最新第4章开关量输入输出的隔离技术课件PPT
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如右图： 电压互感器隔离开关分、合闸的条 件是：
相应的PT接地刀闸及本段母线接 地刀闸在分闸位置时，才能实现。
回路各部件名称
控制回路熔断器RD Ⅰ段母线接地刀闸0ⅠG Ⅱ段母线接地刀闸0ⅡG
隔离开关电动操作脉冲应是短时的，完成操作后应能自动解除。 隔离开关位置应能真实反应到监控系统。
2.3 隔离开关电动操作回路
电动回路各部件名称
电动机——M1； 电机控制电源开关——QF； 合闸接触器——KM1； 分闸接触器——KM2； 热继电器——K； 合闸按钮——SB1； 分闸按钮——SB2； 紧急解除按钮——SB； 隔离开关行程触点——S1、S2； 手动操作闭锁触点——QSE。
1.2 隔离开关基本结构
1. 触静头触头
2. 接线端 4. 传动机构
隔离 开关
3.防绝护缘罩 子 5. 操作机构
动触头
静触头触指
1.3 隔离开关作用
1 • 将电气设备与带电的电网隔离，保证被隔离的 电气设备有明显断开点，以便能安全进行检修。
2 • 改变运行方式。
3 • 接通和断开小电流电路。
举例：隔离开关的作用
第四节 隔离开关
目录
隔离开关的基本知识 隔离开关的控制 隔离开关的运行维护 隔离开关的检修及验收 隔离开关的异常及故障处理
1. 1.基基本本知知识识
1.1 隔离开关基本原理
隔离开关没有专门的灭弧装 置，不能用来切断负荷电流 和短路电流，但它具有电动 稳定性和热稳定性，不因短 路电流通过而自动分开或烧 坏触头。隔离开关分闸后
远方遥控操作
就地电动操作
2.2 隔离开关电动控制回路原则
具有电动操作功能的隔离开关，必须在电气控制回路中装设电气闭锁 回路，电气闭锁回路应可靠。
开关量信号的输入输出
§4.2 开关量信号的输出
一、开关量信号输出的通 道结构 4、注意： P1口可直接输出（锁存 器和地址译码电路可省 略）最多8个开关量信号。 P0口经锁存电路隔离可 接多组8个开关量输出。 当驱动小负载时，输出 驱动电路可省略。
§4.2 开关量信号的输出
二、开关量输出接口的简单设计 1、P1口开关量的输出 练习：通过P1口直接控制8个LED发光二 极管，画出硬件电路图，并写出控制发光 二极管点亮的指令。
§4.2 开关量信号的输出
一、开关量信号输出的通道 结构 3、各部分作用 锁存器：当开关量信号从 P0口输出时，锁存器起到ห้องสมุดไป่ตู้隔离数据总线的作用。常 用锁存器如74LS373、 74LS273、74LS377等 地址译码控制：锁存器的 锁存地址控制 输出驱动电路：提高输出 开关量信号的输出功率。
三、开关量输出的功率接口电路设计
2、中功率达林顿管驱动接 口电路 在驱动功率较大的继电 器和电磁开关等控制对 象，要求提供50~500 mA的电流时，可使 用MC1413 （ULN2003）、 MC1416（ULN2004） 等达林顿管集成电路。
三、开关量输出的功率接口电路设计
2、中功率达林顿管驱动接口 电路 若图中继电器需要100mA 吸合电流，则（V+—0.3） /（r+R2）=I=100，其中r 是继电器的线圈内阻，当已 知V+时，可求R2 取 MC1413的放大倍数 β=100，P1.0输出电流 =100mA/β=1mA， 1*R1+0.7+0.7+100*R2 =5, 可求R1
§4.2 开关量信号的输出
三、开关量输出的功率接口电路设计 1、小功率驱动接口：
PLC控制系统输入／输出回路的隔离设计
PLC控制系统输入／输出回路的隔离设计1．开关量输入/输出电路的隔离（1）开关量输入电路的隔离考虑控制电路的抗干扰性能，开关量输入、输出电路均应采用光电耦合器。
带光电耦合器的开关量输入电路如图1所示。
外电路电源电压为+15V，plc的电源电压为+5V，两个电源是隔离的。
当开关K断开时，光电耦合器的发光二极管熄灭，光敏管呈高阻特性，A点为低电平，经与门后输出电压为低电平。
当开关K闭合时，光电耦合器的发光二极管发光，光敏管呈低阻特性，A点为高电平，经与门电路后输出电压为高电平。
图1 带光电耦合器的开关量输入电路（2）开关量输出电路的隔离采用光电耦合器的开关量输出电路如图2所示。
+5V 电源为PLC的电源，+24V电源为开关量输出电源，两个电源是隔离的。
当DO接口端输出高电平时，经与非门电路之后，A点为低电平，经光电耦合器使驱动晶体管VT导通，出口继电器J得电吸合。
当DO接口端输出低电平时，经与非门电路后，A点输出高电平，经光电耦合器使VT截止，J释放。
