一方面增加了成本；另一方面，隨著器件的增多體積越大，也占用了繼電保護(hù)裝置殼體有限的內(nèi)部空間，不利于繼電保護(hù)裝置的小型化和輕量化。

因此，有必要設(shè)計(jì)一種開關(guān)量輸入用的隔離電源電路，以簡(jiǎn)單的電路形式能根據(jù)需要形成多路相互獨(dú)立的隔離電源，降低成本、減少體積、減輕重量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的問題是，針對(duì)目前繼電保護(hù)裝置的開入量通道所需隔離電源存在的問題，本發(fā)明提出了一種開關(guān)量輸入用的可擴(kuò)展隔離電源電路。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種用于繼電保護(hù)裝置的開關(guān)量輸入可擴(kuò)展隔離電源電路由用于產(chǎn)生振蕩信號(hào)、整形和變換的基礎(chǔ)電路和隔離開關(guān)對(duì)電路組成。其中，產(chǎn)生振蕩信號(hào)、整形和變換的基礎(chǔ)電路包括多諧振蕩器、六通道反相施密特觸發(fā)器一、六通道反相施密特觸發(fā)器二、鉗位二極管和限流電阻，產(chǎn)生振蕩信號(hào)、整形和變換的基礎(chǔ)電路有兩個(gè)輸出分別為輸出1和輸出2。隔離開關(guān)對(duì)電路由同樣結(jié)構(gòu)的隔離開關(guān)1和隔離開關(guān)2組成，每個(gè)隔離開關(guān)有一個(gè)輸入和一個(gè)輸出，隔離開關(guān)的輸出含一對(duì)正負(fù)極，隔離開關(guān)1和隔離開關(guān)2的正負(fù)極分別并聯(lián)對(duì)應(yīng)于隔離電源的正負(fù)極。產(chǎn)生振蕩信號(hào)、整形和變換的基礎(chǔ)電路的輸出1連接隔離開關(guān)1的輸入，產(chǎn)生振蕩信號(hào)、整形和變換的基礎(chǔ)電路的輸出2連接隔離開關(guān)2的輸入。

所述產(chǎn)生振蕩信號(hào)、整形和變換的基礎(chǔ)電路中多諧振蕩器采用施密特觸發(fā)器構(gòu)成的多諧振蕩器，即由電阻R1、電容C1和六通道反相施密特器一的第一通道組成；多諧振蕩器的輸出分成兩路，一路輸出連接六通道反相施密特器一的剩余五個(gè)通道的輸入端，另一路輸出連接六通道反相施密特器二的第一通道的輸入端，而六通道反相施密特器二的第一通道的輸出連接六通道反相施密特器二的剩余五個(gè)通道的輸入端；六通道反相施密特器一的第二通道至第六通道的五個(gè)輸出并聯(lián)連接電阻R2作為輸出1，六通道反相施密特器二的第二通道至第六通道的五個(gè)輸出并聯(lián)連接電阻R3作為輸出2。

所述的隔離開關(guān)由一個(gè)電容和一個(gè)雙串聯(lián)開關(guān)二極管構(gòu)成，電容的一端作為隔離開關(guān)的輸入，電容的另外一端連接雙串聯(lián)開關(guān)二極管上下管的中心點(diǎn)，隔離開關(guān)的雙串聯(lián)開關(guān)二極管下管的陰極作為該隔離開關(guān)輸出的正極，隔離開關(guān)的雙串聯(lián)開關(guān)二極管上管的陽極作為該隔離開關(guān)輸出的負(fù)極。

