[发明专利]光耦隔离线性检测电路及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及隔离检测电路，尤其涉及一种用普通光耦实现信号隔离的精确线性检测电路及其实现方法。

背景技术

控制电路在涉及危险电压和安全电压的应用场合，需要将被测信号同控制电路进行安全隔离。在工程应用领域，经常会出现如下情况：MCU在隔离电路的一侧，被测信号在隔离电路的另一侧。尽管业界有高性能的线性隔离光耦、隔离运算放大器、高速光耦等方案供选择，但这些方案的共同问题是成本高昂。业内亟需开发一种低成本的隔离线性检测电路及其实现方法。

发明内容

本发明是要解决现有技术中隔离线性检测电路结构复杂、成本高的问题，提出一种结构简单、成本低的隔离线性检测电路及其实现方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是设计一种光耦隔离线性检测电路，其包括：信号调理模块，连接被测信号，用以将被测信号调理成适当幅值的电压信号；三角波发生模块，用以发生三角波基准信号；PWM信号发生模块，连接所述信号调理模块和三角波发生模块，将所述电压信号与三角波基准信号进行比较生成PWM信号；光耦隔离模块，输入侧连接所述PWM信号发生模块，输出侧传输隔离后的PWM信号；数模转换模块，连接所述光耦隔离模块的输出侧，将隔离后的PWM信号转换为模拟信号并输出；电源模块，用以向各模块提供电源。

所述信号调理模块包括：第一和第二运算放大器，其中第一运算放大器的同相输入端接第一电阻和第一电容的一端，第一电阻的另一端接所述被测信号，第一电容的另一端接地，第一运算放大器的反相输入端接第一运算放大器的输出端和第二电阻的一端，第二电阻的另一端接第三电阻和第二电容的一端，第二电容的另一端接地，第三电阻的另一端接第三电容、第四电阻和第五电阻的一端，第三电容和第四电阻的另一端接地，第五电阻的另一端接第二运算放大器的同相输入端，第二运算放大器的反相输入端接第六电阻和第七电阻的一端，第六电阻的另一端接地，第七电阻的另一端接第二运算放大器的输出端和第八电阻的一端，第八电阻的另一端输出所述电压信号。

所述三角波发生模块包括：第三和第四运算放大器，其中第三运算放大器反相输入端接第十六电阻、第十七电阻、第十电容、第十一电容的一端，第十六电阻的另一端接电源，第十七电阻和第十一电容的另一端接地，第十电容的另一端接第三运算放大器同相输入端、第十八电阻和第二十电阻的一端，第十八电阻的另一端接第三运算放大器输出端、第十九电阻和第二十三电阻的一端，第十九电阻的另一端接电源，第二十电阻另一端接第四运算放大器的输出端、第二十四电阻和第十四电容的一端，第二十三电阻的另一端接第十三电容的一端、第四运算放大器的反相输入端、第十四电容的另一端，第四运算放大器的同相输入端接第二十一电阻、第二十二电阻、第十二电容的一端和第十三电容的另一端，第二十一电阻的另一端接电源，第二十二电阻和第十二电容的另一端接地，第二十四电阻的另一端接第十五电容的一端并送出所述三角波基准信号，第十五电容的另一端接地。

所述PWM信号发生模块包括：第五运算放大器，其反相输入端接所述三角波基准信号，其同相输入端接第九电阻、第十电阻、第五电容的一端以及所述第八电阻的另一端，第九电阻的另一端接电源，第五电容和第十电阻的另一端接地，第五运算放大器的输出端输出所述PWM信号。

所述光耦隔离模块包括：光耦合器，光耦合器输入侧的阳极接第十一电阻和第十二电阻的一端，第十二电阻的另一端和光耦合器输入侧的阴极接所述PWM信号，第十一电阻的另一端接电源，光耦合器输出侧的发射极接地，光耦合器输出侧的集电极输出所述隔离后的PWM信号。

所述数模转换模块包括：反相器，反相器的输入端接所述光耦合器输出侧的集电极以及第十三电阻和第六电容的一端，第十三电阻的另一端接电源，反相器的输出端接第十四电阻和第七电容的一端，第十四电阻的另一端接第十五电阻和第八电容的一端，第十五电阻的另一端接第九电容的一端并输出所述模拟信号，第六电容、第七电容、第八电容和第九电容的另一端接地。

上述三角波基准信号的频率为1KHz至10KHz。

本发明还揭示了一种光耦隔离线性检测电路的实现方法，方法如下：用信号调理模块将被测信号调理成适当幅值的电压信号；用三角波发生模块发生三角波基准信号；用PWM信号发生模块连接所述信号调理模块和三角波发生模块，将所述电压信号与三角波基准信号进行比较生成PWM信号；用光耦隔离模块连接所述PWM信号发生模块，对PWM信号进行隔离；用数模转换模块连接所述光耦隔离模块的输出侧，将隔离后的PWM信号转换为模拟信号并输出。