一种隔离同时实现通讯的电路

技术领域

本发明涉及一种隔离同时实现通讯的电路。

背景技术

现有的隔离通讯方案，一般采用现成的隔离dcdc模块加隔离通讯ic，或者dcdc芯片加变压器再加隔离通讯ic，实际上在有单片机的系统，dcdc芯片并非必要，很多都只是个不带反馈的PWM芯片而已，隔离模块虽然降低了设计难度和提高了维修方便，在量产方案中没有任何成本优势。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种隔离同时实现通讯的电路。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种隔离同时实现通讯的电路，包括全桥正激的驱动模块、过流检测模块、电源切换模块、过压检测模块、开关模块、电源VCC、通讯模块、单片机，所述电源VCC连接电源切换模块，所述过流检测模块、电源切换模块、过压检测模块都与全桥正激的驱动模块连接，所述过压检测模块、通讯模块都与开关模块连接，所述过流检测模块、电源切换模块都与单片机连接，所述电源切换模块连接电源VCC，所述过压检测模块连接通讯模块。

作为优选，全桥正激的驱动模块包括二极管D1、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻RS1、三极管Q10、三极管Q11、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5、电阻RS1、变压器T1，所述二极管D1的正极连接过流检测模块，所述二极管D1的负极连接电源切换模块，所述二极管D1的负极通过电阻R12连接MOS管Q2的G极，所述MOS管Q2的S极连接二极管D1的负极，所述MOS管Q2的D极连接MOS管Q4的D极，所述MOS管Q4的S极连接过流检测模块，所述MOS管Q2的G极通过电阻R14连接三极管Q10的集电极，所述三极管Q10的基极连接电阻R16的一端，所述电阻R16的另一端为GPIO_ST1，所述三极管Q10的发射极连接地信号GND，所述MOS管Q4的G极连接三极管Q11的基极，所述MOS管Q4的S极通过电阻RS1连接地信号GND，所述MOS管Q5的G极连接三极管Q10的基极，所述MOS管Q4的S极连接MOS管Q5的S极，所述MOS管Q4的D极与MOS管Q5的D极之间连接变压器T1的初级线圈，所述MOS管Q5的D极连接MOS管Q3的D极，所述MOS管Q3的S极连接MOS管Q2的S极，所述MOS管Q3的S极通过电阻R13连接MOS管Q3的G极,所述MOS管Q3的G极通过电阻R15连接三极管Q11的集电极，所述三极管Q11的发射极连接地信号GND，所述三极管Q11的基极连接电阻R17的一端，所述电阻R17的另一端为GPIO_ST2，所述GPIO_ST1、GPIO_ST2都用于输入驱动波形，所述变压器T1的次级线圈连接过压检测模块，所述变压器T1的次级线圈连接过压检测模块。

作为优选，MOS管Q2、MOS管Q3都为P沟道MOS管，所述MOS管Q4、MOS管Q5都为N沟道MOS管，所述三极管Q10、三极管Q11都为NPN三极管。

作为优选，过流检测模块包括电阻R1、电阻R2、三极管Q6，所述三极管Q6的集电极连接单片机，所述三极管Q6的集电极通过电阻R1连接全桥正激的驱动模块，所述三极管Q6的发射极连接地信号GND，所述三极管Q6的基极通过电阻R2连接全桥正激的驱动模块，所述三极管Q6为NPN三极管。

作为优选，电源切换模块包括电阻R9、电阻R10、电阻R11、三极管Q9、MOS管Q1，所述电阻R11的一端连接单片机，所述电阻R11的另一端连接三极管Q9的基极，所述三极管Q9的发射极连接地信号GND，所述三极管Q9的集电极通过电阻R9连接电阻R10的一端，所述电阻R10的另一端连接电源VCC,所述MOS管Q1的S极连接电源VCC，所述MOS管Q1的D极连接全桥正激的驱动模块，所述MOS管Q1的G极连接电阻R10的一端，所述三极管Q9为NPN三极管，所述MOS管Q1为P沟道MOS管。

