本发明提供一种电压自适应多路数字量输入板卡，具体提供两种电路，一种为应用于有源节点输入时宽压适应DI电路，另一种为应用于无源节点输入时双路冗余电源供电的DI电路，两种电路，均能够在几乎不增加输入电路复杂性以及成本的同时，实现宽压输入的板卡自适应，并且，还具有电路稳定可靠的优点，能够广泛应该在有数字量隔离输入要求的控制系统中。
1.一种电压自适应多路数字量输入板卡，其特征在于，应用于有源节点输入时宽压适应DI电路，包括：第1调整电路、第2调整电路、比较电路、保护与滤波电路、隔离电路以及输出指示电路；
所述第1调整电路串联在数字量输入接口和比较电路的正极端；用于将数字量输入电压Vcc调整为第1电平；
所述第2调整电路串联在数字量输入接口和比较电路的负极端；用于将数字量输入电压Vcc调整为第2电平；其中，在有效数字量输入时，所述第2电平恒小于所述第1电平；
所述比较电路用于比较第1电平是否大于第2电平，并当第1电平大于第2电平时，所述比较电路输出高电平，所述高电平经所述保护与滤波电路、以及所述隔离电路处理后，驱动所述输出指示电路进行信号提示。
2.根据权利要求1所述的电压自适应多路数字量输入板卡，其特征在于，所述第1调整电路包括串联的第1稳压电路和分压电路；所述第2调整电路为稳压基准电路；在理想情况下，在有效数字量输入时，对于任意范围电压的数字量输入信号，其经过所述第1稳压电路和分压电路处理后的电平，恒大于该数字量输入信号经所述稳压基准电路处理后的电平。
3.根据权利要求2所述的电压自适应多路数字量输入板卡，其特征在于，所述第1稳压电路用于将所述数字量输入信号稳定在电压值U1；
所述分压电路用于对所述第1稳压电路输出的电压进行分压，得到所述比较电路可承受的电压值；其中，所述分压电路包括第5分压电阻R5和第7分压电阻R7；第5分压电阻R5串联在第1稳压电路和比较电路的正极端；第7分压电阻R7的一端连接到第5分压电阻R5与比较电路正极端之间的线路上，第7分压电阻R7的另一端接地；
所述稳压基准电路用于将所述数字量输入信号稳定在电压值U2；
并且，需满足以下关系式：U1*R7/(R7+R5)＞U2。
4.根据权利要求1所述的电压自适应多路数字量输入板卡，其特征在于，还包括：自供电及供电保护电路；所述自供电及供电保护电路的输入端与所述数字量输入接口连接；所述自供电及供电保护电路的输出端与所述保护与滤波电路连接。
5.根据权利要求4所述的电压自适应多路数字量输入板卡，其特征在于，所述自供电及供电保护电路包括：第2稳压电路、过压保护电路D3和滤波电容C1；
所述第2稳压电路串联在数字量输入接口和被供电器件之间，用于将从所述数字量输入接口提供的信号源稳定在所述被供电器件可承受的电压；所述过压保护电路D3和所述滤波电容C1均与所述第2稳压电路并联。
6.一种电压自适应多路数字量输入板卡，其特征在于，应用于无源节点输入时双路冗余电源供电的DI电路，包括：第1路输入电源Vccin1、第2路输入电源Vccin2、双路电源输入自动切换电路、信号调理电路、第3稳压电路、无源数字量节点S1、保护与滤波电路、隔离电路以及输出指示电路；
所述双路电源输入自动切换电路，包括：继电器K1和继电器供电电路；所述双路电源输入自动切换电路用于：当第1路输入电源Vccin1有电时，第1路输入电源Vccin1向继电器供电电路供电，并且，继电器供电电路根据第1路输入电源Vccin1的电压值，自适应出继电器K1的工作电压，并向继电器K1供电，继电器K1进而吸合，从而将第1路输入电源Vccin1导通而接入到信号调理电路；
而当第1路输入电源Vccin1断电、而第2路输入电源Vccin2有电时，第1路输入电源Vccin1断电而导致继电器供电电路断电，进而使继电器K1掉电，继电器K1常闭触点接入第
2路输入电源Vccin2，从而使第2路输入电源Vccin2导通而接入到信号调理电路；
将接入到信号调理电路的第1路输入电源Vccin1或第2路输入电源Vccin2统一简记为输入电源Vccink；输入电源Vccink经信号调理电路处理后，得到输入电源Vcc；
