專利名稱：單線雙向通信光耦隔離電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光耦隔離通信電路，更具體地說，涉及一種單線雙向通信光耦隔離電路。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，雙向光耦隔離通信通常要占用設(shè)備中主控單元的兩個I/O 口，一個用于發(fā) 送，另一個用于接收。但是，隨著市場上電器快速的發(fā)展，例如家電中的電磁爐、冰箱、空調(diào) 等，其種類和功能越來越多，因此，其需要多個控制器，再例如，隨著多頭電磁爐和多頭電磁 社等相類似的多設(shè)備或系統(tǒng)的出現(xiàn)，很多用戶要求只用一個顯示控制板控制多個電磁爐的 工作，從而使操作簡化。從工作安全上考慮，多機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸和電源需要安全隔離，而 且在當(dāng)今成本壓力不斷加大的形勢下，盡量少占資源以節(jié)省成本顯得十分必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述雙向通信難以用一個控制器 控制多個被控裝置且占用資源多、成本高的缺陷，提供一種可以實現(xiàn)兩個或兩個以上MCU 之間的單個或多個I/O 口間一對一或一對多雙向隔離通信，且成本低、可靠性高的單線雙 向通信光耦隔離電路。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種單線雙向通信光耦隔離電 路，其包括帶有I/O 口的第一控制單元，及與所述第一控制單元相連的至少一個被控裝置， 且所述每個被控裝置包括與所述第一控制單元相電連接的第一輸入輸出自動轉(zhuǎn)換模塊、與 所述第一輸入輸出自動轉(zhuǎn)換模塊相電連接的光耦隔離模塊、與所述光耦隔離模塊相電連接 的第二輸入輸出自動轉(zhuǎn)換模塊、及與所述第二輸入輸出自動轉(zhuǎn)換模塊相電連接的帶有I/O 口的第二控制單元。在上述的單線雙向通信光耦隔離電路中，每個光耦隔 離模塊包括兩個光耦I(lǐng)Cl及 IC2。在上述的單線雙向通信光耦隔離電路中，所述每個第一輸入輸出自動轉(zhuǎn)換模塊包 括與第一控制單元的I/O 口相連的三極管Q1、Q3、Q4，其中，Ql的基極分別與所述第一控制 單元的I/O 口、Q4、及Q3的發(fā)射極相連，Q4的基極分別與Ql的基極、Q3的發(fā)射極相連，Q3 的基極與Q2的集電極相連，Q2的基極與所述IC2的光敏管相連，Ql的發(fā)射極與所述ICl的 發(fā)光二極管相連，且Q1、Q4、Q3的集電極和Q2的發(fā)射極均接地。在上述的單線雙向通信光耦隔離電路中，所述每個第二輸入輸出自動轉(zhuǎn)換模塊包 括Q5、Q6、Q7、Q8，其中，Q6的基極與ICl的光敏管相連，Q6的集電極與Q7的基極相連，Q7 的發(fā)射極與Q8的基極相連，Q8的發(fā)射極和Q5的基極均與所述第二控制單元的I/O 口相連， Q5的發(fā)射極與所述IC2的發(fā)光二極管相連，且Q5、Q7、Q8的集電極和Q6的發(fā)射極均接地。在上述的單線雙向通信光耦隔離電路中，所述Q1、Q4、Q3為PNP型三極管，且Q2為 NPN型三極管。
在上述的單線雙向通信光耦隔離電路中，所述Q5、Q7、Q8為PNP型三極管，且Q6為