图2 带光电耦合器的开关量输出电路2．模拟量输入/输出电路的隔离对于速度检测通常采用测速发电机将速度信号变成电压信号Un，Un=?n（?为速度反馈系数）。
电流检测通常采用电流互感器或霍尔效应电流检测器实现，将电流信号变成电压信号Ui，Ui=?Id（?为电流反馈系数）。
若采用A/D转换电路，可直接将模拟电压信号接到PLC的模入端，如图3所示。
模入信号为测速发电机的输出电压，分压后将输入电压Un限制为0～5V。
图3 A/D口直接连接测速反馈电路这种模拟输入电路的特点是结构简单，但存在不安全因素，测速发电机的电枢电压高达100多伏，直接与PLC的输入引脚相连，一方面会给微处理器芯片带来干扰，另一方面瞬时过电压会损坏微处理器芯片。
考虑变频调速系统的抗干扰能力及可靠性，需要将检测的模拟量Un、Ui与PLC 电路之间进行隔离。
模拟量隔离电路的方式有变压器隔离及光电耦合器隔离两种。
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户内高压熔断器全部是限流 型熔断器，其主要部分为熔管和熔 体，熔管内配置有瓷柱，瓷柱上等 间距绕有熔体，熔管的两端配置有 压帽，其间填充有石英砂。
以RN1型为典型代表的设计序 号为奇数系列的熔断器，用于3～ 35kV的电力线路和电气设备的过 载和短路保护；以RN2型为代表的 设计序号为偶数系列的熔断器，专 门用于保护3～35kV的电压互感器， 用于对高压电压互感器的过载及短 路保护。
图1 熔体的安秒（保护）特性曲线 1—熔体1的特性曲线； 2—熔体2的特性曲线
二、高压熔断器
（一）户内高压熔断器 （1）RN1型。 户内管式，充石英砂，作为电力线路及设备的短路和过负荷保护使用。 （2）RN2型。 户内管式，充有石英砂，作为电压互感器的短路保护使用。 （3）RN5型。 户内管式，充有石英砂，是RN1型的改进型，性能优于RN1型，作为电力线路及设备的短路和过负荷
（四）熔断器的安秒特性 保护特性曲线（安秒特性曲线） 保护特性：反时限特性（熔体动作时间随电流增
大而减小）
安秒特性：指熔化电流与熔化时间的关系。
IR ：熔体最小熔化电流 IRTR ：熔体额定电流
krLeabharlann IR I RT：熔断器的融化系数
为了保证前后两级熔断器之间或熔断器与电源(或 负荷)保护装置之间动作的选择性，应进行熔体选 择性校验。各种型号熔断器的熔体熔断时间可由 制造厂提供的安秒特性曲线上查出。如所示，为 两个不同熔体的安秒特性曲线（INfs1 <INfs1）， 同一电流同时通过此二熔体时，熔体1先熔断。所 以，为了保证动作的选择性，前一级熔体应采用 熔体1，后一级熔体应采用熔体2。
接地闸刀三种。 （5）按操动机构的不同，可分为手动式、电动式、气动式和液压式等。 （6）按极数，可分为单极、双极、三极三种，以及按安装方式分为平
以RN1型为典型代表的设计序 号为奇数系列的熔断器，用于3～ 35kV的电力线路和电气设备的过 载和短路保护；以RN2型为代表的 设计序号为偶数系列的熔断器，专 门用于保护3～35kV的电压互感器， 用于对高压电压互感器的过载及短 路保护。
图1 熔体的安秒（保护）特性曲线 1—熔体1的特性曲线； 2—熔体2的特性曲线
二、高压熔断器
（一）户内高压熔断器 （1）RN1型。 户内管式，充石英砂，作为电力线路及设备的短路和过负荷保护使用。 （2）RN2型。 户内管式，充有石英砂，作为电压互感器的短路保护使用。 （3）RN5型。 户内管式，充有石英砂，是RN1型的改进型，性能优于RN1型，作为电力线路及设备的短路和过负荷
（四）熔断器的安秒特性 保护特性曲线（安秒特性曲线） 保护特性：反时限特性（熔体动作时间随电流增
大而减小）
安秒特性：指熔化电流与熔化时间的关系。
IR ：熔体最小熔化电流 IRTR ：熔体额定电流
krLeabharlann IR I RT：熔断器的融化系数
为了保证前后两级熔断器之间或熔断器与电源(或 负荷)保护装置之间动作的选择性，应进行熔体选 择性校验。各种型号熔断器的熔体熔断时间可由 制造厂提供的安秒特性曲线上查出。如所示，为 两个不同熔体的安秒特性曲线（INfs1 <INfs1）， 同一电流同时通过此二熔体时，熔体1先熔断。所 以，为了保证动作的选择性，前一级熔体应采用 熔体1，后一级熔体应采用熔体2。
接地闸刀三种。 （5）按操动机构的不同，可分为手动式、电动式、气动式和液压式等。 （6）按极数，可分为单极、双极、三极三种，以及按安装方式分为平
第四章数字量输入输出通道
（2）输出驱动电路——继电器驱动电路
