CN210380806U - 一种通信隔离电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于串口通信电路技术领域，尤其涉及一种通信隔离电路，应用于工业控制器，所述通信隔离电路电连接于所述工业控制器的CPU和所述工业控制器的外部通信电路之间，所述通信隔离电路包括第一隔离电路和第二隔离电路；所述第一隔离电路用于使所述外部通信电路的噪声不传递给所述CPU的信号输出端；所述第二隔离电路用于使所述外部通信电路的噪声不传递给所述CPU的信号输入端。本实用新型通过设置所述第一隔离电路和所述第二隔离电路使所述CPU在与外部通信电路通讯时，阻隔了外部的噪声，实现了隔离，使用方便，同时，所述通信隔离电路结构简单可靠，节省了生产成本。

Description

一种通信隔离电路

技术领域

本实用新型属于串口通信电路技术领域，尤其涉及一种通信隔离电路。

背景技术

在现有的大多数工业控制器控制通信***中，为了增强***的稳定性，一般要求在通信***的主控制模块与外部功能模块之间进行通信隔离。为了节约 IO资源并方便电路设计，在主控制模块与外部功能模块之间常采用SPI，I2C， CAN，单总线等串行通信模式。在以这些通信模式通信时，数据流是双向的，给通信隔离带来了不便。

隔离的主要目的是把噪声干扰的路径切断，从而达到抑制噪声干扰的效果。在采用隔离措施之后，大多数电路都能够取得良好的噪声抑制效果，使设备符合EMC的要求。而目前现有技术中的大多数工业控制器中，大多数采用模数转换装置。在工业控制器***中常在现场就地进行模数转换，通过模数转换装置将易受干扰的模拟信号转换为数字信号进行传输。但是在工业生产现场中的应用，模数转换装置的实际应用是很具体的问题，且如何放置模数转换装置极为不便，此外模数转换装置价格较高，使用不便的同时还增加了生产成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种通信隔离电路，旨在解决现有技术中工业控制器采用模数转换装置实现通信隔离时带来使用不便以及因其价格高昂导致工业控制器生产成本增加的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供一种通信隔离电路，应用于工业控制器，所述通信隔离电路电连接于所述工业控制器的CPU和所述工业控制器的外部通信电路之间，所述通信隔离电路包括第一隔离电路和第二隔离电路；所述第一隔离电路电连接所述CPU的信号输出端，所述第一隔离电路还电连接所述外部通信电路的信号接收端，所述第一隔离电路用于使所述外部通信电路的噪声不传递给所述CPU的信号输出端；所述第二隔离电路电连接所述CPU的信号输入端，所述第二隔离电路还电连接所述外部通信电路的信号输出端，所述第二隔离电路用于使所述外部通信电路的噪声不传递给所述CPU的信号输入端。

可选地，所述第一隔离电路包括第一隔离芯片、第一电阻和第二电阻；所述第一隔离芯片的第二引脚串联所述第一电阻后与一第一供电端电连接，所述第一隔离芯片的第三引脚与所述CPU的信号输出端电连接，所述第一隔离芯片的第五引脚接模拟地，所述第一隔离芯片的第六引脚与所述外部通信电路的信号接收端电连接，所述第一隔离芯片的第七引脚与第八引脚电连接后与一第二供电端电连接，所述第二电阻电连接于所述第二供电端和所述第一隔离芯片的第六引脚之间。

可选地，所述第二隔离电路包括第二隔离芯片、第三电阻和第四电阻；所述第二隔离芯片的第二引脚串联所述第三电阻后与一第三供电端电连接，所述第二隔离芯片的第三引脚与所述外部通信电路的信号输入端电连接，所述第二隔离芯片的第五引脚接地，所述第二隔离芯片的第六引脚与所述CPU的信号输入端电连接，所述第二隔离芯片的第七引脚与第八引脚电连接后与一第四供电端电连接，所述第四电阻电连接于所述第四供电端与所述第二隔离芯片第六引脚之间。

