逆变器电路装置制造方法及图纸

一种连接IO链路主设备与从设备的逆变器电路装置，包括AB类晶体管电路(Q

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】逆变器电路装置


[0001]本公开内容涉及提供双向逆变器功能的电路装置。具体地，本公开内容涉及一种电路装置，该电路装置在第一端子与第二端子之间提供双向逆变，用于将根据欧洲规范EN 61131第9部分的主电路与不符合该规范的从电路连接。

技术介绍

[0002]欧洲规范EN 61131第9部分——通常也称为IO链路——涉及在工业环境中通过具有至少三根线的电缆来将从设备连接到主设备的需求。从设备通常是通过IO链路的对等通信来与主设备进行接口的传感器或执行器，其中主设备可以插入到更高级别控制系统的现场总线中。IO链路主设备包括推挽式配置中的可切换电流源，并且IO链路从设备包括诸如集电极开路PNP晶体管的可切换高侧电流源。电流信号通过信号线来传输，其中主设备或从设备通过集电极开路PNP晶体管来供应高侧电流，或者主设备通过下拉电阻器来吸收下拉电流。
[0003]市场上可用的传感器设备使用低侧电流开关例如集电极开路NPN晶体管，而不是使用高侧电流开关，使得这些传感器设备与IO链路不兼容，并且无法与IO链路主设备进行即时通信。
[0004]需要提供一种在与IO链路兼容的主设备和与IO链路不兼容的从设备之间建立接口的电路。具体地，需要一种在具有使用推挽式电路的输出级的IO链路主设备与具有低侧集电极开路开关晶体管的从设备之间进行接口的电路。
[0005]本公开内容的目的是提供一种执行与IO链路兼容的主设备和与IO链路不兼容的从设备之间的接口的设备。
[0006]本公开内容的另一目的是提供一种接口电路，该接口电路使得能够将具有低侧开关的传感器设备连接到具有高侧开关的IO链路主设备。

