一种流量计用激励超声换能器的DCDC连续可调电路的制作方法

一种流量计用激励超声换能器的dcdc连续可调电路
技术领域
1.本实用新型涉及仪器仪表及硬件电路领域，特别涉及一种流量计用激励超声换能器的dcdc连续可调电路，即涉及一种为超声波换能器激励电路供电的连续可调电源电路，又即涉及一种以模拟电路为基础、固定电压输入、连续可变电压输出的换能器激励电路。


背景技术：

2.气体超声波流量计作为目前天然气贸易计量最重要的结算量具之一，具有计量精度高、量程比高、可靠性高和几乎无压损等优点，其中超声波传感器做为主要元件，其性能直接影响流量计的计量性能。在以往的超声波流量计中，主要通过一个固定电压值或几个固定电压值切换的方式激励换能器工作。因为超声波流量计高量程比的特点，在其量程范围内，流量及流速也会有较大的变化范围，从而引起换能器回波信号的幅值有一个相对较大的变化，即随着流速的减小，换能器信噪比降低。
3.按照传统方式固定电压驱动电路激励换能器工作，信号过大或过小，对于较大流量或是较小流量都有所影响，在传感器基础性能有限的前提下，对流量计的计量性能有较大的影响。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供一种流量计用激励超声换能器的dcdc连续可调电路，可以解决现有技术中存在的问题。
5.本实用新型实施例提供一种流量计用激励超声换能器的dcdc连续可调电路，该电路包括：dcdc芯片u1；
6.所述dcdc芯片u1的驱动引脚vin和使能引脚en均与电源输入端连接；
7.所述dcdc芯片u1的boot引脚连接电容c1，电容c1另一端并入所述dcdc芯片u1的上管驱动信号参考点引脚sw；所述上管驱动信号参考点引脚sw连接电感l1并引出可调电压输出端vout；所述上管驱动信号参考点引脚sw上与电感l1并联有续流二极管d1的阴极端，续流二极管d1阳极端接电源地；
8.所述可调电压输出端vout上串联有分压电阻r1和分压电阻r2、且分压电阻r1和分压电阻r2并联在所述dcdc芯片u1的参考电压管脚fb上，分压电阻r2另一端接电源地；所述参考电压管脚fb与流量计的模数转换电路dac连接。
9.进一步地，所述dcdc芯片u1采用tps54340dcdc电源芯片。
10.进一步地，本实用新型实施例提供一种流量计用激励超声换能器的dcdc连续可调电路，还包括：
11.所述电源输入端上并联有电容c2、电容c3和电容c4，电容c2、电容c3和电容c4的另一端接电源地。
12.进一步地，本实用新型实施例提供一种流量计用激励超声换能器的dcdc连续可调电路，还包括：
13.所述可调电压输出端vout上并联有电容c7、电容c8、电容c9，电容c7、电容c8、电容c9的另一端接电源地。
14.进一步地，本实用新型实施例提供一种流量计用激励超声换能器的dcdc连续可调电路，还包括：
15.所述dcdc芯片u1的时序/外部时钟管脚rt/clk连接频率分压电阻r3；
16.所述dcdc芯片u1的补偿引脚comp连接电容c5、电容c6和电阻r4，电阻r4和电容c6串联，电容c5和电阻r4、电容c6并联，电容c5和电容c6另一端并联接电源地。
17.进一步地，所述电源输入端的电压为24v。
18.进一步地，所述电容c1取0.1uf，所述电感l1取5.6uh，所述分压电阻r1和分压电阻r2分别为100k和20k。
19.进一步地，所述电容c2和电容c3取2.2uf，所述电容c4取220nf。
20.进一步地，所述电容c7和电容c8取100uf，所述电容c9取100nf。
21.进一步地，所述分压电阻r3取10k，所述电容c5和电容c6取47pf、4.7uf，所述电阻r4取30k。
22.本实用新型实施例提供一种流量计用激励超声换能器的dcdc连续可调电路，与现有技术相比，其有益效果如下：
23.本实用新型使用了最常见的dcdc芯片、若干电阻、电容、电感、二极管等基本元件组成dcdc连续可调电路，原材料易得，成本相对较低；对比常见的dcdc电路，其基本电路结构不变，通过对其使用方式和参数匹配的调整，使超声换能器激励电压动态可调，从而有效提高超声波流量计性能。
附图说明
24.图1为本实用新型实施例提供的一种流量计用激励超声换能器的dcdc连续可调电路原理图；
25.图2为本实用新型实施例提供的dcdc连续可调电路的工作流程图。
具体实施方式
