一種低功耗的光電隔離輸入采集電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種低功耗的光電隔離輸入采集電路，包括串接在光電隔離輸入采集電路的輸入端的限流控制電路，限流控制電路的限流電流值等于光電隔離輸入采集電路的啟動電流，限流控制電路限定光電隔離輸入采集電路的輸入電流不大于啟動電流。本實(shí)用新型能夠有效降低光電隔離輸入采集功耗達(dá)35％至70％，而且設(shè)計(jì)成本也較低，具有良好的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種低功耗的光電隔離輸入采集電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種光電隔離輸入采集電路，尤其是一種具有低功耗性能的光電隔離輸入采集電路。

【背景技術(shù)】
[0002]電力系統(tǒng)二次設(shè)備需要對一次設(shè)備中的電力開關(guān)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行采集，采集的方法通常采用光電隔離輸入電路將開關(guān)量經(jīng)電氣隔離轉(zhuǎn)化為二次設(shè)備所能識別的數(shù)字信號。為了高可靠性(尤其是高壓保護(hù)設(shè)備)，通常用本設(shè)備的直流供電電源作為開關(guān)量的輸入電源(我國電力系統(tǒng)二次設(shè)備的供電電源大多為220V直流)，對于有些二次設(shè)備所采集的數(shù)量可達(dá)100-200個點(diǎn)，假設(shè)每路額定電流為2mA，則功耗達(dá)44-88W，這對于靠自然散熱(電力系統(tǒng)的要求)的設(shè)備而言是極為不利的。
[0003]依據(jù)電力系統(tǒng)對開關(guān)量采集的要求，啟動電壓要小于70%的額定電壓，返回電壓要大于55%的額定電壓，故廠家一般采用62.5%的額定電壓作為啟動和返回的零界點(diǎn)。為了保證在零界點(diǎn)上光耦的可靠導(dǎo)通，必須要在采集回路中維持一定的電流，即為啟動電流，而在達(dá)到額定電壓時(shí)電流至少可達(dá)1.6倍的啟動電流，電流增加了至少60%，即功耗也就增加了至少60%，這個對設(shè)備的散熱是不利的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的光電隔離輸入采集電路在輸入電壓超過啟動電壓繼續(xù)增大時(shí)，輸入電流也隨之增大，從而造成光電隔離輸入采集電路的功耗也隨之增大。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種低功耗的光電隔離輸入采集電路，包括串接在光電隔離輸入采集電路的輸入端的限流控制電路，限流控制電路的限流電流值等于光電隔離輸入采集電路的啟動電流，限流控制電路限定光電隔離輸入采集電路的輸入電流不大于啟動電流。
[0006]采用限流控制電路實(shí)時(shí)檢測光電隔離輸入采集電路的輸入電流，若輸入電流達(dá)到啟動電流，則限流控制電路限定光電隔離輸入采集電路的輸入電流為啟動電流大小，從而有效防止輸入電流隨著輸入電壓的增大而增大，實(shí)現(xiàn)降低光電隔離輸入采集電路功耗的目的。
[0007]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步限定方案，限流控制電路包括三端可調(diào)恒流元件和調(diào)節(jié)電阻，三端可調(diào)恒流元件的輸入端和輸出端按電流正方向串接在光電隔離輸入采集電路的輸入端，調(diào)節(jié)電阻的兩端分別與三端可調(diào)恒流元件的調(diào)節(jié)端和輸出端相連，調(diào)節(jié)電阻的阻值與三端可調(diào)恒流元件的限流電流值相對應(yīng)?？蓪φ{(diào)節(jié)電阻的阻值進(jìn)行設(shè)定，從而滿足不同光電隔離輸入采集電路的啟動電流要求。
[0008]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)方案，限流控制電路的輸入端還串接了一個或多個同樣的限流控制電路。采用兩個或多個相同的限流控制電路串接在光電隔離輸入采集電路的輸入端，能夠有效增強(qiáng)輸入的額定電壓較大時(shí)的限流效果，提高前向耐壓性。
[0009]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)方案，限流控制電路還包括一個穩(wěn)壓二極管，穩(wěn)壓二極管的正極與三端可調(diào)恒流元件的輸出端相連，穩(wěn)壓二極管的負(fù)極與三端可調(diào)恒流元件的輸入端相連。采用穩(wěn)壓二極管能夠?qū)θ丝烧{(diào)恒流元件進(jìn)行過壓保護(hù)。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果在于:采用限流控制電路實(shí)時(shí)檢測光電隔離輸入采集電路的輸入電流，若輸入電壓大于等于啟動電壓，則限流控制電路限定光電隔離輸入采集電路的輸入電流為啟動電流大小，從而有效防止輸入電流隨著輸入電壓的增大而增大，實(shí)現(xiàn)降低光電隔離輸入采集電路功耗的目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為本實(shí)用新型的雙限流電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3為一種前端輸入采集回來結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖4為另一種前端輸入采集回來結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]如圖1所示，本實(shí)用新型的低功耗的光電隔離輸入采集電路包括串接在光電隔離輸入采集電路的輸入端的限流控制電路，限流控制電路的限流電流值Iset等于光電隔離輸入采集電路的啟動電流，限流控制電路限定光電隔離輸入采集電路的輸入電流不大于啟動電流。
