[发明专利]基于分立半导体的可配置电压输出装置、方法和控制器

说明书

本申请属于自动化控制技术领域，具体涉及一种基于分立半导体的可配置电压输出装置、方法和控制器。该装置包括：PWM信号生成模块、电压配置模块、选频模块、运算模块，PWM信号生成模块用于生成PWM信号，电压配置模块用于改变PWM信号的占空比，选频模块用于进行频率选择，运算模块用于通过运算电路得到满足外部设备要求的输出电压。通过本申请的装置能够实现多种电压输出范围，具有多通道、低成本、可配置的优点，可满足多种电压输出需求；并且由于采用分立元件，与采用进口集成芯片相比更便于改进。

技术领域

本申请属于自动化控制技术领域，具体涉及一种基于分立半导体的可配置电压输出装置、方法和控制器。

背景技术

在工业控制领域，模拟量输出装置作为现场控制站输出控制的关键模块，用于对生产现场及公用工程的执行机构进行驱动控制，其性能以及控制特性非常重要。现有模拟量输出装置分为两种：一是模拟量电流输出型，多为输出4mA～20mA电流信号，其主要用于电流输出型的被控器件；二是模拟量电压输出型，其主要应用在电压型输入的终端仪表。

现有的模拟量电压输出系统多依赖进口的集成芯片进行模拟量电压输出，输出通道控制电压成本较高、输出范围单一，不能够满足同一板卡对多类型输入的终端仪表进行控制的要求；且不便于进行改进。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本申请提供一种基于分立半导体的可配置电压输出装置、方法和控制器。

(二)技术方案

为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：

第一方面，本申请提供一种基于分立半导体的可配置电压输出装置，该装置包括：PWM信号生成模块、电压配置模块、选频模块、运算模块；

所述PWM信号生成模块与所述电压配置模块连接，用于生成PWM信号并输出至所述电压配置模块，所述PWM信号的频率和占空比基于所需输出电压的精度和范围确定；

所述电压配置模块与所述选频模块连接，用于接收所述PWM信号，通过改变所述PWM信号的占空比得到第一脉冲信号，并将所述第一脉冲信号输出至所述选频模块；其中，占空比根据所述运算模块输出电压范围确定；

所述选频模块与所述运算模块连接，用于接收所述第一脉冲信号，根据所述运算模块输出电压信号的动态响应对将所述第一脉冲信号进行频率选择得到第一振荡信号，将所述第一振荡信号输出至所述运算模块；

所述运算模块与外部设备连接，用于接收所述第一振荡信号，对所述第一振荡信号通过运算电路得到与外部设备匹配的输出电压。

可选地，所述运算模块包括：第一电阻、第二电阻、第一反馈电阻、第一运算放大器、基准电压源；

所述第一反馈电阻连接在所述第一运算放大器的反向输入端与输出端之间，所述基准电压源通过所述第一电阻与所述第一运算放大器的反向输入端连接，所述第一运算放大器的反向输入端通过所述第二电阻接地，所述第一运算放大器的同相输入端与选频模块的输出端连接。

可选地，所述运算模块的输入电压与输出电压的关系为：

其中，V_out为运算模块的输出电压，V_in为运算模块的输入电压，V_ref为基准电压，作为所述运算模块的另一个输入电压，R₁、R₂、R_f1分别为第一电阻、第二电阻和第一反馈电阻的电阻值。