一种低功耗直流光耦隔离开关的制作方法

1.本实用新型涉及电子电路领域，具体涉及一种低功耗直流光耦隔离开关。


背景技术：

2.开关是日常工厂产业链中不可缺少电气器件，也是平时生活中，用来驱动照明，风扇等小功率机器的必备器件。较大一些的用电机器，如空调，冰箱、盐雾测试仪等都需要用到继电器来实现开关功能，尤其在工业用电机器上，基本都是采用继电器控制的。现在比较常用的是电磁继电器。但是由于电磁继电器本身寿命偏短，噪音也比较大，控制功率也低等因素，使得其自身存在比较大的缺陷。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本实用新型公开了一种低功耗直流光耦隔离开关。
4.本实用新型所采用的技术方案如下：
5.一种低功耗直流光耦隔离开关，包括光耦隔离电路；信号处理电路的输入端口作为隔离开关的输入端口；信号处理电路的输出端口连接至光耦隔离电路的输入端口；光耦隔离电路的输出端口连接至开关管电路的输入端口；开关管电路包括多个开关管元件；多个开关管元件的控制端均接收光耦隔离电路的输出信号，多个开关管元件的第一极均连接在一起作为隔离开关的正极输出端口，多个开关管元件的第二极均连接在一起作为隔离开关的负极输出端口。
6.其进一步的技术方案为：开关管电路包括第一开关管元件和第二开关管元件；第一开关管元件的控制端和第二开关管元件的控制端均接收光耦隔离电路的输出信号；第一开关管元件的第一极作为隔离开关的正极输出端口，第一开关管元件的第二极作为隔离开关的负极输出端口；第二开关管元件的第一极和第二极分别连接于第一开关管元件的第一极和第二极。
7.其进一步的技术方案为：开关管元件为mos管，开关管元件的控制端为门极，第一极为源极，第二极为漏极，或者，第一极为漏极，第二极为源极。
8.其进一步的技术方案为：信号处理电路为恒流电路。
9.其进一步的技术方案为：信号处理电路包括第一三极管和第二三极管；第一电阻的第一端连接隔离开关的第一输入端，第一电阻的第二端连接第一三极管的第一极，第一三极管的第二极连接隔离开关的第二输入端，第四电阻的两端分别连接第一三极管的基极和第二极；第二三极管的基极连接第一三极管的第一极，第二三极管的第一极连接第二电阻的第二端，第二电阻的第一端连接隔离开关的第一输入端，第五电阻的两端并联于第二三极管的第一极和第二极；第八电阻的第一端连接第二三极管的第一极，第八电阻的第二端作为信号处理电路的第二输出端；第二电阻的第一端作为信号处理电路的第一输出端。
10.其进一步的技术方案为：光耦隔离电路包括多个相互串联的光耦元件。
11.其进一步的技术方案为：开关管电路还包括与多个开关管元件一一对应的多个限
流电阻；限流电阻连接于开关管的控制端和光耦隔离电路的输出端之间。
12.其进一步的技术方案为：开关管电路包括开关管防反接装置；开关管防反接装置包括第一二极管；第一二极管的阳极连接于开关管元件的第二极；第一二极管的阴极连接于开关管元件的控制端。
13.其进一步的技术方案为：还包括用户端防反接装置；用于端防反接装置包括第二二极管；第二二极管的阳极连接于隔离开关的负极输出端；第二二极管的阴极连接于隔离开关的正极输出端。
14.安装有如上任一项所述的低功耗直流光耦隔离开关的串联电路，隔离开关的输出端口与用户负载和用户电源相串联。
15.本实用新型的有益效果如下：