图为经光耦隔离器的继电器输出驱动电路，当CPU数据线Di 输出数字“1”即高电平时，经7406反相驱动器变为低电平， 光耦隔离器的发光二极管导通且发光，使光敏三极管导通， 继电器线圈KA得电，动合触点闭合，从而驱动大型负荷设 备。 由于继电器线圈是电感性负载，当电路突然关断时，会出 现较高的电感性浪涌电压，为了保护驱动器件，应在继电 器线圈两端并联一个阻尼二极管，为电感线圈提供一个电 流泄放回路。
（2）输出驱动电路——固态继电器驱动电路
交流电源
交流SSR输出波形如下图所示。
波形
过零型导 通时间
控制信号
SSR两端的 电压在导通
时为0。
非过零型 导通时间 立即导通
非过零型SSR，加上控制信号便导通
过关零断型时导间 相通同时，间在
过零时
（2）输出驱动电路——固态继电器驱动电路
在实际使用中，要特别注意固态继电器的过电流与 过电压保护以及浪涌电流的承受等工程问题，在选 用固态继电器的额定工作电流与额定工作电压时， 一般要远大于实际负载的电流与电压，而且输出驱 动电路中仍要考虑增加阻容吸收组件。具体电路与 参数请参考生产厂家有关手册。
Vc
Di 7406
RL
交
流
电
+ _
～ SSR ～
源
图 4-13固 态 继 电 器 输 出 驱 动 电 路
（2）输出驱动电路——固态继电器驱动电路
交流型SSR按控制触发方式不同又可分为过零型和移相型两 种，其中应用最广泛的是过零型。
过零型交流SSR是指当输入端加入控制信号后，需等待负载 电源电压过零时，SSR才为导通状态；而断开控制信号后， 也要等待交流电压过零时，SSR才为断开状态。 移相型交流SSR的断开条件同过零型交流SSR，但其导通条件 简单，只要加入控制信号，不管负载电流相位如何，立即导 通。
隔离开关培训课件
隔离开关在工业设备中的应用
工业设备中的重要性
在工业设备中，隔离开关可以保护设备免受电击和过电流的 损害，同时也可以在设备检修时切断电源，保护检修人员。
典型应用案例
隔离开关在工业设备中的应用典型案例包括电动机、变压器 等设备的电路隔离和切断，以及各种电气控制柜和配电装置 中的应用。
隔离开关在家庭电路中的应用
02
隔离开关操作规程
隔离开关的操作规范
1 2 3
操作前检查
进行隔离开关操作前，应首先检查操作票上的 设备名称、编号、状态等信息，确保操作正确 无误。
操作过程
进行隔离开关操作时，应先确认设备状态并断 开电源，然后按照操作票的步骤进行操作，并 注意操作顺序和力度。
操作后检查
完成隔离开关操作后，应再次检查设备名称、 编号、状态等信息，确保操作成功完成。
隔离开关运行时会产生静电，应采取接地等措施避免静电积累对设备和周围环境 的影响。
高压放电影响及防护
高压隔离开关在切断电源后会产生放电现象，应设置相应的放电间隙和放电通道 ，避免对人员和设备造成伤害。
06
隔离开关发展前景与新技术
隔离开关的市场需求与发展趋势
市场需求
随着电力行业的不断发展，隔离开关作为电力系统中重要的 保护设备，其市场需求不断增长。特别是在新能源和智能电 网建设领域，隔离开关的作用更加突出。
隔离开关培训课件
目录
• 隔离开关基础知识 • 隔离开关操作规程 • 隔离开关维护与检修 • 隔离开关应用实例 • 隔离开关安全与环保措施 • 隔离开关发展前景与新技术
01
隔离开关基础知识
隔离开关的定义与作用
隔离开关定义
隔离开关是一种用于隔离电流的开关类设备，主要用于断开 或接通电路。
单片机抗干扰技术开关量输入输出通道隔离
空间电磁辐射干扰
周围空间中的电磁场对信号线 的电磁感应干扰。
接地系统干扰
由于接地不良或地线配置不当 导致的地线噪声干扰。
信号传输线干扰
信号传输线上的外部干扰信号 通过电感和电容耦合引入。
开关量输入通道隔离技术
01
光耦隔离
利用光耦器件将输入和输出电路隔 离，以减小干扰信号的影响。
变压器隔离
利用变压器原理实现输入和输出电 路的隔离，降低共模干扰。
单片机在工作过程中，其电路板 和元件会受到周围空间电磁辐射 的影响，导致信号失真和噪声干 扰。
接地系统干扰
接地系统不良或不合理，会导致 信号接地电位不均，产生电位差， 从而引入干扰信号。
开关量输出通道隔离技术
光耦隔离
光耦隔离是利用光耦合器的工作原理，将单片机开关量输出信号通过光耦隔离器进行隔离，以减小外界干扰对输出信 号的影响。
03
02
继电器隔离
通过继电器触点实现输入信号的电 气隔离，提高抗干扰能力。
运算放大器隔离
通过运算放大器将输入信号进行放 大和隔离，提高信号质量。
04
开关量输入通道隔离的实现方法
选择合适的隔离器件
根据应用需求选择适合的光耦、继电器、变 压器或运算放大器等器件。
正确连接隔离器件
按照隔离器件的连接方式，正确接入输入和 输出电路。
