CN205003499U - 一种用于行车变频器的模拟电压电流输出电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于行车变频器的模拟电压电流输出电路，包括依次连接的用于输出PWM波的微控制单元、用于将数字信号转换为模拟电压信号的数模转换电路以及用于将模拟电压信号转换为模拟电流信号的电压转换电流电路，还包括用于对微控制单元输出的数据进行隔离、缓冲的数据隔离缓冲单元，数据隔离缓冲单元连接在微控制单元与数模转换电路之间。本实用新型能够对微控制单元与数模转换电路之间传输数据进行隔离、缓冲，具有结构简单、成本低廉、能够实现数据隔离保护，同时实现数据传输同步的优点。

Description

一种用于行车变频器的模拟电压电流输出电路

技术领域

本实用新型涉及行车变频器技术领域，尤其涉及一种用于行车变频器的模拟电压电流输出电路。

背景技术

随着工业发展的要求，专用行车变频器在电机上广泛使用，而对于行车变频器的精准度也要求越来越高。尤其是随着自动化程度越来越高，大量行车变频器采用级联的方式，同时由行车变频器的输出作为后一级设备的输入。采用级联方式时，每一级行车变频器的输出必需保证自身数据的可靠性。目前行车变频器的模拟电压电流输出电路，通常是直接通过MCU(MicrocontrollerUnit，微控制单元)的IO口输出PWM波，经过DAC数模转换电路将数字信号转换成模拟电压或电流信号，因而，一方面在MCU的IO口与DAC数模转换电路之间缺少对信号的隔离和保护；另一方面，当采用高速工作的MCU与慢速工作的外设时，无法实现数据传送的同步，因而不能对高速MCU与慢速外设之间进行协调。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种结构简单、成本低廉、能够实现数据隔离保护，同时实现数据传输同步的用于行车变频器的模拟电压电流输出电路。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种用于行车变频器的模拟电压电流输出电路，包括依次连接的用于输出PWM波的微控制单元、用于将数字信号转换为模拟电压信号的数模转换电路以及用于将模拟电压信号转换为模拟电流信号的电压转换电流电路，还包括用于对所述微控制单元输出的数据进行隔离、缓冲的数据隔离缓冲单元，所述数据隔离缓冲单元连接在所述微控制单元与所述数模转换电路之间。

作为本实用新型的进一步改进：所述数据隔离缓冲单元的使能控制端连接用于对所述微控制单元进行复位检测的MCU复位检测单元，所述数据隔离缓冲单元根据所述MCU复位检测单元的检测信号控制输出数据。

作为本实用新型的进一步改进：所述数据隔离缓冲单元采用三态缓冲器电路。

作为本实用新型的进一步改进：所述三态缓冲器采用ACT244型三态缓冲器。

作为本实用新型的进一步改进：所述数据隔离缓冲单元还包括与所述三态缓冲器电路输出端连接的电压放大与滤波电路。

作为本实用新型的进一步改进：所述电压放大与滤波电路包括依次连接的滤波电容以及运算放大器。

作为本实用新型的进一步改进：所述MCU复位检测单元包括复位芯片Q1以及施密特反相触发器U15F，所述施密特反相触发器U15F通过第一电阻R14、第二电阻R15连接所述复位芯片Q1的复位端。

作为本实用新型的进一步改进：所述电压转换电流电路包括第二运算放大器以及三极管，所述第二运算放大器的输出端连接所述三极管的基极，反相输入端连接所述三极管的发射级。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1)本实用新型行车变频器的模拟电压电流输出电路，通过在微控制单元与数模转换电路之间设置数据隔离缓冲单元，可以对微控制单元输出的数据进行隔离、缓冲，从而实现微控制单元与数模转换电路之间数据传输的隔离保护，同时当高速微控制单元采用高速MCU、数模转换电路采用慢速设备时，还能够实现高速与慢速之间的传输协调，实现数据同步传输；

2)本实用新型数据隔离缓冲单元的使能控制端进一步连接MCU复位检测单元，使得当微控制单元由于工作电压波动而引起复位时，MCU复位检测单元通过数据隔离缓冲单元断开微控制单元的输出，从而禁止了由于微控制单元欠压复位过程中的不可靠的模拟电压电流信号输出；