可选地，所述第一隔离芯片和所述第二隔离芯片为相同的芯片。

可选地，所述第一隔离电路包括第三隔离芯片，所述第三隔离芯片的第一引脚与一第五供电端电连接，所述第三隔离芯片的第二引脚与所述的信号输出端电连接，所述第三隔离芯片的第三引脚接模拟地，所述第三隔离芯片的第四引脚与所述外部通信电路的信号输入端电连接。

可选地，所述第二隔离电路包括第四隔离芯片，所述第四隔离芯片的第一引脚与一第六供电端电连接，所述第四隔离芯片的第二引脚与所述外部通信电路的信号输出端电连接，所述第四隔离芯片的第三引脚接地，所述第四隔离芯片的第四引脚与所述CPU的信号输入端B0电连接。

可选地，所述第三隔离芯片和所述第四隔离芯片为同类型的芯片。

可选地，所述第三隔离芯片和所述第四隔离芯片为相同的芯片。

本实用新型实施例提供的通信隔离电路中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：

1、工业控制器在与外部通信时，所述CPU先发送一电信号，该电信号经过所述第一隔离电路后传至所述外部通信电路，在此过程中，通过设置所述第一隔离电路使所述CPU在发送电信号至所述外部通信电路时，所述第一隔离电路把所述CPU发送的电信号与所述外部通信电路的电路的噪声隔离开来，防止所述外部通信电路的噪声传递给所述CPU；当CPU需要接收所述外部通信电路的信号时，所述第二隔离电路将所述外部通信电路的噪声隔离，不会传递噪音至所述CPU的信号输入端，这样通过设置所述第一隔离电路和所述第二隔离电路使所述CPU在与所述外部通信电路通讯时，阻隔了外部的噪声，实现了隔离，使用方便，同时，所述通信隔离电路结构简单，在电路板上占用空间少，节省了生产成本。

2、本实用新型通过将所述第一隔离芯片和所述第二隔离芯片设置成相同的芯片，使相关研发人员在研发电路时仅需了解一种芯片即可实现信号输入和输出的隔离，降低了研发人员的精力投入，提高了研发效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的通信隔离电路、CPU和外部通信电路的电路结构框图；

图2为本实用新型一个实施例提供的通信隔离电路的电路结构示意图；

图3为本实用新型另一实施提供的通信隔离电路的电路结构示意图。

其中，图中各附图标记：

通信隔离电路—100第一隔离电路—110第二隔离电路—120

CPU—200外部通信电路—300

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型的实施例，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。

在本实用新型的一个实施例中，如图1和图2所示，提供一种通信隔离电路100，应用于工业控制器，所述通信隔离电路100电连接于所述工业控制器的 CPU200和所述工业控制器的外部通信电路300之间，所述通信隔离电路100包括第一隔离电路110和第二隔离电路120。所述第一隔离电路110电连接所述 CPU200的信号输出端B1，所述第一隔离电路110还电连接所述外部通信电路300 的信号接收端2P31，所述第一隔离电路110用于使所述外部通信电路300的噪声不传递给所述CPU200的信号输出端B1。所述第二隔离电路120电连接所述 CPU200的信号输入端B0，所述第二隔离电路300还电连接所述外部通信电路300 的信号输出端2P30，所述第二隔离电路120用于使所述外部通信电路300的噪声不传递给所述CPU200的信号输入端B0。所述工业控制器在与外部通信时，所述CPU200先发送一电信号，该电信号经过所述第一隔离电路110后传至所述外部通信电路300，在此过程中，通过设置所述第一隔离电路110使所述CPU200 在发送电信号至所述外部通信电路300时，所述第一隔离电路110把所述CPU200 发送的电信号与所述外部通信电路300的电路的噪声隔离开来，防止所述外部通信电路300的噪声传递给所述CPU200；当所述CPU200需要接收所述外部通信电路300的信号时，所述第二隔离电路120将所述外部通信电路300的噪声隔离，不会传递噪音至所述CPU200的信号输入端，这样通过设置所述第一隔离电路110和所述第二隔离电路120使所述CPU200在与所述外部通信电路300通讯时，阻隔了外部的噪声，实现了隔离，使用方便，同时，所述通信隔离电路300 结构简单，在电路板上占用空间少，节省了生产成本。

