專利名稱：脈寬調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)電壓信號(hào)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)換電路，具體地說(shuō)涉及脈寬調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)電壓信號(hào)電路。
背景技術(shù)：
采用脈寬調(diào)制(簡(jiǎn)稱PWM)的方式獲得所需要的電壓已經(jīng)成為一種常 用的手段。在洗衣機(jī)等家用電器中，使用單片機(jī)產(chǎn)生的脈寬調(diào)制信號(hào)控制開(kāi) 關(guān)元件的通斷，從而可以采用改變脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比的方法獲得所需要 的不同的電壓信號(hào)。這種脈寬調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)電壓信號(hào)電路，可以方便地獲得所 需的不同電壓值。
圖1示出現(xiàn)有技術(shù)的脈寬調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)電壓信號(hào)的電路圖。
圖1中的核心元件為PNP三極管Pl。該三極管的基極通過(guò)電阻R1連結(jié) PWM信號(hào)輸入端；此外，該基極還通過(guò)電阻R2連接電源電壓Vcc。該三極 管的發(fā)射極連接電源電壓Vcc,集電極通過(guò)串聯(lián)的電阻R3和有極性電容C1 連接電源地GND，所述有極性電容C1的陽(yáng)極連接電阻R3，陰極連接電源地 GND。所述有極性電容C1陽(yáng)極和電源地之間還并聯(lián)有電阻R4。有極性電容 Cl的陽(yáng)極通過(guò)電阻R5連接電壓信號(hào)輸出端Vout。
該P(yáng)WM信號(hào)轉(zhuǎn)電壓信號(hào)電路的工作原理如下。當(dāng)PWM信號(hào)處于低點(diǎn) 平時(shí)，在所述三極管P1的發(fā)射結(jié)正偏，三極管P1處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，電壓 Vcc通過(guò)三極管Pl的發(fā)射極達(dá)到三極管P1的集電極，并通過(guò)串聯(lián)的電阻R3、 向電容C1充電，電容C1陽(yáng)極的電壓通過(guò)電阻R5輸出電壓Vout到電壓信號(hào) 輸出端。所述電阻R4的作用是與電阻R3分壓，使電容C1獲得合適的充電 電壓值。
當(dāng)PWM信號(hào)處于高電平時(shí)，所述三級(jí)管Pl的發(fā)射結(jié)反偏，三極管Pl 截至。此時(shí)，電源電壓Vcc無(wú)法達(dá)到三極管Pl的集電極，電壓信號(hào)輸出端 從電容C1存儲(chǔ)的電能中獲得輸出電壓。
由于電容C1的儲(chǔ)能作用，在脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比不變的情況下， 最終該電路將獲得基本穩(wěn)定的電壓信號(hào)輸出。當(dāng)需要改變輸出電壓的電壓值
時(shí)，只要改變PWM信號(hào)的占空比，電容C1的充放電時(shí)間會(huì)因此改變，最
終獲得的穩(wěn)定的輸出電壓的電壓值也會(huì)變化。例如，占空比變大時(shí)，由于三 極管P1導(dǎo)通時(shí)間會(huì)變少，該電路的電壓信號(hào)輸出端輸出電壓值降低。相反， 占空比變小時(shí)，由于三極管Pl的導(dǎo)通時(shí)間變長(zhǎng)，電壓信號(hào)輸出端的電壓增高。
上述電路在一般應(yīng)用中可以較好的獲得所需電壓，但是在要求較高穩(wěn)定 性的場(chǎng)合，該電路有可能產(chǎn)生問(wèn)題。例如，在適用于洗衣機(jī)時(shí)，由于輸出電 壓用于控制電機(jī)或閥門(mén)等元件，如果電壓輸出錯(cuò)誤，就會(huì)導(dǎo)致誤動(dòng)作，可能
