新型磁耦合隔离电路设计
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2 磁耦合隔离电路设计原理
如果将需要传输的低频信号调制到高频载波上，再用磁耦合隔离电路隔离传输，在接收端再用解调电路提取出低频信号，可以实现用磁耦合隔离电路传输低频信号的目的。但是这种方法就必须在隔离电路的初、次级加入调制和解调电路，这样做不仅电路复杂、功耗较大、而且信号传输的延迟不可控，因此在电路设计中很少采用。本文设计的新型磁耦合隔离电路不用调制和解调电路就可以实现低频和直流信号的磁耦合隔离传输，而且电路结构简单、功耗小，信号传输延迟很小。
2．1 基本原理
该设计的基本原理是：在不大量增加电路成本和不增加信号传输延迟的条件下，设法使对低频信号的磁耦合隔离传输转变为对高频信号的磁耦合隔离传输，并在接收端恢复出需要传输的信号。
观察需要传输低频数字信号的波形，它是一位变化的数字信号，其特征与一位计数器的输出十分相似。受此启发，假设需要传输的信号在接收端就是一个一位计数器的输出，那么对于此计数器，只要知道它的初始状态，计数脉冲的发生时刻，就可以很容易地得到其任意时刻的输出波形。在发送端只需要发送信号状态变化的信息，在接收端就能够根据此信息重建低频信号。
2．2 低频信号传输
如前所述，磁耦合隔离电路的接收端如果用一位计数器重建输出信号的话，那么在电路的输入端就应是一位计数器的逆，即将输入的低频传输信号看作计数器的输出信号，根据计数器的输出信号变化反推出计数脉冲，再将此计数脉冲隔离输出到接收端，控制接收端输出的变化，从而实现在输出端重建传输信号的功能。
在输入端根据低频传输信号构建出的计数脉冲的宽度受3个条件的限制：1)隔离电路传输信号的上限频率；2)脉冲变压器的响应频率；3)计数器的上限工作频率。关于脉冲宽度的选取，在后面的将有详细说明。
2．3 直流信号传输
计数器的初始态和计数脉冲发生时刻决定计数器任意时刻的输出，为了传输直流电平，在电路上电之初，将隔离电路的初级和次级复位到‘0’，如果要传输的信号为低电平，则隔离电路不会有计数脉冲传输，次级输出保持低电平不变；加电后后如果传输高电平，则相当于在电路初级施加了一个由低到高的电平跳变，此跳变使初级驱动电路产生一个计数脉冲并传输到次级接收计数器，次级接收计数器的输出在初始电平的基础上发生反转，变成高电平输出，并一直保持到下一个计数脉冲到来为止。这样无论是高电平还是低电平在次级都会得到完整恢复，从而实现直流电平磁耦合隔离传输的功能。
3 磁耦合隔离电路的实现
为了实现磁耦合隔离传输低频或直流信号的功能，初级驱动电路和次级接收电路的设计是关键，为了实现简单，调试方便，实现双向信号隔离传输，这里在一片CPLD中用VHDL语言分别描述实现初级驱动电路和次级接收电路，图2是新型磁耦合隔离驱动模块的结构框图，它们被配置在一片CPLD中，构成磁耦合隔离收发驱动模块，模块的设计和实现在下面详细说明。本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/179136.htm
3．1 初级驱动电路的实现
磁耦合隔离电路初级驱动单元由Inputs和Drive两个模块组成，其中InputS模块完成对输入电路的复位，Drive模块用于产生与输入信号状态变化相关的窄脉冲驱动信号。两模块的VHDL实现说明如下：
3．1．1 InputS模块的实现
为了保证发送和接收信号的电平变化同步，在隔离驱动单元上电时必须首先对初级驱动单元和接收单元复位。以保证两单元的初始态相同。如果需要隔离传输高电平信号，在复位过程结束后，在初级驱动单元必须自动产生一个由低到高的跳变，以便使次级接收电路同时把输出电平由复位状态反转刭高电平，保证初级、次级初始电平一致，自动产生的由低到高的跳变必须在复位信号结束后再延迟一段时间，在Drive模块稳定工作后产生。以此保证该跳变沿被Drive模块响应。
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