CN106130530A - 一种弹上电气控制组合嵌入式隔离控制信号产生电路 - Google Patents

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薛健
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Abstract

本发明提供一种弹上电气控制组合嵌入式隔离控制信号产生电路，提高控制信号的抗干扰能力和隔离驱动能力。包括：嵌入式处理器、双电源电压转换器、输入限流电阻、电源去耦电容、高电平上拉电阻、低电平下拉电阻、光‑MOS固态继电器和光‑MOS固态继电器输入限流电阻。双电源电压转换器，接收嵌入式处理器输出的控制信号，并对控制信号进行电流缓冲、电压转换和整形输出，将信号的抗干扰能力提高后输出给光‑MOS固态继电器；光‑MOS固态继电器，输入端二极管阴极接收双电源电压转换器输出的控制信号，并对信号进行隔离保护、驱动输出，将高可靠性和强驱动电流的信号输出给负载电路控制端口。

Description

一种弹上电气控制组合嵌入式隔离控制信号产生电路
技术领域
本发明涉及一种隔离控制信号产生电路，特别是一种弹上电气控制组合嵌入式隔离控制信号产生电路。
背景技术
嵌入式隔离控制信号是弹上电气控制组合的关键信号。地面***与电气控制组合数字通讯，电气控制组合内嵌入式处理器接收地面***发送的控制指令并产生控制信号，实现弹上***的电气控制。以往的弹上电气控制组合隔离控制信号一般由嵌入式处理器内部信号输出引脚直接驱动光电耦合器输入端发光二极管，光电耦合器输出端接隔离一次电源后控制负载电路工作，以电-光-电的转换过程产生嵌入式隔离控制信号。然而，弹上电磁环境复杂，嵌入式处理器输出信号易受干扰，经过光电耦合器隔离输出的控制信号不稳定，导致负载电路工作不正常；同时，受光电耦合器输出能力的限制，隔离输出的控制信号驱动能力较弱，影响负载电路的正常工作。因此，以往的嵌入式隔离控制信号存在抗干扰能力差、驱动能力不足的缺点，给导弹飞行试验留下了隐患。
发明内容
本发明目的在于提供一种弹上电气控制组合嵌入式隔离控制信号产生电路，提高控制信号的抗干扰能力和隔离驱动能力，解决以往电气控制组合嵌入式隔离控制信号抗干扰能力差、驱动能力不足的问题。
一种弹上电气控制组合嵌入式隔离控制信号产生电路，包括：嵌入式处理器、双电源电压转换器、输入限流电阻、电源去耦电容、高电平上拉电阻、低电平下拉电阻、光-MOS固态继电器和光-MOS固态继电器输入限流电阻。
嵌入式处理器控制输出引脚经输入限流电阻与双电源电压转换器的信号输入引脚电气连接。双电源电压转换器的输入、输出电源引脚与地线引脚之间电气连接电源去耦电容，传输方向控制引脚经高电平上拉电阻与输入电源电气连接，输出使能引脚经低电平下拉电阻与地线引脚电气连接。双电源电压转换器的信号输出引脚与光-MOS固态继电器输入端二极管阴极电气连接，输出电源引脚经光-MOS固态继电器输入限流电阻与光-MOS固态继电器输入端二极管阳极电气连接。光-MOS固态继电器输出端两个引脚分别与隔离一次电源正和负载电路控制信号正电气连接，隔离一次电源地与负载电路控制信号负电气连接。
双电源电压转换器，接收嵌入式处理器输出的控制信号，并对控制信号进行电流缓冲、电压转换和整形输出，将信号的抗干扰能力提高后输出给光-MOS固态继电器；光-MOS固态继电器，输入端二极管阴极接收双电源电压转换器输出的控制信号，并对信号进行隔离保护、驱动输出，将高可靠性和强驱动电流的信号输出给负载电路控制端口。
弹上电气控制组合嵌入式隔离控制信号产生电路工作时，嵌入式处理器输出引脚产生控制信号0V/3.3V，经输入限流电阻送双电源电压转换器。双电源电压转换器输入电源为3.3V供电，输出电源为5V供电，输入、输出电源引脚分别经电源去耦电容与地线引脚电气连接，滤除电源上的高频耦合杂波。双电源电压转换器的传输方向选择引脚经高电平上拉电阻与3.3V输入电源电气连接，输出使能引脚经低电平下拉电阻与地线引脚电气连接，将电源电压转换方向确定为3.3V输入5V输出。嵌入式控制信号0V/3.3V在双电源电压转换器内部放大、整形后输出0V/5V电压信号，控制信号的抗干扰能力和驱动能力增强。双电源电压转换电路输出引脚产生的0V/5V电压信号与光-MOS固态继电器输入端二极管的阴极电气连接，输出电源5V经光-MOS固态继电器输入限流电阻与输入端二极管阳极电气连接。光-MOS固态继电器内部输出端为两个三极管(N-MOS)串联，其源极(S极)连接，输出端引脚两个漏极(D极)分别与隔离一次电源正和负载电路控制信号正电气连接，负载控制信号负与隔离一次电源地电气连接。三极管(N-MOS)的导通电流为0.5A，且为双向导通器件，足以驱动负载电路正常工作。嵌入式处理器输出的控制信号低电平有效，当嵌入式处理器输出0V低电平电压信号时，经过双电源电压转换器放大、整形后将光-MOS固态继电器输入端二极管导通，利用光电效应使光-MOS固态继电器输出端三极管(N-MOS)导通，由此负载电路控制端口施加隔离一次电源电压，驱动负载电路工作；当嵌入式处理器输出3.3V高电平电压信号时，光-MOS固态继电器输入端二极管截止，输出端三极管(N-MOS)断开，负载电路控制端口无电压，负载电路不工作。
本发明的优点在于：嵌入式处理器输出的控制信号经过双电源电压转换器后控制信号的抗干扰能力增强；电压转换后的控制信号经过光-MOS固态继电器隔离输出后信号的驱动能力提高。
附图说明
图1嵌入式隔离控制信号产生电路
1.嵌入式处理器 2.双电源电压转换器 3.光-MOS固态继电器 4.输入限流电阻5.电源去耦电容 6.高电平上拉电阻 7.低电平下拉电阻 8.光-MOS固态继电器输入限流电阻
具体实施方式
如图1所示，为弹上电气控制组合嵌入式隔离控制信号产生电路原理图。可以看出，嵌入式处理器1输出信号经过限流电阻4送双电源电压转换器2的信号输入引脚A_IN。输入电源3.3V和输出电源5V经电源去耦电容5与地线引脚电气连接，为双电源电压转换器2提供稳定的电源电压，避免电源的高频扰动对2工作产生影响。双电源电压转换器2的传输方向控制引脚1DIR经过高电平上拉电阻6与输入电源3.3V电气连接，输出使能引脚1OE经过低电平下拉电阻7与地线引脚GND连接。其中，1DIR和1OE为双电源电压转换器2的驱动方向选择引脚，使转换器2的工作方式使能为0V/3.3V输入，0V/5V输出。嵌入式处理器输出的控制信号经过双电源电压转换器进行电流缓冲、电压转换和整形后在信号输出引脚B_OUT输出，控制信号的抗干扰能力增强。信号输出引脚B_OUT与光-MOS固态继电器3输入端二极管阴极电气连接，输出电源5V经光-MOS固态继电器限流电阻8与输入端二极管阳极电气连接，使得控制信号稳定驱动输入端二极管导通和关断。光-MOS固态继电器3的输出端为两个N-MOS三级管源极(S级)串联，两个漏极(D级)分别与隔离一次电源正和负载输入端控制信号正电气连接，负载端控制信号负与隔离一次电源地电气连接。光-MOS固态继电器内部经过电-光-电的过程，实现嵌入式控制信号与负载电路控制信号的隔离保护。光-MOS固态继电器输出端的N-MOS管为双向导通器件，导通电流远大于光电耦合隔离器件；同时，相比机械式隔离继电器，固态继电器操作中不会产生电弧。光-MOS固态继电器具有贴片封装，有高可靠性和小体积等优点。因此，控制信号经过光-MOS固态继电器隔离输出后具有较高的驱动能力，较高的稳定性和可靠性。
当嵌入式处理器1输出0V低电平时，电压转换电路2的A_IN引脚输入低电平，经过电流缓冲和电压整形后在B_OUT引脚输出低电平。此时，光-MOS固态继电器3输入端二极管阴极为低电平，阳极为高电平，二极管导通。经过电-光-电的隔离转换，光-MOS继电器输出端N-MOS管导通，控制信号正施加隔离一次电源电压，输出电流为N-MOS三级管的导通电流，信号具有较强的驱动能力和较高的可靠性。
当嵌入式处理器1输出3.3V高电平时，电压转换电路2的A_IN引脚输入高电平，经过电流缓冲、电压转换和整形后在B_OUT引脚输出5V高电平。此时，光-MOS固态继电器3输入端二极管阴极为高电平，二极管截止，输出端N-MOS管关断，控制信号正端口无电压。

