一种宽范围开关电压输入的IO前端钳位保护电路的制作方法

本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种宽范围开关电压输入的io前端钳位保护电路。

背景技术：

在电动叉车领域，交流控制器需要满足宽电压控制范围，48v系列控制器运行范围为22v-72v，80v系列控制器运行范围为30v-110v，控制器开关量输入电压与电池电压兼容，控制器的核心控制单元dsp需要采集外部开关量状态，进而控制车辆安全可靠的运行；

但是，开关量输入电压范围太宽，远远大于dsp处理器io口前端的电气规范，其中dsp处理器io供电电压3.3v，dsp判断io口为高电平输入有效的电压范围是2v-3.3v，即使通过分压电路，也不能完全符合io电气规范，只能采用分压加钳位的方式，才能将宽范围的输入电压调整到安全的io口电气规范范围内，为解决上述技术问题，现提供一种宽范围开关电压输入的io前端钳位保护电路。

技术实现要素：

为了解决上述开关量的宽范围输入电压问题，本实用新型提供一种宽范围开关电压输入的io前端钳位保护电路，该实用新型可以将采集的兼容于电池电压的开关量输入电压通过钳位保护电路调整到符合dsp处理器io口安全电气规范。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：

一种宽范围开关电压输入的io前端钳位保护电路，包括钳位电压生成模块、初级分压处理模块以及钳位保护电路模块；

所述钳位电压生成模块包括主电源3v3、二极管q9、电阻r50、电阻r51、三极管q2以及电容c37，所述主电源3v3与电阻r50的一端以及二极管q9的正极连接，所述电阻r50的一端与三极管q2的发射极以及电容c37的一端连接，所述二极管q9的负极与电阻r51的一端以及三极管q2的基极连接；

所述初级分压处理模块包括电阻r44、电阻r45以及电容c33，所述钳位保护电路模块包括钳位电压vcl、二极管d19d以及电容c32，所述电阻r44的一端与电容c33的一端、电阻r45的一端、电容c32的一端以及二极管d19d的正极连接。

进一步的，所述电容c37、电阻r51、电容c33、电阻r45以及电容c32的另一端以及三极管q2的集电极均接地。

进一步的，该宽范围开关电压输入的io前端钳位保护电路所适用系统还包括电池、开关量与dsp处理器，所述电池与开关量的一端连接，所述开关量的另一端与初级分压处理模块连接，所述初级分压处理模块的另一端以及钳位电压生成模块的一端均与钳位保护电路模块一端连接，所述钳位保护电路模块另一端与dsp处理器连接。

本实用新型的有益效果：

在控制器开关量输入电压宽范围的情况下，该宽范围开关电压输入的io前端钳位保护电路可以将采集的开关量输入电压调整到符合dsp处理器io口安全电平范围内，本实用新型的宽范围输入同时兼容48v和80v叉车控制器，所述保护设计电路兼容性强，结构简单，成本低，性能可靠，能够满足应用要求。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型的系统结构框图；

图2是本实用新型的原理框图；

图3是图2中钳位电压生成模块的电路图；

图4是图2中初级分压处理模块和钳位保护电路模块的相结合电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-4所示，一种宽范围开关电压输入的io前端钳位保护电路，包括钳位电压生成模块、初级分压处理模块以及钳位保护电路模块，钳位电压生成模块采用三极管射极跟随电路来产生钳位电压vcl，其中钳位电压vcl大小为2.43v，初级分压处理模块主要针对宽范围的开关电压进行分压滤波处理，当控制器外部开关量接通时，开关量与电池电压b+保持一致，开关量输入电压范围可达22v-110v，钳位保护电路模块主要采用二极管钳位的方式，结合钳位电压生成模块中的钳位电压，当开关输入电压经过初级分压处理模块处理后，仍然大于钳位电压，此时二极管导通，将电压钳位到安全范围内；

钳位电压生成模块包括主电源3v3、二极管q9、电阻r50、电阻r51、三极管q2以及电容c37，主电源3v3与电阻r50的一端以及二极管q9的正极连接，电阻r50的一端与三极管q2的发射极以及电容c37的一端连接，二极管q9的负极与电阻r51的一端以及三极管q2的基极连接；

