專利名稱：隔離輸入輸出接口的電壓輸出電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電子電路領(lǐng)域，尤其涉及一種隔離輸入輸出接口的電壓輸出電路。
背景技術(shù)：
隔離輸入輸出(IO)接口為控制領(lǐng)域常用的接口，廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備的控制領(lǐng)域。而現(xiàn)有技術(shù)中并沒有一種對隔離IO接口電源電路的輸出電壓進行故障注入的方案。

實用新型內(nèi)容本實用新型提供一種隔離輸入輸出接口的電壓輸出電路，要解決的技術(shù)問題是如何實現(xiàn)對隔離IO接口電源電路的輸出電壓進行故障注入。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了如下技術(shù)方案一種隔離輸入輸出接口的電壓輸出電路，所述電壓輸出電路包括隔離輸入輸出接口的電源電路，其中所述電源電路還包括第一開關(guān)電路，位于所述用戶開關(guān)輸出電路和所述用戶負載電路之間；負載單元，與所述用戶負載電路并聯(lián)，包括串聯(lián)的第二開關(guān)單元和第一負載電路；電壓采集電路以及電壓控制電路，其中所述電壓采集電路和電壓控制電路的第一端均通過第三開關(guān)電路與所述隔離輸入輸出接口的電源電路中用戶電源的第一端相連，第二端均通過第四開關(guān)電路與所述隔離輸入輸出接口的電源電路中用戶電源的第二端相連； 其中所述電壓采集電路，用于采集所述隔離輸入輸出接口的電源電路中輸入電源的電壓值；所述電壓控制電路，用于根據(jù)所述輸入電源的電壓值，控制所述隔離輸入輸出接口的電源電路的輸出電壓。優(yōu)選的，所述電壓輸出電路還具有如下特點所述第一開關(guān)電路、第三開關(guān)電路和所述第四開關(guān)電路中至少一個為繼電器。優(yōu)選的，所述電壓輸出電路還具有如下特點所述電壓輸出電路還包括第五開關(guān)電路，其中所述第三開關(guān)電路與所述隔離輸入輸出接口的電源電路中用戶開關(guān)輸出電路并聯(lián)。優(yōu)選的，所述電壓輸出電路還具有如下特點所述第五開關(guān)電路與所述隔離輸入輸出(IO)接口的電源電路中用戶開關(guān)輸出電路相同。優(yōu)選的，所述電壓輸出電路還具有如下特點所述第三開關(guān)電路為金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)場效應(yīng)晶體管。優(yōu)選的，所述電壓輸出電路還具有如下特點所述電壓輸出電路還包括電流采集電路，位于所述用戶開關(guān)輸出電路和用戶負載電路之間，用于采集所述隔離輸入輸出接口的電源電路的電流。優(yōu)選的，所述電壓輸出電路還具有如下特點所述電壓控制電路包括第一電壓控制支路、第二電壓控制支路、第三電壓控制支路以及第四電壓控制支路中至少一個，其中第一電壓控制支路包括第一開關(guān)單元和第一調(diào)整單元，其中所述第一調(diào)整單元用于在輸入電源的電壓為正向時，輸出與所述輸入電源的電壓成一次函數(shù)關(guān)系的電壓；第二電壓控制支路包括第二開關(guān)單元和第二調(diào)整單元，其中所述第二調(diào)整單元用于在輸入電源的電壓為正向時，輸出恒定的正向電壓；第三電壓控制支路包括第三開關(guān)單元和第三調(diào)整單元，其中所述第三調(diào)整單元用于在輸入電源的電壓為負向時，輸出與所述輸入電源的電壓成一次函數(shù)關(guān)系的電壓；第四電壓控制支路包括第四開關(guān)單元和第四調(diào)整單元，其中所述第四調(diào)整單元用于在輸入電源的電壓為負向時，輸出恒定的負向電壓。優(yōu)選的，所述電壓輸出電路還具有如下特點所述第一開關(guān)單元、第二開關(guān)單元、 第三開關(guān)單元以及第四開關(guān)單元中至少一個為繼電器。優(yōu)選的，所述電壓輸出電路還具有如下特點所述第一調(diào)整單元和第四調(diào)整單元中至少一個，用于根據(jù)所述輸入電源電壓的模擬信號，輸出與所述輸入電壓的電壓成一次函數(shù)關(guān)系的電壓。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提供的實施例，通過在現(xiàn)有技術(shù)的隔離IO接口電源電路上連接電壓采集電路和電壓控制電路，通過電壓采集電路和電壓控制電路實現(xiàn)故障注入，從而實現(xiàn)以低成本實現(xiàn)自動故障注入的目的；且該電路操作靈活，故障注入可重復(fù)實現(xiàn)，可量化操作。