一种将PWM信号转换为直流电压信号的电信号转换电路的制作方法

一种将pwm信号转换为直流电压信号的电信号转换电路
技术领域
1.本发明涉及一种电信号转换电路，尤其是涉及一种将pwm信号转换为直流电压信号的电信号转换电路。


背景技术：

2.现有的一些控制电路中，常常需要把pwm信号转换为直流电压信号。将pwm信号转换为直流电压信号的方式主要有两类，第一类方式采用数模转换器转换把pwm信号转为直流电压信号，其优点是转换精度高，但缺点是数模转换专用芯片的成本高；第二类是将pwm信号直接输入低通滤波器中，通过低通滤波器实现数模转换得到直流电压信号输出，其优点是成本低，但其输出的直流电压信号大小和pwm信号占空比之间的线性变化关系较差，转换精度低。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是提供一种成本较低，且转换得到的直流电压信号大小与pwm信号的占空比之间具有线性变化关系，转换精度较高的将pwm信号转换为直流电压信号的电信号转换电路。
4.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种将pwm信号转换为直流电压信号的电信号转换电路，具有正极、负极、pwm端和电压输出端，当其pwm端和负极之间接入pwm信号时，其电压输出端和负极之间输出对应大小的直流电压，包括pwm恒流电路、储能电容、v_i转换电路和取样电阻；所述的pwm恒流电路具有正极、负极、控制端和输出端，当所述的pwm恒流电路的控制端和负极之间接入0电平时，其输出端输出直流电流，且该直流电流的大小保持不变，当所述的pwm恒流电路的控制端和负极之间接入1电平时，其输出端不输出直流电流；所述的v_i转换电路具有输入端、负极和输出端，所述的v_i转换电路用于将其输入端的电压转换为电流在其输出端输出，其输出端输出的电流大小和其输入端的平均电压大小相对应，不随其输入端的电压的周期性变化而变化，当其输入端的平均电压升高时，其输出端的电流升高，当其输入端的平均电压降低时，其输出端的电流降低；所述的pwm恒流电路的正极为所述的电信号转换电路的正极，所述的pwm恒流电路的pwm端为所述的电信号转换电路的pwm端，所述的pwm恒流电路的输出端、所述的储能电容的一端和所述的v_i转换电路的输入端连接，所述的v_i转换电路的输出端和所述的取样电阻的一端连接且其连接端为所述的电信号转换电路的电压输出端，所述的取样电阻的另一端、所述的v_i转换电路的负极、所述的储能电容的另一端和所述的pwm恒流电路的负极连接且其连接端为所述的电信号转换电路的负极；当所述的电信号转换电路的正极和负极之间接入直流电压，其pwm端和负极之间接入pwm信号时，将该pwm信号的周期记为t，将该pwm信号在为0电平时，所述的pwm恒流电路的输出端输出的直流电流大小记为i1，将该pwm信号在一个周期中为0电平的时间记为t1，那么在该pwm信号的任何一个周期中，充入所述的储能电容的电荷量为i1*t1，所述的pwm恒流电路为所述的储能电容充电的平均电流大小为i1*t1/t，*表示乘运
算符号；当所述的v_i转换电路的输出端输出的电流小于i1*t1/t时，所述的储能电容两端的平均电压升高，此时所述的v_i转换电路的输出端输出的电流升高，反之当所述的v_i转换电路的输出端输出的电流大于i1*t1/t时，所述的储能电容两端的平均电压减小，此时所述的v_i转换电路的输出端输出的电流减小，这样所述的v_i转换电路通过自动调整，将其输出端输出的电流调整至等于i1*t1/t，此时所述的v_i转换电路进入输出电流不变的平衡状态；当所述的v_i转换电路处于平衡状态时，将所述的v-i转换电路的输出端输出的电流记为io，那么io*t＝i1*t1，此时可以得到io＝i1*k，其中k＝t1/t，那么所述的电信号转换电路的电压输出端输出的电压vo＝io*r＝i1*k*r，其中r为所述的取样电阻的电阻值，由此当所述的pwm恒流电路的输出端输出直流电流且该直流电流大小恒定不变时，所述的电信号转换电路的电压输出端输出的直流电压与其pwm端和负极之间接入的pwm信号的占空比具有线性变化关系。
