一种实现磁隔离通讯的信号调制电路的制作方法

1.本实用新型涉及信号调制电路技术领域，具体是一种实现磁隔离通讯的信号调制电路。


背景技术：

2.在电子电力行业中，半导体器件在工作过程中电位差别往往会很大，当涉及到处于不同工作电压的器件之间的通讯时，不允许器件间直接耦合，半导体器件容易发生过压过流等故障而损坏，因此通讯电路不仅需具满足对传输速度与精度的要求，还需要具有电隔离的能力。传统光耦合器的传输延迟非常大，不适合高频工作，导致性能下降，其发光二极管(led)也会随时间退化，降低了可靠性。这两个问题在磁耦合通讯中中并不存在，磁耦合隔离方式除了很小的传播延迟外，还具有很高的隔离电压等级和抗噪声性。
3.现有的磁隔离通讯采用的是基于485通讯协议的调制与解调电路，缺陷在于无法做到全双工通讯，在恒定磁场下磁隔离通信阈值不好设置、从-主通信速率低、不能全双工通信、无法带载、esd易损坏。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种实现磁隔离通讯的信号调制电路，以解决现有技术中的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种实现磁隔离通讯的信号调制电路，包括主端芯片和从端芯片，所述主端芯片和从端芯片之间通过磁耦驱动器进行连接；
6.所述主端芯片包括脉宽调制模块、控制单元、h桥驱动电路和主端接收端，所述脉宽调制模块与控制单元连接，所述控制单元与h桥驱动电路连接；
7.所述从端芯片包括幅度调制模块和从端接收端。
8.优选的，所述h桥驱动电路由c1晶体管、c2晶体管、c3晶体管、c4晶体管组成；所述h桥驱动电路由tp、tn两端输出驱动信号到磁隔离变压器。
9.优选的，所述磁隔离变压器采用匝比为1:1的变压器。
10.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：主端发送采用的是脉宽调制，而从端发送采用的是幅度调制，这两种调制方式是针对的载波的不同的特性，可以对同一段载波同时进行调制，因此实现了全双工通讯，也就是说主端和从端同时可以通过载波进行发送；主端和从端通过对磁隔离变压器上的信号进行脉宽与幅度两种不同形式的调制，实现同时收发的全双工通信。
附图说明
11.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
12.图1是本实用新型的结构示意图；
13.图2是本实用新型主端芯片的结构示意图；
14.图3为本实用新型从端芯片的结构示意图。
15.图中：11、脉宽调制模块；12、控制单元；13、h桥驱动电路；14、主端接收端；21、幅度调制模块；22、从端接收端。
具体实施方式
16.为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
17.请参阅图1-3，本实用新型实施例中，一种实现磁隔离通讯的信号调制电路，包括主端芯片和从端芯片，所述主端芯片和从端芯片之间通过磁耦驱动器进行连接；所述主端芯片包括脉宽调制模块11、控制单元12、h桥驱动电路13和主端接收端14，所述脉宽调制模块11与控制单元12连接，所述控制单元12与h桥驱动电路13连接；所述从端芯片包括幅度调制模块21和从端接收端22；所述h桥驱动电路13由c1晶体管、c2晶体管、c3晶体管、c4晶体管组成；所述h桥驱动电路13由tp、tn两端输出驱动信号到磁隔离变压器；所述磁隔离变压器采用匝比为1:1的变压器。
18.发送端芯片为磁隔离变压器提供驱动信号，同时传输整流与调制后的信号到磁隔离变压器，本电路是基于不同的上下行调制方案进行设计，下行采用标准uart协议和脉宽调制，上行采用曼彻斯特编码和相关性调制的载波调制。下行磁隔离信号调制电路方案为，主端芯片为磁隔离变压器提供驱动信号同时也是载波，通过调制载波占空比进行与接收端的通讯，磁隔离变压器控制h桥转换电路对信号进行转换，将信号传输给作为接受端的从芯片。上行磁隔离信号调制电路方案为，从端芯片通过幅度调制与整流将幅度信号搭载到磁隔离变压器的载波上，磁隔离变压器控制h桥转换电路对信号进行转换，将信号传输给作为接收端的主芯片。
19.脉宽调制模块，用以产生不同占空比的脉宽信号；主机控制磁耦驱动器内置的脉宽调制电路，发出代表信号和状态特征的不同脉宽信号并驱动输出；
20.控制单元，受脉宽信号控制，对脉宽信号进行处理，输出数字控制信号，控制后续的h桥输出电流信号；
21.h桥驱动电路13由c1、c2、c3、c4四个晶体管组成的h桥，四个晶体管的开闭受控制单元输出的控制信号影响，由tp，tn两端输出驱动信号到磁隔离变压器。发送电路采用经典的h桥电路结构，将驱动电路送来的信号产生四路控制h桥上、下桥臂的信号，其中同一边桥的控制信号做非交叠处理，以免在电源、地上产生大电流，增加放死区设计。发送电路接口区别于普通io口esd(静电保护)能力，设计上单独加强。发送电路支持限流措施，对驱动最
大电流进行限制(最大电流100ma)。在脉宽信号为高电平输入到控制单元时，控制单元输出与高电平相对应的四路控制信号，分别使h桥的c1，c4导通，c2，c3关断，变压器中电流由tp流向tn。在脉宽信号为低电平输入到控制单元时，控制单元输出与低电平相对应的四路控制信号，分别使h桥的c2，c3导通，c1，c4关断，变压器中电流由tn流向tp，从而实现对变压器上载波的脉宽调制；
22.磁隔离变压器，为一个匝比为1:1的变压器，用来隔离主端与从端电位差，同时传输信号。发送端通过h桥控制通过变压器一侧线圈的电流变化，电流变化导致变压器内磁场变化，最终导致变压器另一侧电场变化，从而传输信息；
23.从端接收端，为从端的接收电路，在本案例中由本公司的tc3007芯片作为从端接收并解调载波的脉宽信息；
24.幅度调制模块，用来通过幅度调制将信号搭载到驱动信号上。幅度调制，前文提及主端发送时是通过调制变压器上的载波的脉宽(也即占空比)来实现，从端发送时，将在主端调制过脉宽(占空比)的载波信号的基础上进行幅度调制。具体为，在载波信号的高电平中间和低电平中间，对信号的幅度(也可理解为形状)进行调制；
25.幅度调制模块，用来通过幅度调制将信号搭载到驱动信号上。具体实施方式为通过改变接入负载控制变压器驱动电流大小，当从机在每个载波周期内进行分时电流阻断调制时，主机可同步观察到磁耦变压器驱动电流的变化：负载阻断时，相当于变压器次级开路，驱动电流较小。负载接入时，驱动电流相对较大。
26.本实用新型的工作原理是：主端发送采用的是脉宽调制，而从端发送采用的是幅度调制，这两种调制方式是针对的载波的不同的特性，可以对同一段载波同时进行调制，因此实现了全双工通讯，也就是说主端和从端同时可以通过载波进行发送；主端和从端通过对磁隔离变压器上的信号进行脉宽与幅度两种不同形式的调制，实现同时收发的全双工通信。
27.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。