220V交流供电型卡装式信号隔离器制造技术

一种２２０Ｖ交流供电型卡装式信号隔离器，包括电源电路、直流－交流电源转换电路、输入输出信号转换电路；输入输出信号转换电路设有相互隔离的两路输出；电源电路为２２０ＶＡＣ供电稳压电源电路，变压器Ｔ↓［１］设有两个相互隔离的次级绕组，这两个次级绕组经整流滤波后输出２０Ｖ和１２Ｖ隔离直流电压分别为两路输出电路提供供电电源，另２０Ｖ还给直流－交流电源转换器进行供电；输入输出信号转换电路的电流互感器Ｔ↓［３］设有两个次级绕组，取出两组信号分别送由运放块、三极管组成的两路高输入阻抗跟随器输出电路的运放块正向输入端。本实用新型专利技术电路简单、由交流电直接单独供电，并且两路输出之间相互隔离。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电子仪表，特别是一种信号隔离器。
技术介绍
信号隔离器是电动单元组合仪表中的一个单元，在工业控制自动化系统中的作用是将输入的4～20mA(或1～5V DC)信号经隔离转换成与之对应的4～20mA和1～5V DC信号的一种仪表。卡装式信号隔离器因体积小而替代了架装式信号隔离器。国家标准中，工业控制自动化仪表的供电电源为24V DC，采用由系列产品电源箱将220V交流电压转换为24V DC供数个信号隔离器使用。如果电源箱因某种原因出现故障，其供电的数个信号隔离器将都停止工作，造成自动化控制系统发出链锁反应。信号隔离器输出的1～5V DC信号是用250Ω电阻串联在4～20mA电流回路中，因此相互关联。如果输出的两路信号同时使用并且其中一路受信仪表存在不稳定因素，另一路受信仪表将被干扰。
技术实现思路
本技术的目的就是为了解决以上问题而提供一种电路简单、由交流电直接单独供电并且两路输出之间相互隔离的220V交流供电型卡装式信号隔离器。本技术的技术方案是这样得以实现的一种220V交流供电型卡装式信号隔离器，包括电源电路、直流——交流电源转换电路、输入输出信号转换电路；其特点是输入输出信号转换电路设有相互隔离的两路输出；电源电路为220V AC供电稳压电源电路，它包括整流桥堆D1及滤波电解电容C3将220V交流输入整流为直流高压后接变压器T1的初级绕组1端，变压器T1的初级绕组2端接由TOP22x构成的三端器件N1的电源端，变压器T1的初级绕组上端接稳压二极管D2的正极，二极管D2的负极接二极管D3的负极，二极管D3的正极接变压器T1的初级绕组2端；变压器T1偏置绕组的4端接二极管D6正极，二极管D6的负极串接电容C9后接偏置绕组的3端且接初级地，二极管D6的负极还接至光耦U1的次级集电极端，光耦U1的次级发射极端接至三端器件N1的控制脚，在三端器件N1的控制脚与接地脚间并接有电阻R1与电容C4串联支路；变压器T1的次级绕组的6端接二极管D5的正极，二极管D5的负极接电解电容C8正极，电容C8负极接变压器T1的次级绕组5端且接次级地，在电容C8两端并接有电阻R2与稳压二极度管D7的串联支路，稳压二极管D7的正极接次级地，负极接光耦U1的初级发光二极管负极，电容C8两端还并接有电感L3与电解电容C11的串联支路，电容C11两端为20V直流电压输出端，为后级的直流——交流电源转换器提供工作电源，光耦U1的初级发光二极管正极串联电阻R3后接电容C11正极，在初级地与次级地间接有电容C5，变压器T1还设有另一个相互隔离的次级绕组，这个次级绕组经整流二极管D4、滤波电容C6、C7、电感L2输出12V直流电压为第二路输出电路提供供电电源；输入输出信号转换电路的电流互感器T3增有一个次级绕组取信号送由运放块IC3、三极管BG5组成的第二路输出电路运放块IC3的正向输入端。