NPN型三極管。在上述的單線雙向通信光耦隔離電路中，所述第一控制單元包括MCU1，所述第二 控制單元包括MCU2。實施本發(fā)明的單線雙向通信光耦隔離電路，通過采用輸入輸出自動轉(zhuǎn)換模塊及光 耦隔離模塊，使其可以實現(xiàn)單個I/O 口的雙向通信及光耦隔離，其不僅可實現(xiàn)一對一隔離 通信，還可實現(xiàn)一對多隔離通信，本發(fā)明可大大減化多機(jī)通信所需的大量線纜，降低成本， 提高可靠性。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中圖1是本發(fā)明中單I/O 口的一對一隔離通信的電路結(jié)構(gòu)框圖；圖2是圖1 一實施例的電路原理圖；圖3是本發(fā)明中單I/O 口的一對多隔離通信的電路結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施例方式參見圖1及圖3所示的單線雙向通信光藕隔離電路結(jié)構(gòu)框圖，其包括第一控制單 元1、一個或多個被控裝置2。詳見圖1，圖1是本發(fā)明中單I/O 口的一對一隔離通信的電路 結(jié)構(gòu)框圖。第一控制單元1包括MCUl及I/O 口，被控裝置2包括依次連接的第一輸入輸出自 動轉(zhuǎn)換模塊21、光電隔離模塊、第二輸入輸出自動轉(zhuǎn)換模塊23、第二控制單元24，第二控制 單元24包括MCUl及I/O 口。第一控制單元1及第二控制單元24中的I/O 口都既可以做 輸入接收數(shù)據(jù)，也可以做輸出發(fā)送數(shù)據(jù)，其詳細(xì)電路見圖2所示。第一輸入輸出自動轉(zhuǎn)換模塊21包括分別與電源相連的上拉電阻Rl、R3、R4、R5 及接地的電阻R2，還包括三極管Q1、Q2、Q3、Q4。其中，Ql的基極分別與第一控制單元1的 I/O 口、Q4、及Q3的發(fā)射極相連，Q4的基極分別與Ql的基極、Q3的發(fā)射極相連，Q3的基極 與Q2的集電極相連，Q2的基極與光耦隔離模塊22中的光耦I(lǐng)C2的光敏管相連，Ql的發(fā)射 極與光耦I(lǐng)Cl的發(fā)光二極管相連，且Q1、Q4、Q3的集電極和Q2的發(fā)射極均接地。且Q1、Q4、 Q3為PNP型三極管，Q2為NPN型三極管。第二輸入輸出自動轉(zhuǎn)換模塊23包括分別與電源相連的上拉電阻R6、R8、R9、R10 及接地的電阻R7，還包括三極管Q5、Q6、Q7、Q8。其中，Q6的基極與ICl的光敏管相連，Q6 的集電極與Q7的基極相連，Q7的發(fā)射極與Q8的基極相連，Q8的發(fā)射極和Q5的基極均與所 述第二控制單元24的I/O 口相連，Q5的發(fā)射極與所述IC2的發(fā)光二極管相連，且Q5、Q7、 Q8的集電極和Q6的發(fā)射極均接地。且Q5、Q7、Q8為PNP型三極管，Q6為NPN型三極管。從圖2可看出，每個光耦隔離模塊22包括兩個光耦I(lǐng)Cl及IC2，優(yōu)選地，兩個光耦 相同，當(dāng)與光耦相連的三極管導(dǎo)通時，可驅(qū)動光耦，從而實現(xiàn)雙向通信的同時，可以實現(xiàn)光 耦隔離。兩個光耦I(lǐng)Cl及IC2可以為普通的單路光耦以降低成本。其工作原理如下一、MCUl的I/O 口作為輸出發(fā)送數(shù)據(jù)，MCU2的I/O 口作為輸入接收數(shù)據(jù)的過程
當(dāng)MCU 1的I/O 口輸出高電平時，Ql截止，光耦I(lǐng)Cl不工作，Q6的基極沒有偏置電 流和電壓而截止，從而導(dǎo)致Q7、Q8截止，因MCU2的I/O 口為輸入，則由于上拉電阻RlO上拉 為高電平，因此，此時的高電平信號傳輸給了 MCU2。當(dāng)MCUl的I/O 口輸出低電平時，Ql飽和導(dǎo)通，光耦I(lǐng)Cl工作，Q6的基極得到偏置電流和電壓而飽和導(dǎo)通，從而導(dǎo)致Q7、Q8飽和導(dǎo)通，MCU2的I/O 口為輸入，則由于Q8飽和 導(dǎo)通而將電平拉為低電平，因此，此時的低電平信號傳輸給了 MCU2。