在本实用新型的另一个实施例中，如图2所示，所述第一隔离电路110包括第一隔离芯片U2、第一电阻R1和第二电阻R2。所述第一隔离芯片U2的第二引脚串联所述第一电阻R1后与一第一供电端VCC1电连接，所述第一隔离芯片 U2的第三引脚与所述CPU200的信号输出端B1电连接，所述第一隔离芯片U2的第五引脚接模拟地，所述第一隔离芯片U2的第六引脚与所述外部通信电路300 的信号接收端2P31电连接，所述第一隔离芯片U2的第七引脚与第八引脚电连接后与一第二供电端VCC2电连接，所述第二电阻R2电连接于所述第二供电端 VCCC2和所述第一隔离芯片U2的第六引脚之间。本实施例中，当所述CPU200发送一低电平信号至所述第一隔离芯片U2的第三引脚时，所述第一隔离芯片U2 的输入端导通，所述第一隔离芯片U2的输出端导通，即所述第一隔离芯片U2 第六引脚和第五引脚内部导通。所述第一隔离芯片U2的型号优选为6N137。一外部电源(图未示)给所述第一供电端VCC1提供的电压优选为5V，外部电源给所述第二供电端VCC2提供的电压优选为5.2V。

在本实用新型的另一个实施例中，如图2所示，所述第二隔离电路120包括第二隔离芯片U3、第三电阻R3和第四电阻R4。所述第二隔离芯片U3的第二引脚串联所述第三电阻R3后与一第三供电端VCC3电连接，所述第二隔离芯片 U3的第三引脚与所述外部通信电路300的信号输入端2P30电连接，所述第二隔离芯片U3的第五引脚接地，所述第二隔离芯片U3的第六引脚与所述CPU的信号输入端B0电连接，所述第二隔离芯片U3的第七引脚与第八引脚电连接后与一第四供电端VCC4电连接，所述第四电阻R4电连接于所述第四供电端VCC4与所述第二隔离芯片U3第六引脚之间。本实施例中，所述外部通信电路300发送一低电平信号至所述第二隔离芯片U3的第三引脚时，所述第二隔离芯片U3的输入端导通，所述第二隔离芯片U3的输出端也导通，即为所述第二隔离芯片U3 的第五引脚和第六引脚内部连通，此时所述第四供电端VCC4的电压依次经过所述第二隔离芯片U3的第六引脚、第五引脚泄放到地。所述第二隔离芯片U3的型号优选为6N137。外部电源给所述第三供电端VCC3提供的电压优选为5.2V，给所述第四供电端VCC4提供的电压优选为5V。

在本实用新型的另一个实施例中，所述第一隔离芯片U2和所述第二隔离芯片U3为相同的芯片。

在本实用新型的另一个实施例中，如图1和图3所示，所述第一隔离电路 110包括第三隔离芯片U4，所述第三隔离芯片U4的第一引脚与一第五供电端 VCC5电连接，所述第三隔离芯片U4的第二引脚与所述CPU200的信号输出端B0 电连接，所述第三隔离芯片U4的第三引脚接模拟地，所述第三隔离芯片U4的第四引脚与所述外部通信电路300的信号输入端2P31电连接。本实施例中，所述第三隔离芯片U4的第二引脚接收到所述CPU200发送的低电平时，所述第三隔离芯片U4的输出端导通，即为所述第三隔离芯片U4的第三引脚和所述第四引脚内部导通。本实施例中，所述第三隔离芯片U4的型号优选为EL357N。外部电源给所述第五供电端VCC5提供的电压优选为5V。

