专利名称：一种电机控制器用数模转换电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电机控制器用数模转换电路。
背景技术：
目前，控制芯片自身集成的DAC输出端口普遍较少或者未集成DAC端口。当控制电路中需要输出模拟量时，需额外增加专用的DAC芯片和电路来实现，既提高了整个电路的复杂程度，又增加了成本。而模拟量是控制领域常见的控制变量，大多数控制电路中都需要模拟量的参与。因此，设计一个实现简单，又具有高精度、高线性度、高分辨率的模拟量输出电路，在控制电路中是非常有必要的
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种电机控制器用数模转换电路，用以解决采用专用DAC芯片成本高、电路复杂的问题。为实现上述目的，本实用新型的方案是一种电机控制器用数模转换电路，包括主控芯片，主控芯片的PWM输出端口连接一个PWM转电压电路，该PWM转电压电路的输出端连接一个电压转电流电路，所述PWM转电压电路的输出端以及所述电压转电流电路的输出端连接到一个在所述主控芯片控制下、将所述PWM转电压电路的输出端以及所述电压转电流电路的输出端选择连接到所述电机控制器用数模转换电路输出端的切换电路，所述切换电路包括用于发出控制命令的控制信号转换电路和用于接收控制命令并执行切换动作的切换执行电路；所述电机控制器用数模转换电路还包括为主控芯片、PWM转电压电路、电压转电流电路以及切换电路提供工作电压的电源电路。所述PWM转电压电路包括串联的低通滤波电路和放大电路。所述电压转电流电路包括串联的分压滤波电路和电流源电流。所述切换执行电路包括一个电子继电器，该电子继电器的一组触头连接所述PWM转电压电路的输出端与所述电机控制器用数模转换电路输出端，另一组触头连接所述电压转电流电路的输出端与所述电机控制器用数模转换电路输出端；控制信号转换电路输入连接所述主控芯片的控制端，输出控制连接所述电子继电器的线圈。本实用新型的数模转换电路结构简单，能够选择提供电压模拟量和电流模拟量输出，精度高、分辨率高。
图I是本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。如图I所示的电机控制器用数模转换电路，能够将电机控制器MCU通用IO管脚输出的PWM波转换成高精度、高线性度、高分辨率的标准模拟量，实现电压模拟量和电流模拟量的自动转换。该电路利用2个MCU通用IO管脚实现4种不同规格的模拟量输出，提高了MCU外部资源的利用率。通过软件设置，可以实现模拟量类型和输出范围的切换。MCU输出PWM波的频率为20kHz，PWM波脉宽变化由一个16位寄存器设置，与硬件电路配合后能够实现0. 01%误差的高精度输出。在没有专门的PWM波输出端口的MCU上，也可利用软件实现PWM波的输出，进而实现模拟量输出。本实用新型的电路，包括主控芯片，主控芯片的PWM输出端口连接一个PWM转电压电路，该PWM转电压电路的输出端连接一个电压转电流电路，所述PWM转电压电路的输出端以及所述电压转电流电路的输出端连接到一个切换电路，该切换电路在主控芯片控制下、将PWM转电压电路的输出端以及电压转电流电路的输出端选择连接到整个电路的输出端。除了主控芯片、PWM转电压电路、电压转电流电路、切换电路，还包括为上述电路提供工作电压的电源电路。电源电路包括防反接二极管Dl，极性电容Cl、C4、C6，非极性电容C2、C3、C5，DC24V/24V隔离电源模块，DC24V/3. 3V电源模块组成。电源电路主要功能为I、为主控芯片提供3. 3V工作电压；2、为PWM转电压电路、电压转电流电路以及切换电路提 供工作电压。主控芯片为MCU，能够实现高频PWM波输出。C7为MCU的电源去耦电容。PWM转电压电路包括串联的低通滤波电路和放大电路。低通滤波电路是指双RC电路(R2、C9和R3、C10)构成的二阶滤波电路，将高频脉宽可调的PWM波转换成电压量VINl ；放大器U5B和R4、R5构成放大电路，将输入电压放大4倍数，实现0-10V或0-5V电压模拟量输出；C11为滤波电容，滤除电压模拟量的高频杂波。