專利名稱：輸出通道電壓狀態(tài)檢測電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電子電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)和安全信號系統(tǒng)中的通道輸出狀態(tài)檢測電路，尤其是較低電壓信號的檢測。
背景技術(shù)：
工業(yè)控制系統(tǒng)和安全信號系統(tǒng)(應(yīng)用于航空電子、鐵路信號、核電等行業(yè))中，控制器通過開關(guān)輸出通道來實(shí)現(xiàn)對外部受控信號的開啟和關(guān)閉。為確保通道輸出的正確性，一般在輸出端口并聯(lián)電壓檢測電路，采集輸出狀態(tài)。如

圖1所示，是常見的一種輸出通道電路設(shè)計(jì)，該電路由控制器1、固態(tài)繼電器2、光耦3、齊納管4及電阻5，電阻6等組成。當(dāng)通道輸出電平高于齊納管4嵌位電壓、且可以產(chǎn)生大于光耦3的LED導(dǎo)通閾值電流時，光耦3的輸出端導(dǎo)通，否則關(guān)斷。圖1中，I控制器，2固態(tài)繼電器，3光耦，4齊納管，5限流電阻，6上拉電阻。常規(guī)檢測電路中，假設(shè)光耦在驅(qū)動電流小于Isd時關(guān)斷，大于1p后導(dǎo)通。在齊納管擊穿后，光耦驅(qū)動電流隨通道電壓線性變化，光耦從確定關(guān)斷到確定導(dǎo)通的經(jīng)歷的電壓范圍較大，減小了端口電壓可檢測范圍。此外，在低輸出電壓的場合，需選取低鉗位電壓的齊納管，但其漏電流在uA mA級，隨溫度顯著增加，可能在通道未達(dá)檢測閾值時誤驅(qū)動光耦導(dǎo)通。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種通道輸出電壓狀態(tài)檢測電路，它可以適合應(yīng)用于多輸出通道的系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對齊納管漏電流的衰減，可避免因其引起的光耦誤導(dǎo)通。為了解決以上技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種通道輸出電壓狀態(tài)檢測電路，包括:固態(tài)繼電器、敏感光耦、非線性控制晶體管、檢測電路閾值調(diào)整限流電阻、檢測電路閾值調(diào)整齊納管、閾值調(diào)整電阻和上拉電阻；所述非線性控制晶體管的發(fā)射極通過閾值調(diào)整齊納管及限流電阻后接輸出端口，基極通過敏感光耦連接后到地，集電極通過閾值調(diào)整電阻后連接到地。本實(shí)用新型的有益效果在于:電路設(shè)計(jì)簡單，參數(shù)調(diào)諧方便，只采用少數(shù)種類的元件，低成本。電路所占體積(面積)小，十分適合應(yīng)用于多輸出通道的系統(tǒng)中。實(shí)現(xiàn)了對齊納管漏電流的衰減，可避免因其引起的光耦誤導(dǎo)通。對檢測電路非線性化，通過改善其開關(guān)特性增大了其電壓可檢測范圍。所述敏感光耦，非線性控制晶體管，檢測電路閾值調(diào)整限流電阻、檢測電路閾值調(diào)整齊納管、閾值調(diào)整電阻可以采用不同閾值的齊納管、或者采用不同阻值的檢測電路閾值調(diào)整限流電阻、閾值調(diào)整電阻的組合。采用較低導(dǎo)通電流閾值的敏感光耦作為隔離器件。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1是一種常見的控制系統(tǒng)輸出通道電路設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的輸出通道電壓狀態(tài)檢測電路的原理圖。圖3是本實(shí)用新型的一個實(shí)施例電路的原理圖。
具體實(shí)施方式