单片机抗干扰技术开关量输入输出 通道隔离
contents
目录
• 单片机抗干扰技术概述 • 单片机开关量输入通道隔离 • 单片机开关量输出通道隔离 • 单片机抗干扰技术的实际应用
01 单片机抗干扰技术概述
干扰的定义与影响
定义
干扰是指对系统正常信号的扰动 或破坏，导致信号失真、畸变或 阻塞。
周围空间中的电磁场对信号线 的电磁感应干扰。
接地系统干扰
由于接地不良或地线配置不当 导致的地线噪声干扰。
信号传输线干扰
信号传输线上的外部干扰信号 通过电感和电容耦合引入。
开关量输入通道隔离技术
01
光耦隔离
利用光耦器件将输入和输出电路隔 离，以减小干扰信号的影响。
变压器隔离
利用变压器原理实现输入和输出电 路的隔离，降低共模干扰。
单片机在工作过程中，其电路板 和元件会受到周围空间电磁辐射 的影响，导致信号失真和噪声干 扰。
接地系统干扰
接地系统不良或不合理，会导致 信号接地电位不均，产生电位差， 从而引入干扰信号。
开关量输出通道隔离技术
光耦隔离
光耦隔离是利用光耦合器的工作原理，将单片机开关量输出信号通过光耦隔离器进行隔离，以减小外界干扰对输出信 号的影响。
03
02
继电器隔离
通过继电器触点实现输入信号的电 气隔离，提高抗干扰能力。
运算放大器隔离
通过运算放大器将输入信号进行放 大和隔离，提高信号质量。
04
开关量输入通道隔离的实现方法
选择合适的隔离器件
根据应用需求选择适合的光耦、继电器、变 压器或运算放大器等器件。
正确连接隔离器件
按照隔离器件的连接方式，正确接入输入和 输出电路。
单片机抗干扰技术开关量输入输出 通道隔离
contents
目录
• 单片机抗干扰技术概述 • 单片机开关量输入通道隔离 • 单片机开关量输出通道隔离 • 单片机抗干扰技术的实际应用
01 单片机抗干扰技术概述
干扰的定义与影响
定义
干扰是指对系统正常信号的扰动 或破坏，导致信号失真、畸变或 阻塞。
单片机抗干扰技术(4) 开关量输入输出通道隔离
极限条件
18
推荐的使用条件 二极管侧
参数 输入电流 反向电压 工作温度 符号 IF VR TOPR 符号 Ic VCEO -25 最小值 min — — 典型值 Typ 1 55 最小值 min — 典型值 Typ 16 5 85 最大值 Max 10 最大值 Max 50 单位 mA V ℃
输出侧
16
使用光电隔离器件的注意事项
要注意不要超过期间的极限参数。 以三极管输出隔离器件为例。 通过查询它的技术说明书，可以获得使用参数，主要 参数包括发光二极管侧的输入电流，反向电压等； 输出侧：C-E结电压、集电极最大电流 隔离电压 电流传输比等 例如以TLP521-1为例。 尽量在推荐条件下使用
17
使用继管。继电器输出也可
以提供电气隔离功能，但其触点在通断瞬间往往容易
产生火花而引起干扰，还是必须予以注意的，一般可
采用阻容电路予以吸收。
42
继电器式开关量输出
43
带光电隔离的继电器输出接口电路
图2.11 继电器式开关量输出
44
④ 可控硅输出
25
③输出端工作电流
光电隔离器输出端的灌电流不能超过额定值，否 则就会使元件发生损坏。 一般输出端额定电流在mA量级，不能直接驱动大 功率外部设备，因此通常从光电隔离器至外设之间还 需设置驱动电路。
26
④ 输出端暗电流
这是指光电隔离器处于截止状态时（IF=0）, 流经输出端元件的电流，此值越小越好。 在设计接口电路时，应考虑由于输出端暗电 流而可能引起的误触发，并予以处理。
1. 开关量输入信号的类型
开关量输入信号有以下基本类型 （1）一位的状态信号。如阀门的闭合与开启、电机 的启动与停止、触点的接通与断开。 （2）成组的开关信号。如用于设定系统参数的拨码 开关组等。 （3） 数字脉冲信号。许多数字式传感器(如转速、 位移、流量的数字传感器)将被测物理量值转换为数 字脉冲信号，这些信号也可归结为开关量。
隔离开关 ppt课件
第四章 水电站电气一次设备与载流导体
第三节 隔离开关
隔离开关又称隔离刀闸，是一种高压开关电器。 使用时应与断路器配合，只有在断路器断开时才 能进行操作。
一、隔离开关的作用与要求
在电力系统中，隔离开关的主要作用有： （1）隔离电源。 （2）倒闸操作。 （3）接通和断开小电流电路。
再合上接地闸刀，先断开接地闸刀后，再合上隔离开关的操作顺序。 （6）隔离开关要装有和断路器之间的连锁机构，以保证正确的操作顺序，杜
绝隔离开关带负荷操作的事故发生。
隔离开关的技术参数
（1）额定电压。额定电压是指隔离开关能承受的正常工作线电压。目前，我国电力系统中
