JPH0644200Y2 - 絶縁装置 - Google Patents

絶縁装置

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JPH0644200Y2
JPH0644200Y2 JP1986062761U JP6276186U JPH0644200Y2 JP H0644200 Y2 JPH0644200 Y2 JP H0644200Y2 JP 1986062761 U JP1986062761 U JP 1986062761U JP 6276186 U JP6276186 U JP 6276186U JP H0644200 Y2 JPH0644200 Y2 JP H0644200Y2
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signal
switch
turned
coil
secondary side
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均 安井
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Yokogawa Electric Corp
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Description

【考案の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本考案は、パルストランスを用いて、電力と情報(信
号)を、電気的に絶縁しながら双方向に伝送する絶縁装
置に関するものである。
(従来の技術) 従来、電力と情報とを電気的に絶縁して伝送する場合、
電力はトランスを介して、情報はホトカプラ等の信号ア
イソレーション手段を介してそれぞれ伝送することが行
なわれている。
また、ひとつのトランスを用いて電力と情報とを伝送す
るような素子として、例えばアナログディバイス社のAD
293/AD294のような、アイソレーションアンプがある。
第5図は、このアイソレーションアンプのブロック図で
ある。この装置は、入力信号eiをアンプA1で増幅後、変
調器MOで変調し、トランスT1を介して、電力と信号と
が、キャリア・アイソレーション技術(米国特許4,286,
225号)により、入力段と出力段の間を転送する。トラ
ンスT1を介し出力段に得られた信号は、復調器DEによっ
て復調され、アンプA2によって出力される。200kHzのパ
ワー発振器OSは、トランスT1の1次巻線を駆動し、2次
巻線出力が入力部電源や変調器,復調器を駆動する。
(考案が解決しようとする問題点) これらの構成の従来装置においては、信号の双方向伝送
を行なうためには2つの素子が必要であり、また、変調
器や復調器が必要で構成が複雑になるという問題点があ
った。
本考案は、このような問題点に鑑みてなされたもので、
その目的は、簡単な構成で、2次側回路用電力の供給
と、信号(ステータス信号,パルス数信号,パルス幅信
号等)の双方向伝送が可能な絶縁装置を実現しようとす
るものである。
(問題点を解決するための手段) 前記した問題点を解決する本考案は、 一端が直流電源(Vcc1)に接続された1次側コイル(n
1)とセンタタップを持った2次側コイル(n2,n3)とを
有するパルストランス(T1)と、 このパルストランスの1次側コイルの他端に抵抗を介し
て接続されデューティレシオ50%のクロック信号により
オン,オフされる駆動用スイッチ(SW2)と、 前記パルストランスの1次側コイルの両端にツェナーダ
イオードを介して接続され2次側に伝送する信号に応じ
てオン,オフする第1のスイッチ素子(SW1)と、 パルストランスの1次側コイルの他端の電位変化を入力
し2次側から1次側に伝送された信号に対応した信号を
出力する第1の受信回路(Q1,CP)と、 パルストランスのセンタタップを中心として一方の側の
2次側コイル(n2)に得られた信号を整流平滑して2次
側電源電圧を得る電源回路手段(D4,C1)と、 この電源回路手段から電力が供給されて動作すると共
に、パルストランスのセンタタップを中心として他方の
側の2次側コイル(n3)に得られた信号をツェナーダイ
