一种PWM极性转换电路及双极性PWM信号生成系统的制作方法

一种pwm极性转换电路及双极性pwm信号生成系统
技术领域
1.本实用新型属于控制器技术领域，具体涉及一种pwm极性转换电路及双极性pwm信号生成系统。


背景技术：

2.在控制器技术领域(包括但不限于充电桩控制器领域)，大都需要设计输出双极性高压的 pwm信号，而现有技术的控制器的输出为单极性(多为正极性)pwm信号，故现有技术的控制器需要2路单极性pwm来输出1路双极性pwm信号，这样就使得控制器中占用较多控制引脚资源。


技术实现要素：

3.本实用新型提供了一种pwm极性转换电路及双极性pwm信号生成系统，用于解决现有技术中引脚资源占用多的问题。
4.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种pwm信号的极性转换电路，其包括：
5.电源极性转换模块，用于将单极性电源转换为两种极性电源，分别为正极性电源和负极性电源，包括输入端和两个输出端，输入端用于连接单极性电源，两个输出端分别输出正极性电源和负极性电源；
6.逻辑控制模块，用于接收至少一路单极性pwm信号，并生成与每路单极性pwm信号对应的一组pwm信号，一组pwm信号包括2路同相pwm信号；
7.与逻辑控制模块接收的单极性pwm信号的路数相同的极性转换模块，用于接收逻辑控制模块生成的一组pwm信号，并转换成一路双极性pwm信号；每个极性转换模块包括两个开关单元，第一开关单元的控制端和第二开关单元的控制端分别接收逻辑控制模块输出的一组pwm信号的2路同相pwm信号，第一开关单元的输入端连接正极性电源，第二开关单元的输入端连接负极性电源；第一开关单元的输出端和第二开关单元的输出端用于在两个开关单元不同时导通时输出一路双极性pwm信号。
8.上述技术方案的有益效果为：利用电源极性转换模块获得正极性电源和负极性电源，逻辑控制模块将接收的每路单极性pwm信号转换成对应的一组pwm信号，一组pwm信号包括2路同相pwm信号；极性转换模块包括两个开关单元，两个开关单元的输入端分别连接正极性电源和负极性电源，两个开关单元的控制端接收一组pwm信号的2路同相pwm 信号，两个开关单元的输出端输出一路双极性pwm信号。在这种情况下，将正极性电源和负极性电源连接至极性转换模块的两个开关单元，在两个开关单元不同时导通时输出一路双极性pwm信号，从而实现将一路单极性pwm信号转换成一路双极性pwm信号，避免了利用两路单极性pwm信号转换成一路双极性pwm信号。由此，能够节省控制器资源，尤其是在多路单极性pwm信号输出情况下，能够降低一半的控制器引脚数量使用，从而减少占用的引脚资源。
9.进一步地，为了更好地获得双极性pwm信号，本实用新型提供了一种pwm波形的极性转换电路，还包括所述第一开关单元包括两个开关管，分别为第一开关管和第二开关管，
第一开关管的控制端为第一开关单元的控制端，第一开关管的输入端连接第二开关管的控制端，第二开关管的输入端为第一开关单元的输入端，第二开关管的输出端为第一开关单元的输出端。
10.进一步地，为了更好地获得双极性pwm信号，本实用新型提供了一种pwm波形的极性转换电路，还包括所述第一开关管为npn型三极管，所述第二开关管为pnp型三极管，第一开关管的基极为第一开关单元的控制端，第一开关管的集电极与第二开关管的基极连接，第一开关管的发射极接地，第二开关管的发射极为第一开关单元的输入端，第二开关管的集电极为第一开关单元的输出端。
11.进一步地，为了更好地获得双极性pwm信号，本实用新型提供了一种pwm波形的极性转换电路，还包括所述第一开关管和所述第二开关管为mos管。
12.进一步地，为了更好地获得双极性pwm信号，本实用新型提供了一种pwm波形的极性转换电路，还包括所述第二开关单元包括两个开关管，分别为第三开关管和第四开关管，第三开关管为pnp型三极管，第四开关管为npn型三极管，第三开关管的基极为第二开关单元的控制端，第三开关管的集电极与第四开关管的基极连接，第四开关管的发射极为第二开关单元的输入端，第四开关管的集电极为第二开关单元的输出端。