由于本技术将信号隔离器供电单独化，将220V交流电直接供给每一个单独信号隔离器，如果某一台信号隔离器出现故障只是一个点，其影响面非常小；另外本技术将信号隔离器的两路输出之间实现隔离。由于本技术仅增加由TOP22x系列开关电源专用集成电路为主要器件，配以变压器T1、电流互感器T3和相关器件，将220V交流电在本信号隔离器内部转换成直流电压供电，故电路简单可靠。附图说明图1是本技术的电路图。图中C1～C18——电容 L1～L2——电感 D1——整流桥堆 D2、D7——稳压二极管 D3、D4、D5、D6、D8～D16——二极管 T1、T2、T3——变压器 N1——TOP22x三端器件 R1～R14——电阻 U1——光耦BG1～BG5——NPN晶体三极管 IC1～IC3——运放块 W1、W2——电位器具体实施方式从图1可见，本技术由三部分组成220V AC供电稳压电源电路、直流——交流电源转换器电路和输出电路；220V AC供电稳压电源电路是将220V AC变为20V DC电源给直流——交流电源转换器供电，直流——交流电源转换器电路是现有技术，输出电路为2个相同的电流输出电路。220V交流电经整流桥堆D1整流和电容C3滤波，产生用于变压器T1初级绕组的高压直流电。变压器初级绕组的另一端由TOP22x三端器件N1内集成的高压场效应管驱动。TOP22x三端器件是具有自偏置和自保护、电流线性控制占空比的变换器，在正常工作情况下，内部输出端的占空比随控制脚电流增长而线性地减小。二极管D2和D3用于钳制由变压器漏感产生的脉冲前沿电压尖峰。变压器T1的次极绕组经二极管D5、电容C8、电感L3和电容C11整流滤波后，产生20V直流输出电压。为改善轻负载时的负载调整率，用电阻R2和二极管D7为20V输出提供一个预负载。偏置绕组经二极管D6和电容C9整流滤波产生三端器件N1的偏置电压。由初级绕组漏极端的高压开关波形和变压器初级与次极间分布电容产生的共模发射电流被电感L1和安全电容C5、C10所衰减。由初级电流波形中的梯形或三角形的基波和谐波产生的差模发射电流通过电感L1的漏感被电容C1与C3衰减。电容C9滤掉TOP22x控制极上的驱动电流尖峰，并且由电阻R1、电容C4的时间常数决定自动重新启动频率。为了使直流工作电压稳定和保证自动化系统的安全，本仪表采用光偶U1将二极管D5整流后的电压取样反馈到TOP22x的控制极。变压器T1还设有另一个次级绕组为运放块IC3、NPN晶体三极管BG5供电，电流互感器T3增加一个取第二路输出信号的次级绕组。变压器T1的次级绕组的8端接二极管D4的正极，二极管D4的负极接电解电容C7正极，电容C7负极接变压器T1的次级绕组7端，电容C7两端并接有电感L2与电解电容C6的串联支路，电容C7两端为12V直流电压输出端，为IC3、BG5提供工作电源。电流互感器T3的另一个次级绕组5端接二极管D16的正极，二极管D16的负极接电解电容C17正极，电容C17负极接电流互感器T3的次级绕组4端并且接变压器T1的次级绕组7端，电容C17两端并接有电位器W2与电阻R12的串联支路，电位器W2的中心端接运放块IC3的正向输入端。20V直流电压给直流-交流电源转换器供电，直流-交流电源转换器是磁偶合的多谐振荡器，由晶体管BG1、BG2、电阻R4、R5、R6、R7、二极管D8、电容C12和变压器T2组成。