隔离开关采用的额定电压等级为（10KV、35KV、66KV、110KV、220KV、330KV、500KV)。 （2）额定电流。额定电流是指隔离开关可以长期通过的工作电流。隔离开关长期通过额定
网断开。 （2）隔离开关断开点之间应有可靠的绝缘，以保证在恶劣的气候条件下也能
可靠工作， 并在过电压及相间闪烙的情况下，不致从断开点击穿而危及人身安全。 （3）隔离开关应具有足够的热稳定性和动稳定性，尤其不能因电动力的作用
而自动断 开，否则将引起严重事故。 （4）隔离开关的结构要简单，动作要可靠。 （5）带有接地闸刀的隔离开关必须有连锁机构，以保证先断开隔离开关后，
GW5-126Z型中性点隔离开关
第四章 水电站电气一次设备与载流导体
第四节 高低压熔断器
高压熔断器是一种保护电器，当系统或电气设备 发生短路故障或过负荷时，故障电流或过负荷电 流使熔体发热熔断、切断电源起到保护作用。
一、基本知识
（一）基本构成和工作原理
组成： 1）熔件（熔体）：铜、银 2）触头：支持熔件并与外电路连接（支持熔
第三节 隔离开关
隔离开关又称隔离刀闸，是一种高压开关电器。 使用时应与断路器配合，只有在断路器断开时才 能进行操作。
一、隔离开关的作用与要求
在电力系统中，隔离开关的主要作用有： （1）隔离电源。 （2）倒闸操作。 （3）接通和断开小电流电路。
再合上接地闸刀，先断开接地闸刀后，再合上隔离开关的操作顺序。 （6）隔离开关要装有和断路器之间的连锁机构，以保证正确的操作顺序，杜
绝隔离开关带负荷操作的事故发生。
隔离开关的技术参数
（1）额定电压。额定电压是指隔离开关能承受的正常工作线电压。目前，我国电力系统中
隔离开关采用的额定电压等级为（10KV、35KV、66KV、110KV、220KV、330KV、500KV)。 （2）额定电流。额定电流是指隔离开关可以长期通过的工作电流。隔离开关长期通过额定
网断开。 （2）隔离开关断开点之间应有可靠的绝缘，以保证在恶劣的气候条件下也能
可靠工作， 并在过电压及相间闪烙的情况下，不致从断开点击穿而危及人身安全。 （3）隔离开关应具有足够的热稳定性和动稳定性，尤其不能因电动力的作用
而自动断 开，否则将引起严重事故。 （4）隔离开关的结构要简单，动作要可靠。 （5）带有接地闸刀的隔离开关必须有连锁机构，以保证先断开隔离开关后，
GW5-126Z型中性点隔离开关
第四章 水电站电气一次设备与载流导体
第四节 高低压熔断器
高压熔断器是一种保护电器，当系统或电气设备 发生短路故障或过负荷时，故障电流或过负荷电 流使熔体发热熔断、切断电源起到保护作用。
一、基本知识
（一）基本构成和工作原理
组成： 1）熔件（熔体）：铜、银 2）触头：支持熔件并与外电路连接（支持熔
开关量输入╱输出电路
开关量输入/输出电路一、开关量的隔离与抗干扰1、开关量的隔离（1）隔离的作用隔离的主要作用是：使低压输入电路与大功率的电源隔离；外部现场器件与传输线同数字电路隔离，以免计算机受损；限制地回路电流与地线的错接而带来的干扰；多个输入电路之间的隔离。
（2）开关量的隔离方法常用的开关量的隔离方法主要有以下方式。
○1光电隔离。
（图3－28 光电耦合器原理接线图）○2继电器隔离。
（图3－29 采用继电器隔离的开关原理接线图）○3继电器和光电耦合器双重隔离。
2、抗干扰软件抗干扰措施主要是适当增加延时，以躲开触点抖动的影响。
二、开关量的采集、检测与变位识别1、开关量的采集方式（图3—30 中断申请电路图）当开关状态发生变化时，由于Q端仍保持原状态，D、Q异或的结果使输出由低电平跳变为高电平，通过非门变成低电平向CPU申请一次中断。
当CPU 响应中断以后，发出INTA信号使触发器触发。
D、Q状态趋于一致，异或门输出又成为低电平。
2、开关动作的检测把3次采样的开关量用A、B、C三个布尔数来表示，从中任取出两个进分“与”运算，如果其中有两个或两个以上为“1”，则运算结果必定有一个为“1”；反之，若有两个或两个以上为“0”，则运算结果必定全为“0”。
另外，再根据“或”运算的规则，在N个数中只要有一个是“1”，则运算结果必定是“1”；只有当N个数全为“0”时，结果才为“0”。
可以把三取二表决的算法用以下逻辑算式来处理（A·B）＋（B·C）＋（C·A）（3－15）3、开关变位的识别开关量的状态通常用一位二进制数来表示，例如用“1”代表闭合，用“0”代表断开。
变电所的开关量数目很多，为了简化分析，下面只对用一个字节的二进制数表示的8个开关状态进行分析，但所得到的结论具有普遍的意义。
○1现状○＋原状，若有变位则该位为1；若无变位，则该位为0。
○2（现状○＋原状）∧原状，若为1，则该位由1→0。
○3（现状○＋原状）∧现状，若为1，则该位由0→1。