造成事故。如單片機(jī)停止輸出PWM信號(hào)時(shí)，此時(shí)，單片機(jī)PWM信號(hào)輸出 端應(yīng)當(dāng)輸出高電平。如果由于干擾等原因，出現(xiàn)PWM輸出異常的情況，有 可能使PWM輸出始終為低電平，此時(shí)電壓信號(hào)輸出端出現(xiàn)最高的電壓，從 而使負(fù)載突然出現(xiàn)大幅度的動(dòng)作。此外，如果單片機(jī)負(fù)載過(guò)重或其他原因， 造成單片機(jī)停止了 PWM輸出，可能會(huì)使PWM輸出端信號(hào)高電平不能達(dá)到 VCC,此時(shí)Pl工作于放大狀態(tài)(也可能導(dǎo)通狀態(tài))，從而使電壓信號(hào)輸出端出 現(xiàn)不期望的電壓信號(hào).。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述缺陷，本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供脈寬調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)電壓 信號(hào)電路，這種電路可以預(yù)防PWM信號(hào)異常造成的輸出電壓信號(hào)異常。
本發(fā)明提供兩種脈寬調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)電壓信號(hào)電路的電路，第一種電路包括 第一 PNP三極管，該第一 PNP三極管的基極通過(guò)第一電阻連接PWM信號(hào) 端，以及通過(guò)第二電阻連接電源電壓正極，該三極管的發(fā)射極直接連接電源 電壓正極；該三極管的集電極通過(guò)串聯(lián)的第三電阻和有極性電容連接電源地， 該有極性電容的陽(yáng)極通過(guò)輸出電阻輸出該電路的輸出電壓；在所述電源電壓 正極與所述第一 PNP三極管的基極之間連接一可控開(kāi)關(guān)，當(dāng)該電路需要停止 輸出電壓時(shí)，該可控開(kāi)關(guān)導(dǎo)通；當(dāng)該電路正常工作時(shí)，該可控開(kāi)關(guān)關(guān)斷。
優(yōu)選地，所述的可控開(kāi)關(guān)為第二PNP三極管，該第二PNP三極管的發(fā) 射極連接電源電壓正極，其基極通過(guò)第六電阻連接一附加控制端，以及通過(guò) 第七電阻連接電源電壓正極，該三極管的集電極連接所述第一 PNP三極管的 基極；所述附加控制端輸出高低電平，控制所述第二PNP三極管的導(dǎo)通和關(guān)閉。
優(yōu)選地，所述附加控制端為單片機(jī)的信號(hào)輸出端或滿足控制要求的其它 信號(hào)端口。
優(yōu)選地，所述有極性電容陽(yáng)極與電源地之間連接第四電阻。
本發(fā)明提供的另 一種脈寬調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)電壓信號(hào)電路，包括第一 PNP三極 管、光電隔離單元，所述第一PNP三極管的基極通過(guò)第一電阻連接所述光電 隔離單元的光敏開(kāi)關(guān)的一端，該光敏開(kāi)關(guān)的另一端連接第一電源地；該第一 PNP三極管基極還通過(guò)第二電阻連接第一電源電壓；該三極管的發(fā)射極連接 第 一電源電壓；該三極管的集電極過(guò)串聯(lián)的第三電阻和有極性電容連接電源 地，該有極性電容的陽(yáng)極通過(guò)輸出電阻輸出該電路的輸出電壓；所述光電隔 離單元的發(fā)光二極管陰極通過(guò)第八電阻連接PWM信號(hào)端；所述光電隔離單 元的陽(yáng)極通過(guò)一可控開(kāi)關(guān)連接第二電源電壓正極，當(dāng)該電路需要工作時(shí)，該 可控開(kāi)關(guān)導(dǎo)通；當(dāng)該電路需要停止工作時(shí)，該可控開(kāi)關(guān)關(guān)斷。
優(yōu)選地，所述可控開(kāi)關(guān)為第二PNP三極管，該三極管的發(fā)射極連接所述 第二電源正極，其基極通過(guò)第六電阻連接PWM信號(hào)端，其基極還通過(guò)第七 電阻連接第二電源正極；該第二PNP三極管的集電極連4妄所述光電隔離單元 的發(fā)光二極管的陽(yáng)極；所述附加控制端輸出高低電平，控制該第二PNP三極 管的導(dǎo)通和關(guān)斷。
優(yōu)選地，所述的光電隔離單元為光電耦合器，光接收端為NPN型光敏三 極管，該光敏三極管的發(fā)射極連接第一電源地，集電極連接所述第一電阻。
優(yōu)選地，附加控制端為單片機(jī)的信號(hào)輸出端或滿足控制要求的其它信號(hào) 端口。
優(yōu)選地，所述有極性電容陽(yáng)極與第 一 電源地之間連接第四電阻。 本發(fā)明提供的兩種脈寬調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)電壓信號(hào)電路，都為該電路提供了專 用的附加控制端，該附加控制端在該電路停止工作時(shí)，提供一個(gè)控制信號(hào)， 使所述脈寬調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)電壓信號(hào)電路中受脈沖寬度調(diào)制信號(hào)控制的PNP開(kāi) 關(guān)三極管基極始終為高電平信號(hào)，從而避免PWM信號(hào)受干擾而產(chǎn)生錯(cuò)誤的 電壓輸出。該電路與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有更高的可靠性，避免了錯(cuò)誤電壓信 號(hào)產(chǎn)生以及由此引起的執(zhí)行元件誤動(dòng)作等問(wèn)題。
