一种通用输入输出接口电路的制作方法

本实用新型涉及控制电路，具体涉及输入输出电路。

背景技术：

输入输出电路是控制系统的基本电路单元，它将系统的主控单元输出的电平控制信号转化为相应的接口电平用于对被控单元的控制，或者将被控单元的输入信号经过调理转换为主控单元可识别的电平信号供主控单元进行信号采集。现有的输入输出调理电路，一般是将输入调理电路和输出调理电路相互独立，分别控制。对于输出调理电路，一般有开漏极输出(或开集电极输出)和推挽输出。开漏极输出是指电路的输出端为MOS管的漏极(D极)，该电路需要将漏极接一个上拉电阻才能输出高电平。开漏输出多用于需要电平转换的电路或者需要实现多个输出线与逻辑的电路中。推挽输出电路采用2个互补的三极管(1个NPN管1个PNP管)或2个互补MOS管(1个PMOS管1个NMOS管)，控制信号为同一信号，输出端短接在一起，输出高或低电平时，1个管子处于导通状态，另1个管子处于截止状态。推挽输出的电流可以比较大，多用于功率电路。输入电路一般采用三极管或MOS管等进行输入电平转换，当有隔离要求时，可采用光电隔离或电磁隔离器件进行输入电平的转换。

开漏输出有一个缺点：因为有上拉电阻的存在，使得输出高电平有延时，延时时间由上拉电阻的阻值决定。当上拉电阻较大时，延时会较长，在高频应用时该延时不可忽略；上拉电阻较小时，延时较小，但输出电路的持续功耗会比较大。推挽输出电路一般用来输出高低电平，但却很少将输出口的电平控制为高阻，从而限制了输入输出电路的合并，输入输出电路的合并有一个好处，就是输入电路可以作为输出电路的回检电路，从而可判断出输出电路是否正常。一般的微控制器的GPIO口都是输入输出合并的形式，输入电路单元也可检测输出电路单元的输出状态，但是微控制器的IO口电压一般为5V或3.3V等低电压，24V的高电压不能直接与微控制器的IO口相连。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题就是提供一种通用输入输出接口电路，实现输入输出电路结合，并可以用控制器的低压信号控制输出24V高电平或0V低电平。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种通用输入输出接口电路，包括输入电路和输出电路，所述输出电路的输出端连接到接插件，用于对外控制，所述输入电路包括NMOS管Q1、PMOS管Q2、NMOS管Q3，所述NMOS管Q1的栅极输入端接入控制器输出的控制信号CTL_H并连接电阻R1，所述NMOS管Q3的栅极输入端接入控制器输出的控制信号CTL_L并连接电阻R2，所述NMOS管Q1的漏极输出端连接电阻R3，所述PMOS管Q2的栅极输入端连接电阻R3和电阻R4，所述输出电路包括NPN型三极管Q4，所述NPN型三极管Q4的基极与电阻R5和电阻R6连接，所述电阻R5与稳压管D1连接，所述NPN型三极管Q4的集电极接入控制器的输出信号IO_IN并连接电阻R7，所述稳压管D1与输出电路的输出端连接，当CTL_L信号为高，CTL_H信号为低时，NMOS管Q3打开，IO_OUT为低电平信号GND；当CTL_L信号为低，CTL_H信号为高时，NMOS管Q1导通，IO_OUT为高电平信号24V。

优选的，所述稳压管D1为12V稳压管，所述电阻R5、R6的阻值分别为4.7k和1k。

本实用新型采用的技术方案，将输入输出回路组合在一起，类似于微控制器的GPIO口，但电平为24V，控制器的工作电平高，可作为控制器的调理电路。另外，可以用控制器的低压信号控制本电路输出24V高电平或0V低电平，且输出电路响应快，不会有长延时。电路输出高电平时，输入回路可采集输出电平状态，供控制器判断输出回路是否正常。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种通用输入输出接口电路，包括输入电路和输出电路，所述输出电路的输出端连接到接插件，用于对外控制，所述输入电路包括NMOS管Q1、PMOS管Q2、NMOS管Q3，所述NMOS管Q1的栅极输入端接入控制器输出的控制信号CTL_H并连接电阻R1，所述NMOS管Q3的栅极输入端接入控制器输出的控制信号CTL_L并连接电阻R2，所述NMOS管Q1的漏极输出端连接电阻R3，所述PMOS管Q2的栅极输入端连接电阻R3和电阻R4，所述输出电路包括NPN型三极管Q4，所述NPN型三极管Q4的基极与电阻R5和电阻R6连接，所述电阻R5与稳压管D1连接，所述NPN型三极管Q4的集电极接入控制器的输出信号IO_IN并连接电阻R7，所述稳压管D1与输出电路的输出端连接

CTL_H、CTL_L为控制器输出的控制信号，可低至3.3V，IO_OUT为输出电路的输出信号，它除了会连接到接插件用于对外控制外，还连到了输入电路的输入端，供输入电路检测。IO_IN为输入电路调理后的低压信号，送入控制器。图1中Q1、Q3为NMOS管，Q2为PMOS管，当CTL_L信号为高，CTL_H信号为低时，NMOS开关Q3打开，IO_OUT为低电平信号GND；当CTL_L信号为低，CTL_H信号为高时，Q1导通从而使Q2的栅源电压Vgs由原来的0V变为-6V左右(即电阻R4两端的电压)，使Q2导通，IO_OUT为高电平信号24V。输出高电平控制电路用Q1、Q22个MOS管是因为一般小功率MOS管的栅源电压Vgs一般不大于20V，因此不能直接用3.3V电压对PMOS管进行控制，需通过一个中间的NMOS管转换一下控制电平。

输入电路中D1为12V稳压管，R5、R6的阻值分别为4.7k和1k，Q4为NPN型三极管。当IO口的输入电压为17V时，三极管Q4的基极电压该电压足以使Q4饱和导通，使集电极电平由3.3V跳变为0V。故当IO口输出24V电压时，输入电路可以采集到该高电平并返回给控制器，当控制器的输出命令与采集到的IO口电平状态相符，说明输出电路工作正常。当IO口仅作为输入口使用时，控制器可以将CTL_L或CTL_H的输出状态改为高阻或低电平，此时下拉电阻R1、R2会使Q1～Q3均截止，IO口不对外输出电平信号，仅作为输入口采集外部电平。

除上述优选实施例外，本实用新型还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本实用新型作出各种改变和变形，只要不脱离本实用新型的精神，均应属于本实用新型权利要求书中所定义的范围。