第四章输入与输出隔离介绍
Vs Vce Vs nVo (1 D max)
Vce(max) (3 ~ 4) *Vs
Io IVT n
•电感值Lp和集电极最大工作电流
开关管关闭后，能量传递给次级。因为工作在非连续 模式，在开关管再次导通前，初级储存的能量将全部传给 次级。输入功率P（即1s内传递的能量）为：
2.确定总输出功率，他包含所有次级输出功率，公式如下：
3.选定磁芯规格 1.AP法。AP=Aw*Ae 2.实际上，磁芯的初始 选择一般是很粗略的，因 为变量太多了，一般情况 是参考以前的案列初步选 择磁芯。这边有一个输出 功率和磁芯的对照表：
4.初级线圈的最少匝数Npmin 选定磁芯型号后，就可以根据磁芯手册查的磁芯有效 截面积Ae。根据选用的磁芯材质型号确定最大磁通密度变 化量ΔB,单位是：Gs。由下式得出为变压器初级侧为避免 发生磁芯饱和而应具有的最少匝数：
L Vin
Lm
D
Vo
Vin
D1
D2
Vo
S
S
反激型变换器
正激型变换器
L D1 Vo
Vin
S2
S1
D2
桥式变换器
第二节 反激变换器（Flyback）
基本电路模型 – Flyback (回扫
型)
反激式变压器的基本结构和原理
原理：在开关S导通时，输入电压Vi加在变压器一次侧线 圈上，同名端 ‘•’ 相对异名端为负，二次侧二极管D反偏截 止。初级电流线性上升（线性电感），变压器作为电感运行。 变压器储存能量，此阶段没有能量传到次级，电容C单独向 负载供电。 在开关S断开时，由楞次定理（E=—NΔ∮/ΔT） 变压器原边绕组将产生一反向电动 势，此时输出整流二极管D正向 导通，向次级负载提供能量。 关键点：反激式开关电源的核 心就是将变压器当做一个电感来 看，先储能，后释放能量。
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图4.4 TLP521的负载电阻对开关时间的影响
2、高频脉冲的隔离
对波形要求较高的场合，应使用高频特性好的光隔 如4N25(300KHZ)、4N35(300KHZ)、6N136(2MHZ)
4N35
6N136
光敏二极管的开关时间通常比光敏三极管小
负载电阻越小，开关时间越短，光耦的开关速度越高。最小负载电阻可以小到500Ω。带基极 引脚的光耦，其基极应使用一电阻接到集电极，阻值以50kΩ到100kΩ为佳。如省略该电阻，
R1
DIN
6N136
R3 2.2KΩ
DOUT
7406
GNDX
74LS14
图4.7 用6N136的光隔电路
4.2DC-DC变换器-DC变换器通常可以提供
几毫安到数百毫安电流的各种隔离电压输出
► 从工作原理分，DC-DC变换器通常有电荷泵变压、脉宽调制变压、电荷 泵与脉宽调制组合变压、隔离变压器变压等多种。前几种的变压通常是 全电子的，因而输入与输出无隔离；后者通常可提供1000V以上的电压 隔离。
输出电压5V/3.3V/3V
低电池电压检 测输入
低电池电压检 测输出
图4.9 MAX639/MAX640/MAX653的电路连接
适于A/D转换器或模拟放大器使用的，通常是双电源输出型。MAX743可提 供±12V或±15V的对称电压，MAX743的最大电流可达±100mA，
图中两个电感100μH、两个电解电容100μF和两个肖特基二极管1N5817
第4章开关量输入输出的隔离技 术
4.1开关量输入端隔离
开关量的输入隔离一般使用光电隔离器件。可以使用的光电隔离器件很多，有许多
器件性能相近，普通开关量的输入隔离使用TLP521-X即可
1、廉价实用的TLP521-X
工作频率不高，一般限制在 10KHZ以内
TLP521-1
TLP521-2
图4.1 TLP521的各种封装及引脚排列
100k 550Ω
DOUT
7406
NC
E
74LS14
GNDX
图4.6 可以工作到115.2波特的光隔电路
（1）VCCX取5V时，负载电阻R3应取2.2KΩ~3.3KΩ
（2）74LS14用于整形，为保证输出波形为理想的方波，防止出
现干扰脉冲等非正常情况的发生，输出端使用施密特触发器对波形整形
VCC
VCC X
（4）MAX737 输入：4V~8.6V 输出：－15V
-15V输出可给LCD提供负偏置电压
单电源输出变换器
双电源输出变换器
BUCK 降压型 是指输入电压大于输出电压 如12V->5V BOOST 则反之 5V->12V 单电源变双电源4.2V~10V直流电源变成双±12V， ±15V直流电源
（1）MAX742 输入：4.2V~10V 输出：±12V， ±15V, ±2A
（1）ICL7660 Intersil公司 输出：1.5V~10V 输：互补电压