16.本实用新型提出了一种电路结构，是使用光耦作为隔离的固态继电器结构，其控制信号所需的功率极低，相应的功耗也很低，因此可以用弱信号控制强电流。而且光耦隔离电路的前端输入与后端的输出隔离。光耦隔离电路输入端口以前的电路，电压和电流的数值均很小，操作人员可以直接触碰和操作信号，没有危险，光耦隔离电路之后的电路，电压或者电流均很大，属于高电流或者高电压电路，操作人员触碰会导致危险，本实用新型将低压部分和高压部分隔离开，首先可以保护用户负载，其次可以降低了操作人员触点的危险性。由于光耦是单向传输的，所以可以实现信号的单向传输，使输入端与输出端完全实现了电气隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定；由于光耦是光电式的所以使用寿命长，摆脱了机械式触点有吸合次数的缺陷。
17.本实用新型的光耦隔离电路，优选串联多个光耦元件，这是由于本实用新型可能适用于各种控制场合，在一些控制场合中，控制信号接通的时候，容易产生浪涌电流，也即一瞬间的时候电流会加大，多个光耦元件，电流承载能力高，不易损坏。本实用新型的开关管电路，也优选并联多个开关管元件，这也是针对于可能有的大电流情况而进行的。所以本实用新型可适用于多种场合。
附图说明
18.图1为本实用新型的电路结构示意图。
19.图2为本实用新型的使用状态示意图。
20.图中：1、信号处理电路；11、第一电阻；12、第一三极管；13、第二三极管；14、第四电阻；15、第五电阻；16、第八电阻；17、第二电阻；18、发光二极管；2、光耦隔离电路；21、第一光耦元件；22、第二光耦元件；3、开关管电路；31、第一开关管元件；32、第二开关管元件；33、第六电阻；34、第七电阻；35、第一二极管；4、第二二极管。
具体实施方式
21.下面结合附图，说明本实用新型的具体实施方式。
22.图1为本实用新型的电路结构示意图。如图1所示，低功耗直流光耦隔离开关包括信号处理电路1、光耦隔离电路2和开关管电路3。
23.信号处理电路1的输入端口作为隔离开关的输入端口。信号处理电路1的输出端口连接至光耦隔离电路2的输入端口。光耦隔离电路2的输出端口连接至开关管电路3的输入
端口。开关管电路3的输出端口作为隔离开关的输出端口。
24.隔离开关的输入端口用于输入直流的控制信号。隔离开关的输出端口连接用户电路。信号处理电路1用于根据需要对控制信号进行初步的处理，例如，可以进行放大、滤波、限流等处理，在本实施例中，信号处理电路1用于稳定输入信号，具体的，是用于限制输入电流。光耦隔离电路2用于将控制信号和用户电路隔离开，防止输入端和输出端之间互相影响，尤其将输出端的高压与进行操作的输入端隔离开。开关管电路3用于接收控制信号并断开或者接通用户电路。
25.在图1所示的实施例中，信号处理电路1为恒流电路。信号处理电路1包括第一三极管12和第二三极管13。第一电阻11的第一端连接隔离开关的第一输入端，第一电阻11的第二端连接第一三极管12的第一极，第一三极管12的第二极连接隔离开关的第二输入端，第四电阻14的两端分别连接第一三极管12的基极和第二极。第二三极管13的基极连接第一三极管12的第一极，第二三极管13的第一极连接第二电阻17的第二端，第二电阻17的第一端连接隔离开关的第一输入端，第五电阻15的两端并联于第二三极管13的第一极和第二极。在第二三极管13和第二电阻17的公共端还连接有第八电阻16的第一端，第八电阻16的第二端作为信号处理电路1的第二输出端，第二电阻17的第一端作为信号处理电路1的第一输出端。
26.在本实施例中，第一三极管12和第二三极管13均为npn型三极管，第一极为集电极，第二极为发射极。或者，第一三极管12和第二三极管13还可以是pnp型三极管，第一极为发射极，第二极为集电极。
27.当电流较小时，第二三极管13的基极电压较小，第二三极管13不导通，信号处理电路1的输出端口输出电流。当电流较大时，由于有第一电阻11的存在，第二三极管13的基极电压变大，第二三极管13导通，则信号处理电路1的输出端口输出电流变小，不会电流过大导致电路损坏。优选的，还包括发光二极管18，与第二电阻17串联，提示电流过大的现象。