13.进一步地，为了更好地获得不同极性的电源，本实用新型提供了一种pwm波形的极性转换电路，还包括所述电源极性转换模块包括电源转换功能芯片、2个非极性电容、2个极性电容、2个瞬态抑制二极管和2个电阻，电源转换功能芯片的输入引脚为电源极性转换模块的输入端，电源转换功能芯片的正极性输出引脚为电源极性转换模块的一个输出端，电源转换功能芯片的正极性输出引脚经由第一非极性电容接地，第一极性电容、第一瞬态抑制二极管和第一电阻分别与第一非极性电容并联；电源转换功能芯片的负极性输出引脚为电源极性转换模块的另一个输出端，电源转换功能芯片的负极性输出引脚经由第二非极性电容接地，第二极性电容、第二瞬态抑制二极管和第二电阻分别与第二非极性电容并联。
14.进一步地，为了更好地获得小于正极性电源的电压，本实用新型提供了一种pwm波形的极性转换电路，还包括降压模块，所述降压模块用于将所述正极性电源进行降压处理。
15.进一步地，为了更好地获得小于正极性电源的电压，本实用新型提供了一种pwm波形的极性转换电路，还包括正极性电源为+12v，所述降压模块用于将+12v降至+5v。
16.进一步地，为了更好地获得双极性pwm信号，本实用新型提供了一种pwm波形的极性转换电路，还包括电源极性转换模块包括a1212s_1wr2_sip5型电源转换功能芯片，降压模块包括78l05s型降压电源芯片，逻辑控制模块选用74hc00型逻辑控制芯片。
17.本实用新型还提供一种双极性pwm信号生成系统，其包括上述的pwm信号的极性转换电路和控制器，控制器用于生成至少一路单极性pwm信号，pwm信号的极性转换电路用于将接收的至少一路单极性pwm信号转换至对应的双极性pwm信号。
附图说明
18.图1是本实用新型的逻辑控制模块的电路示意图；
19.图2是本实用新型的一路单极性pwm信号对应的极性转换模块的电路示意图；
20.图3是本实用新型的另一路单极性pwm信号对应的极性转换模块的电路示意图；
21.图4是本实用新型的电源极性转换模块的电路示意图；
22.图5是本实用新型的降压模块的电路示意图；
23.图6是本实用新型的一路单极性pwm信号的波形示意图；
24.图7是图6的单极性pwm信号对应的双极性pwm信号的波形示意图。
具体实施方式
25.本实用新型的基本构思为：本实用新型利用电源极性转换模块获得正极性电源和负极性电源，利用逻辑控制模块将接收的一路单极性pwm信号转换成一组pwm信号，一组pwm 信号包括2路同相pwm信号；极性转换模块包括两个开关单元，两个开关单元的输入端分别连接正极性电源和负极性电源，两个开关单元的控制端接收一组pwm信号的2路同相 pwm信号，两个开关单元的输出端输出一路双极性pwm信号，从而将一路单极性pwm信号转换成一路双极性pwm信号，从而减少占用的引脚资源。
26.为了使本实用新型的目的、技术方案及技术效果更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例对本实用新型进行进一步详细说明。
27.pwm信号的极性转换电路实施例：
28.本实施例的pwm信号的极性转换电路包括电源极性转换模块、逻辑控制模块和至少一个极性转换模块。逻辑控制模块连接极性转换模块的控制端，电源极性转换模块连接极性转换模块的输入端。
29.具体地，逻辑控制模块用于接收至少一路单极性pwm信号，并生成与每路单极性pwm 信号对应的一组pwm信号，一组pwm信号包括2路同相pwm信号。
30.逻辑控制模块可以选择74hc00型逻辑控制芯片。74hc00型逻辑控制芯片包括两个引脚组。两个引脚组分别接收一路单极性pwm信号。图1是本实用新型的逻辑控制模块的电路示意图。如图1所示，74hc00型逻辑控制芯片包括14个引脚。引脚1至引脚6为第一引脚组。引脚8至引脚13为第二引脚组。如图1所示，引脚1至引脚6为单极性pwm信号pwm1 的引脚组。引脚8至引脚13为单极性pwm信号pwm2的引脚组。引脚7为接地引脚(gnd)，引脚7接pe地线。引脚14是电压引脚(vcc)。引脚14接逻辑控制模块的工作电压、且经由电容c7接pe地线。其中，逻辑控制模块的工作电压为+5v。
