專利名稱：模擬絕緣多路復(fù)用器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于去除信號(hào)源的接地的影響來收集模擬信號(hào)的模 擬絕緣多路復(fù)用器。
背景技術(shù)：
為了去除信號(hào)源的接地的影響并且低成本地收集模擬信號(hào)，以往 采用使用將模擬信號(hào)的各點(diǎn)與地絕緣的模擬絕緣多路復(fù)用器的模擬 信號(hào)收集裝置。
圖6是安裝了以往的模擬絕緣多路復(fù)用器的模擬信號(hào)收集裝置 的結(jié)構(gòu)圖。另外，圖7是以往的模擬絕緣多路復(fù)用器的電路結(jié)構(gòu)圖。 在圖7所示的模擬絕緣多路復(fù)用器中，為了與地絕緣地輸入模擬信號(hào)， 需要向模擬信號(hào)絕緣變壓器T2的一次側(cè)施加使用FET開關(guān)FET 2(相 當(dāng)于第2開關(guān)元件)對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行斬波而得到的信號(hào)。
因此，為了對(duì)FET開關(guān)FET 2進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，采用如下方法對(duì)于 驅(qū)動(dòng)用絕緣變壓器Tl的一次側(cè)，利用其他FET開關(guān)FET1 (相當(dāng)于 第1開關(guān)元件)來控制電流的通斷(例如參照專利文獻(xiàn)1)。在專利 文獻(xiàn)1中，示出了模擬信號(hào)絕緣變壓器T2的一次側(cè)的FET開關(guān)FET 2的各種結(jié)構(gòu)，并且示出了對(duì)驅(qū)動(dòng)用絕緣變壓器Tl進(jìn)行脈沖驅(qū)動(dòng)。
另外，提出了組合二極管以及線圏來作為對(duì)驅(qū)動(dòng)用絕緣變壓器 Tl進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電路，由此，對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)來減少驅(qū)動(dòng)時(shí)間從而減少下 陷(sag)的方法(例如參照專利文獻(xiàn)2)。
專利文獻(xiàn)1:特 >昭60 - 10449號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:特開昭63- 158911號(hào)公寺艮

發(fā)明內(nèi)容
4但是，在以往技術(shù)中存在如下問題。在以往的模擬絕緣多路復(fù)用 器中，是驅(qū)動(dòng)用絕緣變壓器驅(qū)動(dòng)恒定的脈沖電壓的方法。因此，如果 希望使變壓器小型化，則下陷變大，或者在高溫時(shí)變壓器引起磁飽和， 從而有時(shí)無法正常地收集模擬數(shù)據(jù)。
圖8是示出以往的模擬絕緣多路復(fù)用器中的驅(qū)動(dòng)用絕緣變壓器 Tl的二次側(cè)電壓V2的時(shí)間波形的圖。通過變壓器小型化，在驅(qū)動(dòng)開 始時(shí)，具有超過FET開關(guān)FET 2的閾值電壓Vth的充分的電壓。但 是在驅(qū)動(dòng)的后半，由于下陷，電壓降低而無法超過Vth，由此FET開 關(guān)FET2無法接通。
另外，對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)而縮短對(duì)驅(qū)動(dòng)時(shí)間進(jìn)行控制等的驅(qū)動(dòng)時(shí)間的方 法在模擬多路復(fù)用器中，常常以驅(qū)動(dòng)脈沖恒定的間隔來進(jìn)行，從而難 以應(yīng)用。而且，如果縮短驅(qū)動(dòng)時(shí)間，則從多路復(fù)用器輸出的模擬信號(hào) 的脈沖寬度變窄，所以引起所連接的放大器的響應(yīng)時(shí)間不足而無法充 分穩(wěn)定，或者后級(jí)的采樣保持無法響應(yīng)這樣的問題。
本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于得到一種模擬 絕緣多路復(fù)用器，即使在使用了小型或超小型的變壓器的情況下也不 會(huì)引起磁飽和，并且使用溫度范圍寬。