26.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
27.参见图1，本实用新型实施例提供了一种流量计用激励超声换能器的dcdc连续可调电路，该电路包括：
28.电容c2、c3和c4依次并联接入电源输入端，另一端接电源地，对输入电压进行滤波，输入电压并联接入dcdc芯片u1的驱动引脚vin和使能引脚en，u1的boot引脚连接电容c1，c1另一端并入sw引脚。
29.u1的上管驱动信号参考点引脚sw连接电感l1并引出可调电压输出端vout，sw引脚上与l1并联有续流二极管d1的阴极端，d1阳极端接电源地，时序/外部时钟管脚rt/clk连接
频率分压电阻r3，补偿引脚comp连接用于调节环路、稳定电压输出的电容c5、c6和电阻r4，r4和c6串联，c5和r4、c6并联，c5和c6另一端并联接电源地。
30.分压电阻r1和r2串联在可调电压输出端，同时并联在u1的参考电压管脚fb，r2另一端接电源地，进行电压采样输入到电压转换芯片u1；电容c7、c8、c9依次并联在可调电压输出端，另一端接电源地，对输出的可调电压进行滤波。
31.dcdc连续可调电路的电路原理：dc24v电源依次经过三个并联在电源输入端的电容c2、c3和c4对输入电压进行滤波，dcdc芯片u1的型号为tps54340，dc24v电压并联接入u1的驱动引脚vin和使能引脚en，u1的boot引脚连接电容c1并入sw引脚，u1的上管驱动信号参考点引脚sw通过电感l1连接至可调电压输出端，sw引脚还连有续流二极管d1，时序/外部时钟管脚rt/clk连接频率分压电阻r3，补偿引脚comp连接用于调节环路、稳定电压输出的电容c5、c6和电阻r4，分压电阻r1和r2串联在可调电压输出端，进行电压采样输入到电压转换芯片u1的参考电压管脚fb，电容c7、c8、c9并联在可调电压输出端对输出的可调电压进行滤波。
32.参见图2，该dcdc连续可调电路作为一种模块电路，通过输出连续可调电压，驱动超声波换能器工作，是流量计整体硬件电路的一部分，配合主控单元、信号处理单元和其它驱动单元等，完整的控制超声波流量计工作，实现高精度计量的要求，优势在于改进了以往流量计固定电压驱动超声换能器的思路，采用动态可调的电压输出驱动换能器工作，从而弥补传感器性能不足，使流量计性能进一步提高。对于在超声波流量计中的应用，具有较大的实用创新价值。
33.具体地，在流量计中，电路的输入量通过主控mcu控制输出，经过dcdc转换电路输出电压值，用来驱动超声换能器工作。其中dcdc转换电路根据输入电压值的变化，实现输出电压值的动态连续变化，实现连续可调的目的，超声波换能器在这种工作状态下，可以根据测量介质的流速变化，将电路参量变化反馈到该dcdc电路，及时改变换能器驱动电压，使换能器达到最佳状态，从而提高全量程范围内的计量优越性，尤其是大流量和小流量。
34.实施例：
35.具体u1选用tps54340dcdc电源芯片，输入电压可取dc24v，滤波电容c2和c3可取2.2uf、c4取220nf、c7和c8可取100uf、c9可取100nf,电容c1可取0.1uf，分压电阻r3可取10k，用于调节环路、稳定电压输出的电容c5、c6和电阻r4分别可取47pf、4.7uf和30k，电感l1可取5.6uh，取分压电阻r1和r2分别为100k和20k。
36.当电路工作时，保持dc24v输入电压不变，除r1和r2外，其余元件均为保证dcdc芯片稳定工作。根据公式：v
out
＝v
fb
*(r1 r2)/r2将流量计的dac电路接入参考电压引脚fb，dac电路的输出作为输入动态的反馈到dcdc电路，因此v
out
随着反馈电压v
dac
的变化动态变化，控制v
dac
反馈电压，同时根据实际需求调整r1和r2的值，就可以动态可调的输出电压，驱动超声波换能器激励电路工作。
37.综上所述，本实用新型的目的在于给超声波换能器激励电路提供动态可调的电压驱动，在固定的供电电压下尽量使换能器的驱动电压随流量的变化处于最佳状态，提高换能器的信号质量，从而提高流量计在量程范围内的计量精度。本实用新型的另一目的是提供了上述dcdc连续可调电路在超声波流量计中的具体使用及改进优势。
38.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，
但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。