初级分压处理模块包括电阻r44、电阻r45以及电容c33，钳位保护电路模块包括钳位电压vcl、二极管d19d以及电容c32，电阻r44的一端与电容c33的一端、电阻r45的一端、电容c32的一端以及二极管d19d的正极连接。

电容c37、电阻r51、电容c33、电阻r45以及电容c32的另一端以及三极管q2的集电极均接地。

该宽范围开关电压输入的io前端钳位保护电路所适用系统还包括电池、开关量与dsp处理器，电池与开关量的一端连接，开关量的另一端与初级分压处理模块连接，初级分压处理模块的另一端以及钳位电压生成模块的一端均与钳位保护电路模块一端连接，钳位保护电路模块另一端与dsp处理器连接。

本实用新型的工作原理及方式：

将采集到的兼容于电池电压的开关量输入电压进行初级分压处理，采用就低不就高的原则，使得最低输入电压22v经过分压电路后电压值为2v，满足dsp处理单元io口电平逻辑判断为高有效，宽范围开关量输入电压22v-110v经过初级分压处理模块后电压为2v-10v，即当开关量输入电压大于30v，钳位保护电路模块中的二极管开始导通，22v-110v的初始电压经过初级分压处理模块后电压为2v-10v，经过钳位保护电路模块，进入dsp处理单元io口前端的电压调整为2v-3.05v，符合io口安全电气规范。

在控制器开关量输入电压宽范围的情况下，该宽范围开关电压输入的io前端钳位保护电路可以将采集的开关量输入电压调整到符合dsp处理器io口安全电平范围内，本实用新型的宽范围输入同时兼容48v和80v叉车控制器，所述保护设计电路兼容性强，结构简单，成本低，性能可靠，能够满足应用要求。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，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，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

技术特征：

1.一种宽范围开关电压输入的io前端钳位保护电路，其特征在于，包括钳位电压生成模块、初级分压处理模块以及钳位保护电路模块；

所述钳位电压生成模块包括主电源3v3、二极管q9、电阻r50、电阻r51、三极管q2以及电容c37，所述主电源3v3与电阻r50的一端以及二极管q9的正极连接，所述电阻r50的一端与三极管q2的发射极以及电容c37的一端连接，所述二极管q9的负极与电阻r51的一端以及三极管q2的基极连接；

所述初级分压处理模块包括电阻r44、电阻r45以及电容c33，所述钳位保护电路模块包括钳位电压vcl、二极管d19d以及电容c32，所述电阻r44的一端与电容c33的一端、电阻r45的一端、电容c32的一端以及二极管d19d的正极连接。

2.根据权利要求1所述的一种宽范围开关电压输入的io前端钳位保护电路，其特征在于，所述电容c37、电阻r51、电容c33、电阻r45以及电容c32的另一端以及三极管q2的集电极均接地。

3.根据权利要求1所述的一种宽范围开关电压输入的io前端钳位保护电路，其特征在于，该宽范围开关电压输入的io前端钳位保护电路还包括电池、开关量与dsp处理器，所述电池与开关量的一端连接，所述开关量的另一端与初级分压处理模块连接，所述初级分压处理模块的另一端以及钳位电压生成模块的一端均与钳位保护电路模块一端连接，所述钳位保护电路模块另一端与dsp处理器连接。

技术总结
本实用新型公开了一种宽范围开关电压输入的IO前端钳位保护电路，包括钳位电压生成模块、初级分压处理模块以及钳位保护电路模块，所述钳位电压生成模块包括主电源3V3、二极管Q9、电阻R50、电阻R51、三极管Q2以及电容C37，所述初级分压处理模块包括电阻R44、电阻R45以及电容C33，所述钳位保护电路模块包括钳位电压VCL、二极管D19D以及电容C32所述主电源3V3与电阻R50的一端以及二极管Q9的正极连接，本实用新型可以将采集的开关量输入电压调整到符合DSP处理器IO口安全电平范围内，并且本实用新型的宽范围输入同时兼容48V和80V叉车控制器，所述保护设计电路兼容性强，结构简单，成本低，性能可靠，能够满足应用要求。

技术研发人员：孙建华;丁润东;董宏定
受保护的技术使用者：安徽英科智控股份有限公司
技术研发日：2019.10.29
技术公布日：2020.06.09