オード(D5)及び1次側に伝送する信号に応じてオン,
オフする第2のスイッチ素子(SW3)を介して入力し、
第1のスイッチ素子のオン,オフに対応してオン,オフ
する信号を得る第2の受信回路(Q2)とを備え、 1次側から2次側への信号伝送時は、第2のスイッチ素
子(SW3)をオン状態とし、第1のスイッチ素子(SW1)
を伝送すべき信号に応じてオン,オフし、 2次側から1次側への信号伝送時には、第1のスイッチ
素子(SW1)をオフ状態とし、第2のスイッチ素子(SW
3)を伝送すべき信号に応じてオン,オフし、 前記パルストランスの1次側と2次側との双方向信号伝
送が行えるようにした絶縁装置である。
(実施例) 第1図は、本考案に係る装置の一例を示す構成接続図で
ある。図において、T1はパルストランスで、一端が直流
電源Vcc1に接続された1次コイルn1と、センタタップ10
を持った2次コイルn2,n3とを有している。なお、ここ
では便宜上、パルストランスT1の左側を1次コイル、右
側を2次コイルとする。
SW1はスイッチで、図示してない駆動回路によって駆動
され、1次側から2次側に伝送すべき信号に応じて、オ
ン,オフする。Q1は2次側から1次側に伝送される信号
の受信用トランジスタで、そのベースはツェナーダイオ
ードD1を介して、1次コイルn1の他端に接続されてい
る。D2はツェナーダイオードであり、D3はツェナーダイ
オードD2の逆流防止用のダイオードで、これらはスイッ
チSW1を介して1次コイルn1の両端に直列に接続されて
いる。SW2は、抵抗R2を介してトランジスタT1の1次コ
イルn1の他端に接続され、トランスT1を駆動する駆動用
スイッチで、例えば500kHz,デューティレシオ50%のク
ロック信号CLKでオン,オフされる。
D4は2次巻線n2に得られる交流信号を整流するダイオー
ド、C1は整流出力を平滑するコンデンサで、このコンデ
ンサC1の両端に2次側回路を駆動するための直流電源Vc
c2を得る。D5はツェナーダイオードであり、D6はツェナ
ーダイオードD5の逆流防止用のダイオード、SW3はツェ
ナーダイオードD5、ダイオードD6を介して、2次巻線n2
の一端に接続されたスイッチで、図示してない駆動回路
によって駆動され、2次側から1次側に伝送するべき信
号に応じて、オン,オフする。Q2は1次側から2次側に
伝送される信号の受信用トランジスタで、そのベースは
スイッチSW3、ツェナーダイオードD5、ダイオードD6を
介して2次コイルn3の一端に接続されている。
上記の実施例において、ツェナーダイオードD1のツェナ
ー電圧をV1、ツェナーダイオードD2とダイオードD3の直
列回路のツェナー電圧をV2、ツェナーダイオードD5とダ
イオードD6の直列回路のツェナー電圧をV3とすれば、こ
れらはV1−Vcc1>V3>V2に選定されているものとする。
ここで、ツェナーダイオードD2を介してパルストランス
T1の1次側コイルn1の両端に接続される第1のスイッチ
SW1と、ツェナーダイオードD5を介してパルストランスT
1の2次側コイルn3の一端とトランジスタQ2のベースと
の間に接続される第2のスイッチSW2とは、以下のよう
な動作タイミングで動作する。
即ち、1次側から2次側への信号伝送時は、第2のスイ
ッチSW3をオン状態とし、第1のスイッチSW1を伝送すべ
き信号に応じてオン,オフする。また、2次側から1次
側への信号伝送時には、第1のスイッチSW1をオフ状態
とし、第2のスイッチSW3を伝送すべき信号に応じてオ
ン,オフする。
このように構成した装置の動作を、次に第2図の動作波
形図を参照しながら、電力の伝送と、信号の伝送とに分
けて説明する。
(電力の伝送) 第2図(イ)は、スイッチSW2のオン/オフ波形図で、
図示するように、一定周期で、オン,オフが繰返され
る。スイッチSW2がオン時、パルストランスT1の1次巻
線n1には、実線矢印で示すように、直流電源Vcc1から電
流I3が流れる。この電流I3によって、2次巻線n2に、ダ
イオードD4を介して電流I1が矢印に示すように流れ、コ
ンデンサC1に、2次側電源電圧Vcc2が発生する。ここに
得られる電源電圧Vcc2の大きさは、1次巻線n1と2次巻
線n2の巻数比によって調整できる。なお、必要に応じ