31.在逻辑控制模块的第一引脚组中，引脚1和引脚4连接逻辑控制模块的工作电压，引脚 2和引脚5接收单极性pwm信号pwm1，引脚3和引脚6输出一组pwm信号。引脚3输出信号pout1，引脚6输出信号pout2。信号pout1和信号pout2是2路同相的pwm 信号。信号pout1和信号pout2是单极性的pwm信号。在逻辑控制模块的第二引脚组中，引脚9和引脚12连接逻辑控制模块的工作电压，引脚10和引脚13接收单极性pwm信号 pwm2，引脚8和引脚11输出一组pwm信号。引脚8输出信号pout3，引脚11输出信号 pout4。信号pout3和信号pout4是2路同相的pwm信号，信号pout3和信号pout4 是单极性的pwm信号。
32.在逻辑控制模块中，第一引脚组和第二引脚组接收的单极性pwm信号可以通过pwm 波形的极性转换电路外部的控制器生成。其中，单极性pwm信号包括0电压和正电压。信号pwm1和信号pwm2为2路独立的单极性pwm信号。以信号pwm1为例，监测单极性 pwm信号pwm1的波形可以得到图6所示的波形图。图6的波形图为单极性pwm信号 pwm1在0到12v仿真波形，其中横坐标(x)为时间，纵坐标(y)为电压，a为高电平点， b为低电平点。引脚1和引脚4可以通过图1中的插针连接器p4实现与外部的控制器的通断。其中，插针连接器p4为
header4类型的连接器，header4中的4表示该插针连接器有4列插针。如图1所示，插针连接器p4的4列插针对应引脚1至引脚4，其中引脚1连接外部电源 (vcc)。外部电源(vcc)为插针连接器p4提供+12v的工作电压，引脚2接地(gnd)，引脚3分别连接逻辑控制模块的引脚2和引脚5，引脚4分别连接逻辑控制模块的引脚10和引脚13。另外，生产单极性pwm信号(例如信号pwm1和信号pwm2)的控制器还可以与插针连接器p6连接，插针连接器p6为header2类型的连接器，插针连接器p6的2个引脚分别为用于输出控制器生成的不同路的单极性pwm信号的预留引脚，若存在其他外部电路需要单极性pwm信号时，通过插针连接器p6实现控制器与该外部电路的通断。
33.在本实施例中，电源极性转换模块将单极性电源转换为两种极性电源。两种极性电源分别为正极性电源和负极性电源。例如单极性电源是+12v，则正极性电源为+12v、负极性电源为-12v。电源极性转换模块包括输入端和两个输出端，输入端用于连接单极性电源，两个输出端分别输出正极性电源和负极性电源。由此，能够更好得获得幅值相同极性相反的正极性电源和负极性电源。
34.在本实施例中，电源极性转换模块可以包括电源转换功能芯片、3个非极性电容、2个极性电容、2个瞬态抑制二极管和2个电阻。电源转换功能芯片可以选择a1212s_1wr2_sip5 型电源转换功能芯片。如图4所示，a1212s_1wr2_sip5型电源转换功能芯片包括5个引脚。引脚1为输入引脚(vin+)，引脚1为电源极性转换模块的输入端。引脚1用于接收单极性电源、且引脚1经由非极性电容(c3)接地(gnd)。引脚2为接地引脚(gnd)，引脚2接地(gnd)。引脚4是负极性输出引脚，用于输出负极性电源。引脚4为电源极性转换模块的一个输出端。引脚6是正极性输出引脚，用于输出正极性电源。引脚6为电源极性转换模块的另一个输出端。引脚4经由非极性电容c5接pe地线，极性电容c4、瞬态抑制二极管 tv2和电阻r2分别与非极性电容c5并联。引脚6经由非极性电容c2接pe地线，极性电容c1、瞬态抑制二极管tv1和电阻r1分别与非极性电容c2并联。极性电容c1的正极接引脚6，负极接引脚5。极性电容c4的负极接引脚4，正极接引脚5。瞬态抑制二极管tv1 的输入端接引脚5，瞬态抑制二极管tv1的输出端接引脚6。瞬态抑制二极管tv2的输出端接引脚5，瞬态抑制二极管tv2的输入端接引脚4。引脚5为0电压引脚，引脚5接pe地线。引脚1获得+12v的单极性电源，经过图4所示的电源极性转换模块处理后，在引脚4和引脚 6分别输出-12v和+12v的电压。引脚1可以通过图1中的插针连接器p5实现与外部电源的通断。其中，插针连接器p5为有2列插针的header2类型的连接器。其中引脚1连接外部电源。引脚2接地(gnd)。瞬态抑制二极管可以选择smbj12a型号。