[0016]采用限流控制電路實(shí)時(shí)檢測光電隔離輸入采集電路的輸入電流，若輸入電流大于等于啟動電流，則限流控制電路限定光電隔離輸入采集電路的輸入電流為啟動電流大小，從而有效防止輸入電流隨著輸入電壓的增大而增大，實(shí)現(xiàn)降低光電隔離輸入采集電路功耗的目的。
[0017]如圖1和2所示，限流控制電路包括三端可調(diào)恒流元件和調(diào)節(jié)電阻Rset，三端可調(diào)恒流元件的輸入端和輸出端按電流正方向串接在光電隔離輸入采集電路的輸入端，可以采用LM134作為三端可調(diào)恒流元件，調(diào)節(jié)電阻Rset的兩端分別與三端可調(diào)恒流元件的調(diào)節(jié)端和輸出端相連，調(diào)節(jié)電阻Rset的阻值與三端可調(diào)恒流元件的限流電流值Iset相對應(yīng)，若以LMl34作為三端可調(diào)恒流元件，則Rset = 67.7/ISET (Rset單位為K Ω，Iset單位為mA)。可對調(diào)節(jié)電阻Rset的阻值進(jìn)行設(shè)定，從而滿足不同光電隔離輸入采集電路的啟動電流要求。
[0018]為了進(jìn)一步提高電路的前向耐壓性，限流控制電路的輸入端還串接了一個同樣的限流控制電路。采用兩個相同的限流控制電路串接在光電隔離輸入采集電路的輸入端，能夠有效增強(qiáng)輸入的額定電壓較大時(shí)的限流效果，提高了 +Vin至Vinl的前向耐壓性。
[0019]為了實(shí)現(xiàn)對三端可調(diào)恒流元件進(jìn)行過壓保護(hù)，限流控制電路還包括一個穩(wěn)壓二極管D1，穩(wěn)壓二極管Dl的正極與三端可調(diào)恒流元件的輸出端相連，穩(wěn)壓二極管Dl的負(fù)極與三端可調(diào)恒流元件的輸入端相連。對于LM134(前向耐壓為40V)作為三端可調(diào)恒流元件的電路而言，穩(wěn)壓二極管Dl的穩(wěn)壓值可選為36V。采用穩(wěn)壓二極管Dl能夠?qū)θ丝烧{(diào)恒流元件進(jìn)行過壓保護(hù)。
[0020]如圖1-4所示，現(xiàn)有的光電隔離輸入采集電路一般由前端輸入采集回路和光電隔離器組成。其中，前端輸入采集回路一般有兩種典型電路，如圖3所示，一種前端輸入采集回路由電阻Rl和穩(wěn)壓二極管D2串聯(lián)構(gòu)成，該電路結(jié)構(gòu)較為簡單，但功耗比較大，在該電路的輸入端串接限流控制電路后，可使功耗在額定電壓輸入時(shí)降低至少70% ;如圖4所示，另一種，前端輸入采集回路由電阻R1、電阻R2和穩(wěn)壓二極管D2組成，電阻Rl的一端連接+Vin，另一端分別與電阻R2的一端以及穩(wěn)壓二極管D2的負(fù)極相連，電阻R2的另一端再與-Vin相連，在該電路的輸入端串接限流控制電路后，可使功耗降低至少35%。
[0021]本實(shí)用新型的降低光電隔離輸入采集電路功耗的電路在工作時(shí)，設(shè)定限流控制電路包括以LM134作為三端可調(diào)恒流元件和以Rset作為調(diào)節(jié)電阻，將該限流控制電路串接到光電隔離輸入米集電路的輸入端時(shí)，其輸入電流仍然受控于外部的輸入電壓。當(dāng)外部的輸入電壓提高時(shí)，輸入電流也相應(yīng)的提高，一旦達(dá)到限流控制電路設(shè)定的Iset時(shí)，即光電隔離輸入采集電路的啟動電流，電流將不再繼續(xù)隨外部輸入電壓的提高而提高，起到限流的作用；當(dāng)外部的輸入電壓達(dá)到或超過啟動電壓(實(shí)際的啟動電壓要比原電路的啟動電壓略高約IV，對于高的啟動電壓(>48V))運(yùn)用而言，此對啟動電壓的變化影響較小，可忽略)時(shí)，限流控制電路將發(fā)揮作用，限制電流在啟動電流上，并維持啟動狀態(tài)直至外部的輸入電壓減少到低于啟動電壓時(shí)。
[0022]以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征及優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種低功耗的光電隔離輸入采集電路，其特征在于，包括光電隔離輸入采集電路以及串接在光電隔離輸入采集電路的輸入端的限流控制電路，所述限流控制電路的限流電流值等于光電隔離輸入采集電路的啟動電流，所述限流控制電路限定光電隔離輸入采集電路的輸入電流不大于啟動電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗的光電隔離輸入采集電路，其特征在于，所述限流控制電路包括三端可調(diào)恒流元件和調(diào)節(jié)電阻，所述三端可調(diào)恒流元件的輸入端和輸出端按電流正方向串接在光電隔離輸入采集電路的輸入端，所述調(diào)節(jié)電阻的兩端分別與三端可調(diào)恒流元件的調(diào)節(jié)端和輸出端相連，所述調(diào)節(jié)電阻的阻值與三端可調(diào)恒流元件的限流電流值相對應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗的光電隔離輸入采集電路，其特征在于，所述限流控制電路的輸入端還串接了 一個或多個同樣的限流控制電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低功耗的光電隔離輸入采集電路，其特征在于，所述限流控制電路還包括一個穩(wěn)壓二極管，所述穩(wěn)壓二極管的正極與三端可調(diào)恒流元件的輸出端相連，所述穩(wěn)壓二極管的負(fù)極與三端可調(diào)恒流元件的輸入端相連。
【文檔編號】H02H9/02GK203933592SQ201420379622
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】張廣明, 劉涅煊, 梅磊, 歐陽慧珉, 鄧歆 申請人:南京工業(yè)大學(xué)