5.所述的pwm恒流电路包括线性恒流电路和电子开关电路，所述的线性恒流电路具有阳极和阴极，所述的线性恒流电路的阳极和阴极之间接入直流电压时，流过其阳极和阴极之间的电流大小为固定值，不随其接入的直流电压大小变化而变化，所述的电子开关电路具有阳极、阴极、pwm端和负极，所述的线性恒流电路的阳极为所述的pwm恒流电路的正极，所述的线性恒流电路的阴极和所述的电子开关电路的阳极连接，所述的电子开关电路的阴极为所述的pwm恒流电路的输出端，所述的电子开关电路的pwm端为所述的pwm恒流电路的pwm端，所述的电子开关电路的负极为所述的pwm恒流电路的负极，当所述的电子开关电路的pwm端接入0电平时，其阴极的输出电流为所述的线性恒流电路的导通电流，当所述的电子开关电路的pwm端接入1电平时，其阴极的输出电流为0。
6.所述的线性恒流电路包括第一电阻、第二电阻、第一晶体管和第二晶体管，所述的第一晶体管的发射极和所述的第二电阻的一端连接且其连接端为所述的线性恒流电路的阳极，所述的第一晶体管的基极、所述的第二电阻的另一端和所述的第二晶体管的发射极连接，所述的第一晶体管的集电极、所述的第二晶体管的基极和所述的第一电阻的一端连接，所述的第二晶体管的集电极和所述的第一电阻的另一端连接且其连接端为所述的线性恒流电路的阴极。该线性恒流电路中，通过调节第二电阻的电阻值大小即可以调节线性恒流电路的导通电流的大小，电路结构简单，导通电流设置方法简单。
7.所述的电子开关电路包括第一mos管和第一二极管，所述的第一二极管为整流二极管，所述的第一mos管的栅极为所述的电子开关电路的pwm端，所述的第一mos管的漏极和所述的第一二极管的正极连接且其连接端为所述的电子开关电路的阳极，所述的第一二极管的负极为所述的电子开关电路的阴极，所述的第一mos管的源极为所述的电子开关电路的负极。该电子开关电路中，当其pwm端接入为0电平时，其阳极接入的直流电流通过其阴极输出，当其pwm端接入1电平时，其阳极的电压为0，此时其阴极不能输出电流，由此通过1电平和0电平控制截止或者导通，实现电流输出与否，结构简单，且成本较低。
8.所述的v_i转换电路包括第三电阻、第四电阻、第一电容、第二二极管和第二mos管，所述的第二二极管为稳压二极管，所述的第二二极管的负极和所述的第二mos管的漏极连接且其连接端为所述的v_i转换电路的输入端，所述的第二mos管的源极为所述的v_i转换电路的输出端，所述的第二二极管的正极和所述的第三电阻的一端连接，所述的第三电阻的另一端、所述的第四电阻的一端、所述的第一电容的一端和所述的第二mos管的栅极连
接，所述的第四电阻的另一端和所述的第一电容的另一端连接且其连接端为所述的v-i转换电路的负极。该v_i转换电路结果简单，成本低，且输出稳定性好。
9.与现有技术相比，本发明的优点在于通过pwm恒流电路、储能电容、v_i转换电路和取样电阻构成将pwm信号转换为直流电压信号的电信号转换电路，pwm恒流电路具有正极、负极、控制端和输出端，当pwm恒流电路的控制端和负极之间接入0电平时，其输出端输出直流电流，且该直流电流的大小保持不变，当pwm恒流电路的控制端和负极之间接入1电平时，其输出端不输出直流电流；v_i转换电路具有输入端、负极和输出端，v_i转换电路用于将其输入端的电压转换为电流在其输出端输出，其输出端输出的电流大小和其输入端的平均电压大小相对应，不随其输入端的电压的周期性变化而变化，当其输入端的