在本实用新型的另一个实施例中，如图3所示，所述第二隔离电路120包括第四隔离芯片U5，所述第四隔离芯片U5的第一引脚与一第六供电端VCC6电连接，所述第四隔离芯片U5的第二引脚与所述外部通信电路300的信号输出端 2P30电连接，所述第四隔离芯片U5的第三引脚接地，所述第四隔离芯片U5的第四引脚与所述CPU200的信号输入端B0电连接。本实施例中，所述第四隔离芯片U5的型号优选为EL357N。当所述第四隔离芯片U5的第二引脚接收到低电平时，所述第四隔离芯片U5的输出端导通。外部电源给所述第六供电端VCC6提供的电压优选为5V。

在本实用新型的另一个实施例中，所述第三隔离芯片U4和所述第四隔离芯片U5为同类型的芯片。同类型的芯片使研发人员在研发电路时花费精力较少，节省研发成本。

在本实用新型的另一个实施例中，所述第三隔离芯片U4和所述第四隔离芯片U5为相同的芯片。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种通信隔离电路，应用于工业控制器，所述通信隔离电路电连接于所述工业控制器的CPU和所述工业控制器的外部通信电路之间，其特征在于，所述通信隔离电路包括第一隔离电路和第二隔离电路；所述第一隔离电路电连接所述CPU的信号输出端，所述第一隔离电路还电连接所述外部通信电路的信号接收端，所述第一隔离电路用于使所述外部通信电路的噪声不传递给所述CPU的信号输出端；所述第二隔离电路电连接所述CPU的信号输入端，所述第二隔离电路还电连接所述外部通信电路的信号输出端，所述第二隔离电路用于使所述外部通信电路的噪声不传递给所述CPU的信号输入端。

2.根据权利要求1所述的通信隔离电路，其特征在于，所述第一隔离电路包括第一隔离芯片、第一电阻和第二电阻；所述第一隔离芯片的第二引脚串联所述第一电阻后与一第一供电端电连接，所述第一隔离芯片的第三引脚与所述CPU的信号输出端电连接，所述第一隔离芯片的第五引脚接模拟地，所述第一隔离芯片的第六引脚与所述外部通信电路的信号接收端电连接，所述第一隔离芯片的第七引脚与第八引脚电连接后与一第二供电端电连接，所述第二电阻电连接于所述第二供电端和所述第一隔离芯片的第六引脚之间。

3.根据权利要求1所述的通信隔离电路，其特征在于，所述第二隔离电路包括第二隔离芯片、第三电阻和第四电阻；所述第二隔离芯片的第二引脚串联所述第三电阻后与一第三供电端电连接，所述第二隔离芯片的第三引脚与所述外部通信电路的信号输入端电连接，所述第二隔离芯片的第五引脚接地，所述第二隔离芯片的第六引脚与所述CPU的信号输入端电连接，所述第二隔离芯片的第七引脚与第八引脚电连接后与一第四供电端电连接，所述第四电阻电连接于所述第四供电端与所述第二隔离芯片第六引脚之间。

4.根据权利要求1-3任一项所述的通信隔离电路，其特征在于，所述第一隔离芯片和所述第二隔离芯片为相同的芯片。

5.根据权利要求1所述的通信隔离电路，其特征在于，所述第一隔离电路包括第三隔离芯片，所述第三隔离芯片的第一引脚与一第五供电端电连接，所述第三隔离芯片的第二引脚与所述的信号输出端电连接，所述第三隔离芯片的第三引脚接模拟地，所述第三隔离芯片的第四引脚与所述外部通信电路的信号输入端电连接。

6.根据权利要求5所述的通信隔离电路，其特征在于，所述第二隔离电路包括第四隔离芯片，所述第四隔离芯片的第一引脚与一第六供电端电连接，所述第四隔离芯片的第二引脚与所述外部通信电路的信号输出端电连接，所述第四隔离芯片的第三引脚接地，所述第四隔离芯片的第四引脚与所述CPU的信号输入端B0电连接。

7.根据权利要求6所述的通信隔离电路，其特征在于，所述第三隔离芯片和所述第四隔离芯片为同类型的芯片。

8.根据权利要求7所述的通信隔离电路，其特征在于，所述第三隔离芯片和所述第四隔离芯片为相同的芯片。

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