所述的隔離開關(guān)中的電容采用耐高壓無極性電容，用于隔離。

所述的一種用于繼電保護(hù)裝置的開關(guān)量輸入可擴(kuò)展隔離電源電路，可通過增加隔離開關(guān)對(duì)的數(shù)量擴(kuò)展成多路隔離電源，隔離開關(guān)對(duì)的數(shù)目與輸出隔離電源的路數(shù)相等。將多組隔離開關(guān)對(duì)中各自的隔離開關(guān)1的輸入并聯(lián)后與輸出1連接，將多組隔離開關(guān)對(duì)中各自的隔離開關(guān)2的輸入并聯(lián)后與輸出2連接；同組隔離開關(guān)對(duì)中隔離開關(guān)1和隔離開關(guān)2的雙串聯(lián)開關(guān)二極管下管的陰極并聯(lián)作為該路隔離電源輸出的正極，同組隔離開關(guān)對(duì)中隔離開關(guān)1和隔離開關(guān)2的雙串聯(lián)開關(guān)二極管上管的陽極并聯(lián)作為該路隔離電源輸出的負(fù)極。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、實(shí)施本發(fā)明所用到的器件較少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，占用的電路板面積小，重量可忽略不計(jì)；

2、具備可擴(kuò)展性，可根據(jù)需要增減隔離電源的路數(shù)，每增加一路輸出只增加5個(gè)電子元器件；

3、能對(duì)高壓隔離。

附圖說明

圖1是開入量可擴(kuò)展隔離電源基本電路的原理圖；

圖2是開入量可擴(kuò)展隔離電源含八路輸出的原理圖；

圖中，U為六通道反相施密特觸發(fā)器；C為電容；R為電阻；D1-D4為同型號(hào)的鉗位二極管；Cap1-Cap16為同型號(hào)的耐壓值為1000V的無極性電容；T1-T16為同型號(hào)的雙串聯(lián)開關(guān)二極管。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

圖1為開入量可擴(kuò)展隔離電源基本電路的原理圖，將與繼電保護(hù)裝置內(nèi)部處理器ARM、DSP的工作電源共地的+12V產(chǎn)生一路隔離的+11V用于開關(guān)量輸入電路光耦。由用于產(chǎn)生振蕩信號(hào)、整形和變換的基礎(chǔ)電路和隔離開關(guān)對(duì)電路組成?；A(chǔ)電路包括U1、U2、R1、R2、R3、C1、C2、U1、U2、D1、D2、D3和D4。U1、U2為同型號(hào)的六通道反相施密特觸發(fā)器，均采用+12V供電，C2的值為0.1uF用于濾波。其中，U1的第一通道與C1、R1構(gòu)成多諧振蕩器，產(chǎn)生單極性方波。R1的值為100千歐姆，C1的值為22pF。U1的第二通道、第三通道、第四通道、第五通道、第六通道的輸入和輸出分別并聯(lián)，U2的第二通道、第三通道、第四通道、第五通道、第六通道的輸入和輸出分別并聯(lián)。多諧振蕩器的輸出分成兩個(gè)并聯(lián)的支路，一路連接并聯(lián)的U1的第二通道-第六通道的輸入腳，對(duì)多諧振蕩器輸出的單極性方波反相并起到增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)的作用；另一路連接U2的第一通道輸入，U2的第一通道對(duì)多諧振蕩器輸出的單極性方波反相，接入并聯(lián)的U2的第二通道-第六通道的輸入腳，其輸出得到的是與多諧振蕩器輸出的單極性方波同相的方波，并增加了其驅(qū)動(dòng)能力。此時(shí)，形成了兩個(gè)等幅值的單極性方波，輸出1與輸出2的相位正好相差半個(gè)周期。并聯(lián)的U1的第二通道-第六通道的輸出經(jīng)電阻R2作為輸出1接到隔離開關(guān)1的輸入，并聯(lián)的U2的第二通道-第六通道的輸出經(jīng)電阻R3作為輸出2接到隔離開關(guān)2的輸入。D1-D4的型號(hào)為1N4148，起到鉗位的作用，R2和R3的取值為20歐姆。