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中隔離輸入輸出接口的電源電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中隔離輸入輸出接口的電源電路的另一結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型提供的隔離輸入輸出接口的電壓輸出電路實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖1所示實施例中電路的另一結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖2所示實施例中電路的另一結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本實用新型提供的隔離輸入輸出接口的電壓輸出電路實施例的另一結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步的詳細描述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互任意組合。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中隔離輸入輸出接口的電源電路的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為現(xiàn)有技術(shù)中隔離輸入輸出接口的電源電路的另一結(jié)構(gòu)示意圖。其中兩圖的區(qū)別在于，用戶開關(guān)輸出電路一個與用戶電源的電源輸入端相連，另一個與電源公共端相連。圖1為本實用新型提供的隔離輸入輸出接口的電壓輸出電路實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1所示電壓輸出電路實施例，包括隔離輸入輸出接口的電源電路，其中所述電源電路還包括第一開關(guān)電路，位于所述用戶開關(guān)輸出電路和所述用戶負載電路之間；負載單元，與所述用戶負載電路并聯(lián)，包括串聯(lián)的第二開關(guān)單元和第一負載電路；電壓采集電路以及電壓控制電路，其中所述電壓采集電路和電壓控制電路的第一端均通過第三開關(guān)電路與所述隔離輸入輸出接口的電源電路中用戶電源的第一端相連，第二端均通過第四開關(guān)電路與所述隔離輸入輸出接口的電源電路中用戶電源的第二端相連； 其中所述電壓采集電路，用于采集所述隔離輸入輸出接口的電源電路中輸入電源的電壓值；所述電壓控制電路，用于根據(jù)所述輸入電源的電壓值，控制所述隔離輸入輸出接口的電源電路的輸出電壓。其中所述電壓控制電路包括第一電壓控制支路、第二電壓控制支路、第三電壓控制支路以及第四電壓控制支路中至少一個，其中第一電壓控制支路包括第一開關(guān)單元和第一調(diào)整單元，其中所述第一調(diào)整單元用于在輸入電源的電壓為正向時，輸出與所述輸入電源的電壓成一次函數(shù)關(guān)系的電壓；第二電壓控制支路包括第二開關(guān)單元和第二調(diào)整單元，其中所述第二調(diào)整單元用于在輸入電源的電壓為正向時，輸出恒定的正向電壓；第三電壓控制支路包括第三開關(guān)單元和第三調(diào)整單元，其中所述第三調(diào)整單元用于在輸入電源的電壓為負向時，輸出與所述輸入電源的電壓成一次函數(shù)關(guān)系的電壓；第四電壓控制支路包括第四開關(guān)單元和第四調(diào)整單元，其中所述第四調(diào)整單元用于在輸入電源的電壓為負向時，輸出恒定的負向電壓。其中所述一次函數(shù)對應(yīng)關(guān)系為y = ax+b，其中χ表示輸入電源的電壓，y表示輸出電壓的電壓值，a和b的取值可以預(yù)先設(shè)置。其中，所述第一調(diào)整單元和第四調(diào)整單元中至少一個，用于根據(jù)所述輸入電源電壓的模擬信號，輸出與所述輸入電壓的電壓成一次函數(shù)關(guān)系的電壓。在描述輸入電源電壓值時，采用數(shù)字信號的表示精度小于采用模擬信號的表示精度，因此在對輸出電壓進行故障注入時，如果采集得到的輸入電源電壓值為數(shù)字信號，需將該數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，在進行后續(xù)處理。例如，所述第一調(diào)整單元包括數(shù)字-模擬(DA)轉(zhuǎn)換器、第一電壓生成電路以及模擬數(shù)字-數(shù)字(AD)轉(zhuǎn)換器，其中所述DA轉(zhuǎn)化器將得到的輸入電源電壓值的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成輸入電源電壓值的模擬信號，由電壓生成電路根據(jù)輸入電源電壓值的模擬信號處理得到具有一次函數(shù)對應(yīng)關(guān)系的輸出電壓的數(shù)字信號，再由DA轉(zhuǎn)換器將輸出電壓的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為輸出電壓的模擬信號再輸出；而所述第二調(diào)整單元無需包括AD轉(zhuǎn)換器和DA轉(zhuǎn)換器，只需一第二電壓生成電路即可，由該第二電壓生成電路生成恒定的輸出電壓。同理，第三調(diào)整單元與第一調(diào)整單元類似，第四調(diào)整單元與第二調(diào)整單元類似，區(qū)別在于輸出的電壓方向不同。