て、電源電圧Vcc2は安定か回路を経て利用することもで
きる。
この時、2次巻線n3に流れる電流I1は、ダイオードD6を
オフする方向であるため、上述した動作には影響しな
い。また、スイッチSW2がオンの時点では、1次側と2
次側間での信号伝送を行なわないものとする。
(信号の伝送) 以下の説明では、簡単にするために、パルストランスT1
の1次巻線n1と2次巻線n3の巻数比(n1/n3)=1とす
る。また、各ツェナーダイオードのツェナー電圧V1〜V3
は、V1−Vcc>V3>V2とする。
〈1次側から2次側への信号伝送〉 トランスT1の1次側から、2次側への信号伝送は、スイ
ッチSW1を、伝送すべき信号(ステータス信号,パルス
信号,パルス幅信号等)に応じてオン,オフすることに
より行なわれる。この信号伝送時は、スイッチSW3はオ
ンとなっているものとする。
(スイッチSW1がオンの時) トランスT1の駆動用スイッチSW2がオフとなると、この
スイッチSW2がオンの間に蓄えられていたエネルギーが
逆起電力により、各コイルに逆電圧(フライバック電
圧)を発生させる。ここで、スイッチSW1がオンである
から、1次コイルn1に発生する逆電圧が、ツェナーダイ
オードD2,D3のツェナー電圧V2を越えると、ツェナーダ
イオードD2,D3を通ってリセット電流IRが流れる。この
間、2次コイルn3にも逆電圧V2(ツェナー電圧V2に同じ
になる)が生ずる(∵n1=n3)が、ツェナーダイオード
D5,D6のツェナー電圧V3は逆電圧V2に対して、V2<V3で
ありこの2次コイルn3には電流が流れない。従って、ト
ランジスタQ2はオフであり、出力端点の電位は、第2
図(ロ)の破線に示すように常時、電源電圧Vcc2にほぼ
等しくなる。
(スイッチSW1がオフの時) この時、2次コイルn3に発生する逆電圧は、スイッチSW
1、ツェナーダイオードD2,D3の直列回路によってリセ
ットされることはない。従ってこの逆電圧は、ツェナー
電圧V2を超えて上昇し、これが、ツェナー電圧V3になる
と、2次コイルn3にリセット電流I2が流れ、トランジス
タQ2がオンする。よって、出力端点の電位は、第2図
(ロ)の実線に示すように、トランスT1の駆動(スイッ
チSW2のオン,オフ)に応じて、電源電圧Vcc2と、コモ
ン電位COM2を繰返すことになる。
なお、この時、トランスT1の1次側において、ツェナー
ダイオードD1は、V1−Vcc1>V3であることから、オフと
なっている。
以上のように、スイッチSW1のオン,オフによって、ト
ランジスタQ2のオン,オフを行なうことができ、トラン
スT1の1次側から2次側への信号伝送を行うことができ
る。
〈2次側から1次側への信号伝送) トランスT1の2次側から、1次側への信号伝送は、スイ
ッチSW3を、伝送すべき信号によってオン,オフするこ
とにより行われる。この信号伝送時は、スイッチSW1は
オフとなっているものとする。
(スイッチSW3がオンの時) スイッチSW3がオンの場合、トランスT1の各コイルn1、n
3に発生する逆電圧は、ツェナーダイオードD5,D6のツ
ェナー電圧V3でクランプされ、1次側にリセット電流IR
は流れない(V1−Vcc>V3)。このため、トランジスタQ
1はオフのままで、出力端点の電位は、第2図(ハ)
の破線に示すように常時、電源電圧Vcc1にほぼ等しくな
る。
(スイッチSW3がオフの時) スイッチSW3がオフになると、トランスT1の1次側コイ
ルn1にリセット電流IRが流れ、トランジスタQ1をオンと
する。このため、トランジスタQ1はオンとなり、出力端
点の電位は、第2図(ハ)の実線に示すように、トラ
ンスT1の駆動に応じて、電源電圧Vcc1と、コモン電位CO
M1とを繰返すことになる。
以上のように、スイッチSW3のオン,オフによって、ト
ランジスタQ1のオン,オフを行なうことができ、トラン
スT1の2次側から1次側への信号伝送を行なうことがで
きる。
以上の動作をまとめると、第1表の通りとなる。
第3図は、本考案の他の実施例を示す構成接続図であ
る。
この実施例においては、トランスT1の1次コイルn1の一
端点とコモンライン間にツェナーダイオードD1を接続
するとともに、点の電位変化を検出するコンパレータ
CPを設けたものである。
コンパレータCPの出力端から、2次側より1位側に伝送