输入电源Vcc的输出端通过第3稳压电路，连接到所述无源数字量节点S1的一端，所述无源数字量节点S1的另一端依次通过所述保护与滤波电路、所述隔离电路后，连接到所述输出指示电路；
当所述无源数字量节点S1输入关信息时，第3稳压电路将输入电源Vcc稳定到一个电压值，并通过所述保护与滤波电路和所述隔离电路后，驱动所述输出指示电路进行信号提示；
而当所述无源数字量节点S1输入开信息时，输入电源Vcc与所述保护与滤波电路为断开状态，此时，所述输出指示电路不进行信号提示。
7.根据权利要求6所述的电压自适应多路数字量输入板卡，其特征在于，当第1路输入电源Vccin1有电时，对于双路电源输入自动切换电路，通过以下方式，实现将第1路输入电源Vccin1的电压值自适应出继电器K1的工作电压：继电器K1的第1供电接口与第1路输入电源Vccin1连接，继电器K1的第2供电接口并联连接3个供电支路后接地；其中，第1供电支路为第1功率开关管Q1、第2供电支路为第20分压电阻R20、第3供电支路为串联的第25分压电阻R25以及第2功率开关管Q2；并且，第20分压电阻R20大于第25分压电阻R25；
所述双路电源输入自动切换电路，根据第1路输入电源Vccin1的电压值，对第1功率开关管Q1和第2功率开关管Q2的开关状态进行控制，进而将第1路输入电源Vccin1的电压值自适应出继电器K1的工作电压。
8.根据权利要求7所述的电压自适应多路数字量输入板卡，其特征在于，所述双路电源输入自动切换电路，根据第1路输入电源Vccin1的电压值，对第1功率开关管Q1和第2功率开关管Q2的开关状态进行控制，进而将第1路输入电源Vccin1的电压值自适应出继电器K1的工作电压，具体为：将第1路输入电源Vccin1的电压范围，划分为三个区间，按从小到大顺序，依次记为：低压区、中压区和高压区；
当第1路输入电源Vccin1为低压区时，控制第2功率开关管Q2和第1功率开关管Q1均为导通状态，此时，向继电器K1供电的第1路输入电源Vccin1经继电器K1后，通过第1功率开关管Q1直接接地，因此，第1路输入电源Vccin1直接向继电器K1供电；继电器K1的供电电压等于第1路输入电源Vccin1的电压值；
当第1路输入电源Vccin1为中压区时，控制第1功率开关管Q1为关断状态，控制第2功率开关管Q2为导通状态，此时，向继电器K1供电的第1路输入电源Vccin1经并联的第
20分压电阻R20和第25分压电阻R25分压后接地；因此，第1路输入电源Vccin1的电压，减去并联的第20分压电阻R20和第25分压电阻R25的分压后，得到的电压为向继电器K1供电电压；
当第1路输入电源Vccin1为高压区时，控制第2功率开关管Q2和第1功率开关管Q1均为关断状态，此时，向继电器K1供电的第1路输入电源Vccin1经继电器K1后，又通过第
20分压电阻R20后，才接地；因此，第1路输入电源Vccin1的电压，减去第20分压电阻R20的分压后，得到的电压为向继电器K1供电电压。
9.根据权利要求8所述的电压自适应多路数字量输入板卡，其特征在于，所述双路电源输入自动切换电路，包括Q1状态控制电路和Q2状态控制电路；
第3-1稳压电路、第3-2稳压电路、第3-3分压电路和第4A比较电路U4A；
所述第3-1稳压电路串联在第1路输入电源Vccin1接口和第4A比较电路U4A的正极端；用于将第1路输入电源Vccin1电压稳定为电压U3-1；
所述第3-2稳压电路的输入端与第1路输入电源Vccin1接口连接，输出端通过第3-3分压电路后，连接到第4A比较电路U4A的负极端；
所述第3-2稳压电路用于将第1路输入电源Vccin1电压稳定为电压U3-2，电压U3-2经第3-3分压电路分压后，得到电压U3-3；
其中，在第1路输入电源Vccin1电压从低压区上升为高压区的过程中，电压U3-1为常量；而电压U3-3逐渐升高，通过对Q1状态控制电路的参数设计，需满足以下条件：当第1路输入电源Vccin1电压为低压区时，电压U3-3小于电压U3-1；当第1路输入电源Vccin1电压为中压区或高压区时，电压U3-3大于电压U3-1；