隔離開關(guān)對(duì)電路由Cap1、Cap2、T1和T2組成。隔離開關(guān)由一個(gè)耐高壓無極性電容和雙串聯(lián)開關(guān)二極管構(gòu)成，其中耐高壓無極性電容的一端作為輸入，另一端與雙串聯(lián)開關(guān)二極管的中心連接，雙串聯(lián)開關(guān)二極管的下管的陰極作為隔離電源輸出的正極，雙串聯(lián)開關(guān)二極管的上管的陽極作為隔離電源輸出的負(fù)極。耐高壓無極性電容起到隔離的作用，利用電容的隔直通交特性，可通過前面產(chǎn)生的單極性方波，而對(duì)直流分量則有效隔離，從而實(shí)現(xiàn)電源的隔離。雙串聯(lián)開關(guān)二極管則利用了其單向?qū)ㄐ?。隔離開關(guān)的輸出端分為正極和負(fù)極，隔離開關(guān)1輸出端的正極與隔離開關(guān)2輸出端的正極并聯(lián)作為該路隔離電源的輸出正極，隔離開關(guān)1輸出端的正極與隔離開關(guān)2輸出端的負(fù)極并聯(lián)作為該路隔離電源的輸出負(fù)極。耐高壓無極性電容Cap1和Cap2均采用耐壓值1000V的0.01uF無極性電容，T1和T2為同型號(hào)的雙串聯(lián)開關(guān)二極管BAV99LT1G。

輸出1與隔離開關(guān)1的輸入連接，因?yàn)檩敵?是單極性方波，故當(dāng)該單極性方波處于低電平的半個(gè)周期時(shí)，隔離開關(guān)1的T1的上下管截止；當(dāng)該單極性方波處于高電平的半個(gè)周期時(shí)，隔離開關(guān)1的T1的下管導(dǎo)通，其下管處大約得到11V電壓。因此，在一個(gè)周期內(nèi)T1的下管陰極和上管陽極之間輸出一個(gè)不連續(xù)的11V方波。輸出2與隔離開關(guān)2的輸入連接，因?yàn)檩敵?也是單極性方波，故當(dāng)該單極性方波處于低電平的半個(gè)周期時(shí)，隔離開關(guān)2的T2的上下管截止，當(dāng)該單極性方波處于高電平的半個(gè)周期時(shí)，隔離開關(guān)2的T2的下管導(dǎo)通，其下管處大約得到11V電壓。因此，在一個(gè)周期內(nèi)T2的下管陰極和上管陽極之間輸出一個(gè)不連續(xù)的11V方波。由于輸出1和輸出2為等幅值的單極性方波，它們的相位正好相差半個(gè)周期，因此，隔離開關(guān)1的T1的下管與隔離開關(guān)2的T2的下管屬于交替導(dǎo)通；而隔離開關(guān)1的T1的上管陽極與隔離開關(guān)2的T2的上管陽極并聯(lián)，隔離開關(guān)1的T1的下管陰極與隔離開關(guān)2的T2的下管陰極并聯(lián)，從而輸出一連續(xù)的11V電壓。

圖2為開入量可擴(kuò)展隔離電源含八路輸出的原理圖，將與繼電保護(hù)裝置內(nèi)部處理器ARM、DSP的工作電源共地的+12V產(chǎn)生八路隔離的+11V用于八個(gè)開關(guān)量輸入電路光耦，該八路+11V之間也相互隔離。由用于產(chǎn)生振蕩信號(hào)、整形和變換的基礎(chǔ)電路和八個(gè)隔離開關(guān)對(duì)電路組成。其中，用于產(chǎn)生振蕩信號(hào)、整形和變換的基礎(chǔ)電路與圖1中的用于產(chǎn)生振蕩信號(hào)、整形和變換的基礎(chǔ)電路完全一致。八個(gè)隔離開關(guān)對(duì)電路也與圖1中的隔離開關(guān)對(duì)電路完全一致。圖2中八個(gè)隔離開關(guān)對(duì)中的隔離開關(guān)1的輸入并聯(lián)，與用于產(chǎn)生振蕩信號(hào)、整形和變換的基礎(chǔ)電路的輸出1連接；圖2中八個(gè)隔離開關(guān)對(duì)中的隔離開關(guān)2的輸入并聯(lián)，與用于產(chǎn)生振蕩信號(hào)、整形和變換的基礎(chǔ)電路的輸出2連接。從而在每一個(gè)隔離開關(guān)對(duì)的輸出端得到一組+11V的隔離電源?？砂聪嗤绞綌U(kuò)展更多組隔離電源。