28.光耦隔离电路2包括多个相互串联的光耦元件。如图1所示，光耦隔离电路2包括第一光耦元件21和第二光耦元件22。第一光耦元件21的第二输入端连接于第二光耦元件22的第一输入端。第一光耦元件21的第一输入端和第二光耦元件22的第二输入端作为光耦隔离电路2的输入端。第一光耦元件21的第二输出端连接于第二光耦元件22的第二输入端。第一光耦元件21的第一输出端和第二光耦元件22的第二输出端作为光耦隔离电路2的输出端。当隔离开关的输入端口输入控制信号的时候，在电路接通的一瞬间会有较大的浪涌电流产生，容易对元器件造成损坏，多个光耦元件连接在一起可以避免瞬间的大电流对后续电路的元器件的损坏。
29.开关管电路3包括多个开关管元件。多个开关管元件的控制端均接收光耦隔离电路2的输出信号，多个开关管元件的第一极均连接在一起作为隔离开关的正极输出端口，多个开关管元件的第二极均连接在一起作为隔离开关的负极输出端口。具体的，开关管电路3包括第一开关管元件31和第二开关管元件32。第一开关管元件31的控制端和第二开关管元件32的控制端均接收光耦隔离电路2的输出信号。第一开关管元件31的第一极作为隔离开关的正极输出端口，第一开关管元件31的第二极作为隔离开关的负极输出端口。第二开关管元件32的第一极和第二极并联于第一开关管元件31的第一极和第二极。开关管电路3还包括第六电阻33和第七电阻34。第六电阻33的两端连接于第一开关管元件31的控制端和光
耦隔离电路2的第一输出端之间。第七电阻34的两端连接第二开关管元件32的控制端和光耦隔离电路2的第一输出端之间。在本实施例中，第一开关管元件31为如图1所示的mos管，第一开关管元件31的控制端为门极，第一极为源极，第二极为漏极，或者，也可以选择第一极为漏极，第二极为源极。第二开关管元件32为为如图1所示的mos管，第二开关管元件32的控制端为门极，第一极为源极，第二极为漏极，或者，也可以选择第一极为漏极，第二极为源极。
30.开关管电路3包括开关管防反接装置。开关管防反接装置包括第一二极管35。第一二极管35的阳极连接于第一开关管元件31的第二极。第一二极管35的阴极连接于第一开关管元件31的控制端。当开关管电路3整体接反时，第光耦隔离电路2的第一输出端输出电流直接流过第一二极管35，而不会去驱动第一开关管元件31和第二开关管元件32，可以预防电路接错的工作状态。
31.进一步的，还包括用户端防反接装置。用于端防反接装置包括第二二极管4。第二二极管4的阳极连接于隔离开关的负极输出端。第二二极管4的阴极连接于隔离开关的正极输出端。如果用户的电源正负极接反时，电流会由第二二极管4的阳极流入并由第二二极管4的阴极流出，不会对隔离开关本身产生影响，也不会造成隔离开关本身的损坏。
32.图2为本实用新型的使用状态示意图。如图2所示，在安装有低功耗直流光耦隔离开关的串联电路中，隔离开关的输出端口与用户负载和用户电源相串联。当隔离开关的输入端口无控制信号时，开关管电路3阻值很大，用户负载处于开路状态，不工作，当隔离开关的输入端口有控制信号时，开关管电路3阻值迅速降低为导通状态，将用户负载和用户电源组成了一个闭合回路，用户负载可以工作。
33.在图1所示的实用新型中，光耦隔离电路2输入端口以前的电路，电压和电流的数值均很小，操作人员可以直接触碰和操作信号，没有危险，光耦隔离电路2之后的电路，电压或者电流均很大，属于高电流或者高电压电路，操作人员触碰会导致危险，本实用新型将低压部分和高压部分隔离开，首先可以保护用户负载，其次可以降低了操作人员触点的危险性。
34.以上描述是对本实用新型的解释，不是对实用新型的限定，本实用新型所限定的范围参见权利要求，在不违背本实用新型的基本结构的情况下，本实用新型可以作任何形式的修改。