技术实现思路

[0007]上述目的中的一个或更多个是由一种逆变器电路装置来实现的，该逆变器电路装置包括：第一端子、第二端子、用于第一电源电位的端子以及用于第二电源电位的端子；上拉电阻器，其连接至第一端子并且连接至用于第一电源电位的端子；AB类晶体管电路，其连接至第二端子；第一电流镜，其具有连接至用于第一电源电位的端子并且连接至AB类晶体管电路的一端的输入路径以及连接至第一端子的输出路径；第二电流镜，其具有连接至用于第二电源电位的端子并且连接至AB类晶体管电路的另一端的输入路径以及连接至第一端子的输出路径；偏置电路，其包括偏置电流源、用于相对于第一电位的第一偏置电位的端子以及用于相对于第二电源电位的第二偏置电位的端子，其中，用于第一偏置电压和第二偏置电压的端子连接至AB类晶体管电路；以及比较器，其连接至第一端子，该比较器的输出端通过第三电流镜连接至第二端子。
[0008]逆变器电路装置包括第一端子OUT1，该第一端子连接至从设备的输出端子。从设
备可以包括连接在输出端子与地端子之间的低侧可切换电流源。低侧电流源可以是集电极开路NPN晶体管。该逆变器电路装置包括第二端子C/Q，该第二端子连接至主设备的输出端子。主设备至少包括以推挽式配置连接至正电源电位端子的高侧可切换电流源和连接至地端子的低侧可切换电流源。逆变器电路装置实现接口电路的功能，该接口电路将信号与在IO链路主设备和与IO链路不兼容的从设备之间的逻辑行为连接起来。该电路装置执行双向逆变器的功能。
[0009]更详细地，接口电路包括在第一端子OUT1处的上拉电阻器。C/Q端子连接至AB类晶体管电路，其中，两个互补双极NPN和PNP晶体管的发射极都连接至C/Q端子。通过AB类晶体管的电流通过相应的电流镜电路反馈到OUT1端子。
[0010]偏置电路向AB类晶体管的基极端子供应各自的偏置电压。偏置电压使得仅AB类晶体管之一能够导通。例如，偏置电压是高于或低于电源电压的一个或两个二极管电位。对于高侧AB类晶体管，偏置电压为高于地电位的一个或两个二极管电位。对于低侧AB类晶体管，偏置电压为低于正电源电位的一个或两个二极管电位。偏置电压由电流源生成，该电流源产生限定的电流，该电流由一个或更多个电流镜电路镜像到连接至地电位或电源电位并包括至少一个二极管的路径中。二极管连接至AB级晶体管的基极端子。AB类晶体管的AB类行为使功耗和由设备的功耗产生的温度影响最小化。
[0011]在OUT1端子处提供比较器。该比较器输出端供应通过电阻器的电流，该电流被镜像到端子C/Q。比较器的同相输入端连接至端子OUT1，并且比较器的反相输入端连接至分压器，该分压器可以生成中点电压，例如为电源电压的一半。如果端子OUT1处的信号为高，则比较器的输出端被驱动为高，例如驱动到电源电位，使得在电阻器中不产生输出电流。如果端子OUT1处的信号为低，则比较器的输出端被驱动为低，例如驱动到地电位，使得在电阻器中产生电流，该电流被镜像到端子C/Q。
[0012]更详细地，偏置电路包括连接至正电源电位的偏置电流源，该偏置电流源可以是具有已知的限定值的电阻器，使得其产生通过二极管的限定电流。二极管是电流镜的输入路径。与AB类晶体管之一相关联的另一电流镜通过附加的电流镜电路来接收偏置电流，其中，AB类晶体管形成相关联的电流镜的输出路径。与高侧AB类晶体管相关联的电流镜连接至地电位，并且与低侧AB类晶体管相关联的电流镜连接至电源电位。所述电流镜的输入路径的发射极可以分别直接连接至地电位和电源电位，或者可以通过附加的二极管器件来产生分别高于地电位和低于电源电位的一个或更多个二极管电压的偏置电压。
[0013]由比较器输出产生的待供应至端子C/Q的电流必须在由主设备的电流限定的范围内。该电流必须高于通过主设备低侧电阻器的下拉电流。此外，该电流还必须低于通过低侧开关并通过主设备的低侧下拉电阻器的电流之和。能够通过连接至比较器的输出端的电阻器来确定适当的电流量。
[0014]当将根据本公开内容的逆变器电路装置连接在IO链路兼容的主设备的输出端子与具有低侧集电极开路NPN晶体管作为低侧开关而非IO链路兼容的高侧开关的IO链路不兼容的从设备的输出端子之间时，使得不兼容的从设备能够与IO链路主设备协作。从设备可以是传感器或执行器。特别地，从设备可以是电感式接近传感器，其输出端可以包括具有上拉电阻器的低侧NPN晶体管。传感器可以是具有高电压默认输出的传感器。该设备能够在设备输出处使用NPN晶体管经由IO链路协议来进行通信。逆变器电路装置可以包括在从设备
中，或者可以是连接至从设备的输出端的单独的印刷电路板装置。
[0015]应当理解，前面的一般性描述和下面的详细描述都仅仅是示例性的，并且旨在提供理解权利要求的性质和特征的概述或框架。包括有附图以提供进一步的理解，并且附图被并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图示出了一个或更多个实施例，并且与说明书一起用于解释各种实施例的原理和操作。附图中的不同图中的相同元素由相同的附图标记来表示。
附图说明
[0016]在附图中：
[0017]图1示出了根据本公开内容的原理的电路的顶层框图；以及
[0018]图2示出了连接在图1的装置的从设备和主设备之间的逆变器电路的详细示意图。
具体实施方式
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种逆变器电路装置，包括：第一端子(OUT1)、第二端子(C/Q)、用于第一电源电位(V
电源
)的端子以及用于第二电源电位(V
地
)的端子；上拉电阻器(R3)，其连接至所述第一端子(OUT1)并且连接至用于所述第一电源电位(V
电源
)的端子；AB类晶体管电路(Q
nc2
、Q
pc2
)，其连接至所述第二端子(C/Q)；第一电流镜(Q
po1
、Q
po2
)，其具有连接至用于所述第一电源电位(V
电源
)的端子并且连接至所述AB类晶体管电路(Q
nc2
、Q
pc2
)的一端的输入路径，并且具有连接至所述第一端子(OUT1)的输出路径；第二电流镜(Q
no1
、Q
no2
)，其具有连接至用于所述第二电源电位(V
地
)的端子并且连接至所述AB类晶体管电路(Q
nc2
、Q
pc2
)的另一端的输入路径，并且具有连接至所述第一端子(OUT1)的输出路径；偏置电路(R
b1
、Q
b1
、
…
、Q
nc1
、Q
pc1
)，其包括偏置电流源(R
b1
、Q
b1
)、用于相对于所述第一电位(V
电源
)的第一偏置电压(V
bn
)的端子以及用于相对于所述第二电源电位(V
地
)的第二偏置电压(V
bp
)的端子，其中，用于所述第一偏置电压和第二偏置电压(V
bn
、V
bp
)的端子连接至所述AB类晶体管电路(Q
nc2
、Q
pc2
)；以及比较器(C)，其连接至所述第一端子(OUT1)，所述比较器的输出端通过第三电流镜(Q
d2
、Q
d1
)连接至所述第二端子(C/Q)。2.根据权利要求1所述的逆变器电路装置，其中，所述AB类晶体管电路包括PNP晶体管(Q
pc2
)和NPN晶体管(Q
nc2
)，所述PNP晶体管和NPN晶体管的发射极都连接至所述第二端子(C/Q)。3.根据权利要求1或2所述的逆变器电路装置，其中，所述比较器(C)包括连接至阈值电压的第一输入端(-)和连接至所述第一端子(OUT1)的第二输入端(+)，其中，所述比较器的输出端连接至电阻器(R1)，其中，所述第三电流镜(Q
d2
、Q
d1
)包括连接至所述电阻器的输入路径以及连接至所述第二端子(C/Q)的输出路径。4.根据权利要求3所述的逆变器电路装置，其中，所述比较器(C)的第一输入端(-)是连接至分压器(R2、R2)的反相输入端，并且所述比较器的第二输入端(+)是连接至所述第一端子(OUT1)的同相输入端。5.根据权利要求1至4中任一项所述的逆变器电路装置，电流镜(Q
pc1
、Q
pc2
)，其被配置成接收所述偏置电流(I
b
)并且具有包括所述AB类晶体管电路的晶体管(Q
pc2
)的输出路径；另一电流镜(Q
nc1

【专利技术属性】
技术研发人员：胡安，
申请(专利权)人：AMS有限公司，
类型：发明
国别省市：