本發(fā)明的模擬絕緣多路復(fù)用器具備第l開關(guān)元件，通過與外部 信號(hào)對(duì)應(yīng)的開關(guān)來生成驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)；驅(qū)動(dòng)用絕緣變壓器，經(jīng)由第1 電阻向一次側(cè)施加驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，并向二次側(cè)輸出被絕緣的驅(qū)動(dòng)控制 信號(hào)；第2開關(guān)元件，按照被絕緣的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)對(duì)模擬信號(hào)輸入進(jìn) 行斬波，生成斬波模擬信號(hào)；以及模擬信號(hào)絕緣變壓器，向一次側(cè)施 加斬波模擬信號(hào)，并向二次側(cè)輸出被絕緣的斬波模擬信號(hào)，并且還具 備二次側(cè)輸出調(diào)整電路，該二次側(cè)輸出調(diào)整電路具有第2電阻， 一端連接在驅(qū)動(dòng)用絕緣變壓器的一次側(cè)與第1電阻之間；以及電容器， 一端接地且另一端與第2電阻串聯(lián)接連。
根據(jù)本發(fā)明，可以得到如下的模擬絕緣多路復(fù)用器具備包括電 阻以及電容器的串聯(lián)電路的二次側(cè)輸出調(diào)整電路，通過將該二次側(cè)輸 出調(diào)整電路的元件值設(shè)計(jì)成期望的值，可以使驅(qū)動(dòng)用絕緣變壓器的二次側(cè)的電壓波形接近期望的形狀，即使在使用了小型或超小型的變壓 器的情況下也不會(huì)引起磁飽和，并且使用溫度范圍寬。


圖l是本發(fā)明的實(shí)施方式l中的模擬絕緣多路復(fù)用器的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1中的驅(qū)動(dòng)用絕緣變壓器的二次側(cè)
電壓的時(shí)間波形的圖。
圖3是本發(fā)明的實(shí)施方式2中的模擬絕緣多路復(fù)用器的結(jié)構(gòu)圖。 圖4是本發(fā)明的實(shí)施方式3中的模擬絕緣多路復(fù)用器的結(jié)構(gòu)圖。 圖5是本發(fā)明的實(shí)施方式4中的模擬絕緣多路復(fù)用器的結(jié)構(gòu)圖。 圖6是安裝了以往的模擬絕緣多路復(fù)用器的模擬信號(hào)收集裝置
的結(jié)構(gòu)圖。
圖7是以往的模擬絕緣多路復(fù)用器的電路結(jié)構(gòu)圖。 圖8是示出以往的模擬絕緣多路復(fù)用器中的驅(qū)動(dòng)用絕緣變壓器 的二次側(cè)電壓的時(shí)間波形的圖。
具體實(shí)施例方式
以下，使用附圖對(duì)本發(fā)明的模擬絕緣多路復(fù)用器的優(yōu)選的實(shí)施方 式進(jìn)行說明。
本發(fā)明的模擬絕緣多路復(fù)用器通過具備二次側(cè)輸出調(diào)整電路，可 以對(duì)應(yīng)于來自外部的控制信號(hào)的ON/OFF期間，確保用于對(duì)模擬信號(hào) 輸入進(jìn)行斬波的驅(qū)動(dòng)用絕緣變壓器的二次側(cè)電壓超過閾值電壓的充 分的期間，并且可以加快背向擺動(dòng)(back swing)的收斂。
實(shí)施方式1
圖l是本發(fā)明的實(shí)施方式l中的模擬絕緣多路復(fù)用器的結(jié)構(gòu)圖。 圖1中的模擬絕緣多路復(fù)用器由驅(qū)動(dòng)用絕緣變壓器Tl、模擬信號(hào)絕 緣變壓器T2、場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET1、 FET2、電阻R1 R3、 二極管 Dl以及電容器Cl構(gòu)成。
此處，場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET 1相當(dāng)于第1開關(guān)元件，場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET2相當(dāng)于第2開關(guān)元件。另外，電阻R1 R3分別相當(dāng)于第1 電阻 第3電阻。另外，以下說明了將場(chǎng)效應(yīng)晶體管用作開關(guān)元件的 情況，但還可以應(yīng)用晶體管等其他開關(guān)元件。