二、MCU2的I/O 口作為輸出發(fā)送數(shù)據(jù)，MCUl的I/O 口作為輸入接收數(shù)據(jù)的過程因第二輸入輸出自動轉(zhuǎn)換模塊23與第一輸入輸出自動轉(zhuǎn)化模塊的電路是對稱 的，本過程與上述過程原理一樣。當(dāng)MCU2的I/O 口輸出高電平時，Q5截止，光耦I(lǐng)C2不工作，Q2的基極沒有偏置電 流和電壓而截止、從而導(dǎo)致Q3、Q4截止，MCUl的I/O 口為輸入，則由于上拉電阻R5而將電 平上拉為高電平，因此，此時的高電平信號傳輸給了 MCU1。當(dāng)MCU2的I/O 口輸出低電平時，Q5飽和導(dǎo)通，光耦I(lǐng)C2工作，Q2的基極得到偏置 電流和電壓飽和導(dǎo)通、從而導(dǎo)致Q3、Q4飽和導(dǎo)通，MCUl的I/O 口為輸入，則由于Q4飽和導(dǎo) 通而將電平拉為低電平，因此此時的低電平信號傳輸給了 MCU1。本發(fā)明還可以采用其它的實施方式實現(xiàn)，例如，每個第一輸入輸出自動轉(zhuǎn)換模塊 及第二輸入輸出自動轉(zhuǎn)換模塊中的三極管不局限于上述情形，其均可以采用兩個或兩個以 上的三極管以導(dǎo)通驅(qū)動光耦，優(yōu)選地，采用上述的含有四個三極管的方式。本發(fā)明還可以實現(xiàn)一對多隔離通信，這樣可以實現(xiàn)一個控制板控制多個電器的工 作。其實現(xiàn)原理如下如圖3，其為一對多隔離通信框圖，其包括一個第一控制單元1及多個被控裝置或 系統(tǒng)，每個被控裝置或系統(tǒng)的構(gòu)成與圖1中的被控裝置一樣。當(dāng)控制器(相當(dāng)于主機(jī))要 控制某一被控裝置或系統(tǒng)(相當(dāng)于從機(jī))時，首先通過I/O 口將一個地址碼和控制命令發(fā) 送給所有被控裝置或系統(tǒng)，當(dāng)被控裝置或系統(tǒng)接收到相匹配的地址時則作出相應(yīng)的動作回 應(yīng)，沒有與自己相符的地址碼的被控裝置或系統(tǒng)則不響應(yīng)，其對應(yīng)I/O 口始終保持輸入狀 態(tài)，從而不影響選中的被控裝置或系統(tǒng)向控制器發(fā)送響應(yīng)數(shù)據(jù)。所有被控裝置或系統(tǒng)在沒 有接收到控制器的命令時都不主動發(fā)數(shù)據(jù)給控制器，整個過程通過軟件控制數(shù)據(jù)發(fā)送和接 收的時序，可確保數(shù)據(jù)不發(fā)生紊亂。提高了單線雙向通信的可靠性。由于MCUl和MCU2中的I/O 口既可作為輸入也可作為輸出口線，通過第一輸入輸 出自動轉(zhuǎn)換模塊21、第二輸入輸出自動轉(zhuǎn)換模塊23和光耦隔離模塊22，本發(fā)明可以完成單 I/O的一對一或一對多的隔離通信，解決了以往單一 I/O 口在隔離通信中只能作為輸入或 輸出一個功能，從而造成MCU資源緊張的問題。同時，本發(fā)明的控制裝置與多個被控制裝置 或系統(tǒng)之間為一對多的關(guān)系，各個被控制裝置之間是相互獨立的，且被控裝置中也可以輸 出反饋信號給主機(jī)以更好的進(jìn)行控制。而且，本發(fā)明只需要將多根線轉(zhuǎn)換到一根線上并進(jìn) 行隔離即可，這樣簡化了線路，減少了成本，且本發(fā)明只需要普通單路光耦、若干電阻及三 極管組成輸入輸出自動轉(zhuǎn)換電路，電子元器件簡單、價格較低，其也大大簡化了多機(jī)通信所 需的大量線纜，降低了整個電路成本，提高了可靠性。綜上所述，本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于用一個控制器控制多個需要安全隔離的被控裝置 或系統(tǒng)之間的通信。且通信可靠，成本較低。