作为优选，过压检测模块包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、三极管Q8、二极管D2、二极管D3、电容C1，所述电容C1的一端、电阻R8的一端都连接全桥正激的驱动模块，所述电容C1的另一端通过电阻R5连接电阻R8的另一端，所述电阻R8的另一端通过电阻R6连接三极管Q8的基极，所述三极管Q8的发射极通过电阻R7连接地信号GND，所述三极管Q8的发射极连接通讯模块，所述三极管Q8的集电极连接通讯模块，所述二极管D3的正极连接电阻R8的另一端，所述二极管D3的负极连接电容C1的另一端，所述二极管D3的负极通过二极管D2连接开关模块，所述三极管Q8为NPN三极管。

作为优选，开关模块包括电阻R4、三极管Q7，所述过压检测模块、通讯模块都连接电阻R4的一端，所述电阻R4的另一端连接三极管Q7的集电极，所述三极管Q7的发射极连接地信号GND，所述三极管Q7的基极连接通讯模块，所述三极管Q7为NPN三极管。

作为优选，通讯模块包括通讯芯片U1、电容C2、电容C3、LM317芯片U2,所述电容C3的一端连接LM317芯片U2的3管脚，所述LM317芯片U2的1管脚连接地信号GND，所述LM317芯片U2的2管脚通过电容C2连接地信号GND，所述LM317芯片U2的2管脚连接通讯芯片U1的8管脚，所述通讯芯片U1的5管脚连接地信号GND，所述通讯芯片U1的4管脚连接开关模块，所述通讯芯片U1的1管脚连接过压检测模块。

作为优选，通讯芯片U1的型号为max485。

作为优选，电源VCC为12V。

本发明的有益效果如下：本发明不需要专用的PWM芯片和通讯隔离芯片，利用过流检测模块以及过压检测模块还原信号，降低成本，利用变压器耦合特性加普通晶体管来实现隔离，从而不需要光耦等隔离器件，本发明易于大批量生产。

附图说明

图1为本发明的模块连接图；

图2为本发明的电路原理图；

图3为本发明在正常供电时的GPIO_ST1输入的驱动波形；

图4为本发明在正常供电时的GPIO_ST2输入的驱动波形；

图5为本发明在通讯时的GPIO_ST1输入的驱动波形；

图6为本发明在通讯时的GPIO_ST2输入的驱动波形。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的技术方案作进一步说明：

如图1所示，一种隔离同时实现通讯的电路，包括全桥正激的驱动模块1、过流检测模块2、电源切换模块3、过压检测模块4、开关模块5、电源VCC、通讯模块6、单片机7，所述电源VCC连接电源切换模块3，所述过流检测模块2、电源切换模块3、过压检测模块4都与全桥正激的驱动模块1连接，所述过压检测模块4、通讯模块6都与开关模块5连接，所述过流检测模块2、电源切换模块3都与单片机7连接，所述电源切换模块3连接电源VCC，所述过压检测模块4连接通讯模块6。

如图2所示，全桥正激的驱动模块1包括二极管D1、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻RS1、三极管Q10、三极管Q11、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5、电阻RS1、变压器T1，所述二极管D1的正极连接过流检测模块2，所述二极管D1的负极连接电源切换模块3，所述二极管D1的负极通过电阻R12连接MOS管Q2的G极，所述MOS管Q2的S极连接二极管D1的负极，所述MOS管Q2的D极连接MOS管Q4的D极，所述MOS管Q4的S极连接过流检测模块2，所述MOS管Q2的G极通过电阻R14连接三极管Q10的集电极，所述三极管Q10的基极连接电阻R16的一端，所述电阻R16的另一端为GPIO_ST1，所述三极管Q10的发射极连接地信号GND，所述MOS管Q4的G极连接三极管Q11的基极，所述MOS管Q4的S极通过电阻RS1连接地信号GND，所述MOS管Q5的G极连接三极管Q10的基极，所述MOS管Q4的S极连接MOS管Q5的S极，所述MOS管Q4的D极与MOS管Q5的D极之间连接变压器T1的初级线圈，所述MOS管Q5的D极连接MOS管Q3的D极，所述MOS管Q3的S极连接MOS管Q2的S极，所述MOS管Q3的S极通过电阻R13连接MOS管Q3的G极,所述MOS管Q3的G极通过电阻R15连接三极管Q11的集电极，所述三极管Q11的发射极连接地信号GND，所述三极管Q11的基极连接电阻R17的一端，所述电阻R17的另一端为GPIO_ST2，所述GPIO_ST1、GPIO_ST2都用于输入驱动波形，所述变压器T1的次级线圈连接过压检测模块4，所述变压器T1的次级线圈连接过压检测模块4。