上述兩種脈寬調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)電壓信號(hào)電路解決相同的技術(shù)問(wèn)題，并且使用 相同的技術(shù)方案解決該問(wèn)題，具有共同的技術(shù)特征。上述兩種電路的不同點(diǎn)
僅僅在于，第二種電路具有光電隔離單元，可以實(shí)現(xiàn)PWM信號(hào)與輸出電壓 信號(hào)的隔離，避免負(fù)載端向PWM信號(hào)端引入干擾。因此，上述兩種技術(shù)方 案具有單一性。


圖l是現(xiàn)有技術(shù)脈寬調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)電壓信號(hào)電路； 圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例的電路圖； 圖3是本發(fā)明第二實(shí)施例的電路圖。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參看圖2，為本發(fā)明第一實(shí)施例的電路圖。由于該電路是在現(xiàn)有技術(shù) 的基礎(chǔ)上改進(jìn)獲得的，因此該圖中與現(xiàn)有技術(shù)相同的元件采用相同的圖標(biāo)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，該第 一實(shí)施例中增加了 PNP三極管P2。該三極管P2 的基極通過(guò)電阻R6連接一附加控制端，該信號(hào)是單片機(jī)或滿足控制要求的 其它信號(hào)端口的一個(gè)輸出信號(hào)。同時(shí)，三極管P2的基^L還通過(guò)電阻R7連接 電源電壓Vcc。該三極管P2的集電極連接所述三極管Pl的基極，所述三極 管P2的發(fā)射極直接連接電源電壓Vcc。
該電路輸出電壓信號(hào)的工作原理與現(xiàn)有技術(shù)相同，所不同之處是該電路 還有附加控制端。該附加控制端為單片機(jī)或滿足控制要求的其它信號(hào)端口的 一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出端。當(dāng)需要輸出電壓Vout時(shí)，單片機(jī)(圖未示)輸出PWM 信號(hào)，同時(shí)在附加控制端輸出高電平信號(hào)。該高電平信號(hào)使三極管P2截至， 此時(shí)相當(dāng)于三極管P2并不存在，電路正常獲得輸出電壓。當(dāng)需要停止輸出 電壓Vout時(shí)，單片機(jī)或滿足控制要求的其它信號(hào)端口通過(guò)所述附加控制端輸 出低電平信號(hào)，該低電平信號(hào)使三極管P2導(dǎo)通，此時(shí)，電源電壓Vcc通過(guò) 導(dǎo)通的三極管P2輸出到所述三極管Pl的基極，保證三極管Pl的基極處于 高電平，從而使三極管P1處于截至狀態(tài)。此時(shí)，即使PWM信號(hào)端輸出的信 號(hào)出現(xiàn)異常，也不會(huì)使三極管Pl飽和導(dǎo)通，從而不會(huì)產(chǎn)生輸出電壓Vout。 由于單片機(jī)開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出端輸出穩(wěn)定的高電平信號(hào)時(shí)出現(xiàn)輸出錯(cuò)誤的可能性 很小，因此，該電路可以有效地避免該轉(zhuǎn)換電路由于PWM輸出錯(cuò)誤造成的
輸出電壓Vout錯(cuò)誤輸出。
以下提供另 一種避免輸出電壓Vout錯(cuò)誤輸出的方式。
請(qǐng)參看圖3，該電路與第一實(shí)施例的不同之處在于，該電路的PWM信 號(hào)端的輸出通過(guò)一個(gè)光電隔離單元U1到達(dá)三極管Pl。
在該電路中，PWM信號(hào)端通過(guò)電阻連接光電隔離單元U1的發(fā)光二極管 陰極。該電路還具有三極管P2，該三極管P2的基極通過(guò)電阻R6連接單片 機(jī)或滿足控制要求的其它信號(hào)端口的附加控制端，該三極管P2的基極還通 過(guò)電阻R7連接第二電源電壓VDD正極。該第二電源電壓VDD與所述電源 電壓Vcc是相互獨(dú)立的電源電壓。所述三極管P2的發(fā)射極連接電源電壓VDD 正極，集電極連接所述光電隔離電路U1的發(fā)光二極管陽(yáng)極。
