一种隔离大电流双向输出电路及电子设备

文档序号:490309 发布日期:2022-01-04 浏览:24次 >En<

阅读说明:本技术 一种隔离大电流双向输出电路及电子设备 (Isolated high-current bidirectional output circuit and electronic equipment ) 是由 石磊 邓其生 于 2021-09-30 设计创作,主要内容包括:本申请提供了一种隔离大电流双向输出电路,包括输入电路、开关电路、光隔离器和输出电路;所述输入电路包括电源端和接地端,分别连接所述光隔离器的第一引脚和第二引脚;所述开关电路包括三极管,所述三极管的基极连接控制信号,集电极连接所述光隔离器的第二引脚,发射极连接所述输入电路的接地端;所述输出电路包括两输出端,分别连接所述光隔离器的第三引脚和第四引脚。本申请可实现大电流的双向输入输出,具有隔离耐压高、体积小等优点。(The application provides an isolated high-current bidirectional output circuit which comprises an input circuit, a switch circuit, an optical isolator and an output circuit; the input circuit comprises a power supply end and a grounding end which are respectively connected with a first pin and a second pin of the optical isolator; the switching circuit comprises a triode, the base electrode of the triode is connected with a control signal, the collector electrode of the triode is connected with the second pin of the optical isolator, and the emitter electrode of the triode is connected with the grounding end of the input circuit; the output circuit comprises two output ends which are respectively connected with a third pin and a fourth pin of the optical isolator. The bidirectional input and output of large current can be realized, and the bidirectional input and output isolation circuit has the advantages of high isolation voltage resistance, small size and the like.)

一种隔离大电流双向输出电路及电子设备

技术领域

本申请涉及电子电路技术领域,特别涉及一种隔离大电流双向输出电路及电子设备。

背景技术

在电子电路中,传统的隔离电路采用光耦或者隔离芯片实现,输入输出呈现单向传输的特性,且电流较小,最大为几十毫安。针对该缺陷,如图1所示,可通过在传统的隔离电路中增加额外的MOS电路进行实现双向大电流的IO传输,缺点是成本高昂、体积大。又或者,如图2所示,还可以采用继电器进行实现,而采用继电器的实现方案,则具有寿命短、噪声大、体积大等缺陷。

发明内容

有鉴于此,本申请的主要目的在于提供一种隔离大电流双向输出电路,可实现大电流的双向输入输出,具有隔离耐压高、体积小等优点。

第一方面,本申请提供了一种隔离大电流双向输出电路,包括输入电路、开关电路、光隔离器和输出电路;

所述输入电路包括电源端和接地端,分别连接所述光隔离器的第一引脚和第二引脚;

所述开关电路包括三极管,所述三极管的基极连接控制信号,集电极连接所述光隔离器的第二引脚,发射极连接所述输入电路的接地端;

所述输出电路包括两输出端,分别连接所述光隔离器的第三引脚和第四引脚。

由上,本电路通过采用由三极管构成的开关电路来控制光隔离器的导通和关闭,然后通过光隔离器的输出侧实现大电流的双向输入输出。本电路基于三极管和光隔离器实现,具有结构简单、体积较小的优点,同时隔离耐压高,能够实现高密度大电流的双向输入输出。

可选的,所述开关电路还包括串联于所述控制信号和所述三极管的基极之间的RC并联电路。

由上,通过在控制信号端和三极管的基极之间串联由加速电容和限流电阻组成的RC并联电路,能够限制基极的电流,同时还能加速三极管的导通。

可选的,所述开关电路还包括串联于所述三极管的基极和接地之间的下拉电阻。

由上,通过在三极管的基极串联下拉电阻,可防止三极管的误导通。

可选的,所述输入电路还包括串联于所述电源端的限流电阻。

可选的,所述输入电路还包括与所述光隔离器并联的电阻。

由上,通过在电源端串联限流电阻,同时在光隔离器的输入侧的两个引脚端并联电阻,可对电源端的电压进行限制,防止光隔离器误导通。

可选的,所述输出电路还包括串联于所述输出端和所述光隔离器的第四引脚之间的自恢复保险。

由上,通过在输出电路上串联自恢复保险,可防止大电流过流损坏光隔离器。

可选的,所述输出电路还包括串联于输出线路和接地之间的TVS管。

由上,通过在输出电路和接地之间串联TVS管,能够起到稳压作用,防止大电压过压损坏光隔离器。

可选的,所述光隔离器为光MOS芯片,包括发光二极管和光敏元件。

由上,本电路的光隔离器可采用光MOS芯片,输入侧为发光二极管,输出侧为光敏元件,光MOS芯片能够实现大电流的双向输出,同时隔离耐压高,能够满足本电路对于大电流双向输出的需求。

第二方面,本申请提供了一种电子设备,包括上述的隔离大电流双向输出电路。

本申请的这些和其它方面在以下(多个)实施例的描述中会更加简明易懂。

附图说明

图1为现有的基于MOS管的隔离输出电路的电路图;

图2为现有的基于继电器的隔离输出电路的电路图;

图3为本申请实施例提供的一种隔离大电流双向输出电路的模块图;

图4为本申请实施例提供的一种隔离大电流双向输出电路的电路图;

图5为本申请实施例提供的另一种隔离大电流双向输出电路的电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图3所示为本申请实施例提供的一种隔离大电流双向输出电路的模块图,该电路采用光隔离器和三极管进行设计,通过控制三极管的导通和关闭,来实现对光隔离器的开关控制,从而实现大电流的双向输出控制。具体的,如图3所示,该隔离大电流双向输出电路包括输入电路100、开关电路200、光隔离器300和输出电路400,输入电路100用于向光隔离器300的输入侧输入电源信号,开关电路200用于控制光隔离器300的导通或关闭,输出电路400用于将光隔离器300的输出侧的电源信号进行稳压后实现双向输出。

