[实用新型]信号隔离和转换电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种信号隔离和转换电路，特别是带浪涌保护和本安防爆功能的信号隔离和转换电路，适用于本安防爆场合的过程测量和控制系统。

背景技术

本安防爆场合的测量控制系统中的电子设备的过电压保护越来越受到重视，因为由雷击引起的电压浪涌使电子设备损坏而导致整个系统失效造成的经济损失非常大。这是由于电子元件供电电压越来越低，测控系统中设备集成度和灵敏度的提高，使其耐过压冲击能力降低所致。

目前，在本安防爆场合应用的测量控制系统为了防止雷击感应过电压造成电子设备损坏，通常需采用在安全栅前面增加浪涌保护器，这样使现场接线和成本增加。

另外，某些现场传感器和电子测量设备要求与控制室设备隔离，如果不隔离可能会因两地相距较远使信号参考点之间产生电位差，这样将形成接地环路，造成信号传输失真。

发明内容

本实用新型是针对现在本安防爆系统中安全栅不具有浪涌保护功能并且设备成本高的问题而提出一种低成本、高性能、一体化带浪涌保护和本安防爆功能的信号隔离和转换电路。

本实用新型的技术方案为：一种信号隔离和转换电路，包括浪涌保护电路、本安限能电路、信号调制电路、隔离变压器、信号解调和输出电路、电源调制电路和整流电路，电源分别通过电源调制电路和整流电路，得到所需电源给各个电路供电，输入电压/电流信号首先进入浪涌保护电路，再经本安限能电路连接信号转换和调制电路，调制后的信号经隔离变压器耦合到输出端，经信号解调电路和输出电路输出。

所述浪涌保护电路包括三端气体放电管、解耦电阻、瞬态电压抑制二极管，信号两端并接三端气体放电管，用作粗保护，信号两端分别经过两个解耦电阻后，并接瞬态电压抑制二极管，用做细保护，浪涌保护电路采用二级保护。

所述本安限能电路包括电阻、齐纳管、保险丝，输入信号经过电阻，用于限制到危险区电流，并联齐纳管，用于限压，输出端通过保险丝用于保护齐纳管。

本实用新型的有益效果在于：在一个模块内实现浪涌保护功能、本安防爆功能、信号隔离传输功能。与通常分体浪涌保护功能和本安防爆功能应用比较，可实现高性能、低成本、减少安装空间和接线工作量，适用于本安防爆测量和控制系统信号的浪涌保护、隔离和传输。

附图说明

图1是本实用新型信号隔离和转换电路原理框图；

图2是本实用新型中浪涌保护电路原理图；

图3是本实用新型中本安限能电路原理图；

图4是本实用新型中信号转换调制、隔离、解调原理图。

具体实施方式

图1是本实用新型信号隔离和转换原理框图。它主要包括浪涌保护电路1、本安限能电路2、信号转换调制电路3、隔离变压器5、信号解调电路6、输出电路7、电源调制电路9和电源整流电路4、8。信号回路为输入电流/电压信号接至浪涌保护电路1，通过浪涌保护电路1输出接到本安限能电路2，然后由信号转换调制电路3调制成交流经隔离变压器5耦合传送到输出侧，由信号解调电路6转换成直流信号经输出电路7输出，电源回路为电源经过电源调制电路9后通过变压器得到两路所需电压，再分别经过整流电路4、8整流，一路为本安限能电路2和信号转换调制电路3供电，另一路为信号解调电路6和输出电路7供电。

如图2是浪涌保护电路1原理图，输入信号两端并接GDT1三端气体放电管，用作粗保护，信号两端分别经过R1、R2解耦电阻，并联接TVS1瞬态电压抑制二极管，用做细保护，浪涌保护电路采用二级保护。

图3是本安限能电路2原理图，输入信号经过R30，用于限制到危险区电流，并联齐纳管Z1，用于限压，输出端通过保险丝F1用于保护齐纳管Z1。

图4包括信号转换调制电路3、隔离电路5、信号解调电路6，输入信号经浪涌保护电路1、本安限能电路2送到图4所示电路，由T2、T3构成模拟开关在同步信号控制下交替导通，将直流输入信号调制成交流信号，再利用互感器原理，经隔离变压器5耦合到输出侧。同样在输出侧由T4、T5构成的模拟开关在同步信号控制下交替导通，将交流信号解调成直流后经输出电路输出。