一种激光隔离电路的制作方法

    技术2025-12-14  4


    本技术涉及激光控制,尤其涉及的是一种激光隔离电路。


    背景技术:

    1、激光器也被称作“激光二极管”,是一种通过诱导放出来将光放大的器件,广泛使用于光纤通信、光盘、激光打印机、激光扫描器、激光指示器。

    2、本企业是针对激光打印机做出的方案改进,激光打印机的使用环境较为恶劣,在传统方案中,如图1所示,控制器与激光器(激光打印机)通常电气连接,由于实际应用中环境复杂,控制器(控制单元)与激光器的接地阻抗无法做到完全一致,而这会影响整个系统的工作,若激光器的接地阻抗大于控制器,根据欧姆定律,电流通常会走阻抗较低的路径,此时会有浪涌干扰进入系统,由于无法快速从激光器的大地泄放,浪涌则通过信号线和信号线的参考地耦合到控制器,从而影响控制单元正常工作。此外,如果激光器未接地、接地线老化发生断路或接地方式不正确,则浪涌干扰可能会直接沿着信号线损坏控制器,造成系统停机。

    3、因此,现有技术还有待改进和发展。


    技术实现思路

    1、本技术要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述缺陷,提供一种激光隔离电路,旨在解决现有的激光器控制方案中控制器与激光器直接连接,导致浪涌干扰进入控制器,进而影响系统正常工作的问题。

    2、本技术提供一种激光隔离电路,采用如下的技术方案:

    3、一种激光隔离电路,连接在控制器和激光器之间,用于实现控制器与激光器的隔离,所述隔离电路包括:

    4、信号输入模块、信号隔离模块和信号输出模块;

    5、所述信号输入模块连接控制器,用于对输入信号进行滤波及接口保护;所述信号输出模块连接激光器,用于将输入信号转换为不同类型的信号并输出至激光器;

    6、所述信号隔离模块连接在所述信号输入模块与所述信号输出模块之间,用于实现所述信号输入模块与所述信号输出模块之间的隔离。

    7、进一步地,还包括电源隔离模块,所述电源隔离模块用于提供5v电源至激光器和信号输出模块;

    8、所述电源隔离模块包括电源输入单元、电源隔离单元和电源输出单元,所述电源输入单元连接电源,用于对输入电源进行滤波和保护;

    9、所述电源隔离单元连接在所述电源输入单元与所述电源输出单元之间,用于对所述电源输入单元和所述电源输出单元进行隔离;

    10、所述电源输出单元连接控制器,用于进行接口保护以及信号滤波。

    11、进一步地,所述信号输入模块包括信号处理单元和差分信号转换单元;

    12、所述信号处理单元连接控制器,用于接收差分输入信号,并对输入信号进行滤波和接口保护;

    13、所述差分信号转换单元连接所述信号处理单元,用于将差分输入信号转换为单端信号。

    14、进一步地,所述差分信号转换单元包括第一转换芯片、第一驱动芯片、第三电容器和第四电容器,所述第一转换芯片的第一脚连接+5v电源以及所述第三电容器的一端,所述第三电容器的另一端接输入信号参考地,所述第一转换芯片的第二脚连接所述第一驱动芯片的第一脚,所述第一转换芯片的第三脚连接所述第一驱动芯片的第三脚,所述第一转换芯片的第四脚以及所述第一驱动芯片的第二脚接输入信号参考地;所述第一转换芯片的第七脚、第八脚以及第五脚、第六脚分别连接所述信号处理单元;所述第一驱动芯片的第五脚连接+5v电源以及所述第四电容器的一端,所述第四电容器的另一端接输入信号参考地。

    15、进一步地,所述信号隔离模块包括信号隔离芯片、第二驱动芯片、第五电容器、第六电容器、第七电容器、第八电容器以及第九电容器,所述信号隔离芯片的第一脚连接+5v电源、所述第五电容器的一端以及所述第六电容器的一端,所述第五电容器以及所述第六电容器的另一端接输入信号参考地,所述信号隔离芯片的第二脚、第三脚连接所述信号输入模块,所述信号隔离芯片的第四脚接输入信号参考地;所述信号隔离芯片的第八脚连接+5v_out端、所述第七电容器的一端以及所述第八电容器的一端,所述第七电容器以及所述第八电容器的另一端连接输出信号参考地,所述信号隔离芯片的第七脚连接所述第二驱动芯片的第一脚,所述信号隔离芯片的第六脚连接所述第二驱动芯片的第三脚,所述信号隔离芯片的第五脚连接输出信号参考地,所述第二驱动芯片的第二脚接输出信号参考地,所述第二驱动芯片的第六脚作为out a端,所述第二驱动芯片的第四脚作为out b端,所述第二驱动芯片的第五脚连接所述第九电容器的一端以及作为+5v_out端,所述第九电容器的另一端连输出信号参考地。