3)本实施例数据隔离缓冲单元进一步采用三态缓冲器，通过在微控制单元的IO口输出与数模转换电路之间加入三态缓冲器，则可以对微控制单元输出的信号进行隔离、保护，同时可将微控制单元输出的0～3.3V电压转换为三态门电源电平；当在MCU复位过程中，通过三态门的使能引脚使三态门转换为高阻抗，还可禁止微控制单元在复位过程中将信号输出，避免对不可靠的信号对后级电路的影响；另外三态缓冲器还能够对微控制单元输出的信号波形进行整形，以去除电磁等干扰。

附图说明

图1是本实施例行车变频器的模拟电压电流输出电路的结构原理示意图。

图2是本实施例中MCU复位检测单元的具体电路结构示意图。

图3是本实施例中数据隔离缓冲单元的具体电路结构示意图。

图4是本实施例模拟电压电流输出电路中采用三态缓冲器时的实现流程示意图。

图5是本实施例中电压转换电流电路的具体电路结构示意图。

图例说明：1、微控制单元；2、数模转换电路；3、电压转换电流电路；4、MCU复位检测单元；5、三态缓冲器电路；6、电压放大与滤波电路。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本实用新型作进一步描述，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实施例用于行车变频器的模拟电压电流输出电路，包括依次连接的用于输出PWM波的微控制单元1、用于将数字信号转换为模拟电压信号的数模转换电路2以及用于将模拟电压信号转换为模拟电流信号的电压转换电流电路3，还包括用于对微控制单元1输出的数据进行隔离、缓冲的数据隔离缓冲单元，数据隔离缓冲单元连接在微控制单元1与数模转换电路2之间。

本实施例通过在微控制单元1与数模转换电路2之间设置数据隔离缓冲单元，可以对微控制单元1输出的数据进行隔离、缓冲，从而实现微控制单元1与数模转换电路2之间数据传输的隔离保护，同时当高速微控制单元1采用高速MCU、数模转换电路2采用慢速设备时，还能够实现高速与慢速之间的传输协调，实现数据同步传输。

本实施例中，数据隔离缓冲单元的使能控制端连接用于对微控制单元1进行复位检测的MCU复位检测单元4，数据隔离缓冲单元根据MCU复位检测单元4的检测信号控制输出数据。MCU复位检测单元4实时检测微控制单元1工作时的电源电压，当检测到需要执行复位时，输出需要复位的检测信号，数据隔离缓冲单元接收到该检测信号后，控制不输出数据，即使得微控制单元1的输出断开。

由于采用级联方式时，每一级行车变频器的输出必需保证自身数据的可靠性，尤其当变频器工作电压出现波动而引起变频器复位时，此时变频器的输出信号是不可靠的，必需禁止行车变频器的信号输出。本实施例MCU复位检测单元4通过数据隔离缓冲单元，使得当微控制单元1由于工作电压波动而引起复位时，通过数据隔离缓冲单元断开微控制单元1的输出，从而禁止了由于微控制单元1欠压复位过程中的不可靠的模拟电压电流信号输出。

本实施例中，数据隔离缓冲单元采用三态缓冲器电路5，三态缓冲器电路5连接在微控制单元1与数模转换电路2之间，使能控制端连接MCU复位检测单元4。本实施例通过在微控制单元1的IO口输出与数模转换电路2之间加入三态缓冲器，则可以对微控制单元1输出的信号进行隔离、保护，同时可将微控制单元1输出的0～3.3V电压转换为三态门电源电平(本实施例为0～5V)；在MCU复位过程中，通过三态门的使能引脚使三态门转换为高阻抗，还可禁止微控制单元1在复位过程中将信号输出，避免对不可靠的信号对后级电路的影响；另外，通过使用三态缓冲器，还能够对微控制单元1输出的信号波形进行整形，以去除电磁等干扰。

如图2所示，本实施例中MCU复位检测单元4包括复位芯片Q1以及施密特反相触发器U15F，施密特反相触发器通过第一电阻R14、第二电阻R15连接复位芯片Q1的复位端，复位芯片具体采用MAX809S型复位芯片。复位芯片Q1实时监测微控制单元1的工作电压，若微控制单元1的电源电压低于复位芯片Q1的阈值时则产生复位信号，复位芯片Q1的复位RESET引脚输出电平由高电平转换为低电平，通过R14、R15后输出至施密特反相触发器U15F，施密特反相触发器U15F输出高电平，经电阻R16输出U4-ENABLE高电平信号至数据三态缓冲器的使能控制端，从而断开微控制单元1的PWM波输出。