該電路正常輸出電壓信號(hào)Vout時(shí)，所述附加控制端輸出低電平，所述三 極管P2導(dǎo)通，此時(shí)，所述光電隔離電路U1的發(fā)光二極管陽(yáng)極為高電平，該 光敏二極管是否導(dǎo)通發(fā)光取決于PWM輸入端的輸入。當(dāng)PWM輸入端輸出 高電平時(shí)，所述發(fā)光二極管兩端都是高電平，該發(fā)光二極管不導(dǎo)通，無(wú)法發(fā) 光，所述光電隔離電路U1的光敏三極管截至，所述三極管P1的基極為高電 平，三極管P1截至。當(dāng)所述PWM信號(hào)端輸出低電平時(shí)，所述光電隔離電路 的發(fā)光二極管兩端加有正向電壓，發(fā)光二極管導(dǎo)通并發(fā)光。所述光電隔離電 路的光敏三極管受到光照后處于飽和狀態(tài)，使其集電極與發(fā)射極之間導(dǎo)通， 其集電極處于低電平，從而使三極管P1的基極為低電平，三極管P1飽和導(dǎo) 通。因此，該電路同樣是PWM輸入端輸出高電平時(shí)，三極管Pl截至，而 PWM輸入端輸出低電平時(shí)，三極管P1飽和導(dǎo)通。當(dāng)需要該電路停止輸出電 壓Vout時(shí)，所述附加控制端輸出高電平，所述三極管P2截至，此時(shí)光電隔 離電路的發(fā)光二極管陽(yáng)極無(wú)法獲得高電平信號(hào)，使所述光電隔離單元U1的 發(fā)光二極管始終處于不導(dǎo)通狀態(tài)，所述PWM輸入端即使受到干擾產(chǎn)生錯(cuò)誤 的輸出信號(hào)，也不會(huì)影響后續(xù)電路。
以上實(shí)施例實(shí)際上都是采用一個(gè)附加控制輸入信號(hào)控制PWM信號(hào)的輸 出，使PWM信號(hào)受到干擾時(shí)不會(huì)影響整個(gè)電路的輸出，避免輸出電壓Vout 錯(cuò)誤輸出，也避免了由電壓Vout錯(cuò)誤輸出引起的執(zhí)行元件的動(dòng)作錯(cuò)誤。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普
通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn) 飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)^L為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種脈寬調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)電壓信號(hào)電路，包括第一PNP三極管，該第一PNP三極管的基極通過(guò)第一電阻連接PWM信號(hào)端，以及通過(guò)第二電阻連接電源電壓正極，該三極管的發(fā)射極直接連接電源電壓正極；該三極管的集電極通過(guò)串聯(lián)的第三電阻和有極性電容連接電源地，該有極性電容的陽(yáng)極通過(guò)輸出電阻輸出該電路的輸出電壓；其特征在于，在所述電源電壓正極與所述第一PNP三極管的基極之間連接一可控開(kāi)關(guān)，當(dāng)該電路需要停止輸出電壓時(shí)，該可控開(kāi)關(guān)導(dǎo)通；當(dāng)該電路正常工作時(shí)，該可控開(kāi)關(guān)關(guān)斷。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈寬調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)電壓信號(hào)電路，其特征在于， 所述的可控開(kāi)關(guān)為第二 PNP三極管，該第二 PNP三極管的發(fā)射極連接電源電 壓正極，其基極通過(guò)第六電阻連接一附加控制端，以及通過(guò)第七電阻連接電源 電壓正極，該三極管的集電極連接所述第一 PNP三極管的基極；所述附加控 制端輸出高低電平，控制所述第二 PNP三極管的導(dǎo)通和關(guān)閉。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的脈寬調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)電壓信號(hào)電路，其特征在于， 所述附加控制端為單片機(jī)的信號(hào)輸出端或滿足控制要求的其它信號(hào)端口。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1到3任一項(xiàng)所述的脈寬調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)電壓信號(hào)電路，其 特征在于，所述有極性電容陽(yáng)極與電源地之間連接第四電阻。
