CN108832924A - 光电隔离数字输入信号转换电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光电隔离数字输入信号转换电路，包括第一级信号处理回路和第二级信号处理回路；所述的第一级信号处理回路和第二级信号处理回路之间通过N沟道场效应管连接；高压控制信号输入为低电平时，第一级信号处理回路无功耗，N沟道场效应管断开，第二级信号处理回路输出低电平且无功耗；高压控制信号输入为高电平时，第一级信号处理回路对输入的信号分压并导通N沟道场效应管，第二级信号处理回路输出高电平。本发明对输入信号进行两级信号处理，即保证了光耦的正常工作，又降低了整个电路所消耗的功率；不仅增加了***的热稳定性而且降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种转换电路，尤其是一种能够降低功耗的光电隔离数字输入信号转换电路。
背景技术
在电子电路设计中，尤其是在计算机控制技术的应用中，涉及到大量的开关量信号输入电路设计，对于输入信号电压较高且需要光电隔离的情况，由于光耦输入电流不能太小，当输入信号电压较高时，光耦的限流电阻上所消耗的功率会随着输入电压的增加而增加。对高输入信号电压及输入信号数量较多的***而言，这会严重影响***的热稳定性，以及***效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提出一种光电隔离数字输入信号转换电路，通过二级信号处理达到整个信号处理电路整体功耗降低的目的。
本发明所采用的技术方案为：一种光电隔离数字输入信号转换电路，包括第一级信号处理回路和第二级信号处理回路；所述的第一级信号处理回路和第二级信号处理回路之间通过N沟道场效应管连接；高压控制信号输入为低电平时，第一级信号处理回路无功耗，N沟道场效应管断开，第二级信号处理回路输出低电平且无功耗；高压控制信号输入为高电平时，第一级信号处理回路对输入的信号分压并导通N沟道场效应管，第二级信号处理回路输出高电平。
进一步的说，本发明所述的第一级信号处理回路由高压控制信号、第一电阻、第二电阻与地构成；所述的第一电阻和第二电阻对高压控制信号进行分压。
再进一步的说，本发明所述的第一级信号处理回路由低压直流电压、第三电阻、光电耦合器和地构成；所述的光电耦合器的输入端分别连接第三电阻和N沟道场效应管；光电耦合器的输出端连接下拉电阻。
再进一步的说，本发明还包括由电容和瞬态抑制二极管并联组成的输入缓冲保护电路；所述的输入缓冲保护电路与第一级信号处理回路连接。
本发明的有益效果是：对输入信号进行两级信号处理，即保证了光耦的正常工作，又降低了整个电路所消耗的功率；不仅增加了***的热稳定性而且降低了成本。
附图说明
图1是本发明的电路原理图。
具体实施方式
现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，一种光电隔离数字输入信号转换电路，N1为N沟道场效应管，U1为光电耦合器，D1为TVS二极管，V1为低压直流电。
其工作原理如下。
当高压控制信号Vin为高电平时,电压Vin通过电阻R1、R2分压，在a点处形成电压选取适当的R1、R2阻值，使得Va电压大于场效应管N1栅极G的导通门槛电压，则N1的漏极D与源极S之间导通,电压V1通过电阻R3、光耦U1、场效应管N1与地之间构成回路，从而使光耦的输出级导通，Vout输出高电平。
当高压控制信号Vin为低电平时，场效应管N1栅极G的电压为低电平，N1关断，光耦的输入二极管截止，光耦的输出也截止，由于下拉电阻R4，使输出电压Vout输出低电平。
此电路中C1，D1为输入缓冲保护电路，对过电压、脉冲干扰可实施保护。
此电路在输入信号Vin为低电平时，由于Vin、R1、R2与地所构成的回路没有电流，无功耗。同时场效应管N1关断，由V1、R3、光耦、N1与地构成的回路关断，也无功耗。光耦的输出级也关断，因此整个电路功耗除器件的漏电流引起的功耗外，无其它功耗。
当输入信号Vin为高电平时，该电路的功耗一部分是由Vin、R1、R2与地所构成的回路引起的(为叙述方便这个回路在这里称其为第一回路)，这部分功耗由于场效应管N1的栅极G的输入阻抗高达数百兆欧级，因此在选取电阻R1、R2时可选取大阻值电阻，故该回路的功耗，主要由电阻R1、R2决定，并且可通过选取大阻值电阻降低功耗。同时，由于场效应管N1此时导通，使得V1、R3、光耦与地之间构成回路(为叙述方便这个回路在这里称其为第二回路)，此回路中为保证光耦的可靠导通，需要足够的电流，因此，此回路中所消耗的功率是该电路中最大，也是最主要的部分，也是本发明重点要解决的问题。由于功率P＝U*I，在本发明中要解决在检测输入信号Vin的电路中的达到低功耗的目的，将输入信号Vin分为两步处理，第一步先经第一回路进行信号处理，此时P＝U*I中，U＝Vin，不可变。而电流I则I＝U/R增加电阻R可以减少电流I，从而在第一回路中通过增加电阻，达到降低功耗的目的。第二步，信号进入第二回路进行处理，在第二回路中，功耗同样需要满足P＝U*I的要求，此时由于光耦的特殊性，可以看作电流I是常数，此时要功率P通过减少电压U(在电路中是V1)从而减少功率。这样对高输入电压的Vin的信号检测来说，采用二级信号处理电路，分别通过降低电流、降低电压的方式实现整个信号处理电路整体功耗降低的目的。
以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离本发明的实质和范围。
Claims (4)
1.一种光电隔离数字输入信号转换电路，其特征在于：包括第一级信号处理回路和第二级信号处理回路；所述的第一级信号处理回路和第二级信号处理回路之间通过N沟道场效应管连接；高压控制信号输入为低电平时，第一级信号处理回路无功耗，N沟道场效应管断开，第二级信号处理回路输出低电平且无功耗；高压控制信号输入为高电平时，第一级信号处理回路对输入的信号分压并导通N沟道场效应管，第二级信号处理回路输出高电平。
2.如权利要求1所述的光电隔离数字输入信号转换电路，其特征在于：所述的第一级信号处理回路由高压控制信号、第一电阻、第二电阻与地构成；所述的第一电阻和第二电阻对高压控制信号进行分压。
3.如权利要求1所述的光电隔离数字输入信号转换电路，其特征在于：所述的第一级信号处理回路由低压直流电压、第三电阻、光电耦合器和地构成；所述的光电耦合器的输入端分别连接第三电阻和N沟道场效应管；光电耦合器的输出端连接下拉电阻。
4.如权利要求1所述的光电隔离数字输入信号转换电路，其特征在于：还包括由电容和瞬态抑制二极管并联组成的输入缓冲保护电路；所述的输入缓冲保护电路与第一级信号处理回路连接。
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