产生的方波经变压器T2的次极输出，次极输出电压经由二极管D10、D11、D12、D13组成的桥式电路整流和电容C13、C15滤波之后为信号输入转换运放块IC1提供一个隔离工作电源，电源电压约为±12V。IC1的输入为4～20mA直流电流信号，如果输入信号为1～5V直流电压信号可去掉R14250Ω电阻。IC1将输入信号转为电流由电流互感器T3初级的中心抽头2端经BG4流向T2次级即信号地。二极管D9、D14还成为二极管调制器，流经BG4的电流被调制成方波，交替地通过电流互感器T3初级绕组。电流互感器T3次级两个相同绕组产生的交变信号，一路由二极管D15整流电容C16滤波，电位器W1与电阻R11串接在电容C16两端，另一路由二极管D16整流电容C17滤波，电位器W2与电阻R12串接在电容C17两端，电位器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种２２０Ｖ交流供电型卡装式信号隔离器，包括电源电路、直流－交流电源转换电路、输入输出信号转换电路；其特征在于：输入输出信号转换电路设有相互隔离的两路输出；电源电路为２２０ＶＡＣ供电稳压电源电路，它包括：整流桥堆（Ｄ↓［１］）及滤波电解 电容（Ｃ↓［３］）将２２０Ｖ交流输入整流为直流高压后接变压器（Ｔ↓［１］）的初级绕组（１）端，变压器（Ｔ↓［１］）的初级绕组（２）端接由ＴＯＰ２２ｘ构成的三端器件（Ｎ↓［１］）的电源端，变压器（Ｔ↓［１］）的初级绕组上端接稳压二极管（Ｄ↓［２］）的正极，二极管（Ｄ↓［２］）的负极接二极管（Ｄ↓［３］）的负极，二极管（Ｄ↓［３］）的正极接变压器（Ｔ↓［１］）的初级绕组（２）端；变压器（Ｔ↓［１］）偏置绕组的（４）端接二极管（Ｄ↓［６］）正极，二极管（Ｄ↓［６］）的负极串接电容（Ｃ↓［９］）后接偏置绕组的（３）端且接初级地，二极管（Ｄ↓［６］）的负极还接至光耦（Ｕ↓［１］）的次级集电极端，光耦（Ｕ↓［１］）的次级发射极端接至三端器件（Ｎ↓［１］）的控制脚，在三端器件（Ｎ↓［１］）的控制脚与接地脚间并接有电阻（Ｒ↓［１］）与电容（Ｃ↓［４］）串联支路；变压器（Ｔ↓［１］）的次级绕组的（６）端接二极管（Ｄ↓［５］）的正极，二极管（Ｄ↓［５］）的负极接电解电容（Ｃ↓［８］）正极，电容（Ｃ↓［８］）负极接变压器（Ｔ↓［１］）的次级绕组（５）端且接次级地，在电容（Ｃ↓［８］）两端并接有电阻（Ｒ↓［２］）与稳压二极度管（Ｄ↓［７］）的串联支路，稳压二极管（Ｄ↓［７］）的正极接次级地，负极接光耦（Ｕ↓［１］）的初级发光二极管负极，电容（Ｃ↓［８］）两端还并接有电感（Ｌ↓［３］）与电解电容（Ｃ↓［１１］）的串联支路，电容（Ｃ↓［１１］）两端为２０Ｖ直流电压输出端，为后级的直流－交流电源转换器提供工作电源，光耦（Ｕ↓［１］）的初级发光二极管正极串联电阻（Ｒ↓［３］）后接电容（Ｃ↓［１１］）正极，在初级地与次级地间接有电容（Ｃ↓［５］），变压器（Ｔ↓［１］）还设有另一个相互隔离的次级绕组，这个次级绕组经整流二极管（Ｄ↓［４］）、滤波电容（Ｃ↓［６］）、（Ｃ↓［７］）、电感（Ｌ↓［２］）输出１２Ｖ直流电压为第二路输出电路提供供电电源；输入输出信号转换电路的电流互感器（Ｔ↓［３］）增有一个次级绕组取信号送由运放块（ＩＣ３）、三极管（ＢＧ５）组成的第二路输出电路运放块（ＩＣ３）的正向输入端。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘新普，
申请(专利权)人：刘新普，
类型：实用新型
国别省市：34[中国|安徽]