接下來，對(duì)本實(shí)施方式l中的模擬絕緣多路復(fù)用器的動(dòng)作進(jìn)行說 明。從數(shù)字元件輸出的來自外部的控制信號(hào)從信號(hào)線Ll被施加到 FET1的柵極。然后，F(xiàn)ET1對(duì)應(yīng)于該來自外部的控制信號(hào)的ON/OFF 期間進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，其結(jié)果，在信號(hào)線L2上得到驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)。
在FET 1成為ON的瞬間，對(duì)電容器Cl充入電源電壓Vc，在 FET 1剛剛成為ON之后的充分短的時(shí)間內(nèi)，電容器Cl被i/v為是電 壓Vc的電池。另外，驅(qū)動(dòng)用絕緣變壓器Tl的一次繞組在FET l剛 剛成為ON之后的過渡狀態(tài)下，阻抗變大，幾乎不流過電流。因此， 與驅(qū)動(dòng)用絕緣變壓器Tl連接的信號(hào)線L2的電壓Vu在FET 1剛剛成 為ON之后，用下式(1)給出。
即，在本實(shí)施方式2中，也可以通過調(diào)整R1和R2的值，將Vs 的值設(shè)定成超過FET2的閾值電壓Vth的電壓。特別是，在本實(shí)施方 式2中，與之前的實(shí)施方式l相比，過渡時(shí)的Vu電壓降低VD1，所 以可以減小R2的值，從而得到設(shè)計(jì)的自由度。
如上所述，根據(jù)實(shí)施方式2，通過串聯(lián)連接2個(gè)以上的二次側(cè)輸 出調(diào)整電路的二極管，也可以得到與之前的實(shí)施方式1同樣的效果。 進(jìn)而，通過增加二極管的數(shù)量，可以增大電阻值的設(shè)計(jì)自由度。
實(shí)施方式3
圖4是本發(fā)明的實(shí)施方式3中的模擬絕緣多路復(fù)用器的結(jié)構(gòu)圖。 本實(shí)施方式3中的圖4的結(jié)構(gòu)與之前的實(shí)施方式1中的圖1的結(jié)構(gòu)比 較，二次側(cè)輸出調(diào)整電路10的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同。具體而言，代替圖1 中的二極管Dl,而具備相當(dāng)于第3開關(guān)元件的FET 3、電阻R6、電 容器C2。 二次側(cè)輸出調(diào)整電路10以外的基本結(jié)構(gòu)與圖l相同。
在圖4中，從數(shù)字元件輸出的來自外部的控制信號(hào)從信號(hào)線Ll 被施加到FET 1以及FET 3的柵極，在該控制信號(hào)為"H (高)"時(shí)， FET 1以及FET 3這兩方成為ON。在FET3成為ON時(shí)，電容器 Cl被連接，而成為Cl和(Rl + R2)的時(shí)間常數(shù)電路，這一點(diǎn)與之 前的實(shí)施方式l相同。
即，在FET1成為ON的瞬間，對(duì)電容器Cl充入電源電壓Vc， 在FET 1剛剛成為ON之后的充分短的時(shí)間內(nèi)，電容器Cl被認(rèn)為是 電壓Vc的電池。
另外，驅(qū)動(dòng)用絕緣變壓器Tl的一次繞組在FET 1剛剛成為ON 之后的過渡狀態(tài)下，阻抗變大而幾乎不流過電流。因此，與驅(qū)動(dòng)用絕緣變壓器Tl連接的信號(hào)線L2的電壓V^在FET 1剛剛成為ON之后 用在實(shí)施方式1中描述的式(1)給出。
如果FET 1按照來自外部的控制信號(hào)而成為OFF,則同時(shí)FET 3 也成為OFF,而從信號(hào)線L2斷開電容器C1。其結(jié)果，可以加快背向 擺動(dòng)的收斂。FET1剛剛成為ON之后的動(dòng)作以及OFF后的動(dòng)作也與 實(shí)施方式l相同，可以直接應(yīng)用圖2所示的波形圖。