第4-1稳压电路、第4-2稳压电路、第4-3分压电路和第4B比较电路U4B；
所述第4-1稳压电路串联在第1路输入电源Vccin1接口和第4B比较电路U4B的正极端；用于将第1路输入电源Vccin1电压稳定为电压U4-1；
所述第4-2稳压电路的输入端与第1路输入电源Vccin1接口连接，输出端通过第4-3分压电路后，连接到第4B比较电路U4B的负极端；
所述第4-2稳压电路用于将第1路输入电源Vccin1电压稳定为电压U4-2，电压U4-2经第4-3分压电路分压后，得到电压U4-3；
其中，在第1路输入电源Vccin1电压从低压区上升为高压区的过程中，电压U4-1为常量；而电压U4-3逐渐升高，通过对Q2状态控制电路的参数设计，需满足以下条件：当第1路输入电源Vccin1电压为低压区和中压区时，电压U4-3小于电压U4-1；当第1路输入电源Vccin1电压为高压区时，电压U4-3大于电压U4-1。
10.根据权利要求9所述的电压自适应多路数字量输入板卡，其特征在于，还包括：所述Q1状态控制电路还包括：自供电及供电保护电路；所述自供电及供电保护电路用于：将第1路输入电源Vccin1的电压稳定在一个定值，并向Q1状态控制电路的用电器件供电。
电压自适应多路数字量输入板卡
技术领域
[0001] 本发明属于数字量输入技术领域，具体涉及一种电压自适应多路数字量输入板卡。
背景技术
[0002] 随着计算机控制系统越来越广泛的应用，作为连接外围设备到控制系统主要手段之一的数字量输入输出技术，也快速发展、稳定成熟。
[0003] 但是，目前使用的数字量输入电路，大多是采用继电器或光耦加电阻等型式，很难适应宽电压输入的要求。例如，在现场输入应用中，常用的输入电压有24VDC、110VDC及220VDC，通常的方式为：对同一块板卡焊接不同的元件，以匹配不同输入电压，由此造成生产备货种类多，增加了制造及检测成本，如现场使用不当，往往还会造成数字量输入烧毁或无法驱动使用。
发明内容
[0004] 针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种电压自适应多路数字量输入板卡，可有效解决上述问题。
[0005] 本发明采用的技术方案如下：
[0006] 本发明提供一种电压自适应多路数字量输入板卡，应用于有源节点输入时宽压适应DI电路，包括：第1调整电路、第2调整电路、比较电路、保护与滤波电路、隔离电路以及输出指示电路；
[0007] 所述第1调整电路串联在数字量输入接口和比较电路的正极端；用于将数字量输入电压Vcc调整为第1电平；
[0008] 所述第2调整电路串联在数字量输入接口和比较电路的负极端；用于将数字量输入电压Vcc调整为第2电平；其中，在有效数字量输入时，所述第2电平恒小于所述第1电平；
[0009] 所述比较电路用于比较第1电平是否大于第2电平，并当第1电平大于第2电平时，所述比较电路输出高电平，所述高电平经所述保护与滤波电路、以及所述隔离电路处理后，驱动所述输出指示电路进行信号提示。
[0010] 优选的，所述第1调整电路包括串联的第1稳压电路和分压电路；所述第2调整电路为稳压基准电路；在理想情况下，在有效数字量输入时，对于任意范围电压的数字量输入信号，其经过所述第1稳压电路和分压电路处理后的电平，恒大于该数字量输入信号经所述稳压基准电路处理后的电平。
[0011] 优选的，所述第1稳压电路用于将所述数字量输入信号稳定在电压值U1；
[0012] 所述分压电路用于对所述第1稳压电路输出的电压进行分压，得到所述比较电路可承受的电压值；其中，所述分压电路包括第5分压电阻R5和第7分压电阻R7；第5分压电阻R5串联在第1稳压电路和比较电路的正极端；第7分压电阻R7的一端连接到第5分压电阻R5与比较电路正极端之间的线路上，第7分压电阻R7的另一端接地；
[0013] 所述稳压基准电路用于将所述数字量输入信号稳定在电压值U2；
[0014] 并且，需满足以下关系式：U1*R7/(R7+R5)＞U2。