平均电压升高时，其输出端的电流升高，当其输入端的平均电压降低时，其输出端的电流降低；pwm恒流电路的正极为电信号转换电路的正极，pwm恒流电路的pwm端为电信号转换电路的pwm端，pwm恒流电路的输出端、储能电容的一端和v_i转换电路的输入端连接，v_i转换电路的输出端和取样电阻的一端连接且其连接端为电信号转换电路的电压输出端，取样电阻的另一端、v_i转换电路的负极、储能电容的另一端和pwm恒流电路的负极连接且其连接端为电信号转换电路的负极；当电信号转换电路的正极和负极之间接入直流电压，其pwm端和负极之间接入pwm信号时，将该pwm信号的周期记为t，将该pwm信号在为0电平时，pwm恒流电路的输出端输出的直流电流大小记为i1，将该pwm信号在一个周期中为0电平的时间记为t1，那么在该pwm信号的任何一个周期中，充入储能电容的电荷量为i1*t1，pwm恒流电路为储能电容充电的平均电流大小为i1*t1/t，*表示乘运算符号；当v_i转换电路的输出端输出的电流小于i1*t1/t时，储能电容两端的平均电压升高，此时v_i转换电路的输出端输出的电流升高，反之当v_i转换电路的输出端输出的电流大于i1*t1/t时，储能电容两端的平均电压减小，此时v_i转换电路的输出端输出的电流减小，这样v_i转换电路通过自动调整，将其输出端输出的电流调整至等于i1*t1/t，此时v_i转换电路进入输出电流不变的平衡状态；当v_i转换电路处于平衡状态时，将v-i转换电路的输出端输出的电流记为io，那么io*t＝i1*t1，此时可以得到io＝i1*k，其中k＝t1/t，那么电信号转换电路的电压输出端输出的电压vo＝io*r＝i1*k*r，其中r为取样电阻的电阻值，由此当pwm恒流电路的输出端输出直流电流且该直流电流大小恒定不变时，电信号转换电路的电压输出端输出的直流电压与其pwm端和负极之间接入的pwm信号的占空比具有线性变化关系，由此本发明采用pwm恒流电路、储能电容、v_i转换电路和取样电阻配合即可实现转换，成本较低，转换过程简单，容易集成，且转换得到的直流电压信号大小与pwm信号的占空比之间具有线性变化关系，转换精度较高。
附图说明
10.图1为本发明的将pwm信号转换为直流电压信号的电信号转换电路的结构框图；
11.图2为本发明的将pwm信号转换为直流电压信号的电信号转换电路中pwm恒流电路的结构框图；
12.图3为本发明的将pwm信号转换为直流电压信号的电信号转换电路的电路图。
具体实施方式
13.以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
14.实施例：如图1所示，一种将pwm信号转换为直流电压信号的电信号转换电路，具有正极、负极、pwm端和电压输出端，当其pwm端和负极之间接入pwm信号时，其电压输出端和负极之间输出对应大小的直流电压，其特征在于包括pwm恒流电路、储能电容cs、v_i转换电路和取样电阻rs；pwm恒流电路具有正极、负极、控制端和输出端，当pwm恒流电路的控制端和负极之间接入0电平时，其输出端输出直流电流，且该直流电流的大小保持不变，当pwm恒流电路的控制端和负极之间接入1电平时，其输出端不输出直流电流；v_i转换电路具有输入端、负极和输出端，v_i转换电路用于将其输入端的电压转换为电流在其输出端输出，其输出端输出的电流大小和其输入端的平均电压大小相对应，不随其输入端的电压的周期性变化而变化，当其输入端的平均电压升高时，其输出端的电流升高，当其输入端的平均电压降低时，其输出端的电流降低；pwm恒流电路的正极为电信号转换电路的正极，pwm恒流电路的pwm端为电信号转换电路的pwm端，pwm恒流电路的输出端、储能电容cs的一端和v_i转换电路的输入端连接，v_i转换电路的输出端和取样电阻rs的一端连接且其连接