Claims (1)

1.一种弹上电气控制组合嵌入式隔离控制信号产生电路，其特征在于，包括：嵌入式处理器、双电源电压转换器、输入限流电阻、电源去耦电容、高电平上拉电阻、低电平下拉电阻、光-MOS固态继电器和光-MOS固态继电器输入限流电阻；
嵌入式处理器控制输出引脚经输入限流电阻与双电源电压转换器的信号输入引脚电气连接；双电源电压转换器的输入、输出电源引脚与地线引脚之间电气连接电源去耦电容，传输方向控制引脚经高电平上拉电阻与输入电源电气连接，输出使能引脚经低电平下拉电阻与地线引脚电气连接；双电源电压转换器的信号输出引脚与光-MOS固态继电器输入端二极管阴极电气连接，输出电源引脚经光-MOS固态继电器输入限流电阻与光-MOS固态继电器输入端二极管阳极电气连接；光-MOS固态继电器输出端两个引脚分别与隔离一次电源正和负载电路控制信号正电气连接，隔离一次电源地与负载电路控制信号负电气连接；
双电源电压转换器，接收嵌入式处理器输出的控制信号，并对控制信号进行电流缓冲、电压转换和整形输出，将信号的抗干扰能力提高后输出给光-MOS固态继电器；光-MOS固态继电器，输入端二极管阴极接收双电源电压转换器输出的控制信号，并对信号进行隔离保护、驱动输出，将高可靠性和强驱动电流的信号输出给负载电路控制端口。
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