[0015] 优选的，还包括：自供电及供电保护电路；所述自供电及供电保护电路的输入端与所述数字量输入接口连接；所述自供电及供电保护电路的输出端分别与所述比较电路、所述保护与滤波电路以及所述隔离电路连接。
[0016] 优选的，所述自供电及供电保护电路包括：第2稳压电路、过压保护电路D3和滤波电容C1；
[0017] 所述第2稳压电路串联在数字量输入接口和被供电器件之间，用于将从所述数字量输入接口提供的信号源稳定在所述被供电器件可承受的电压；所述过压保护电路D3和所述滤波电容C1均与所述第2稳压电路并联。
[0018] 本发明还提供一种电压自适应多路数字量输入板卡，应用于无源节点输入时双路冗余电源供电的DI电路，包括：第1路输入电源Vccin1、第2路输入电源Vccin2、双路电源输入自动切换电路、信号调理电路、第3稳压电路、无源数字量节点S1、保护与滤波电路、隔离电路以及输出指示电路；
[0019] 所述双路电源输入自动切换电路，包括：继电器K1和继电器供电电路；所述双路电源输入自动切换电路用于：当第1路输入电源Vccin1有电时，第1路输入电源Vccin1向继电器供电电路供电，并且，继电器供电电路根据第1路输入电源Vccin1的电压值，自适应出继电器K1的工作电压，并向继电器K1供电，继电器K1进而吸合，从而将第1路输入电源Vccin1导通而接入到信号调理电路；
[0020] 而当第1路输入电源Vccin1断电、而第2路输入电源Vccin2有电时，第1路输入电源Vccin1断电而导致继电器供电电路断电，进而使继电器K1掉电，继电器K1常闭触点接入第2路输入电源Vccin2，从而使第2路输入电源Vccin2导通而接入到信号调理电路；
[0021] 将接入到信号调理电路的第1路输入电源Vccin1或第2路输入电源Vccin2统一简记为输入电源Vccink；输入电源Vccink经信号调理电路处理后，得到输入电源Vcc；
[0022] 输入电源Vcc的输出端通过第3稳压电路，连接到所述无源数字量节点S1的一端，所述无源数字量节点S1的另一端依次通过所述保护与滤波电路、所述隔离电路后，连接到所述输出指示电路；
[0023] 当所述无源数字量节点S1输入关信息时，第3稳压电路将输入电源Vcc稳定到一个电压值，并通过所述保护与滤波电路和所述隔离电路后，驱动所述输出指示电路进行信号提示；
[0024] 而当所述无源数字量节点S1输入开信息时，输入电源Vcc与所述保护与滤波电路为断开状态，此时，所述输出指示电路不进行信号提示。
[0025] 优选的，当第1路输入电源Vccin1有电时，对于双路电源输入自动切换电路，通过以下方式，实现将第1路输入电源Vccin1的电压值自适应出继电器K1的工作电压：
[0026] 继电器K1的第1供电接口与第1路输入电源Vccin1连接，继电器K1的第2供电接口并联连接3个供电支路后接地；其中，第1供电支路为第1功率开关管Q1、第2供电支路为第20分压电阻R20、第3供电支路为串联的第25分压电阻R25以及第2功率开关管Q2；并且，第20分压电阻R20大于第25分压电阻R25；
[0027] 所述双路电源输入自动切换电路，根据第1路输入电源Vccin1的电压值，对第1功率开关管Q1和第2功率开关管Q2的开关状态进行控制，进而将第1路输入电源Vccin1的电压值自适应出继电器K1的工作电压。
[0028] 优选的，所述双路电源输入自动切换电路，根据第1路输入电源Vccin1的电压值，对第1功率开关管Q1和第2功率开关管Q2的开关状态进行控制，进而将第1路输入电源Vccin1的电压值自适应出继电器K1的工作电压，具体为：
[0029] 将第1路输入电源Vccin1的电压范围，划分为三个区间，按从小到大顺序，依次记为：低压区、中压区和高压区；
[0030] 当第1路输入电源Vccin1为低压区时，控制第2功率开关管Q2和第1功率开关管Q1均为导通状态，此时，向继电器K1供电的第1路输入电源Vccin1经继电器K1后，通过第1功率开关管Q1直接接地，因此，第1路输入电源Vccin1直接向继电器K1供电；继电器K1的供电电压等于第1路输入电源Vccin1的电压值；