端为电信号转换电路的电压输出端，取样电阻rs的另一端、v_i转换电路的负极、储能电容cs的另一端和pwm恒流电路的负极连接且其连接端为电信号转换电路的负极；当电信号转换电路的正极和负极之间接入直流电压，其pwm端和负极之间接入pwm信号时，将该pwm信号的周期记为t，将该pwm信号在为0电平时，pwm恒流电路的输出端输出的直流电流大小记为i1，将该pwm信号在一个周期中为0电平的时间记为t1，那么在该pwm信号的任何一个周期中，充入储能电容cs的电荷量为i1*t1，pwm恒流电路为储能电容cs充电的平均电流大小为i1*t1/t，*表示乘运算符号；当v_i转换电路的输出端输出的电流小于i1*t1/t时，储能电容cs两端的平均电压升高，此时v_i转换电路的输出端输出的电流升高，反之当v_i转换电路的输出端输出的电流大于i1*t1/t时，储能电容cs两端的平均电压减小，此时v_i转换电路的输出端输出的电流减小，这样v_i转换电路通过自动调整，将其输出端输出的电流调整至等于i1*t1/t，此时v_i转换电路进入输出电流不变的平衡状态；当v_i转换电路处于平衡状态时，将v-i转换电路的输出端输出的电流记为io，那么io*t＝i1*t1，此时可以得到io＝i1*k，其中k＝t1/t，那么电信号转换电路的电压输出端输出的电压vo＝io*r＝i1*k*r，其中r为取样电阻rs的电阻值，由此当pwm恒流电路的输出端输出直流电流且该直流电流大小恒定不变时，电信号转换电路的电压输出端输出的直流电压与其pwm端和负极之间接入的pwm信号的占空比具有线性变化关系。
15.如图2所示，本实施例中，pwm恒流电路包括线性恒流电路和电子开关电路，线性恒流电路具有阳极和阴极，线性恒流电路的阳极和阴极之间接入直流电压时，流过其阳极和阴极之间的电流大小为固定值，不随其接入的直流电压大小变化而变化，电子开关电路具有阳极、阴极、pwm端和负极，线性恒流电路的阳极为pwm恒流电路的正极，线性恒流电路的阴极和电子开关电路的阳极连接，电子开关电路的阴极为pwm恒流电路的输出端，电子开关电路的pwm端为pwm恒流电路的pwm端，电子开关电路的负极为pwm恒流电路的负极，当电子开关电路的pwm端接入0电平时，其阴极的输出电流为线性恒流电路的导通电流，当电子开关电路的pwm端接入1电平时，其阴极的输出电流为0。
16.如图3所示，本实施例中，线性恒流电路包括第一电阻r1、第二电阻r2、第一晶体管q1和第二晶体管q2，第一晶体管q1的发射极和第二电阻r2的一端连接且其连接端为线性恒流电路的阳极，第一晶体管q1的基极、第二电阻r2的另一端和第二晶体管q2的发射极连接，
第一晶体管q1的集电极、第二晶体管q2的基极和第一电阻r1的一端连接，第二晶体管q2的集电极和第一电阻r1的另一端连接且其连接端为线性恒流电路的阴极。
17.如图3所示，本实施例中，电子开关电路包括第一mos管m1和第一二极管d1，第一二极管d1为整流二极管，第一mos管m1的栅极为电子开关电路的pwm端，第一mos管m1的漏极和第一二极管d1的正极连接且其连接端为电子开关电路的阳极，第一二极管d1的负极为电子开关电路的阴极，第一mos管m1的源极为电子开关电路的负极。
18.如图3所示，本实施例中，v_i转换电路包括第三电阻r3、第四电阻r4、第一电容c1、第二二极管d2和第二mos管m2，第二二极管d2为稳压二极管，第二二极管d2的负极和第二mos管m2的漏极连接且其连接端为v_i转换电路的输入端，第二mos管m2的源极为v_i转换电路的输出端，第二二极管d2的正极和第三电阻r3的一端连接，第三电阻r3的另一端、第四电阻r4的一端、第一电容c1的一端和第二mos管m2的栅极连接，第四电阻r4的另一端和第一电容c1的另一端连接且其连接端为v-i转换电路的负极。