其中，在得到采集的電壓后，可以根據(jù)該輸入電源的電壓的方向以及所需的電壓輸出類型(即是與輸入電源的電壓為一次函數(shù)關(guān)系的電壓還是恒定電壓)來決定閉合哪個開關(guān)單元。例如，如果輸入電源的方向為正向，而所需的輸出電壓為恒定，則可以閉合第二電壓控制支路的第二開關(guān)單元，保持第一開關(guān)單元、第三開關(guān)單元和第四開關(guān)單元斷開。其中本文中一次函數(shù)對應(yīng)關(guān)系中的a和b的取值以及恒定電壓的大小可以參照所述電壓調(diào)整單元處理后得到的輸出電壓的取值范圍(4V 60V或-60V -4V)來確定。當(dāng)需要改變隔離IO接口的電源電路對輸出電壓進行故障注入時，斷開第一開關(guān)電路，閉合第二開關(guān)電路、第三開關(guān)電路和第四開關(guān)開關(guān)電路，通過所述電壓采集電路采集當(dāng)前的輸入電源的電壓，電壓控制電路根據(jù)采集得到的電壓進行輸出電壓的調(diào)整。而當(dāng)不進行故障注入時，斷開所述第三開關(guān)電路和所述第四開關(guān)電路，其中所述第二開關(guān)電路的開關(guān)狀態(tài)是可選的，即現(xiàn)有技術(shù)中所使用的隔離IO接口的電源電路。優(yōu)選的，所述第一開關(guān)電路、第三開關(guān)電路和第四開關(guān)電路中至少一個為繼電器。 當(dāng)然，也可以使用其他具有斷開和導(dǎo)通電路功能的元器件。其中所述第二開關(guān)電路可以與用戶開關(guān)輸出電路相同。本實用新型提供的電路在隔離IO接口的電源電路基礎(chǔ)上，通過電壓采集電路采集輸入電壓的電壓值，再由電壓控制模塊根據(jù)采集得到的電壓對輸出電壓進行控制，實現(xiàn)對輸出電壓的故障注入。圖4為圖3所示電路實施例的另一結(jié)構(gòu)示意圖。圖3所示電壓輸出電路還包括第三開關(guān)電路，其中所述第三開關(guān)電路與所述隔離輸入輸出接口的電源電路中用戶開關(guān)輸出電路并聯(lián)。第三開關(guān)電路以及用戶負載電路同樣也可以構(gòu)成隔離IO接口的電源電路，所以在用戶開關(guān)電路處于斷路時，同樣也可以進行故障注入。其中，所述第三開關(guān)電路與所述隔離輸入輸出(IO)接口的電源電路中用戶開關(guān)輸出電路相同。優(yōu)選的，所述第三開關(guān)電路為金屬氧化物半導(dǎo)體(M0Q場效應(yīng)晶體管。當(dāng)然，也可以使用其他具有斷開和導(dǎo)通電路功能的元器件。圖5為圖4所示電路實施例的另一結(jié)構(gòu)示意圖。圖4所示電壓輸出電路還包括電流采集電路，其中電流采集電路位于所述隔離輸入輸出接口電路中用戶開關(guān)輸出電路和用戶負載電路之間；所述電流采集電路，用于采集所述隔離輸入輸出接口的電源電路的電流。在對隔離IO接口的輸出電壓進行故障注入時，所述電流采集電路采集所述隔離 IO接口的電源電路的電流，如果采集得到的電流值為零，則確定所述用戶開關(guān)輸出電路處于斷路狀態(tài)；否則，確定所述用戶開關(guān)輸出電路處于通路狀態(tài)。如果所述用戶開關(guān)輸出電路處于斷路狀態(tài)，則可以閉合所述第五開關(guān)電路，保證在用戶開關(guān)輸出電路為斷路時仍可以進行故障注入。需要說明的是，本實用新型中實現(xiàn)開關(guān)功能的電路和單元優(yōu)選使用繼電器是因為繼電器是通過較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”，且繼電器能夠?qū)崿F(xiàn)開關(guān)兩端的電氣隔離。需要說明的是，圖3至5所示的電路中是以用戶開關(guān)輸出電路連接在電源輸入端為例進行說明的，但不限于，對于用戶開關(guān)輸出電路連接在電源公共端同樣適用。[0064]圖6為本實用新型提供的隔離輸入輸出接口的電壓輸出電路實施例的另一結(jié)構(gòu)示意圖。圖6所示的電壓輸出電路是以用戶開關(guān)輸出電路連接在電源公共端為例進行說明的，因與圖3所示電路實施例相似，此處不再贅述。同理，上述圖4和5中的元器件也可以應(yīng)用在圖6所示的電路中。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提供的電路實施例，通過在現(xiàn)有技術(shù)的隔離IO接口電源電路上連接兩個開關(guān)電路，并通過這兩個開關(guān)電路連接電壓采集電路和電壓控制電路，在正常工作時，斷開這兩個開關(guān)電路，在進行故障注入時，閉合這兩個開關(guān)電路，通過電壓采集電路和電壓控制電路實現(xiàn)故障注入，從而實現(xiàn)以低成本實現(xiàn)自動故障注入的目的； 且該電路操作靈活，故障注入可重復(fù)實現(xiàn)，可量化操作。以上所述，僅為本實用新型的具體實施方式
，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應(yīng)以權(quán)利要求所述的保護范圍為準。