為實(shí)現(xiàn)檢測電路非線性化，改善了其電壓可檢測范圍，同時衰減齊納管漏電流對檢測的影響，需要設(shè)計(jì)一種由分離元器件組成的輸出電壓狀態(tài)檢測電路。本實(shí)用新型提供一種輸出通道電壓狀態(tài)檢測電路，該電路能夠應(yīng)用于包括但并不局限于安全信號系統(tǒng)、工業(yè)控制系統(tǒng)等領(lǐng)域。本實(shí)用新型輸出通道狀態(tài)檢測電路的技術(shù)方案是:如圖2所示，由光耦2、齊納管5、P溝道晶體管3、電阻4、電阻6和電阻7組成。其中，I固態(tài)繼電器，2光稱，3P型晶體管，4電阻，5齊納管，6電阻，7電阻。根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)的需要，可選取不同嵌位電壓的齊納管5、不同阻值的電阻4和電阻6，不同增益的P溝道晶體管3，采用一個或多個穩(wěn)壓管串聯(lián)等。如圖2所示的輸出通道電壓檢測電路，所需檢測的電壓閾值為UO ;光耦2的導(dǎo)通電壓閾值為U2，導(dǎo)通電流為12 ；P溝道晶體管3在放大區(qū)的電流放大倍數(shù)為h3，基極電流為Ib，集電極電流為Ic，發(fā)射極電流為Ie，；電阻4的阻值為R4 ;齊納管5的嵌位電壓為U5 ；電阻6的阻值為R6 ;各模塊之間的參數(shù)滿足以下關(guān)系:當(dāng)通道電壓遠(yuǎn)低于檢測閾值UO時，齊納管5未擊穿，漏電流極小，無法驅(qū)動光耦2輸出；對于更大的通道電壓，齊納管漏電流增大，P溝道晶體管3的發(fā)射結(jié)逐漸正偏，通過選擇集電級電阻6可使集電結(jié)暫趨向反偏，P溝道晶體管3工作于放大區(qū)，Ib=Ie/(h3+l)，SP齊納管5的漏電流主要從集電極流出，只有極少部分從基極流過光耦，不足以驅(qū)動光耦2導(dǎo)通；對更大的通道電壓，致使齊納管5擊穿后，Ie線性增大，光耦2的LED兩端電壓增速放緩，直至嵌位到一個二極管壓降，即P溝道晶體管3的基極基本嵌位在某電壓值，因而Ib及Ic增大，電阻6兩端電壓不斷增大，使P溝道晶體管3集電極正偏，趨向飽和區(qū)。由于P溝道晶體管3基極電壓基本保持在一個LED壓降，基極與集電極電壓相差一個二極管壓降，因此Ic基本不再增加，電流迅速轉(zhuǎn)為從P管基極流出，光耦2的驅(qū)動電流呈指數(shù)函數(shù)狀迅速增加，驅(qū)動光耦迅速導(dǎo)通。設(shè)計(jì)中通過器件選型來調(diào)整各模塊的參數(shù)，就能夠調(diào)整電路的電壓檢測閾值U0。對于檢測電壓閾值低于1.8V的應(yīng)用，由于沒有更低嵌位電壓的齊納管,可以去掉齊納管5,相應(yīng)調(diào)整電阻4和電阻6的阻值，一樣可以達(dá)到目的。本設(shè)計(jì)的技術(shù)效果在于:電路設(shè)計(jì)簡單，參數(shù)調(diào)諧方便，只采用少數(shù)種類的元件，低成本。電路所占體積(面積)小，十分適合應(yīng)用于多輸出通道的系統(tǒng)中。實(shí)現(xiàn)了對齊納管漏電流的衰減，可避免因其引起的光耦誤導(dǎo)通。對檢測電路非線性化，通過改善其開關(guān)特性增大了其電壓可檢測范圍。下面結(jié)合圖3本實(shí)用新型一個實(shí)施例電路的原理圖，對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。該實(shí)施采用PVG612AS作為輸出固態(tài)繼電器；采用IOk電阻作為限流電阻；采用60k電阻作為閾值控制電阻；采用1.8V齊納管作為開關(guān)；采用PXTA92作為P型晶體管；采用導(dǎo)通閾值為40uA的HCPL-4701#300作為光耦；采用4.75k電阻作為光耦上拉電阻。