    16、进一步地,所述信号输出模块包括三路信号转换单元,其中,第一路信号转换单元用于将ttl信号转换为差分信号输出,第二路信号转换单元用于将ttl信号转换为24v电平信号输出,第三路信号转换单元用于直接将ttl信号输出。

    17、进一步地,第二路信号转换单元还包括24v电源输入单元,用于对输入的24v电源进行滤波以及接口保护。

    18、进一步地,所述第一路信号转换单元包括第二转换芯片、第十电容器、第十三电阻器、第十四电阻器、第十五电阻器、第十六电阻器、第十七电阻器、第十八电阻器、第五tvs管、第六tvs管、第七tvs管以及第八tvs管,所述第十三电阻器的一端连接所述信号隔离模块的第一输出端,所述第十三电阻器的另一端连接所述第二转换芯片的第二脚,所述第十四电阻器的一端连接所述信号隔离模块的第二输出端,所述第十四电阻器的另一端连接所述第二转换芯片的第三脚,所述第二转换芯片的第一脚连接+5v_out端以及所述第十电容器的一端,所述第十电容器的另一端连接输出信号参考地,所述第二转换芯片的第四脚连接输出信号参考地;

    19、所述第二转换芯片的第八脚连接所述第五tvs管的负极以及所述第十五电阻器的一端,所述第二转换芯片的第七脚连接所述第六tvs管的负极以及所述第十六电阻器的一端,所述第五tvs管的正极以及所述第六tvs管的正极连接输出信号参考地;所述第二转换芯片的第六脚连接所述第七tvs管的负极以及所述第十七电阻器的一端,所述第二转换芯片的第五脚连接所述第八tvs管的负极以及所述第十八电阻器的一端,所述第七tvs管的正极以及所述第八tvs管的正极连接输出信号参考地;所述第十五电阻器的另一端与所述第十六电阻器的另一端以及所述第十七电阻器的另一端与所述第十八电阻器的另一端分别作为差分信号的输出端;

    20、所述第二路信号转换单元用于将ttl信号转换为24v电平信号输出,其包括第三转换芯片、第四转换芯片、第十一电容器、第十二电容器、第十三电容器、第十四电容器、第十九电阻器、第二十电阻器、第二十一电阻器、第二十二电阻器、第九tvs管以及第十tvs管,所述第十九电阻器的一端连接所述信号隔离模块的第一输出端,所述第十九电阻器的另一端连接所述第三转换芯片的第三脚,所述第三转换芯片的第一脚连接+5v_out端以及所述第十一电容器的一端,所述第三转换芯片的第二脚连接所述第十一电容器的另一端以及输出信号参考地;所述第三转换芯片的第五脚连接+24v电源以及所述第十二电容器的一端,所述第十二电容器的另一端连接输出信号参考地,所述第三转换芯片的第四脚连接所述第九tvs管的负极以及所述第二十电阻器的一端;

    21、所述第二十一电阻器的一端连接所述信号隔离模块的第二输出端,所述第二十一电阻器的另一端连接所述第四转换芯片的第三脚,所述第四转换芯片的第一脚连接+5v_out端以及所述第十三电容器的一端,所述第四转换芯片的第二脚以及所述第十三电容器的另一端连接输出信号参考地;所述第四转换芯片的第五脚连接+24v电源以及所述第十四电容器的一端,所述第十四电容器的另一端连接输出信号参考地,所述第四转换芯片的第四脚连接所述第十tvs管的负极以及所述第二十二电阻器的一端,所述第九tvs管的正极以及所述第十tvs管的正极连接输出信号参考地,所述第二十电阻器的另一端以及所述第二十二电阻器的另一端分别输出24v电平信号;

    22、所述第三路信号转换单元用于直接将ttl信号输出,其包括第十一tvs管、第十二tvs管、第二十三电阻器以及第二十四电阻器,所述第十二tvs管的负极以及所述第二十三电阻器的一端连接所述信号隔离模块的第一输出端,所述第十一tvs管的负极以及所述第二十四电阻器的一端连接所述信号隔离模块的第二输出端,所述第十一tvs管的正极以及所述第十二tvs管的正极连接输出信号参考地,所述第二十三电阻器的另一端以及所述第二十四电阻器的另一端分别输出ttl信号。

    23、进一步地,所述24v电源输入单元包括第十五电容器、第十六电容器、第十七电容器、第十三tvs管、第一保险管以及防反接二级管,防反接二极管的正极连接第二接口的第十二脚,防反接二极管的负极连接第一保险管的一端,第一保险管的另一端连接第十三tvs管的负极、第十五电容器的一端、第十六电容器的一端、第十七电容器的一端以及+24v电源,第十三tvs管的正极、第十五电容器的另一端、第十六电容器的另一端以及第十七电容器的另一端连接输出信号参考地。

