一种信号隔离转换输出板的制作方法

专利2025-06-21  38


本技术属于设备自动化控制,尤其是涉及一种信号隔离转换输出板。


背景技术:

1、在设备自动化控制的过程中不可避免的存在需要转换信号电平的情况,这时候一般会选择使用接触器,继电器进行间接控制。但是传统的通过接触器或者继电器进行间接控制的方式存在两个明显的弊端:第一个是无论是接触器还是继电器都是通过机械触点吸合的方式实现的,那就必然存在一个寿命的问题,尤其是在需要频繁启停的场合显然是不适用的;第二个弊端是响应速度的问题,继电器和接触器都无法实现毫秒级别的响应,在某些高速高频场合也无法适用。

2、为了解决上述技术问题,人们进行了相应的改进研究,例如中国专利公开了一种应用于工业通信的电平转换装置(cn206323366u),提出了一种电平翻转电路替代继电器实现信号的转换,通过半导体进行控制的方式,半导体没有机械触点的寿命问题且响应迅速,是一种很好的解决方案,但是该方案所提供的电平翻转电路包括串并分压电路和翻转输出电路,串并分压电路包括一系列电子元件,翻转输出电路又包括一系列电子元件,存在结构复杂的问题,并且该电路中输入信号与电平翻转电路之间直接连接,电平转换电路容易输入信号的冲击而出现故障,故该电路影响了高速且稳定转换的实现。


技术实现思路

1、本实用新型的目的是针对上述问题,提供一种信号隔离转换输出板。

2、一种信号隔离转换输出板,包括由达灵顿对实现的电平信号转换电路,所述电平信号转换电路连接有输入端子台和输出端子台,且输入端子台与电平信号转换电路之间连接有隔离电路;

3、所述的输入端子台包括一个用于接输入电源正极的输入公共端和至少一个用于接输入信号的输入端;

4、所述的输出端子台包括一个用于接输出电源正极的输出正极端,一个用于接输出电源负极的输出负极端,以及至少一个用于接输出信号的输出端。

5、本方案使用电平信号转换电路实现信号转换,将传统的接触器转换和继电器转换替换为通过半导体进行控制,半导体没有机械触点的寿命问题且响应迅速,能够克服继电器、断路器使用过程中的寿命和响应速度慢等问题,解决了电平之间相互高速且稳定转换的问题。且输入端子台与电平信号转换电路之间具有隔离电路,对电平信号转换电路起到了保护效果。

6、在上述的信号隔离转换输出板中,所述的电平信号转换电路包括封装了至少一组达灵顿对的达林顿晶体管芯片。达灵顿晶体管可以使得芯片比使用两个分立晶体管元件占用更少的空间,因为两个晶体管可以共用一个集极,本方案使用达灵顿晶体管构成电平信号转换电路,具有占用空间小等优点。

7、在上述的信号隔离转换输出板中,所述的隔离电路由光耦器实现;

8、每个输入端对应有一个光耦器;

9、所述的输入端通过相应光耦器与输入公共端产生电压差,且通过相应光耦器连接于所述达林顿晶体管芯片的输入引脚。

10、通过光耦实现了输入信号与输出信号之间的隔离。

11、在上述的信号隔离转换输出板中,所述的光耦器为双向光耦器。不需要区分输入信号是pnp还是npn类型,都可以实现高速且稳定的隔离转换。

12、在上述的信号隔离转换输出板中,所述的电平信号转换电路包括封装了至少两组达灵顿对的达林顿晶体管芯片。

13、在上述的信号隔离转换输出板中,所述的电平信号转换电路包括封装了八组达灵顿对的达林顿晶体管阵列芯片。

14、在上述的信号隔离转换输出板中,每个输入端通过相应的光耦器连接于达林顿晶体管芯片的两个输入引脚;

15、输出端子台至少包括一组输出端,每组输出端包括分别连接于达林顿晶体管芯片的两个输出引脚的npn输出端和pnp输出端,且一组输出端对应于同一个输入端。通过该设计使本方案能够同时适用于npn输出和pnp输出。

16、在上述的信号隔离转换输出板中,npn输出端直接连接于相应的输出引脚;

17、pnp输出端通过场效应管连接于相应的输出引脚;

18、所述场效应管的栅极通过一栅极电阻连接于相应输出引脚,源极连接于相应的pnp输出端,且同时通过接地电阻连接于地端,漏极连接于输出正极端。

19、在上述的信号隔离转换输出板中,所述的输入公共端分别通过一限流电阻连接于各光耦器的输入侧一端,各输入端连接于相应光耦器的输入侧另一端;