5、 一種脈寬調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)電壓信號(hào)電路，包括第一PNP三極管、光電隔離 單元，所述第一 PNP三極管的基極通過(guò)第一電阻連接所述光電隔離單元的光 敏開(kāi)關(guān)的一端，該光每文開(kāi)關(guān)的另一端連接第一電源地；該第一PNP三極管基 極還通過(guò)第二電阻連接第 一 電源電壓；該三極管的發(fā)射極連接第 一 電源電壓； 該三極管的集電極過(guò)串聯(lián)的第三電阻和有極性電容連接電源地，該有極性電容 的陽(yáng)極通過(guò)輸出電阻輸出該電路的輸出電壓；所述光電隔離單元的發(fā)光二極管 陰極通過(guò)第八電阻連接PWM信號(hào)端；其特征在于，所述光電隔離單元的陽(yáng)極 通過(guò)一可控開(kāi)關(guān)連接第二電源電壓正極，當(dāng)該電路需要工作時(shí)，該可控開(kāi)關(guān)導(dǎo) 通；當(dāng)該電路需要停止工作時(shí)，該可控開(kāi)關(guān)關(guān)斷。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的脈寬調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)電壓信號(hào)電路，其特征在于， 所述可控開(kāi)關(guān)為第二 PNP三極管，該三極管的發(fā)射極連接所述第二電源正極，其基極通過(guò)第六電阻連接PWM信號(hào)端，其基極還通過(guò)第七電阻連接第二電源正極；該第二 PNP三極管的集電極連接所述光電隔離單元的發(fā)光二極管的陽(yáng) 極；所述附加控制端輸出高低電平，控制該第二PNP三極管的導(dǎo)通和關(guān)斷。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述脈寬調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)電壓信號(hào)電路，其特征在于，所 述的光電隔離單元為光電耦合器，光接收端為NPN型光敏三極管，該光敏三 極管的發(fā)射極連接第 一 電源地，集電極連接所述第 一 電阻。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述脈寬調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)電壓信號(hào)電路，其特征在于，附 加控制端為單片機(jī)的信號(hào)輸出端或滿足控制要求的其它信號(hào)端口。
9、 根據(jù)權(quán)利要求5至8任一項(xiàng)所述脈寬調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)電壓信號(hào)電路，其特 征在于，所述有極性電容陽(yáng)極與第 一 電源地之間連接第四電阻。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)兩種脈寬調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)電壓信號(hào)電路。第一種電路包括第一PNP三極管，該第一PNP三極管的基極通過(guò)第一電阻連接PWM信號(hào)端，以及通過(guò)第二電阻連接電源電壓正極，該三極管的發(fā)射極直接連接電源電壓正極；該三極管的集電極通過(guò)串聯(lián)的第三電阻和有極性電容連接電源地，該有極性電容的陽(yáng)極通過(guò)輸出電阻輸出該電路的輸出電壓；在所述電源電壓正極與所述第一PNP三極管的基極之間連接一可控開(kāi)關(guān)，當(dāng)該電路需停止輸出電壓時(shí)，可控開(kāi)關(guān)導(dǎo)通；當(dāng)電路正常工作時(shí)，可控開(kāi)關(guān)關(guān)斷。第二種電路在上述電路的基礎(chǔ)上，增價(jià)光電隔離電路。本發(fā)明提供的上述電路能夠確保脈寬調(diào)制新好轉(zhuǎn)電壓信號(hào)不會(huì)由于外部干擾而產(chǎn)生錯(cuò)誤的電壓輸出，適用于安全性要求較高的場(chǎng)合。
文檔編號(hào)H02M3/155GK101114791SQ20061010371
公開(kāi)日2008年1月30日 申請(qǐng)日期2006年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月26日
發(fā)明者姜德志, 張惠玉, 升 許, 亮 陳 申請(qǐng)人:海爾集團(tuán)公司;青島海爾洗衣機(jī)有限公司