本实施例采用开关电路对光隔离器进行控制,通过控制信号控制开关电路的导通或关闭,从而实现对光隔离器的开关控制,并基于光隔离器的隔离耐压特性,实现稳定的大电流双向输出。

基于图3所示的隔离大电流双向输出电路的模块图,本申请实施例提供了该隔离大电流双向输出电路的一种电路实现方案,如图4所示,本实施例中的光隔离器300可采用光MOS芯片U1实现,该光MOS芯片具有4个引脚,分别为输入侧的1、2引脚,和输出侧的3、4引脚。

其中,输入电路100包括电源端VDD和接地端GND,电源端VDD连接光MOS芯片U1的输入侧的引脚1,接地端连接光MOS芯片U1的输入侧的引脚2。

开关电路200包括三极管Q1,其中该三极管Q1的集电极连接光MOS芯片U1的引脚2,发射极连接接地端GND,该三极管Q1的基极连接控制信号端DO_CTL,该控制信号端DO_CTL通过控制该三极管Q1的基极的电平信号来驱动该三极管Q1导通或关闭,该三极管Q1的基极和接地端之间还串联下拉电阻R2,防止三极管Q1误导通。

输出电路400包括两输出端DO_CHA和DO_CHB,分别通过输出线路连接光MOS芯片U1的输出侧的引脚3和引脚4,基于此,该输出电路的两输出端DO_CHA和DO_CHB可实现电流的双向流动,例如电流可以经过DO_CHA-U1-DO_CHB进行流动,或者还可以经过DO_CHB-U1-DO_CHA进行流动,从而实现双向IO功能。

基于图3所示的隔离大电流双向输出电路的模块图,本申请实施例提供了该隔离大电流双向输出电路的另一种电路实现方案,如图5所示,本实施例中的光隔离器300同样可采用光MOS芯片U1实现,该光MOS芯片具有4个引脚,分别为输入侧的1、2引脚,和输出侧的3、4引脚。

其中,输入电路100包括电源端VDD和接地端GND,其中电源端VDD串联限流电阻R3后连接光MOS芯片U1的输入侧的引脚1,接地端连接光MOS芯片U1的输入侧的引脚2。该输入电路100还包括连接于光MOS芯片U1的引脚1和引脚2之间的电阻R4,通过该限流电阻R3和电阻R4能够防止光MOS芯片U1被误导通。

开关电路200包括三极管Q1,其中该三极管Q1的集电极连接光MOS芯片U1的引脚2,发射极连接接地端GND,该三极管Q1的基极连接控制信号端DO_CTL,该控制信号端DO_CTL通过控制该三极管Q1的基极的电平信号来驱动该三极管Q1导通或关闭。本实施例中,该控制信号端DO_CTL与该三极管Q1的基极之间还可以串联有限流电阻R1和加速电阻C1组成的RC并联电路,以限制三极管Q1的基极电流,该三极管Q1的基极和接地端之间还可以串联下拉电阻R2,防止三极管Q1误导通。

输出电路400包括两输出端DO_CHA和DO_CHB,分别通过输出线路连接光MOS芯片U1的输出侧的引脚3和引脚4,其中输出端DO_CHA和引脚3之间的输出线路上可以串联有自恢复保险RT1,防止大电流过流损坏光MOS芯片U1,输出端DO_CHA和引脚3之间的输出线路还可以通过一TVS管D1接地,输出端DO_CHB和引脚4之间的输出线路还可以通过一TVS管D2接地,能够实现输出线路的稳压,防止大电流过压损坏光MOS芯片U1。该输出电路的两输出端可实现电流的双向流动,例如电流可经过DO_CHA-RT1-U1-DO_CHB进行流动,也可经过DO_CHB-U1-RT1-DO_CHA进行流动,从而实现双向IO功能。

需要说明的是,上述各实施例中,光MOS芯片U1包括发光二极管和光敏元件,具体可采用HSSR-41A06-2型号的光MOS芯片,该型号的光MOS芯片可双向输出2A的大电流,隔离耐压可达5000V,输出耐压60V,同时具有体积小的优势,在大电流高密度应用中具有良好表现。

综上,本申请通过提供一种基于三极管和光MOS芯片组成的隔离大电流双向输出电路,具有双向输出电流大、隔离耐压高、体积小等优点,为高密度大电流隔离双向输入输出控制提供了可能。

需要说明的是,本申请所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,上述对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

说明书和权利要求书中的词语“第一、第二、第三等”或模块A、模块B、模块C等类似用语,仅用于区别类似的对象,不代表针对对象的特定排序,可以理解地,在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序,以使这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。

说明书和权利要求书中使用的术语“包括”不应解释为限制于其后列出的内容;它不排除其它的元件或步骤。因此,其应当诠释为指定所提到的所述特征、整体、步骤或部件的存在,但并不排除存在或添加一个或更多其它特征、整体、步骤或部件及其组群。因此,表述“包括装置A和B的设备”不应局限为仅由部件A和B组成的设备。

本说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意味着与该实施例结合描述的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此,在本说明书各处出现的用语“在一个实施例中”或“在实施例中”并不一定都指同一实施例,但可以指同一实施例。此外,在本申请的各个实施例中,如果没有特殊说明以及逻辑冲突,不同的实施例之间的术语和/或描述具有一致性、且可以相互引用,不同的实施例中的技术特征根据其内在的逻辑关系可以组合形成新的实施例。

注意,上述仅为本申请的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解,本申请不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明,但是本申请不仅仅限于以上实施例,在不脱离本申请的构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,均属于本申请的保护范畴。

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