20、各光耦器的输出侧输入端连接于输出正极端,输出侧输出端通过一限流电阻连接于相应的输入引脚。

21、在上述的信号隔离转换输出板中,各光耦器的输出侧输出端分别通过一发光二极管连接于相应的输入引脚;

22、光耦器的输出侧输入端还通过一接地电阻和发光二极管连接于地端。

23、本实用新型的优点在于:

24、1、本方案首先使用电平信号转换电路板实现信号转换,将传统的接触器转换和继电器转换替换为通过半导体进行控制,半导体没有机械触点的寿命问题且响应迅速,能够克服继电器、断路器使用过程中的寿命和响应速度慢等问题,解决了电平之间相互高速且稳定转换的问题;

25、2、本方案使用了由达林顿对实现的电平信号转换电路来对信号进行转换,具有电路结构简单,响应速度快等优点;

26、3、本方案在输入端i1、i2、i3、i4和达林顿晶体管芯片的输入引脚之间连接有光耦器oc1、oc2、oc3、oc4,对达灵顿晶体管芯片起到保护作用,保证其使用寿命;

27、4、本方案所实现的信号隔离转换输出板电路简单,接线方便,结构轻便,占用空间小,批量使用时成本有明显的降低;

28、5、本方案所实现的信号隔离转换输出板能够支持更宽的输入电压范围和输出电压范围,具有更广的应用前景;

29、6、通过输出电压的改变可适应多种使用场合,具有较高的灵活性,且输出包含了npn和pnp两种类型,能够同时适用于两种类型的输出场景,同时输入采用的是双向光耦器oc1、oc2、oc3、oc4,无需区分输入信号是npn类型还是pnp类型,故同样能够同时适用于两种类型的输入场景;

30、7、通过使用达灵顿晶体管阵列,实现了多通道集成在一个转换板上,能够同时用于多通道转换。



技术特征:

1.一种信号隔离转换输出板,其特征在于,包括由达灵顿对实现的电平信号转换电路,所述电平信号转换电路连接有输入端子台和输出端子台,且输入端子台与电平信号转换电路之间连接有隔离电路;

2.根据权利要求1所述的信号隔离转换输出板,其特征在于,所述的电平信号转换电路包括封装了至少一组达灵顿对的达林顿晶体管芯片。

3.根据权利要求2所述的信号隔离转换输出板,其特征在于,所述的隔离电路由光耦器实现;

4.根据权利要求3所述的信号隔离转换输出板,其特征在于,所述的光耦器为双向光耦器。

5.根据权利要求3所述的信号隔离转换输出板,其特征在于,所述的电平信号转换电路包括封装了至少两组达灵顿对的达林顿晶体管芯片。

6.根据权利要求3所述的信号隔离转换输出板,其特征在于,所述的电平信号转换电路包括封装了八组达灵顿对的达林顿晶体管阵列芯片。

7.根据权利要求5或6所述的信号隔离转换输出板,其特征在于,每个输入端通过相应的光耦器连接于达林顿晶体管芯片的两个输入引脚;

8.根据权利要求7所述的信号隔离转换输出板,其特征在于,npn输出端直接连接于相应的输出引脚;

9.根据权利要求3所述的信号隔离转换输出板,其特征在于,所述的输入公共端分别通过一限流电阻连接于各光耦器的输入侧一端,各输入端连接于相应光耦器的输入侧另一端;

10.根据权利要求9所述的信号隔离转换输出板,其特征在于,各光耦器的输出侧输出端分别通过一发光二极管连接于相应的输入引脚;


技术总结
本方案公开了一种信号隔离转换输出板,包括电平信号转换电路,电平信号转换电路连接有输入端子台和输出端子台,且输入端子台与电平信号转换电路之间连接有隔离电路;输入端子台包括一个用于接输入电源正极的输入公共端和至少一个用于接输入信号的输入端;输出端子台包括一个用于接输出电源正极的输出正极端,一个用于接输出电源负极的输出负极端,以及至少一个用于接输出信号的输出端。本方案使用电平信号转换电路实现信号转换,将传统的接触器转换和继电器转换替换为通过半导体进行控制,半导体没有机械触点的寿命问题且响应迅速,能够克服继电器、断路器使用过程中的寿命和响应速度慢等问题,解决了电平之间相互高速且稳定转换的问题。

技术研发人员:沈占鳌,李志彬,晏毓
受保护的技术使用者:杭州乔戈里科技有限公司
技术研发日:20231123
技术公布日:2024/7/25
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