當(dāng)輸出通道電壓較低時，齊納管5關(guān)斷，P溝道晶體管3工作于截止或放大區(qū)，齊納管的漏電流大部分從集電極流出；在通道電壓低于4.4V時，光耦保持關(guān)斷；當(dāng)通道電壓高于4.7V時，光耦導(dǎo)通(輸出低電平)。采用較低導(dǎo)通電流閾值的敏感光耦2作為隔離器件，使回檢電路不對輸出造成影響；利用低壓齊納管串在線路中，便于精確控制通道輸出的回檢閾值電壓；齊納管接N型晶體管集電極或P型晶體管發(fā)射極使用，利用晶體管放大區(qū)飽和區(qū)的不同特性和轉(zhuǎn)換過程，降低齊納管漏電流的影響。本實(shí)用新型并不限于上文討論的實(shí)施方式。以上對具體實(shí)施方式
的描述旨在于為了描述和說明本實(shí)用新型涉及的技術(shù)方案?；诒緦?shí)用新型啟示的顯而易見的變換或替代也應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。以上的具體實(shí)施方式
用來揭示本實(shí)用新型的最佳實(shí)施方法，以使得本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠應(yīng)用本實(shí)用新型的多種實(shí)施方式以及多種替代方式來達(dá)到本實(shí)用新型的目的。
權(quán)利要求1.一種輸出通道電壓狀態(tài)檢測電路，其特征在于，包括: 固態(tài)繼電器(I)、敏感光耦(2)、非線性控制晶體管(3)、檢測電路閾值調(diào)整限流電阻(4)、檢測電路閾值調(diào)整齊納管(5)、閾值調(diào)整電阻(6)和上拉電阻(7); 所述非線性控制晶體管(3)的發(fā)射極通過閾值調(diào)整齊納管(5)及限流電阻(4)后接輸出端口，基極通過敏感光耦(2)連接后到地，集電極通過閾值調(diào)整電阻(6)后連接到地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸出通道電壓狀態(tài)檢測電路，其特征在于:所述敏感光耦(2)，非線性控制晶體管(3)，檢測電路閾值調(diào)整限流電阻(4)、檢測電路閾值調(diào)整齊納管(5)、閾值調(diào)整電阻(6)可以采用不同閾值的齊納管、或者采用不同阻值的檢測電路閾值調(diào)整限流電阻(4)、閾值調(diào)整電阻(6)的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸出通道電壓狀態(tài)檢測電路，其特征在于:采用較低導(dǎo)通電流閾值的敏感光耦(2)作為隔離器件；低壓齊納管(5)串在線路中；齊納管(5)接N型晶體管集電極或P型晶體管發(fā)射極。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種輸出通道電壓狀態(tài)檢測電路，包括固態(tài)繼電器、敏感光耦、非線性控制晶體管、檢測電路閾值調(diào)整限流電阻、檢測電路閾值調(diào)整齊納管、閾值調(diào)整電阻和上拉電阻；所述非線性控制晶體管的發(fā)射極通過閾值調(diào)整齊納管及限流電阻后接輸出端口，基極通過敏感光耦連接后到地，集電極通過閾值調(diào)整電阻后連接到地。本實(shí)用新型電路設(shè)計(jì)簡單，參數(shù)調(diào)諧方便，只采用少數(shù)種類的元件，低成本。電路所占體積(面積)小，十分適合應(yīng)用于多輸出通道的系統(tǒng)中。實(shí)現(xiàn)了對齊納管漏電流的衰減，可避免因其引起的光耦誤導(dǎo)通。對檢測電路非線性化，通過改善其開關(guān)特性增大了其電壓可檢測范圍。
文檔編號G01R15/22GK203025235SQ20122062063
公開日2013年6月26日 申請日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者宋宇, 俞泓, 諶鋒, 楊朝霞 申請人:上海富欣智能交通控制有限公司