される信号出力を得るようにしている。
第4図は、第3図実施例において、の電位波形を示し
たもので、実線はスイッチSW3がオフ、破線はスイッチS
W3がオンの場合で、コンパレータCPのレファレンス電圧
Vthを、V1>Vth>V3に設定することによって、コンパレ
ータCPの出力端から、スイッチSW3のオン,オフに対応
した信号を得ることができる。
(考案の効果) 以上説明したように、本考案によれば、パルストラン
ス、スイッチ素子、ツェナーダイオード等によって構成
されるもので、簡単な構成で、2次側回路への電力供給
と、1次側と2次側との双方向への信号(ステータス信
号,パルス数信号,パルス幅信号等)伝送を電気的に絶
縁して行なえる絶縁装置が実現できる。
また、本考案においては、パルストランスに蓄えられた
エネルギーのリセットを行うための回路(ツェナーダイ
オード、ダイオードの直列回路)を利用し、このリセッ
ト回路に第1のスイッチSW1を挿入接続し、このスイッ
チ素子を制御して1次側から2次側への信号伝送を実現
するようにしたもので、複雑な変調回路を必要としない
という格別な効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案装置の一例を示す構成接続図、第2図は
その動作波形図、第3図は本考案の他の実施例の構成接
続図、第4図はその動作波形図、第5図は従来装置のブ
ロック図である。 T1…パルストランス、n1…1次巻線、n2,n3…2次巻
線、10…センタータップ、SW1〜SW3…スイッチ、D1,
D2,D5…ツェナーダイオード、D3,D4,D6…ダイオー
ド、C1…コンデンサ、Q1,Q2…トランジスタ。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】一端が直流電源(Vcc1)に接続された1次
    側コイル(n1)とセンタタップを持った2次側コイル
    (n2,n3)とを有するパルストランス(T1)と、 このパルストランスの1次側コイルの他端に抵抗を介し
    て接続されデューティレシオ50%のクロック信号により
    オン,オフされる駆動用スイッチ(SW2)と、 前記パルストランスの1次側コイルの両端にツェナーダ
    イオードを介して接続され2次側に伝送する信号に応じ
    てオン,オフする第1のスイッチ素子(SW1)と、 パルストランスの1次側コイルの他端の電位変化を入力
    し2次側から1次側に伝送された信号に対応した信号を
    出力する第1の受信回路(Q1,CP)と、 パルストランスのセンタタップを中心として一方の側の
    2次側コイル(n2)に得られた信号を整流平滑して2次
    側電源電圧を得る電源回路手段(D4,C1)と、 この電源回路手段から電力が供給されて動作すると共
    に、パルストランスのセンタタップを中心として他方の
    側の2次側コイル(n3)に得られた信号をツェナーダイ
    オード(D5)及び1次側に伝送する信号に応じてオン,
    オフする第2のスイッチ素子(SW3)を介して入力し、
    第1のスイッチ素子のオン,オフに対応してオン,オフ
    する信号を得る第2の受信回路(Q2)とを備え、 1次側から2次側への信号伝送時は、第2のスイッチ素
    子(SW3)をオン状態とし、第1のスイッチ素子(SW1)
    を伝送すべき信号に応じてオン,オフし、 2次側から1次側への信号伝送時には、第1のスイッチ
    素子(SW1)をオフ状態とし、第2のスイッチ素子(SW
    3)を伝送すべき信号に応じてオン,オフし、 前記パルストランスの1次側と2次側との双方向信号伝
    送が行えるようにした絶縁装置。
JP1986062761U 1986-04-25 1986-04-25 絶縁装置 Expired - Lifetime JPH0644200Y2 (ja)

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JPS62177149U JPS62177149U (ja) 1987-11-10
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