權(quán)利要求1.一種隔離輸入輸出接口的電壓輸出電路，其特征在于，所述電壓輸出電路包括隔離輸入輸出接口的電源電路，其中所述電源電路還包括第一開關(guān)電路，位于所述用戶開關(guān)輸出電路和所述用戶負載電路之間；負載單元，與所述用戶負載電路并聯(lián)，包括串聯(lián)的第二開關(guān)單元和第一負載電路；電壓采集電路以及電壓控制電路，其中所述電壓采集電路和電壓控制電路的第一端均通過第三開關(guān)電路與所述隔離輸入輸出接口的電源電路中用戶電源的第一端相連，第二端均通過第四開關(guān)電路與所述隔離輸入輸出接口的電源電路中用戶電源的第二端相連；其中所述電壓采集電路，用于采集所述隔離輸入輸出接口的電源電路中輸入電源的電壓值；所述電壓控制電路，用于根據(jù)所述輸入電源的電壓值，控制所述隔離輸入輸出接口的電源電路的輸出電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述第一開關(guān)電路、第三開關(guān)電路和所述第四開關(guān)電路中至少一個為繼電器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述電壓輸出電路還包括第五開關(guān)電路， 其中所述第三開關(guān)電路與所述隔離輸入輸出接口的電源電路中用戶開關(guān)輸出電路并聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路，其特征在于，所述第五開關(guān)電路與所述隔離輸入輸出 (IO)接口的電源電路中用戶開關(guān)輸出電路相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路，其特征在于，所述第三開關(guān)電路為金屬氧化物半導(dǎo)體 (MOS)場效應(yīng)晶體管。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路，其特征在于，所述電壓輸出電路還包括電流采集電路， 位于所述用戶開關(guān)輸出電路和用戶負載電路之間，用于采集所述隔離輸入輸出接口的電源電路的電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述電壓控制電路包括第一電壓控制支路、第二電壓控制支路、第三電壓控制支路以及第四電壓控制支路中至少一個，其中第一電壓控制支路包括第一開關(guān)單元和第一調(diào)整單元，其中所述第一調(diào)整單元用于在輸入電源的電壓為正向時，輸出與所述輸入電源的電壓成一次函數(shù)關(guān)系的電壓；第二電壓控制支路包括第二開關(guān)單元和第二調(diào)整單元，其中所述第二調(diào)整單元用于在輸入電源的電壓為正向時，輸出恒定的正向電壓；第三電壓控制支路包括第三開關(guān)單元和第三調(diào)整單元，其中所述第三調(diào)整單元用于在輸入電源的電壓為負向時，輸出與所述輸入電源的電壓成一次函數(shù)關(guān)系的電壓；第四電壓控制支路包括第四開關(guān)單元和第四調(diào)整單元，其中所述第四調(diào)整單元用于在輸入電源的電壓為負向時，輸出恒定的負向電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電路，其特征在于，所述第一開關(guān)單元、第二開關(guān)單元、第三開關(guān)單元以及第四開關(guān)單元中至少一個為繼電器。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電路，其特征在于，所述第一調(diào)整單元和第四調(diào)整單元中至少一個，用于根據(jù)所述輸入電源電壓的模擬信號，輸出與所述輸入電壓的電壓成一次函數(shù)關(guān)系的電壓。
專利摘要本實用新型提供一種隔離輸入輸出接口的電壓輸出電路；所述電壓輸出電路，包括隔離輸入輸出接口的電源電路，其中所述電源電路還包括第一開關(guān)電路，位于所述用戶開關(guān)輸出電路和所述用戶負載電路之間；負載單元，與所述用戶負載電路并聯(lián)，包括串聯(lián)的第二開關(guān)單元和第一負載電路；電壓采集電路以及電壓控制電路，其中所述電壓采集電路和電壓控制電路的第一端均通過第三開關(guān)電路與所述隔離輸入輸出接口的電源電路中用戶電源的第一端相連，第二端均通過第四開關(guān)電路與所述隔離輸入輸出接口的電源電路中用戶電源的第二端相連；其中所述電壓采集電路，用于采集所述隔離輸入輸出接口的電源電路中輸入電源的電壓值；所述電壓控制電路，用于根據(jù)所述輸入電源的電壓值，控制所述隔離輸入輸出接口的電源電路的輸出電壓。
文檔編號H03K19/0185GK202050401SQ20112014251
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月6日
發(fā)明者付景志, 彭時濤 申請人:北京旋極信息技術(shù)股份有限公司