權(quán)利要求
一種單線雙向通信光耦隔離電路，包括帶有I/O口的第一控制單元，及與所述第一控制單元相連的至少一個被控裝置，其特征在于，所述每個被控裝置包括與所述第一控制單元相電連接的第一輸入輸出自動轉(zhuǎn)換模塊、與所述第一輸入輸出自動轉(zhuǎn)換模塊相電連接的光耦隔離模塊、與所述光耦隔離模塊相電連接的第二輸入輸出自動轉(zhuǎn)換模塊、及與所述第二輸入輸出自動轉(zhuǎn)換模塊相電連接的帶有I/O口的第二控制單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單線雙向通信光耦隔離電路，其特征在于，所述每個光耦隔 離模塊包括兩個光耦I(lǐng)Cl及IC2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單線雙向通信光耦隔離電路，其特征在于，所述每個第一 輸入輸出自動轉(zhuǎn)換模塊包括與第一控制單元的I/O 口相連的三極管Q1、Q3、Q4，其中，Ql的 基極分別與所述第一控制單元的I/O 口、Q4及Q3的發(fā)射極相連，Q4的基極分別與Ql的基 極、Q3的發(fā)射極相連，Q3的基極與Q2的集電極相連，Q2的基極與所述IC2的光敏管相連， Ql的發(fā)射極與所述ICl的發(fā)光二極管相連，且Q1、Q4、Q3的集電極和Q2的發(fā)射極均接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單線雙向通信光耦隔離電路，其特征在于，所述每個第 二輸入輸出自動轉(zhuǎn)換模塊包括Q5、Q6、Q7、Q8，其中，Q6的基極與所述ICl的光敏管相連，Q6 的集電極與Q7的基極相連，Q7的發(fā)射極與Q8的基極相連，Q8的發(fā)射極和Q5的基極均與 所述第二控制單元的I/O 口相連，Q5的發(fā)射極與所述IC2的發(fā)光二極管相連，且Q5、Q7、Q8 的集電極和Q6的發(fā)射極均接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單線雙向通信光耦隔離電路，其特征在于，所述Q1、Q4、Q3為 PNP型三極管，且Q2為NPN型三極管。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單線雙向通信光耦隔離電路，其特征在于，所述Q5、Q7、Q8為 PNP型三極管，且Q6為NPN型三極管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單線雙向通信光耦隔離電路，其特征在于，所述第一控制單 元包括MCUl，所述第二控制單元包括MCU2。
全文摘要
本發(fā)明涉及單線雙向通信光耦隔離電路，其主要包括帶有I/O口的第一控制單元，及與所述第一控制單元相連的至少一個被控裝置，所述每個被控裝置包括與所述第一控制單元相電連接的第一輸入輸出自動轉(zhuǎn)換模塊、與所述第一輸入輸出自動轉(zhuǎn)換模塊相電連接的光耦隔離模塊、與所述光耦隔離模塊相電連接的第二輸入輸出自動轉(zhuǎn)換模塊、及與所述第二輸入輸出自動轉(zhuǎn)換模塊相電連接的帶有I/O口的第二控制單元。其可實現(xiàn)一對一或一對多的單線雙向通信且為光耦隔離通信，其簡化了多機(jī)通信所需的大量線纜、成本低、可靠性高。
文檔編號H04B10/00GK101820314SQ20091010558
公開日2010年9月1日 申請日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者盧海東, 彭立朝, 徐瑞輝, 梁宏能 申請人:深圳拓邦股份有限公司