如图3所示，本实施例三态缓冲器电路5具体包括第一三态缓冲器、第二三态缓冲器，第一三态缓冲器的输入端连接微控制单元1的输出端，使能端通过第二三态缓冲器连接MCU复位检测单元4的输出端，第一、第二三态缓冲器均采用ACT244型三态缓冲器，ACT244型三态缓冲器对于0～2.75V输入时输出为0V，2.75V～3.3V输入时输出为5V，则可对微控制单元1输出的信号进行进一步整形。本实施例中数据隔离缓冲单元还包括与三态缓冲器电路5输出端连接的电压放大与滤波电路6，电压放大与滤波电路6具体包括依次连接的滤波电容C4以及运算放大器U17A，其中运算放大器U17A为LM324型运算放大器。

如图3、4所示，由MCU复位单元4检测微控制单元1是否复位，当MCU复位检测单元4输出U4-ENABLE信号为高电平时，即判定为处于复位中，三态缓冲器电路5输出关闭(输出呈高阻态)，使得微控制单元1在复位时输出的不可靠信号不能输出给下一级电路；当MCU复位检测单元4的输出U4-ENABLE信号为低电平时，即判定不处于复位中，微控制单元1输出的PWM-SIGNAL信号(0～3.3V电平信号)经过三态缓冲器电路5后整形为0～5V的PWM波信号，再经由电容C4与运算放大器U17A组成的电压放大与滤波电路6，输出隔离、整形后0～10V的行车变频器模拟输出电压信号ANALOG-VOLTAGE，将模拟输出电压信号ANALOG-VOLTAGE输出至电压转换电流电路3。

如图5所示，本实施例中电压转换电流电路3包括第二运算放大器U17B以及三极管Q27，第二运算放大器U17B的输出端连接三极管Q27的基极，反相输入端连接三极管Q27的发射级。电压转换电流电路3(V/I变换电路)基于LM324型的运算放大器，接入模拟输出电压信号ANALOG-VOLTAGE，并使电阻R10两端的电压值等于0.2*ANANOLG-VOLTAGE，其值不随负载的变化而变化，因而当其经过电阻R10后等于0～20mA的模拟电流输出。本实施例电压转换电流电路3中通过加入三极管Q27(具体为MMBT4401型)，能够提高第二运算放大器U17B在反馈网络中的电流输出能力。

上述只是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种用于行车变频器的模拟电压电流输出电路，包括依次连接的用于输出PWM波的微控制单元(1)、用于将数字信号转换为模拟电压信号的数模转换电路(2)以及用于将模拟电压信号转换为模拟电流信号的电压转换电流电路(3)，其特征在于：还包括用于对所述微控制单元(1)输出的数据进行隔离、缓冲的数据隔离缓冲单元，所述数据隔离缓冲单元连接在所述微控制单元(1)与所述数模转换电路(2)之间。

2.根据权利要求1所述的用于行车变频器的模拟电压电流输出电路，其特征在于：所述数据隔离缓冲单元的使能控制端连接用于对所述微控制单元(1)进行复位检测的MCU复位检测单元(4)，所述数据隔离缓冲单元根据所述MCU复位检测单元(4)的检测信号控制输出数据。

3.根据权利要求2所述的用于行车变频器的模拟电压电流输出电路，其特征在于：所述数据隔离缓冲单元采用三态缓冲器电路(5)。

4.根据权利要求3所述的用于行车变频器的模拟电压电流输出电路，其特征在于：所述三态缓冲器电路(5)采用ACT244型三态缓冲器。

5.根据权利要求4所述的用于行车变频器的模拟电压电流输出电路，其特征在于：所述数据隔离缓冲单元还包括与所述三态缓冲器电路(5)输出端连接的电压放大与滤波电路(6)。

6.根据权利要求5所述的用于行车变频器的模拟电压电流输出电路，其特征在于：所述电压放大与滤波电路(6)包括依次连接的滤波电容以及第一运算放大器。

7.根据权利要求2～6中任意一项所述的用于行车变频器的模拟电压电流输出电路，其特征在于：所述MCU复位检测单元(4)包括复位芯片Q1以及施密特反相触发器U15F，所述施密特反相触发器U15F通过第一电阻R14、第二电阻R15连接所述复位芯片Q1的复位端。

8.根据权利要求7的所述用于行车变频器的模拟电压电流输出电路，其特征在于：所述电压转换电流电路(3)包括第二运算放大器以及三极管，所述第二运算放大器的输出端连接所述三极管的基极，反相输入端连接所述三极管的发射级。