磁耦合隔离模块的设计和实现

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    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，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。以下是磁耦合隔离模块的设计和实现说明：
    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：
    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。
  
    2) Drive模块的实现
    Drive模块完成的功能是：在复位信号EnT=‘0’时使DriveOut=‘0’，在EnT=‘1’时，在每一个TranS的跳变延产生一个40ns的脉冲输出，驱动脉冲变压器的初级线圈。
    3) 初级驱动单元的功能仿真
   使用QuartusII 9．0对磁耦合隔离电路初级驱动单元进行功能仿真，虽然没有输入信号(SInput)的变化，输出驱动波形中也产生了一个驱动脉冲，这就是为了保证在输入信号初始值为高电平时保持输入和输出的一致，由电路自动加入的；复位后次级接收电路初始态已经为低电平，输入信号的初始值也为低电平，隔离输入输出一致，故不需要自动加入驱动脉冲。
    次级接收模块的实现:
    Receive构成磁耦合隔离电路的次缀接收模块，该模块完成的功能为：在复位信号到来后，接收电路复位输出为‘0’，而后每接收到一个脉冲，输出反转一次。由于复位后接收模块的初始态已与初级输入信号的初始值一致，初级输入信号每发生一次跳变，初级驱动电路输出一个脉冲，因此在任何时刻，次级接收电路的输出都与初级输入信号一致。从而实现低频或直流信号的磁耦合隔离传输。
    模块工作频率的说明:
    对于上升沿持续时间在50ns左右脉冲变压器，传输信号跳变沿驱动脉冲的宽度至少应大于此时间，选用60 ns的脉冲作为传输信号跳变沿驱动脉冲的宽度，为了使两个相邻的传输信号跳变沿驱动脉冲能够被接收模块准确识别，它们之间应至少间隔一个脉冲宽度的时间，传输信号的最短持续时间应为120ns，而对于直流信号上述模块也能准确传输，因此该模块传输信号的频率范围是0～8 MHz。对于高于8 MHz的数字信号，模块将不能正确工作。
    新受磁耦合隔离电路应用:
    1)电路能够准确传输直流信号；
    2)对小于8 MHz的数字信号跳变沿的传输延迟小于50 ns，对于8 MHz以上的数字信号电路不能工作；
    3)电路功耗，由于用于信号传输驱动的逻辑电路只占CPLD的很小部分，准确功耗很难测量，但是在传输直流信号时磁耦合隔离部分的功耗与光隔的功耗对比就足以说明问题。传输高电平时，光隔电路需要持续消耗10 mA的电流，以维持稳定输出高电平；磁耦合隔离电路则只需要在最初的40 ns内消耗电流，其他时间磁耦合隔离部分消耗的电流为0，因此传输直流信号时，电路的功耗要远小于光隔电路。
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