如上所述，根據(jù)實(shí)施方式3，通過在二次側(cè)輸出調(diào)整電路中，代 替二極管而使用第3開關(guān)元件，也可以得到與之前的實(shí)施方式1同樣 的效果。進(jìn)而，通過使用第3開關(guān)元件而去掉二極管，可以在不考慮 由于二極管引起的正向電壓降的情況下，設(shè)計(jì)二次側(cè)輸出調(diào)整電路內(nèi) 的元件值。
實(shí)施方式4
圖5是本發(fā)明的實(shí)施方式4中的模擬絕緣多路復(fù)用器的結(jié)構(gòu)圖。 本實(shí)施方式4中的圖5的結(jié)構(gòu)與之前的實(shí)施方式1中的圖1的結(jié)構(gòu)比 較，二次側(cè)輸出調(diào)整電路10的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同。具體而言，去掉圖1 中的二極管D1、電阻R3，而具備相當(dāng)于第4電阻的電阻R4。 二次側(cè) 輸出調(diào)整電路10以外的基本結(jié)構(gòu)與圖l相同。
在圖5中，從數(shù)字元件輸出的來自外部的控制信號(hào)從信號(hào)線Ll 被施加到FET 1的柵極，在該控制信號(hào)為"H"時(shí)，F(xiàn)ET 1成為ON。 如果FET 1成為ON，則電容器Cl被連接，而成為Cl和(Rl + R2 ) 的時(shí)間常數(shù)電路，這一點(diǎn)與之前的實(shí)施方式l相同。
數(shù)字元件為ON時(shí)的動(dòng)作波形與圖2相同。另一方面，在數(shù)字元 件成為OFF時(shí)，成為經(jīng)由電阻R4以及R2在變壓器的一次繞組上連 接了 Cl的狀態(tài)。
為了使變壓器的背向擺動(dòng)快速收斂，優(yōu)選如實(shí)施方式1~3所示 當(dāng)數(shù)字元件成為OFF時(shí)，斷開C1。但是，通過使C1與變壓器一次 繞組之間具有某種程度以上的電阻值，也具有背向擺動(dòng)穩(wěn)定效果。
因此，本實(shí)施方式4中的二次側(cè)輸出調(diào)整電路10如圖5所示構(gòu) 成為在驅(qū)動(dòng)用絕緣變壓器Tl的一次側(cè)還插入了相當(dāng)于第4電阻的電阻R4。即，在變壓器一次繞組與C1之間除了設(shè)置電阻R2以外，還 設(shè)置作為第4電阻的電阻R4，從而抑制數(shù)字元件成為OFF時(shí)的背向 擺動(dòng)。
如上所述，根據(jù)實(shí)施方式4，通過在二次側(cè)輸出調(diào)整電路中，去 掉二極管或第3開關(guān)元件，而使用第4電阻，也可以針對(duì)來自外部的 控制信號(hào)的ON期間得到與之前的實(shí)施方式1同樣的效果。進(jìn)而，針 對(duì)來自外部的控制信號(hào)的OFF期間，與使用了二極管或第3開關(guān)元 件的情況相比時(shí)，雖然背向擺動(dòng)的收斂性較差，但可以在簡化了電路 結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上抑制背向擺動(dòng)。
權(quán)利要求
1. 一種模擬絕緣多路復(fù)用器，具備第1開關(guān)元件，通過與外部信號(hào)對(duì)應(yīng)的開關(guān)來生成驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)；驅(qū)動(dòng)用絕緣變壓器，經(jīng)由第1電阻向一次側(cè)施加上述驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，并向二次側(cè)輸出被絕緣的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)；第2開關(guān)元件，按照上述被絕緣的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)對(duì)模擬信號(hào)輸入進(jìn)行斬波，生成斬波模擬信號(hào)；以及模擬信號(hào)絕緣變壓器，向一次側(cè)施加上述斬波模擬信號(hào)，并向二次側(cè)輸出被絕緣的斬波模擬信號(hào)，其特征在于，還具備二次側(cè)輸出調(diào)整電路，該二次側(cè)輸出調(diào)整電路具有第2電阻，一端連接在上述驅(qū)動(dòng)用絕緣變壓器的一次側(cè)與上述第1電阻之間；以及電容器，一端接地且另一端與上述第2電阻串聯(lián)接連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬絕緣多路復(fù)用器，其特征在于， 