（通常为正电压入、负电压出) 主要用于单电源供电的A/D转换场合
（2）MAX640/MAX848Maxim公司 输入：5V 型应用为给低电压器件供电
输出：3.3V,典
（3）MAX735 输入：4V~6.2V 输出：－5V
（2）MAX743 输入：5V 输出： ±12V， ±15V, ±100mA
MAX743的最大电流可达±100mA，而 MAX742的最大电流则可达±2A
集成运算放大器、AD转换器常用双电源
ICL7660(A)提供从 1.5V到10.0V的互补电压，以电荷泵原理工作，需外接 泵电容两个。泵电容通常选用10μf的电解电容。7脚为振荡器输入，不接时 使用内部振荡器。也可外接电容以降低振荡频率。降低振荡频率时泵电容 的容量应加大，加大到100μf可保证任何振荡频率都能正常工作(最低1kHz)。
宽电压输入（用于未经稳压的输入电压）
（2）选取器件:1)根据输入、输出电压选取器件;2)输出电流应按系统最大 工作电流的1.2～1.5倍计算需要的功率，根据功率选用 (DC-DC变换器通常以输
出功率标注 );3)再次要注意器件输出电压是否已经过稳压，经过稳压的输出波纹有 多大
图4.10双电源输出变换器MAX473的基本 应用电路
2、隔离变压器型DC-DC变换
DC-DC变换器通常使用高频变压器(2~5kHz)隔离，再作整流及稳压器件
体积通常相对较大
Vin
+VOUT
Cin
Cout
100uf,25V
GND
-VOUT
图4.11 DC-DC变换器模块的使用电路
（1）固定电压输入（用于信号隔离）
则开关时间会大4~5倍，则开关频率就降低4~5倍。不应该省略该电阻。
图4.5 4N35负载电阻及基极-发射极电阻对开关时间的影响
影响工作频率的因素： （1）负载电阻，越小，开关速度越快,最好不小于1000Ω （2）基极电阻，一般取50KΩ~100KΩ
VCC
VCC X
R1 4N35
R1
R3
DIN
LED+ B LED- C
► 集成电路DC-DC变换器 电荷泵变压、脉宽调制变压、前二者的组合变压
► 隔离变压器型DC-DC变换器 真正隔离
1、集成电路DC-DC变换器
效率高、体积小、以小电流应用为主
(互补电压：电路生成两个模拟电压，用一种互补方式可以改变这两个电压。当 直通输出电压上升时，互补的输出电压下降，反之亦然。两个输出电压之和为 恒定值：VOUT+VOUTC=VREF）
TLP521-4
A图输入高电平，输出高电平，输入低电平，输出低电平； b图输入高电平，输出低电平，输入低电平，输出高电平
图4.2 基本的光电隔离电路
TLP521的正常工作频率应限制在10kHz以下，在大于10kHz时，必须考虑负载电阻 对工作频率的影响。原则上，降低负载电阻阻值对工作频率的提高有利，负载电阻 最低可降至1kΩ。对波形要求较高的场合，工作频率应适当降低，并应在输出端加 接施密特触发器整形电路。
6脚为低压调整端。当工作电压低于3.5V时，6脚应接地，否则浮空。
图4.8 ICL7660的泵电容连接
低电压器件供电器件工作时需在输出端增加三个元件：一个二极管、一个 电感、一个电解电容。为使器件能提供最大输出电流，电感应选用100μH， 电容应选用100μF，二极管可以使用常用的1N5817或相当的肖特基二极管。
2、高频脉冲的隔离
对波形要求较高的场合，应使用高频特性好的光隔 如4N25(300KHZ)、4N35(300KHZ)、6N136(2MHZ)
4N35
6N136
光敏二极管的开关时间通常比光敏三极管小
负载电阻越小，开关时间越短，光耦的开关速度越高。最小负载电阻可以小到500Ω。带基极 引脚的光耦，其基极应使用一电阻接到集电极，阻值以50kΩ到100kΩ为佳。如省略该电阻，
R1
DIN
6N136
R3 2.2KΩ
DOUT
7406
GNDX
74LS14
图4.7 用6N136的光隔电路
4.2DC-DC变换器-DC变换器通常可以提供
几毫安到数百毫安电流的各种隔离电压输出
► 从工作原理分，DC-DC变换器通常有电荷泵变压、脉宽调制变压、电荷 泵与脉宽调制组合变压、隔离变压器变压等多种。前几种的变压通常是 全电子的，因而输入与输出无隔离；后者通常可提供1000V以上的电压 隔离。
输出电压5V/3.3V/3V
低电池电压检 测输入
低电池电压检 测输出
图4.9 MAX639/MAX640/MAX653的电路连接
适于A/D转换器或模拟放大器使用的，通常是双电源输出型。MAX743可提 供±12V或±15V的对称电压，MAX743的最大电流可达±100mA，
图中两个电感100μH、两个电解电容100μF和两个肖特基二极管1N5817