35.极性转换模块的数量至少有一个，极性转换模块的数量与逻辑控制模块接收的单极性 pwm信号的路数相同。每个极性转换模块接收逻辑控制模块生成的一组pwm信号，并转换成一路双极性pwm信号。每个极性转换模块包括两个开关单元。第一开关单元包括第一控制端、第一输入端和第一输出端，第二信号支路包括第二控制端、第二输入端和第二输出端。第一控制端和第二控制端分别连接逻辑控制模块输出的一组pwm信号的2路同相pwm信号，第一输入端连接正极性电源，第二输入端连接负极性电源，第一输出端和第二输出端用于在两个开关单元不同时导通时输出一路双极性pwm信号。
36.图2是本实用新型的一路单极性pwm信号对应的极性转换模块的电路示意图。图3是本实用新型的另一路单极性pwm信号对应的极性转换模块的电路示意图。其中，图2为单
输出+5v，降压模块的引脚1输出的+5v为极性转换模块提供第三电压。另外，对于pwm波形的极性转换电路中其他模块所需要的+5v电压，也可以由降压模块的引脚1的输出电压提供。降压模块的引脚1与其他模块也可以通过对应的插针连接器实现连接，为其他模块提供电压。
44.基于本实施例的pwm波形的极性转换电路，利用电源极性转换模块获得正极性电源和负极性电源，利用逻辑控制模块将接收的每路单极性pwm信号转换成对应的一组pwm信号，一组pwm信号包括2路同相pwm信号；极性转换模块包括两个开关单元，两个开关单元的输入端分别连接正极性电源和负极性电源，两个开关单元的控制端接收一组pwm信号的2路同相pwm信号，两个开关单元的输出端输出一路双极性pwm信号。在这种情况下，将正极性电源和负极性电源连接至极性转换模块的两个开关单元，在两个开关单元不同时导通时输出一路双极性pwm信号，从而实现一路单极性pwm信号转换成一路双极性 pwm信号，避免了利用两路单极性pwm信号转换成一路双极性pwm信号，由此，不仅能够解决传统双路输出时死区导致的短路问题，提高产品可靠性，还能够节省控制器资源，尤其是在多路单极性pwm信号输出情况下，能够降低一半的控制器引脚数量使用，从而减少占用的引脚资源、省去不必要的控制器或者扩展芯片，降低物料成本、提高生产效率，同时减少软件开发工作量。
45.本实施例中的第一开关单元和第二开关单元是由三极管实现的。在另一些实施例中，第一开关单元和第二开关单元可以由耐高压的mos管等开关器件实现。
46.本实施例中，接收的单极性pwm信号为12v的高压单极性pwm信号，生成的双极性 pwm信号为
±
12v的高压双极性pwm信号。即生成单极性pwm信号和双极性pwm信号的电路同为高压元器件，在另一些实施例中，生成单极性pwm信号和双极性pwm信号的电路同为低压元器件。
47.双极性pwm信号生成系统实施例：
48.本实施例公开一种双极性pwm信号生成系统。通过本实施例的双极性pwm信号生成系统，能够节省控制器资源、以及解决现有技术中引脚资源占用多和产品的可靠性低的问题。
49.在本实施例中，双极性pwm信号生成系统包括控制器和pwm信号的极性转换电路。其中，控制器生成至少一路单极性pwm信号。
50.在本实施例中，pwm信号的极性转换电路包括逻辑控制模块和至少一个极性转换模块。逻辑控制模块的输入端连接控制器的输出端。pwm信号的极性转换电路将接收的至少一路单极性pwm信号转换至对应的双极性pwm信号。pwm信号的极性转换电路已经在上述的 pwm信号的极性转换电路实施例中进行了详细介绍，此处不再赘述。