[0031] 当第1路输入电源Vccin1为中压区时，控制第1功率开关管Q1为关断状态，控制第2功率开关管Q2为导通状态，此时，向继电器K1供电的第1路输入电源Vccin1经并联的第20分压电阻R20和第25分压电阻R25分压后接地；因此，第1路输入电源Vccin1的电压，减去并联的第20分压电阻R20和第25分压电阻R25的分压后，得到的电压为向继电器K1供电电压；
[0032] 当第1路输入电源Vccin1为高压区时，控制第2功率开关管Q2和第1功率开关管Q1均为关断状态，此时，向继电器K1供电的第1路输入电源Vccin1经继电器K1后，又通过第20分压电阻R20后，才接地；因此，第1路输入电源Vccin1的电压，减去第20分压电阻R20的分压后，得到的电压为向继电器K1供电电压。
[0033] 优选的，所述双路电源输入自动切换电路，包括Q1状态控制电路和Q2状态控制电路；
[0034] 所述Q1状态控制电路包括：
[0035] 第3-1稳压电路、第3-2稳压电路、第3-3分压电路和第4A比较电路U4A；
[0036] 所述第3-1稳压电路串联在第1路输入电源Vccin1接口和第4A比较电路U4A的正极端；用于将第1路输入电源Vccin1电压稳定为电压U3-1；
[0037] 所述第3-2稳压电路的输入端与第1路输入电源Vccin1接口连接，输出端通过第3-3分压电路后，连接到第4A比较电路U4A的负极端；
[0038] 所述第3-2稳压电路用于将第1路输入电源Vccin1电压稳定为电压U3-2，电压U3-2经第3-3分压电路分压后，得到电压U3-3；
[0039] 其中，在第1路输入电源Vccin1电压从低压区上升为高压区的过程中，电压U3-1为常量；而电压U3-3逐渐升高，通过对Q1状态控制电路的参数设计，需满足以下条件：
[0040] 当第1路输入电源Vccin1电压为低压区时，电压U3-3小于电压U3-1；当第1路输入电源Vccin1电压为中压区或高压区时，电压U3-3大于电压U3-1；
[0041] 所述Q2状态控制电路包括：
[0042] 第4-1稳压电路、第4-2稳压电路、第4-3分压电路和第4B比较电路U4B；
[0043] 所述第4-1稳压电路串联在第1路输入电源Vccin1接口和第4B比较电路U4B的正极端；用于将第1路输入电源Vccin1电压稳定为电压U4-1；
[0044] 所述第4-2稳压电路的输入端与第1路输入电源Vccin1接口连接，输出端通过第4-3分压电路后，连接到第4B比较电路U4B的负极端；
[0045] 所述第4-2稳压电路用于将第1路输入电源Vccin1电压稳定为电压U4-2，电压U4-2经第4-3分压电路分压后，得到电压U4-3；
[0046] 其中，在第1路输入电源Vccin1电压从低压区上升为高压区的过程中，电压U4-1为常量；而电压U4-3逐渐升高，通过对Q2状态控制电路的参数设计，需满足以下条件：
[0047] 当第1路输入电源Vccin1电压为低压区和中压区时，电压U4-3小于电压U4-1；当第1路输入电源Vccin1电压为高压区时，电压U4-3大于电压U4-1。
[0048] 优选的，还包括：所述Q1状态控制电路还包括：自供电及供电保护电路；所述自供电及供电保护电路用于：将第1路输入电源Vccin1的电压稳定在一个定值，并向Q1状态控制电路的用电器件供电。
[0049] 本发明提供的电压自适应多路数字量输入板卡具有以下优点：
[0050] 应用在有隔离要求的数字量输入场合，能够在几乎不增加输入电路复杂性以及成本的同时，实现宽压输入的板卡自适应，并且，还具有电路稳定可靠的优点，能够广泛应该在有数字量隔离输入要求的控制系统中。
附图说明
[0051] 图1为本发明提供的应用于有源节点的电压自适应多路数字量输入板卡电路原理图；
[0052] 图2为本发明提供的应用于有源节点的电压自适应多路数字量输入板卡电路原理图。
具体实施方式
[0053] 以下结合附图对本发明进行详细说明：