如图2所示，MOS管Q2、MOS管Q3都为P沟道MOS管，所述MOS管Q4、MOS管Q5都为N沟道MOS管，所述三极管Q10、三极管Q11都为NPN三极管。

如图2所示，过流检测模块2包括电阻R1、电阻R2、三极管Q6，所述三极管Q6的集电极连接单片机7，所述三极管Q6的集电极通过电阻R1连接全桥正激的驱动模块1，所述三极管Q6的发射极连接地信号GND，所述三极管Q6的基极通过电阻R2连接全桥正激的驱动模块1，所述三极管Q6为NPN三极管。

如图2所示，电源切换模块3包括电阻R9、电阻R10、电阻R11、三极管Q9、MOS管Q1，所述电阻R11的一端连接单片机7，所述电阻R11的另一端连接三极管Q9的基极，所述三极管Q9的发射极连接地信号GND，所述三极管Q9的集电极通过电阻R9连接电阻R10的一端，所述电阻R10的另一端连接电源VCC,所述MOS管Q1的S极连接电源VCC，所述MOS管Q1的D极连接全桥正激的驱动模块1，所述MOS管Q1的G极连接电阻R10的一端，所述三极管Q9为NPN三极管，所述MOS管Q1为P沟道MOS管。

如图2所示，过压检测模块4包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、三极管Q8、二极管D2、二极管D3、电容C1，所述电容C1的一端、电阻R8的一端都连接全桥正激的驱动模块1，所述电容C1的另一端通过电阻R5连接电阻R8的另一端，所述电阻R8的另一端通过电阻R6连接三极管Q8的基极，所述三极管Q8的发射极通过电阻R7连接地信号GND，所述三极管Q8的发射极连接通讯模块6，所述三极管Q8的集电极连接通讯模块6，所述二极管D3的正极连接电阻R8的另一端，所述二极管D3的负极连接电容C1的另一端，所述二极管D3的负极通过二极管D2连接开关模块5，所述三极管Q8为NPN三极管。

如图2所示，开关模块5包括电阻R4、三极管Q7，所述过压检测模块4、通讯模块6都连接电阻R4的一端，所述电阻R4的另一端连接三极管Q7的集电极，所述三极管Q7的发射极连接地信号GND，所述三极管Q7的基极连接通讯模块6，所述三极管Q7为NPN三极管。

如图2所示，通讯模块6包括通讯芯片U1、电容C2、电容C3、LM317芯片U2,所述电容C3的一端连接LM317芯片U2的3管脚，所述LM317芯片U2的1管脚连接地信号GND，所述LM317芯片U2的2管脚通过电容C2连接地信号GND，所述LM317芯片U2的2管脚连接通讯芯片U1的8管脚，所述通讯芯片U1的5管脚连接地信号GND，所述通讯芯片U1的4管脚连接开关模块5，所述通讯芯片U1的1管脚连接过压检测模块4，通讯芯片U1的型号为max485，所述电源VCC为12V。

工作原理

通讯芯片U1的1管脚用于发射信号，通讯芯片U1的4管脚用于接收信号。GPIO_RX为三极管Q6的集电极。

当待机时，此时不主动发送数据，处于接收状态，GPIO_ST1,GPIO_ST2的驱动波形如图3、图4所示，是频率相同的互补波形。

当通讯芯片U1接收到数据后，将有规律的通过通讯芯片的4管脚TX端驱动三极管Q7导通，电阻R4是个负载电阻，假设正常工作电流最大值需要4mA,那么此电阻设置到合适的参数后可故意多带10mA,那么原边的GPIO_RX就会同样产生过流的波形，从而用通过单片机还原数据，此电路同时可作为过流检测，当GPIO_RX持续为低电平时，为异常短路，那么控制GPIO_ST1，GPIO_ST2来打咳检测短路是否解除。当需要发送的时候，GPIO_ST1,GPIO_ST2控制如图4、图5所示，从正常模式切换到通讯时的波形，那么在C1后端的波形就会被抬升，从而使过压检测模块4还原出发送波形。

本发明不需要专用的PWM芯片和通讯隔离芯片，利用过流检测模块以及过压检测模块还原信号，降低成本，利用变压器耦合特性加普通晶体管来实现隔离，从而不需要光耦等隔离器件，本发明易于大批量生产。

需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一种具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形，总之，本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。