PWM转电压电路主要功能为实现PWM波到标准电压模拟量的转换。电压转电流电路包括串联的分压滤波电路和电流源电流。R6、R7、C12构成输入电压分压滤波电路；R8、R9、RIO、Rll、R12、C13、放大器U5A及三极管Vl构成电流源电路，将经过分压的电压VIN2，转换成电流源。电压转电流电路主要功能是实现电压模拟量到标准0-20mA或4-20mA电流模拟量的转换。切换电路包括控制信号转换电路和切换执行电路，所述切换执行电路包括一个电子继电器，该电子继电器的一组触头连接所述PWM转电压电路的输出端与所述电机控制器用数模转换电路输出端，另一组触头连接所述电压转电流电路的输出端与所述电机控制器用数模转换电路输出端；控制信号转换电路输入连接所述主控芯片的控制端，输出控制连接所述电子继电器的线圈。光耦U2、限流电阻Rl和滤波电容CS组成的控制信号转换电路，实现控制电压+3. 3V到+24V的转换；电子继电器Kl和续流二极管D2组成的切换执行电路。切换电路主要功能是实现电压模拟量VAOl和电流模拟量IAOl的自动切换输出。工作原理I、通过上位机软件，设置模拟量输出类型。如果模拟量类型为电压量，继电器不动作；如果模拟量类型为电流量，MCU的IOl (C0NTR0L1)端口拉低，光耦次级导通，继电器得电吸合。2、设置模拟量输出范围。如果是电压模拟量，可以选择0-10V或者0-5V ;如果是电流模拟量，可以选择0-20mA或者4-20mA。3、当模拟量为0时，PWM波停止输出，102 (PWM)端口拉低，模拟量输出为O。[0022]4、当模拟量不为0时，PWM波执行频率为20kHz，脉宽根据输出模拟量的大小线性调整，实现模拟量输出。本实用新型的优点I、节省了控制芯片的端口，提高了控制芯片外部资源的利用率。2、模拟量输出电路功能化。通过上位机设置，可方便、快捷的实现模拟量类型及输出范围的自动切换。 3、电源采用隔离设计，降低了模拟量传输过程中的干扰。
权利要求1.一种电机控制器用数模转换电路，包括主控芯片，其特征在于，主控芯片的PWM输出端口连接一个PWM转电压电路，该PWM转电 压电路的输出端连接一个电压转电流电路，所述PWM转电压电路的输出端以及所述电压转电流电路的输出端连接到一个在所述主控芯片控制下、将所述PWM转电压电路的输出端以及所述电压转电流电路的输出端选择连接到所述电机控制器用数模转换电路输出端的切换电路，所述切换电路包括用于发出控制命令的控制信号转换电路和用于接收控制命令并执行切换动作的切换执行电路；所述电机控制器用数模转换电路还包括为主控芯片、PWM转电压电路、电压转电流电路以及切换电路提供工作电压的电源电路。
2.根据权利要求I所述的一种电机控制器用数模转换电路，其特征在于，所述PWM转电压电路包括串联的低通滤波电路和放大电路。
3.根据权利要求I所述的一种电机控制器用数模转换电路，其特征在于，所述电压转电流电路包括串联的分压滤波电路和电流源电流。
4.根据权利要求I或2或3所述的一种电机控制器用数模转换电路，其特征在于，所述切换执行电路包括一个电子继电器，该电子继电器的一组触头连接所述PWM转电压电路的输出端与所述电机控制器用数模转换电路输出端，另一组触头连接所述电压转电流电路的输出端与所述电机控制器用数模转换电路输出端；控制信号转换电路输入连接所述主控芯片的控制端，输出控制连接所述电子继电器的线圈。
专利摘要本实用新型涉及一种电机控制器用数模转换电路，包括主控芯片，主控芯片的PWM输出端口连接一个PWM转电压电路，该PWM转电压电路的输出端连接一个电压转电流电路，所述PWM转电压电路的输出端以及所述电压转电流电路的输出端连接到一个在所述主控芯片控制下、将所述PWM转电压电路的输出端以及所述电压转电流电路的输出端选择连接到所述电机控制器用数模转换电路输出端的切换电路。本实用新型的数模转换电路结构简单，能够选择提供电压模拟量和电流模拟量输出，精度高、分辨率高。
文档编号H03M1/66GK202551009SQ201220060530
公开日2012年11月21日 申请日期2012年2月23日 优先权日2012年2月23日
发明者张磊, 杨泗鹏, 蒋晏强, 郑维 申请人:郑州宇通客车股份有限公司