[0054] 本发明涉及一种电压自适应多路数字量输入板卡，应用在有隔离要求的数字量输入场合，可实现直流宽电压输入，根据是否需要双电源冗余输入、以及，将实现电路分为两种，两种电路中，涉及较多的相同点，且均能够实现电压自适应多路数字量输入。以下对这两种电路分别详细介绍：
[0055] (一)有源节点输入时宽压适应DI电路
[0056] 如图1所示，为应用于有源节点输入时宽压适应DI电路，包括：第1调整电路、第2调整电路、比较电路、保护与滤波电路、隔离电路以及输出指示电路；
[0057] 第1调整电路串联在数字量输入接口和比较电路的正极端；用于将数字量输入电压Vcc调整为第1电平；
[0058] 第2调整电路串联在数字量输入接口和比较电路的负极端；用于将数字量输入电压Vcc调整为第2电平；其中，在有效数字量输入时，第2电平恒小于第1电平；
[0059] 比较电路用于比较第1电平是否大于第2电平，并当第1电平大于第2电平时，比较电路输出高电平，高电平经保护与滤波电路、以及隔离电路处理后，驱动输出指示电路进行信号提示，并供后续可能连接的控制单元等使用。
[0060] 由此可见，本发明中，巧妙的引入比较电路，通过对比较电路正负极输入信号的控制，实现了在有效数字量输入时，比较器负极端电平恒小于正极端电平，因此，理想情况下，对于任何电压的数字量输入信号，比较器均输出高电平，从而驱动输出指示电路进行信号提示。由此实现了宽电压输入。实际应用中，由于所采用的电器件性质的一些限制，通常情况下，可满足20VDC～250VDC宽电压输入，因此，现场输入应用中，常用的输入电压24VDC、110VDC及220VDC等，均能直接应用于本发明中。
[0061] 基于上述思想，以下介绍一种具体的电路形式：
[0062] 参考图1，第1调整电路包括串联的第1稳压电路和分压电路；第2调整电路为稳压基准电路；在理想情况下，在有效数字量输入时，对于任意范围电压的数字量输入信号，其经过第1稳压电路和分压电路处理后的电平，恒大于该数字量输入信号经稳压基准电路处理后的电平。
[0063] 具体的，第1稳压电路用于将数字量输入信号稳定在电压值U1；
[0064] 分压电路用于对第1稳压电路输出的电压进行分压，得到比较电路可承受的电压值；其中，分压电路包括第5分压电阻R5和第7分压电阻R7；第5分压电阻R5串联在第1稳压电路和比较电路的正极端；第7分压电阻R7的一端连接到第5分压电阻R5与比较电路正极端之间的线路上，第7分压电阻R7的另一端接地；
[0065] 稳压基准电路用于将数字量输入信号稳定在电压值U2；
[0066] 并且，需满足以下关系式：U1*R7/(R7+R5)＞U2。
[0067] 也就是说，对于图1所示电路，只要设计U1*R7/(R7+R5)＞U2，均可实现在有效数字量输入时，比较电路正极端电平恒大于负极端电平，输出高电平，从而可驱动隔离光耦U2发光，则输出IN1为高电平，D4被点亮。
[0068] 图1中，R2为上拉电阻，提供光耦驱动电压电流。D5为保护光耦过压的瞬态电压抑制二极管，R4与C2组成低通滤波电路。电路有一定的抗干扰能力，电路工作电流为mA及uA，可有效减小从输入信号中的取能。
[0069] 另外，在图1中，还包括：自供电及供电保护电路；自供电及供电保护电路的输入端与数字量输入接口连接；自供电及供电保护电路的输出端分别与比较电路、保护与滤波电路以及隔离电路连接。
[0070] 具体实现上，自供电及供电保护电路包括：第2稳压电路、过压保护电路D3和滤波电容C1；
[0071] 第2稳压电路串联在数字量输入接口和被供电器件之间，用于将从数字量输入接口提供的信号源稳定在被供电器件可承受的电压；过压保护电路D3和滤波电容C1均与第2稳压电路并联。
[0072] 通过自供电及供电保护电路，能够降低输入电路复杂性以及成本。
[0073] (二)应用于无源节点输入时双路冗余电源供电的DI电路
[0074] 在高可靠性要求的系统中，有源节点的输入电源需要双路冗余备份，此时可以采图2所示电路实现输入电源的自动切换及宽电压的数字量输入。
