專利名稱：開關(guān)量輸入電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種開關(guān)量輸入電路，適用于在電力系統(tǒng)變電站自動(dòng)化和工業(yè)控制自 動(dòng)化中需要多路開關(guān)量輸入的保護(hù)控制及自動(dòng)化裝置。
背景技術(shù)：
變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)開關(guān)量的輸入設(shè)備主要包括開關(guān)量輸入電路、斷路器、隔 離開關(guān)的輔助接點(diǎn)等。這些斷路器和隔離開關(guān)都處于高壓回路中，有很強(qiáng)的電磁干擾能力，所以開關(guān)量 輸入信號(hào)電路，在進(jìn)行采集之前，一般需要采用隔離處理，目前廣泛使用的隔離處理方法一 般是采用光耦實(shí)現(xiàn)光電隔離。傳統(tǒng)的開關(guān)量輸入電路如圖1所示，輸入的開關(guān)量(KINPUT)信號(hào)使光耦(Ul)長(zhǎng) 期導(dǎo)通工作，光耦副邊輸出電平信號(hào)(KI_TTL)到CPU的IO進(jìn)行采集。傳統(tǒng)的開入光耦隔 離技術(shù)，是保持整個(gè)開入回路長(zhǎng)期導(dǎo)通，CPU通過讀光耦輸出的數(shù)字電平0/1，來識(shí)別開關(guān) 量信號(hào)的狀態(tài)。隨著自動(dòng)化的技術(shù)發(fā)展，電磁兼容和防護(hù)等級(jí)要求較高的保護(hù)裝置必須采 用密封機(jī)箱，主要處理器的工作頻率越來越高，裝置的發(fā)熱很大。工作時(shí)由于開入回路長(zhǎng)期 帶電導(dǎo)通，開入回路通道數(shù)多，而且電力系統(tǒng)用戶要求開關(guān)量輸入電路必須有一定的動(dòng)作 功率，造成了發(fā)熱量大，機(jī)箱溫度很高，裝置內(nèi)部的各種器件壽命隨時(shí)間呈不同程度下降， 不利于可靠性要求很高的控制保護(hù)裝置長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，也不利于節(jié)能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有實(shí)用性的低功耗的開關(guān)量輸入電路(開入回路) 及其應(yīng)用，并可以通過CPU來控制開入(輸入)回路開通和關(guān)斷的占空比。本發(fā)明提供下述解決方案一種開關(guān)量輸入電路，包括光耦組件，光耦組件由光 耦、電阻、二極管、電容構(gòu)成，另設(shè)有高速光耦、高壓場(chǎng)效應(yīng)管或開關(guān)管及其驅(qū)動(dòng)電路；驅(qū)動(dòng) 電路連接并控制高壓場(chǎng)效應(yīng)管或開關(guān)管的開通和關(guān)斷的輸入端。光耦一輸入端連接到高壓 場(chǎng)效應(yīng)管的漏極或開關(guān)管的輸出端，高壓場(chǎng)效應(yīng)管的源極或開關(guān)管的輸入端連接到電源的 公共負(fù)端；高壓場(chǎng)效應(yīng)管的柵極或開關(guān)管的控制端接高速光耦的輸出端。本發(fā)明由光耦組件、高速光耦、高壓場(chǎng)效應(yīng)管及其驅(qū)動(dòng)電路(包括CPU)組成開關(guān) 量輸入電路。高壓場(chǎng)效應(yīng)管亦是一個(gè)開關(guān)管，亦可以用普通開關(guān)管來代替。開關(guān)量輸入電路的應(yīng)用，由光耦組件構(gòu)成開關(guān)量輸入電路，另設(shè)有高速光耦、高壓 場(chǎng)效應(yīng)管或開關(guān)管及其驅(qū)動(dòng)電路；驅(qū)動(dòng)電路連接并控制高壓場(chǎng)效應(yīng)管或開關(guān)管的開通和關(guān) 斷的輸入端。光耦一輸入端連接到高壓場(chǎng)效應(yīng)管的漏極或開關(guān)管的輸出端，高壓場(chǎng)效應(yīng)管 的源極或開關(guān)管的輸入端連接到電源的公共負(fù)端；高壓場(chǎng)效應(yīng)管的柵極或開關(guān)管的控制端 接高速光耦的輸出端。電路中另設(shè)有CPU，CPU通過IO 口連接高速光耦的輸入端(腳)，驅(qū) 動(dòng)高速光耦的開通和關(guān)斷。從而開通或切斷開關(guān)量輸入電路的供電。一般而言，開關(guān)管的輸出端與輸入端對(duì)應(yīng)著三極管開關(guān)管的集電極與發(fā)射極。
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本發(fā)明通過CPU來控制開入(輸入)回路開通和關(guān)斷的占空比，如CPU為每833US 采集一次，占空可設(shè)為5 20%，這樣開入回路導(dǎo)通的時(shí)間很短，極大的減小了開入回路功 耗較大造成的機(jī)箱溫度過高的問題。占空比最小可為5% 10%。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明提供了一種具有實(shí)用性的低功耗的開關(guān)量輸入回路及 其應(yīng)用，通過CPU驅(qū)動(dòng)電路控制高壓場(chǎng)效應(yīng)管(開關(guān)管)的開通和關(guān)斷來控制光耦的導(dǎo)通 關(guān)閉時(shí)間占空比，開入導(dǎo)通時(shí)功率可以設(shè)置很大，并且又保證整個(gè)回路發(fā)熱很小。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1為傳統(tǒng)的開入回路電路原理圖。圖2為本發(fā)明一種實(shí)施方式的開入回路電路原理圖。