第4章开关量输入输出的隔离技 术
4.1开关量输入端隔离
开关量的输入隔离一般使用光电隔离器件。可以使用的光电隔离器件很多，有许多
器件性能相近，普通开关量的输入隔离使用TLP521-X即可
1、廉价实用的TLP521-X
工作频率不高，一般限制在 10KHZ以内
TLP521-1
TLP521-2
图4.1 TLP521的各种封装及引脚排列
100k 550Ω
DOUT
7406
NC
E
74LS14
GNDX
图4.6 可以工作到115.2波特的光隔电路
（1）VCCX取5V时，负载电阻R3应取2.2KΩ~3.3KΩ
（2）74LS14用于整形，为保证输出波形为理想的方波，防止出
现干扰脉冲等非正常情况的发生，输出端使用施密特触发器对波形整形
VCC
VCC X
（4）MAX737 输入：4V~8.6V 输出：－15V
-15V输出可给LCD提供负偏置电压
单电源输出变换器
双电源输出变换器
BUCK 降压型 是指输入电压大于输出电压 如12V->5V BOOST 则反之 5V->12V 单电源变双电源4.2V~10V直流电源变成双±12V， ±15V直流电源
（1）MAX742 输入：4.2V~10V 输出：±12V， ±15V, ±2A
（1）ICL7660 Intersil公司 输出：1.5V~10V 输：互补电压
（通常为正电压入、负电压出) 主要用于单电源供电的A/D转换场合
（2）MAX640/MAX848Maxim公司 输入：5V 型应用为给低电压器件供电
输出：3.3V,典
（3）MAX735 输入：4V~6.2V 输出：－5V
（2）MAX743 输入：5V 输出： ±12V， ±15V, ±100mA
MAX743的最大电流可达±100mA，而 MAX742的最大电流则可达±2A
集成运算放大器、AD转换器常用双电源
ICL7660(A)提供从 1.5V到10.0V的互补电压，以电荷泵原理工作，需外接 泵电容两个。泵电容通常选用10μf的电解电容。7脚为振荡器输入，不接时 使用内部振荡器。也可外接电容以降低振荡频率。降低振荡频率时泵电容 的容量应加大，加大到100μf可保证任何振荡频率都能正常工作(最低1kHz)。
宽电压输入（用于未经稳压的输入电压）
（2）选取器件:1)根据输入、输出电压选取器件;2)输出电流应按系统最大 工作电流的1.2～1.5倍计算需要的功率，根据功率选用 (DC-DC变换器通常以输
出功率标注 );3)再次要注意器件输出电压是否已经过稳压，经过稳压的输出波纹有 多大
图4.10双电源输出变换器MAX473的基本 应用电路
2、隔离变压器型DC-DC变换
DC-DC变换器通常使用高频变压器(2~5kHz)隔离，再作整流及稳压器件
体积通常相对较大
Vin
+VOUT
Cin
Cout
100uf,25V
GND
-VOUT
图4.11 DC-DC变换器模块的使用电路
（1）固定电压输入（用于信号隔离）
则开关时间会大4~5倍，则开关频率就降低4~5倍。不应该省略该电阻。
图4.5 4N35负载电阻及基极-发射极电阻对开关时间的影响
影响工作频率的因素： （1）负载电阻，越小，开关速度越快,最好不小于1000Ω （2）基极电阻，一般取50KΩ~100KΩ
VCC
VCC X
R1 4N35
R1
R3
DIN
LED+ B LED- C
► 集成电路DC-DC变换器 电荷泵变压、脉宽调制变压、前二者的组合变压
► 隔离变压器型DC-DC变换器 真正隔离
1、集成电路DC-DC变换器
效率高、体积小、以小电流应用为主
(互补电压：电路生成两个模拟电压，用一种互补方式可以改变这两个电压。当 直通输出电压上升时，互补的输出电压下降，反之亦然。两个输出电压之和为 恒定值：VOUT+VOUTC=VREF）
TLP521-4
A图输入高电平，输出高电平，输入低电平，输出低电平； b图输入高电平，输出低电平，输入低电平，输出高电平
图4.2 基本的光电隔离电路
TLP521的正常工作频率应限制在10kHz以下，在大于10kHz时，必须考虑负载电阻 对工作频率的影响。原则上，降低负载电阻阻值对工作频率的提高有利，负载电阻 最低可降至1kΩ。对波形要求较高的场合，工作频率应适当降低，并应在输出端加 接施密特触发器整形电路。
6脚为低压调整端。当工作电压低于3.5V时，6脚应接地，否则浮空。
图4.8 ICL7660的泵电容连接
低电压器件供电器件工作时需在输出端增加三个元件：一个二极管、一个 电感、一个电解电容。为使器件能提供最大输出电流，电感应选用100μH， 电容应选用100μF，二极管可以使用常用的1N5817或相当的肖特基二极管。