[0075] 具体的，包括：第1路输入电源Vccin1、第2路输入电源Vccin2、双路电源输入自动切换电路、信号调理电路、第3稳压电路、无源数字量节点S1、保护与滤波电路、隔离电路以及输出指示电路；
[0076] 双路电源输入自动切换电路，包括：继电器K1和继电器供电电路；双路电源输入自动切换电路用于：当第1路输入电源Vccin1有电时，第1路输入电源Vccin1向继电器供电电路供电，并且，继电器供电电路根据第1路输入电源Vccin1的电压值，自适应出继电器K1的工作电压，并向继电器K1供电，继电器K1进而吸合，从而将第1路输入电源Vccin1导通而接入到信号调理电路；
[0077] 而当第1路输入电源Vccin1断电、而第2路输入电源Vccin2有电时，第1路输入电源Vccin1断电而导致继电器供电电路断电，进而使继电器K1掉电，继电器K1常闭触点接入第2路输入电源Vccin2，从而使第2路输入电源Vccin2导通而接入到信号调理电路；
[0078] 将接入到信号调理电路的第1路输入电源Vccin1或第2路输入电源Vccin2统一简记为输入电源Vccink；输入电源Vccink经信号调理电路处理后，得到输入电源Vcc；
[0079] 输入电源Vcc的输出端通过第3稳压电路，连接到无源数字量节点S1的一端，无源数字量节点S1的另一端依次通过保护与滤波电路、隔离电路后，连接到输出指示电路；
[0080] 当无源数字量节点S1输入关信息时，第3稳压电路将输入电源Vcc稳定到一个电压值，并通过保护与滤波电路和隔离电路后，驱动输出指示电路进行信号提示；
[0081] 而当无源数字量节点S1输入开信息时，输入电源Vcc与保护与滤波电路为断开状态，此时，输出指示电路不进行信号提示。
[0082] 可见，通过上述电路，既实现了输入电源双路冗余备份，也实现对输入电源的宽压自适应。
[0083] 具体的，对于上述电路的核心，当第1路输入电源Vccin1有电时，对于双路电源输入自动切换电路，通过以下方式，实现将第1路输入电源Vccin1的电压值自适应出继电器K1的工作电压：
[0084] 继电器K1的第1供电接口与第1路输入电源Vccin1连接，继电器K1的第2供电接口并联连接3个供电支路后接地；其中，第1供电支路为第1功率开关管Q1、第2供电支路为第20分压电阻R20、第3供电支路为串联的第25分压电阻R25以及第2功率开关管Q2；并且，第20分压电阻R20大于第25分压电阻R25；
[0085] 双路电源输入自动切换电路，根据第1路输入电源Vccin1的电压值，对第1功率开关管Q1和第2功率开关管Q2的开关状态进行控制，进而将第1路输入电源Vccin1的电压值自适应出继电器K1的工作电压。
[0086] 更具体的，双路电源输入自动切换电路，根据第1路输入电源Vccin1的电压值，对第1功率开关管Q1和第2功率开关管Q2的开关状态进行控制，进而将第1路输入电源Vccin1的电压值自适应出继电器K1的工作电压，采用以下方式实现：
[0087] 将第1路输入电源Vccin1的电压范围，划分为三个区间，按从小到大顺序，依次记为：低压区、中压区和高压区；
[0088] 当第1路输入电源Vccin1为低压区时，控制第2功率开关管Q2和第1功率开关管Q1均为导通状态，此时，向继电器K1供电的第1路输入电源Vccin1经继电器K1后，通过第1功率开关管Q1直接接地，因此，第1路输入电源Vccin1直接向继电器K1供电；继电器K1的供电电压等于第1路输入电源Vccin1的电压值；
[0089] 当第1路输入电源Vccin1为中压区时，控制第1功率开关管Q1为关断状态，控制第2功率开关管Q2为导通状态，此时，向继电器K1供电的第1路输入电源Vccin1经并联的第20分压电阻R20和第25分压电阻R25分压后接地；因此，第1路输入电源Vccin1的电压，减去并联的第20分压电阻R20和第25分压电阻R25的分压后，得到的电压为向继电器K1供电电压；
