一种变压器磁耦合隔离装置及其工作方法与流程

1.本发明涉及电平隔离技术领域，特别涉及一种变压器磁耦合隔离装置及其工作方法。


背景技术：

2.在工业控制自动化以及家电领域，高低压混合电路中常常需要实现电平信号隔离，以实现电气安全。另外在一些非共地系统中，必须使用电平隔离来实现信号传递功能；传统的基带隔离通常使用光耦来实现电平隔离，其工作原理为电平信号通过发光二极管转光信号，然后光信号通过光电二极管转电平信号，依靠光来实现原边与次边的物理隔离，目前光耦隔离次边需要额外的隔离电源来实现光电互转，且光电器件特性受温度影响较大，在高温和低温状态下表现不稳定。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种变压器磁耦合隔离装置及其工作方法，以解决现有技术中传统的基带隔离装置在高低温状态下表现不稳定的技术问题。
4.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
5.本发明提供了一种变压器磁耦合隔离装置，包括原边模块、变压器a、变压器b、变压器c、次边模块和时钟提取模块；
6.所述原边模块包括相互电连接的原边解调器、原边时钟和原边调制器，所述原边解调器、所述原边时钟和所述原边调制器分别与所述变压器c、变压器a和变压器b电连接；
7.所述次边模块包括次边调制器和次边解调器，所述次边调制器、所述次边解调器分别与所述变压器c和所述变压器b电连接，所述变压器a通过所述时钟提取模块分别与所述次边调制器和所述次边解调器电连接。
8.进一步地，所述变压器磁耦合隔离装置还包括若干个整流模块，若干个所述整流模块电连接在所述变压器a和/或所述变压器b上，用于对所述变压器a和/或所述变压器b的输出电流进行整流，以形成次边电源。
9.进一步地，所述整流模块设置有两个，分别为第一整流模块和第二整流模块，所述第一整流模块和所述第二整流模块分别电连接在所述变压器a上以及所述变压器b上。
10.进一步地，所述变压器磁耦合隔离装置还包括第一信号整形模块，第一信号整形模块电连接在所述变压器c和所述原边解调器之间，第一信号整形模块用于对所述变压器c的输出信号进行整形，并输入到所述原边解调器内。
11.进一步地，所述变压器磁耦合隔离装置还包括第二信号整形模块，所述第二信号整形模块电连接在所述变压器b和所述次边解调器之间，第二信号整形模块用于对所述变压器b的输出信号进行整形，并输入到所述次边解调器内。
12.进一步地，所述变压器磁耦合隔离装置还包括第一功率缓冲模块，所述第一功率缓冲模块电连接在所述次边调制器和所述变压器c之间。
13.进一步地，所述变压器磁耦合隔离装置还包括第二功率缓冲模块，所述第二功率缓冲模块电连接在所述原边时钟和所述变压器a之间。
14.进一步地，所述变压器磁耦合隔离装置还包括第三功率缓冲模块，所述第三功率缓冲模块电连接在所述原边调制器和所述变压器b之间。
15.本发明第二方面还提供一种变压器磁耦合隔离装置的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：
16.步骤s1、原边时钟的信号通过第二功率缓冲模块驱动变压器a，变压器a的输出信号经过时钟提取模块得到与原边时钟同频同相的次边同步时钟，变压器a的输出的输出电流通过第一整流模块的整流得到次边电源，以供次边模块使用；
17.步骤s2、外部的电平信号和原边时钟的信号进入原边调制器进行调制，调制后的信号经过第三功率缓冲模块驱动变压器b，变压器b的输出电流经过第二整流模块的整流得到次边电源，以供次边模块使用，变压器b的输出信号经过第二信号整形模块的整形得到第一隔离信号，第一隔离信号和次边同步时钟的信号经过次边解调器的解调得到次边输出电平信号，实现原边次边的电平信号隔离；
18.步骤s3、外部的电平信号和次边同步时钟的信号进入到次边调制器的进行调制，调制后的信号经过第一功率缓冲模块驱动变压器c，变压器c的输出信号经过第一信号整形模块得到第二隔离信号，第二隔离信号和原边时钟的信号经过原边解调器的解调，得到原边输出电平信号，实现次边原边的电平信号隔离。
19.本发明的有益效果：
20.1、本发明使用原边调制器和次边调制器进行电平隔离，在高温和低温的情况下，相对传统的基带隔离传输有更好的抗干扰能力；
21.2、本发明结构简单，安装和生产成本低，便于向市面上进行推广；
22.3、本发明在变压器a和变压器b上分别电连接有第一整流模块和第二整流模块，用于对变压器a和变压器b各自的输出电流进行整流，得到两处次边电源，以供次边模块使用。