上述二次側(cè)輸出調(diào)整電路還具備二極管，串聯(lián)插入在上述第2電阻與上述電容器之間；以及 第3電阻，一端與電源連接且另一端與上述電容器和上述二極管 之間的連接線連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬絕緣多路復(fù)用器，其特征在于， 上述二次側(cè)輸出調(diào)整電路內(nèi)的上述二極管構(gòu)成為串聯(lián)連接了 2個(gè)以上的二極管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬絕緣多路復(fù)用器，其特征在于， 上述二次側(cè)輸出調(diào)整電路還具備第3開關(guān)元件，串聯(lián)連接在上述第2電阻與上述電容器之間，通 過與上述外部信號(hào)對(duì)應(yīng)的開關(guān)與上述第1開關(guān)元件同樣地進(jìn)行開關(guān)； 以及第3電阻， 一端與電源連接且另一端與上述電容器和上述第3 開關(guān)元件之間的連接線連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬絕緣多路復(fù)用器，其特征在于， 上述二次側(cè)輸出調(diào)整電路還具備第4電阻，該第4電阻串聯(lián)地插入在 上述第1電阻以及上述第2電阻的并聯(lián)電路與上述驅(qū)動(dòng)用絕緣變壓器 的一次側(cè)之間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1~5中的任意一項(xiàng)所述的模擬絕緣多路復(fù)用 器，其特征在于，上述開關(guān)元件是場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1~5中的任意一項(xiàng)所述的模擬絕緣多路復(fù)用 器，其特征在于，上述開關(guān)元件是晶體管。
全文摘要
本發(fā)明提供一種模擬絕緣多路復(fù)用器，即使在使用了小型的變壓器的情況下也不會(huì)引起磁飽和，并且使用溫度范圍寬。具備第1開關(guān)元件(FET 1)，對(duì)應(yīng)于外部信號(hào)生成驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)；驅(qū)動(dòng)用絕緣變壓器(T1)，經(jīng)由第1電阻(R1)向一次側(cè)施加驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，向二次側(cè)輸出被絕緣的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)；第2開關(guān)元件(FET 2)，按照被絕緣的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)對(duì)模擬信號(hào)輸入進(jìn)行斬波；以及模擬信號(hào)絕緣變壓器(T2)，向二次側(cè)輸出被絕緣的斬波模擬信號(hào)，并且，還具備二次側(cè)輸出調(diào)整電路(10)，該二次側(cè)輸出調(diào)整電路具有第2電阻(R2)，在驅(qū)動(dòng)用絕緣變壓器(T1)的一次側(cè)與第1電阻(R1)并聯(lián)連接；以及電容器(C1)，一端接地且另一端與第2電阻串聯(lián)接連。
文檔編號(hào)H03K17/693GK101454980SQ20078001926
公開日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2007年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月26日
發(fā)明者齊藤成一 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社