具體實(shí)施例方式在傳統(tǒng)輸入(開入)回路的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的開關(guān)量的輸入回路增加了一個(gè)高壓 場(chǎng)效應(yīng)管(英文縮寫MOSFET) (Ql)及驅(qū)動(dòng)電路來實(shí)現(xiàn)多路開入回路的開通和關(guān)斷。多路開 入回路光耦的負(fù)端(即光耦A(yù)的2腳)連接到一個(gè)MOSFET (Ql)的漏極，Ql的源極連接到 開入電源的公共負(fù)端(COM)。Ql的柵極接高速光耦的4腳，CPU通過一個(gè)普通IO 口連接到 高速光耦的1腳，驅(qū)動(dòng)高速光耦的開通關(guān)斷。如圖2所示的一種開關(guān)量輸入電路，光耦A(yù)的2腳連接到高壓場(chǎng)效應(yīng)管(Ql)的漏 極，高壓場(chǎng)效應(yīng)管(Ql)的源極連接到開入電源的公共負(fù)端(COM)；高壓場(chǎng)效應(yīng)管(Ql)的柵 極接高速光耦的4腳，CPU通過一個(gè)普通的IO 口連接到高速光耦B的1腳，驅(qū)動(dòng)高速光耦 的開通和關(guān)斷。CPU使用一個(gè)IO信號(hào)經(jīng)過高速光耦隔離，然后驅(qū)動(dòng)MOSFET(Ql)來控制原邊開入回 路的開通和關(guān)斷。開入信號(hào)(INPUT+)經(jīng)過普通光耦隔離(光耦A(yù))后，輸出模擬電壓信號(hào) (AN)給CPU進(jìn)行采樣。CPU在需要采集模擬電壓信號(hào)(AN)時(shí)，控制高壓MOS管導(dǎo)通，開通 開入回路，采集模擬電壓信號(hào)，然后再控制場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)斷開，切斷開入回路?？梢酝ㄟ^CPU來控制開入回路開通和關(guān)斷的占空比，典型的如CPU為每833us采 集一次，占空比最小可為5% 10%，這樣開入回路導(dǎo)通的時(shí)間很短，極大的減小了開入回 路功耗較大造成的機(jī)箱溫度過高的問題。圖2電路中開關(guān)量輸入電路的光耦并聯(lián)電容的二極管和電阻用于吸收高壓脈沖 并保護(hù)光耦。
權(quán)利要求
開關(guān)量輸入電路，包括光耦組件，光耦組件由光耦、電阻、二極管、電容構(gòu)成，其特征是另設(shè)有高速光耦、高壓場(chǎng)效應(yīng)管或開關(guān)管及其驅(qū)動(dòng)電路；驅(qū)動(dòng)電路連接并控制高壓場(chǎng)效應(yīng)管或開關(guān)管的開通和關(guān)斷的輸入端；光耦一輸入端連接到高壓場(chǎng)效應(yīng)管的漏極或開關(guān)管的輸出端，高壓場(chǎng)效應(yīng)管的源極或開關(guān)管的輸入端連接到電源的公共負(fù)端；高壓場(chǎng)效應(yīng)管的柵極或開關(guān)管的控制端接高速光耦的輸出端。
2.由權(quán)利要求1所述的開關(guān)量輸入電路的應(yīng)用，其特征是另設(shè)有CPU，CPU通過IO口 連接高速光耦的輸入端(腳)構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)高速光耦的開通和關(guān)斷，從而開通或切斷 高壓場(chǎng)效應(yīng)管或開關(guān)管。
3.由權(quán)利要求2所述的開關(guān)量輸入電路的應(yīng)用，其特征是通過CPU來控制開入(輸 入)回路開通和關(guān)斷的占空比，占空比設(shè)為5 20%。
4.由權(quán)利要求2所述的開關(guān)量輸入電路的應(yīng)用，其特征是占空比為5% 10%。
全文摘要
開關(guān)量輸入電路，包括光耦組件，光耦組件由光耦、電阻、二極管、電容構(gòu)成，另設(shè)有高速光耦、高壓場(chǎng)效應(yīng)管或開關(guān)管及其驅(qū)動(dòng)電路；驅(qū)動(dòng)電路連接并控制高壓場(chǎng)效應(yīng)管或開關(guān)管的開通和關(guān)斷的輸入端；光耦一輸入端連接到高壓場(chǎng)效應(yīng)管的漏極或開關(guān)管的輸出端，高壓場(chǎng)效應(yīng)管的源極或開關(guān)管的輸入端連接到電源的公共負(fù)端；高壓場(chǎng)效應(yīng)管的柵極或開關(guān)管的控制端接高速光耦的輸出端。CPU通過驅(qū)動(dòng)電路控制高壓場(chǎng)效應(yīng)管的開通和關(guān)斷。通過CPU來控制光耦的導(dǎo)通關(guān)閉時(shí)間占空比，開入導(dǎo)通時(shí)功率可以設(shè)置很大，并且可以保證整個(gè)電路發(fā)熱很小。
文檔編號(hào)H03K17/785GK101964653SQ20091018179
公開日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2009年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月24日
發(fā)明者馮亞東, 劉國(guó)偉, 周強(qiáng), 張少波, 李響 申請(qǐng)人:南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司