[發(fā)明專利]一種高效率模擬量信號輸出裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110527793.2
• 申請日: 2021-05-14
• 公開（公告）號: CN113110242B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設計）人: 劉明星;陳培訓;梁建;秦官學;嚴浩;楊有維;黃起昌;田旭峰;王舜
• 申請（專利權(quán)）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 林菲菲

1.一種高效率模擬量信號輸出裝置，其特征在于，該輸出裝置包括控制電路、升降壓電路和模擬量輸出電路；

其中，所述升降壓電路用于為模擬量輸出電路供電；

所述控制電路根據(jù)模擬量輸出電路的輸出信號大小，調(diào)節(jié)升降壓電路的輸出電壓，從而實現(xiàn)模擬量輸出功率動態(tài)調(diào)節(jié)；

所述模擬量輸出電路包括電流輸出電路和電壓輸出電路；

所述電流輸出電路由所述控制電路和所述升降壓電路控制實現(xiàn)電流輸出的動態(tài)功率調(diào)節(jié)；

或所述電壓輸出電路由所述控制電路和所述升降壓電路控制實現(xiàn)電壓輸出的動態(tài)功率調(diào)節(jié)；

所述電流輸出電路包括運算放大器U1、運算放大器U2、電阻R1、三極管Q1和精密電阻Rs；

其中，所述運算放大器U2的同相輸入端通過濾波電路與所述控制電路的DAC輸出端口連接；所述運算放大器U2的反向輸入端與所述控制電路的ADC2輸入端口以及所述運算放大器U1的輸出端連接，所述運算放大器U2的輸出端通過電阻R1與所述三極管Q1的基極連接；

所述三極管Q1的發(fā)射極與所述升降壓電路的輸出電壓端連接；

所述三極管Q1的集電極與精密電阻Rs的一端以及所述運算放大器U1的同相輸入端連接，所述精密電阻Rs的另一端與所述運算放大器U1的反相輸入端以及外部電流輸出端連接；

所述控制電路在實現(xiàn)電流輸出的動態(tài)功率調(diào)節(jié)時：

所述控制電路通過ADC2采集精密電阻Rs上的電壓得到所輸出的電流值大小，通過DAC轉(zhuǎn)換以及濾波后輸出控制所述三極管Q1導通阻抗，來控制電流的輸出；

所述控制電路通過ADC2采集升降壓電路的輸出電壓VB，通過MCU輸出控制信號控制升降壓電路的輸出電壓VB，再根據(jù)調(diào)節(jié)電流變化的趨勢及穩(wěn)定值，判定輸出電路的阻抗，實現(xiàn)電流輸出的動態(tài)功率調(diào)節(jié)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效率模擬量信號輸出裝置，其特征在于，所述升降壓電路為四開關(guān)管Buck-Boost結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)升壓和降壓功能；

當輸入電壓較所需輸出電壓高時，電路為Buck模式；

當輸入電壓較所需輸出電壓低時，電路為Boost模式；

當輸入電壓與所需輸出電壓一樣時，升降壓電路在Buck模式和Boost模式之間交替工作；

所述升降壓電路工作模式和輸出電壓由所述控制電路控制。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效率模擬量信號輸出裝置，其特征在于，所述控制電路由ADC1、ADC2、DAC和MCU構(gòu)成；

所述ADC1用于采集模擬量輸出電路供電電壓；

所述ADC2用于采集模擬量輸出電路輸出信號；

所述DAC用于控制模擬量信號輸出值；

所述MCU輸出控制信號用于實現(xiàn)對升降壓電路輸出電壓的控制。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效率模擬量信號輸出裝置，其特征在于，所述電壓輸出電路包括電壓縮放電路、運算放大器U3、電阻R2和電阻R3；

所述運算放大器U3的同相輸入端和反相輸入端與所述電壓縮放電路的輸出端連接，所述電壓縮放電路的輸入端通過濾波電路與所述控制電路的DAC輸出端口連接；

所述運算放大器U3的正相輸入端還與電阻R2的一端連接，所述運算放大器的反相輸入端還與電阻R3的一端連接，所述電阻R2的另一端和所述電阻R3的另一端與外部電壓補償端連接；

所述運算放大器的輸出端與外部電壓輸出端連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高效率模擬量信號輸出裝置，其特征在于，所述控制電路在實現(xiàn)電壓輸出的動態(tài)功率調(diào)節(jié)時：

所述控制電路通過DAC轉(zhuǎn)換以及濾波之后輸出控制信號控制電壓的輸出；

所述控制電路根據(jù)需要輸出的電壓變化趨勢，控制升降壓電路調(diào)節(jié)其輸出電壓VB，實現(xiàn)電壓輸出的動態(tài)功率調(diào)節(jié)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的一種高效率模擬量信號輸出裝置，其特征在于，還包括輔助電源電路；

所述輔助電源電路為所述控制電路和外設供電，能夠適應寬范圍電壓輸入。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高效率模擬量信號輸出裝置，其特征在于，所述輔助電源電路為降壓電路。