[发明专利]一种直流正负双极信号隔离转换的方法及其电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种信号处理方法及其电路，尤其涉及一种直流正负双极信号隔 离转换的方法及其电路。

背景技术

在工业控制领域，利用直流正负双极信号作为电压驱动信号很普遍，例如 PLC、发送器、电机控制等。在实际应用中，为了有效的抑制控制设备与执行设 备之间共模噪声、公共地干扰以及实现控制设备接口与执行设备接口的信号匹配 及阻抗匹配，通常将直流正负双极信号进行有效的隔离并转换，以实现以上目的。

现有技术中直流正负双极信号的隔离转换实现方法通常是：先通过加法电路 将双极信号变为单极信号，再通过MOS管或三极管进行斩波逆变为交流，通过 变压器磁电隔离后，整流输出为单极信号，再通过加法电路将单极信号还原为双 极信号。此实现方法由于受MOS管或三极管等单向开关器件的限制，使得双极 信号必须先转换为单极信号后才能进行斩波逆变，隔离后还必须将单极信号还原 为双极信号。此实现方法不仅电路结构复杂，且加法电路中引入的参考电压基准 的精度及温度漂移系数会直接影响信号转换的精度及温度漂移系数。

发明内容

本发明目的在于提供一种直流正负双极信号隔离转换的方法，该方法大大提 高了信号转换的转换精度和减少温度漂移系数。

本发明的另一个目的在于提供实现上述方法的直流正负双极信号隔离转换 电路。

本发明的目的可以通过以下方案实现：一种直流正负双极信号隔离转换的方 法，其特征在于，在连接隔离藕合变压器初级的直流正负双极信号输入回路中设 置一个双向开关器件，在连接隔离藕合变压器次级的直流正负双极信号输出回路 中也同样设置一个双向开关器件；通过两组同步脉冲信号，分别控制两个双向开 关器件常闭或常开之间的同步切换，以此实现直流正负双极输入信号的斩波逆 变，斩波逆变后的信号经过变压器隔离耦合输出，完成直流正负双极信号的隔离 转换。

为了减少开关电路中导通电阻对直流正负双极信号的影响，在直流正负双极 信号斩波逆变前，先进行电压-电流变换，将输入的直流正负双极电压信号变换 为直流正负双极电流信号；同时在隔离耦合输出后，再将直流正负双极电流信号 转化为直流正负双极电压信号输出。

本发明所述隔离藕合变压器的初次级为等匝数绕制；所述两组同步脉冲信号 经过隔离后同步输出。

本发明所述双向开关器件选用单刀双掷模拟开关、单刀单掷模拟开关或者 多选一模拟开关。

本发明的另一目的通过以下技术措施实现，一种直流正负双极信号隔离转换 电路，包括初次级等匝数的隔离耦合变压器，用于隔离耦合直流正负双极信号； 隔离同步脉冲发生电路，用于输出两路隔离同步脉冲驱动控制信号；第一双向开 关器件；第二双向开关器件；其中隔离耦合变压器的初级绕组与第一双向开关器 件连成输入回路，第一双向开关器件的常闭端和常开端分别连接初次绕组的两 端，直流正负双极输入信号连接初次绕组的中间抽头，第一双向开关器件的公共 端连接直流正负双极输入信号的参考端；隔离耦合变压器的次级绕组与第二双向 开关器件连成输出回路，第二双向开关器件的常闭端和常开端分别连接次级绕组 的两端，次级绕组的中间抽头连接直流正负双极信号输出端，第二双向开关器件 的公共端连接直流正负双极输出信号的参考端；隔离同步脉冲发生电路的两路输 出分别连接两个双向开关器件的驱动控制端；通过两组同步脉冲信号，分别控制 两个双向开关器件常闭或常开之间的同步切换，以此实现直流正负双极输入信号 的斩波逆变，斩波逆变后的信号经过变压器隔离耦合输出，完成直流正负双极信 号的隔离转换。

为了减少开关电路中导通电阻对直流正负双极信号的影响，本发明所述输入 回路中还设置输入信号处理单元，用于将直流正负双极电压输入信号转换成直流 正负双极电流信号；所述输出回路中还设置输出信号处理单元，用于将直流正负 双极电流信号还原为直流正负双极电压信号输出；所述的直流正负双极信号连 接输入信号处理单元的输入端，输入信号处理单元的输出端连接变压器初级绕组 的中间抽头，输入信号处理单元的参考端连接第一双向开关器件的公共端和直流 正负双极输入信号的参考端；所述变压器次级绕组的中间抽头连接输出信号处理 单元的输入端，输出信号处理单元的输出端连接直流正负双极信号输出端，输出 信号处理单元的参考端连接第二双向开关器件的公共端和直流正负双极输出信 号的参考端。