[发明专利]隔离型数字输入电路

说明书

技术领域

本公开涉及输入电路，具体涉及一种隔离型数字输入电路。

背景技术

数字输入电路是工业控制器中常用的一种输入电路，多用于不同电压间的电气隔离和信号传输。

图1为相关技术中的数字输入电路，参照图1，数字输入电路由电阻R10、R9、滤波电容C2、光耦U4以及输出上拉电阻R11组成。光耦是模拟器件，在从关闭到开通的过程中，光耦的输出端从截止状态进入到放大状态；随着输入电压VIN的增加，输出电压VO逐渐减少到一个固定的值，此时光耦的输出端进入饱和状态。实际应用中，当输入电压VIN处于动作阈值附近时，光耦U1进入线性放大状态，输出电压VO＝VCC-B×((VIN-VF)/R10-VF/R9)，其中VCC为控制电压，VF为光耦U4内发光二极管两端的电压，B为光耦的放大系数。如果输出电压VO已给定，那么输入电压VIN＝(VCC-VO)/B×R10+VF+VF×R10/R9。

但是，由于制造的原因，光耦的放大系数B很难保证完全一致，并且光耦内发光二极管两端的电压VF随着温度和电流会产生变化，因此很难精确地确定出输入电压VIN的动作阈值，当输入电压VIN处于动作阈值附近时，光耦进入线性放大区间，光耦内的发光二极管电压随输入电压变化，输出电压VO线性变化，输出逻辑状态不确定，开关速度慢。

发明内容

本公开的目的是提供一种隔离型数字输入电路，该隔离型数字输入电路实现了输入电压的动作阈值的精确设置，避免了输入电压的动作阈值受光耦特性的影响。

为了实现上述目的，本公开提供一种隔离型数字输入电路，包括：输入电压阈值设定电路、光耦驱动电路及光耦隔离电路；

其中，所述输入电压阈值设定电路用于根据输入电压产生输入至所述光耦驱动电路的第一电压；

所述光耦驱动电路用于根据所述第一电压与电压比较器内置参考电压的比较结果控制所述光耦的通断；

所述光耦隔离电路用于不通电压间的电气隔离和信号传输，并产生输出电压。

所述输入电压阈值设定电路包括第一电阻R1、第二电阻R2及滤波电容，所述第一电阻R1和所述第二电阻R2串联，所述滤波电容C1和所述第二电阻R2并联；

所述光耦驱动电路包括串联的第三电阻R3、第四电阻R4及电压比较器，所述第三电阻R3和所述第四电阻R4用于为所述电压比较器提供工作电源，并且所述第三电阻R3在光耦U1开通时限制所述光耦U1的输入电流；所述电压比较器的输入脚R连接至所述第一电阻R1和所述第二电阻R2之间，所述电压比较器的A脚接地；

所述光耦隔离电路包括光耦U1和第五电阻R5，所述光耦U1的输入端与所述电压比较器的K脚连接，所述光耦U1的输出端与所述第五电阻R5连接。

所述电压比较器用于比较所述第一电压和所述电压比较器内置参考电压，当所述第一电压不低于所述内置参考电压时，所述电压比较器的K脚和A脚导通，使得所述光耦U1导通；当所述第一电压低于所述电压比较器内置参考电压时，所述电压比较器的K脚和A脚不导通，使得所述光耦U1关闭。

所述电压比较器为可控精密稳压源TL431。

可选的，所述输入电压阈值通过以下公式计算：

VIN＝V1×(R1+R2)/R2

其中，VIN为所述输入电压，V1为所述第一电压，R1为所述第一电阻R1的阻值，R2为所述第二电阻R2的阻值。

可选的，所述输入电压的动作阈值为当所述第一电压与所述电压比较器内置参考电压相等时计算得出的电压值。

通过上述技术方案，本公开通过电压比较器设定输入电压的动作阈值及控制光耦的通断，使得在输入电压的动作阈值附近，光耦处于放大状态的时间缩短，开关速度更快，实现了输入电压的动作阈值的精确设置，避免了输入电压的动作阈值受光耦特性的影响。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是相关技术中的数字输入电路。

图2是根据一示例性实施例示出的一种隔离型数字输入电路的框图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种隔离型数字输入电路的框图。

图4是根据一示例性实施例示出的电压比较器(可控精密稳压源TL431)的框图。

具体实施方式