附图说明
23.图1为本发明各部件的连接示意图；
具体实施方式
24.下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
25.在本发明中的“第一”、“第二”等描述，仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或顺序。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。
26.第一实施例：
27.参照图1，本技术实施例提供了一种变压器磁耦合隔离装置，包括原边模块、变压器a、变压器b、变压器c、次边模块和时钟提取模块；
28.所述原边模块包括相互电连接的原边解调器、原边时钟和原边调制器，所述原边解调器、所述原边时钟和所述原边调制器分别与所述变压器c、变压器a和变压器b电连接；
29.所述次边模块包括次边调制器和次边解调器，所述次边调制器、所述次边解调器分别与所述变压器c和所述变压器b电连接，所述变压器a通过所述时钟提取模块分别与所述次边调制器和所述次边解调器电连接。
30.所述变压器磁耦合隔离装置还包括若干个整流模块，若干个所述整流模块电连接在所述变压器a和/或所述变压器b上，用于对所述变压器a和/或所述变压器b的输出电流进行整流，以形成次边电源。
31.所述整流模块设置有两个，分别为第一整流模块和第二整流模块，所述第一整流模块和所述第二整流模块分别电连接在所述变压器a上以及所述变压器b上。
32.在本实施例中，所述第一整流模块和所述第二整流模块均采用光电二极管；
33.进一步地，所述变压器磁耦合隔离装置还包括第一信号整形模块，第一信号整形模块电连接在所述变压器c和所述原边解调器之间，第一信号整形模块用于对所述变压器c的输出信号进行整形，并输入到所述原边解调器内。
34.进一步地，所述变压器磁耦合隔离装置还包括第二信号整形模块，所述第二信号整形模块电连接在所述变压器b和所述次边解调器之间，第二信号整形模块用于对所述变压器b的输出信号进行整形，并输入到所述次边解调器内。
35.在本实施例中，所述第一信号整形模块、所述第二信号整形模块以及所述时钟提取模块均采用反相器；
36.进一步地，所述变压器磁耦合隔离装置还包括第一功率缓冲模块，所述第一功率缓冲模块电连接在所述次边调制器和所述变压器c之间。
37.进一步地，所述变压器磁耦合隔离装置还包括第二功率缓冲模块，所述第二功率缓冲模块电连接在所述原边时钟和所述变压器a之间。
38.进一步地，所述变压器磁耦合隔离装置还包括第三功率缓冲模块，所述第三功率缓冲模块电连接在所述原边调制器和所述变压器b之间。
39.在本实施例中，所述第一功率缓冲模块、所述第二功率缓冲模块和所述第三功率缓冲模块均采用功率缓冲电路。
40.第二实施例：
41.本发明第二方面还提供一种变压器磁耦合隔离装置的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：
42.步骤s1、原边时钟的信号通过第二功率缓冲模块驱动变压器a，变压器a的输出信号经过时钟提取模块得到与原边时钟同频同相的次边同步时钟，变压器a的输出的输出电流通过第一整流模块的整流得到次边电源，以供次边模块使用；
43.步骤s2、外部的电平信号和原边时钟的信号进入原边调制器进行调制，调制后的信号经过第三功率缓冲模块驱动变压器b，变压器b的输出电流经过第二整流模块的整流得到次边电源，以供次边模块使用，变压器b的输出信号经过第二信号整形模块的整形得到第一隔离信号，第一隔离信号和次边同步时钟的信号经过次边解调器的解调得到次边输出电平信号，实现原边次边的电平信号隔离；
44.步骤s3、外部的电平信号和次边同步时钟的信号进入到次边调制器的进行调制，调制后的信号经过第一功率缓冲模块驱动变压器c，变压器c的输出信号经过第一信号整形模块得到第二隔离信号，第二隔离信号和原边时钟的信号经过原边解调器的解调，得到原
边输出电平信号，实现次边原边的电平信号隔离。
45.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不同限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。并且，本发明各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。