[发明专利]数字输出电路及工业控制设备

说明书

本发明提供了一种数字输出电路及工业控制设备，所述数字输出电路包括光耦、第一开关管、数字输出端口、第二电阻和过流保护单元，所述过流保护单元包括侦测子单元以及电压钳位子单元；所述侦测子单元的两端分别连接数字输出端口和电压钳位子单元的控制端；所述第二电阻串联连接在所述第一供电电源与第一电阻之间，所述电压钳位子单元在第一电阻和第二电阻连接点电压大于或等于第一预设值且该电压钳位子单元的控制端电压大于第二预设值时将所述第一电阻和第二电阻连接点电压钳位到第三预设值。本发明通过检测数字输出电路的数字输出端口电压来钳位光耦输出电压，从而在不影响数字输出电路功能的同时，有效防止数字输出电路因短路、过流而损坏。

技术领域

本发明涉及电子设备领域，更具体地说，涉及一种数字输出电路及工业控 制设备。

背景技术

在工业控制设备中，数字输出电路(Digital Output Circle，简称DO电路) 是应用最为广泛的电路，例如可以用于变频器或伺服电机控制器向上位机(例 如PLC，即可编程逻辑控制器)传输高低电平状态信息以及脉冲信息等。一般 来说DO电路会与上位机的数字输入电路(Digital Input Circle，简称DI电路) 连接，如图1所示。

由于DO电路11和DI电路12之间的连线一般是人手工接线，存在对接线不 清楚或者接线失误的问题，例如可能导致DO端口误接DI电路12的供电电源 VCC(例如24V)的情况(该情况可以称之为短路)。若DO电路11的DO端口 短路且输出三极管Q处于导通状态，则必然会使流入输出三极管Q的集电极的 电流过大(该情况可以称之为过流)，且此时供电电源VCC的电压会直接加在 输出三极管Q的集电极和发射极之间，近似于供电电源VCC通过输出三极管Q 对地短路，导致输出三极管Q功率远远超过其额定功率，瞬间会损坏输出三极 管Q，且这种损坏是不可恢复的，从而导致该路数字输出电路失效。

针对上述情况，目前主要在DO端口之前加入可恢复保险丝F1，如图1所示。 然而，在DO端口之前加入可恢复保险丝F1时，由于可恢复保险丝F1是由于过 流后发热导致断开，在断开过程中会持续短到几十毫秒，长到数秒的延迟时间。 这段时间内，输出三极管Q必然会发热比较严重，并且由于可恢复保险丝F1的 可恢复特性，会一直重复通断切换状态，从而输出三极管Q的温度并不会明显 下降。虽然这种方式短时间不会损坏输出三极管Q，但是上述这种工作方式必 然会大大降低输出三极管Q和可恢复保险丝F1的寿命，并且最终也会导致该路 数字输出电路失效。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述数字输出电路中因接线失误而影 响第一开关管和可恢复保险丝寿命的问题，提供一种新的数字输出电路及工业 控制设备。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种数字输出电路，包括光 耦、第一开关管以及数字输出端口，且所述光耦输出端的集电极经由第一电阻 连接到第一供电电源、发射极连接到所述第一开关管的控制端，所述数字输出 电路还包括第二电阻和过流保护单元，且所述过流保护单元包括侦测子单元以 及电压钳位子单元；所述侦测子单元的两端分别连接所述数字输出端口和所述 电压钳位子单元的控制端；所述第二电阻串联连接在所述第一供电电源与第一 电阻之间，所述电压钳位子单元在所述第一电阻和第二电阻连接点的电压大于 或者等于第一预设值且所述电压钳位子单元的控制端电压大于第二预设值时 将所述第一电阻和第二电阻连接点的电压钳位到第三预设值。

在本发明所述的数字输出电路中，所述侦测子单元包括二极管，且所述二 极管的阳极连接到所述电压钳位子单元的控制端，所述二极管的阴极连接到所 述数字输出端口。

在本发明所述的数字输出电路中，所述电压钳位子单元包括第三电阻和电 源基准芯片，且所述电压钳位子单元的控制端由所述电源基准芯片的参考极构 成；所述电源基准芯片的阳极连接参考地、阴极连接所述第一电阻和第二电阻 的连接点、参考极连接所述二极管的阳极，所述第三电阻的两端分别连接所述 电源基准芯片的阴极以及所述参考极。