[0090] 当第1路输入电源Vccin1为高压区时，控制第2功率开关管Q2和第1功率开关管Q1均为关断状态，此时，向继电器K1供电的第1路输入电源Vccin1经继电器K1后，又通过第20分压电阻R20后，才接地；因此，第1路输入电源Vccin1的电压，减去第20分压电阻R20的分压后，得到的电压为向继电器K1供电电压。
[0091] 再具体的，对于双路电源输入自动切换电路，参考图1，其具体的电路结构为：包括Q1状态控制电路和Q2状态控制电路；
[0092] Q1状态控制电路包括：
[0093] 第3-1稳压电路、第3-2稳压电路、第3-3分压电路和第4A比较电路U4A；
[0094] 第3-1稳压电路串联在第1路输入电源Vccin1接口和第4A比较电路U4A的正极端；用于将第1路输入电源Vccin1电压稳定为电压U3-1；
[0095] 第3-2稳压电路的输入端与第1路输入电源Vccin1接口连接，输出端通过第3-3分压电路后，连接到第4A比较电路U4A的负极端；
[0096] 第3-2稳压电路用于将第1路输入电源Vccin1电压稳定为电压U3-2，电压U3-2经第3-3分压电路分压后，得到电压U3-3；
[0097] 其中，在第1路输入电源Vccin1电压从低压区上升为高压区的过程中，电压U3-1为常量；而电压U3-3逐渐升高，通过对Q1状态控制电路的参数设计，需满足以下条件：
[0098] 当第1路输入电源Vccin1电压为低压区时，电压U3-3小于电压U3-1；当第1路输入电源Vccin1电压为中压区或高压区时，电压U3-3大于电压U3-1；
[0099] Q2状态控制电路包括：
[0100] 第4-1稳压电路、第4-2稳压电路、第4-3分压电路和第4B比较电路U4B；
[0101] 第4-1稳压电路串联在第1路输入电源Vccin1接口和第4B比较电路U4B的正极端；用于将第1路输入电源Vccin1电压稳定为电压U4-1；
[0102] 第4-2稳压电路的输入端与第1路输入电源Vccin1接口连接，输出端通过第4-3分压电路后，连接到第4B比较电路U4B的负极端；
[0103] 第4-2稳压电路用于将第1路输入电源Vccin1电压稳定为电压U4-2，电压U4-2经第4-3分压电路分压后，得到电压U4-3；
[0104] 其中，在第1路输入电源Vccin1电压从低压区上升为高压区的过程中，电压U4-1为常量；而电压U4-3逐渐升高，通过对Q2状态控制电路的参数设计，需满足以下条件：
[0105] 当第1路输入电源Vccin1电压为低压区和中压区时，电压U4-3小于电压U4-1；当第1路输入电源Vccin1电压为高压区时，电压U4-3大于电压U4-1。
[0106] 与有源节点输入时宽压适应DI电路相同，对于本例提供的电路，同样包括自供电及供电保护电路；自供电及供电保护电路用于：将第1路输入电源Vccin1的电压稳定在一个定值，并向Q1状态控制电路的用电器件供电。
[0107] 对于信号调理电路，在图1中，信号调理方法为：通过K1接入输入电源，经过保险F1及二极管D11后，经过C3、L1、C4组成的π型滤波电路进行滤波，生成为板卡其他电路供电的VCC。其中D12、R18为接在L1电感两端的防过压阻容吸收电路。
[0108] 需要强调的是，虽然本发明介绍了图1和图2两种具体的电路结构，但是，图1和图2具有相同的共同点，即：均采用了比较电路，并且，比较电路的一端串联与外部输入电源直接连接的稳压基准电路，比较电路的另一端串联与外部输入电源直接连接的稳压电路和分压电路，因此，通过对稳压基准电路、稳压电路和分压电路的设计，保证根据实际需求，使比较电路在特定的场合下，输出高电平或低电压，从而实现对后续相关电路的控制；并最终实现了直流宽电压输入。因此，图1和图2具有单一性。
[0109] 综上，本发明提供的电压自适应多路数字量输入板卡具有以下优点：应用在有隔离要求的数字量输入场合，能够在几乎不增加输入电路复杂性以及成本的同时，实现宽压输入的板卡自适应，并且，还具有电路稳定可靠的优点，能够广泛应该在有数字量隔离输入要求的控制系统中。
[0110] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