    24、进一步地,所述电源隔离单元包括电源隔离芯片、电感器、第二十电容器、第二十一电容器、第二十二电容器、第二十三电容器、第二十七电阻器以及第二稳压器,所述第二十电容器的一端以及电感器的一端连接+5v电源,所述电感器的另一端连接所述第二十一电容器的一端以及所述电源隔离芯片的第二脚,所述第二十电容器的另一端、所述第二十一电容器的另一端以及所述电源隔离芯片的第一脚接输入信号参考地,所述电源隔离芯片的第五脚连接所述第二十二电容器的一端、所述第二十三电容器的一端、所述第二稳压器的负极以及所述第二十七电阻器的一端,所述第二稳压器的负极与所述第二十七电阻器的连接节点作为+5v_out端,所述电源隔离芯片的第四脚、所述第二十二电容器的另一端、所述第二十三电容器的另一端、所述第二稳压器的正极以及所述第二十七电阻器的另一端连接输出信号参考地。

    25、本实用新型的有益效果:本技术先通过信号输入模块对输入信号进行处理和转换,再利用信号隔离模块进行信号隔离,然后通过信号输出模块将输入信号转换为激光器需要的不同的信号类型,比如差分信号、24v电平信号或者ttl信号,从而实现输入信号参考地与输出信号参考地(控制器和激光器)之间的完全隔离。从而提升系统的稳定性,有效避免浪涌对系统的影响,可适用于激光脉冲接口、高速数字输出以及输入输出电平转换领域等,且其工作频率最高可达10mhz,使用性能更好。


    技术特征:

    1.一种激光隔离电路,用于连接在控制器和激光器之间,实现控制器与激光器的隔离,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的激光隔离电路,其特征在于,还包括电源隔离模块,所述电源隔离模块用于提供5v电源至激光器及所述信号输出模块;

    3.根据权利要求1所述的激光隔离电路,其特征在于,所述信号输入模块包括信号处理单元和差分信号转换单元;

    4.根据权利要求3所述的激光隔离电路,其特征在于,所述差分信号转换单元包括第一转换芯片、第一驱动芯片、第三电容器和第四电容器;

    5.根据权利要求1所述的激光隔离电路,其特征在于,所述信号隔离模块包括信号隔离芯片、第二驱动芯片、第五电容器、第六电容器、第七电容器、第八电容器以及第九电容器;

    6.根据权利要求1所述的激光隔离电路,其特征在于,所述信号输出模块包括第一路信号转换单元、第二路信号转换单元和第三路信号转换单元;

    7.根据权利要求6所述的激光隔离电路,其特征在于,所述第二路信号转换单元还包括24v电源输入单元,所述24v电源输入单元用于对输入的24v电源进行滤波以及接口保护。

    8.根据权利要求6所述的激光隔离电路,其特征在于,所述第一路信号转换单元包括第二转换芯片、第十电容器、第十三电阻器、第十四电阻器、第十五电阻器、第十六电阻器、第十七电阻器、第十八电阻器、第五tvs管、第六tvs管、第七tvs管以及第八tvs管;

    9.根据权利要求7所述的激光隔离电路,其特征在于,所述24v电源输入单元包括第十五电容器、第十六电容器、第十七电容器、第十三tvs管、第一保险管以及防反接二极管,防反接二极管的正极连接第二接口的第十二脚,防反接二极管的负极连接第一保险管的一端,第一保险管的另一端连接第十三tvs管的负极、第十五电容器的一端、第十六电容器的一端、第十七电容器的一端以及+24v电源,第十三tvs管的正极、第十五电容器的另一端、第十六电容器的另一端以及第十七电容器的另一端连接输出信号参考地。

    10.根据权利要求2所述的激光隔离电路,其特征在于,所述电源隔离单元包括电源隔离芯片、电感器、第二十电容器、第二十一电容器、第二十二电容器、第二十三电容器、第二十七电阻器以及第二稳压器;


    技术总结
    本技术公开了一种激光隔离电路,涉及激光控制领域,其包括连接在控制器和激光器之间,用于实现控制器与激光器的隔离,其包括:信号输入模块、信号隔离模块和信号输出模块,信号输入模块连接控制器,用于对输入信号进行滤波及接口保护;信号输出模块连接激光器,用于将输入信号转换为不同类型的信号并输出至激光器;信号隔离模块连接在信号输入模块与信号输出模块之间,用于实现信号输入模块与信号输出模块之间的隔离。从而实现输入信号参考地与输出信号参考地(控制器和激光器)之间完全隔离,提升了系统的稳定性,有效避免浪涌对系统的影响,可适用于激光脉冲接口、高速数字输出以及输入输出电平转换领域,使用性能更好。

    技术研发人员:杨照辉,王云飞,吴代杰,钟龙华
    受保护的技术使用者:深圳市高川自动化技术有限公司
    技术研发日:20240315
    技术公布日:2024/10/24
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