一种模拟量电流输出模块和自动控制系统技术方案

本申请公开了一种模拟量电流输出模块和自动控制系统，实现了模拟量电流输出模块的低功耗。模拟量电流输出模块包括多级电源轨模块100、负反馈取样模块200和负反馈控制模块300；模块100在模块300的控制下，对多路不同电压等级的驱动电压源进行选择输出，向外部负载RF供电；模块200包括采样电阻RJ和转换模块；模块200通过采样电阻RJ对模拟量电流输出模块输出电流I进行采样，并通过转换模块将其转换成电压信号Vf后反馈到模块300输入端；模块300输入端接收给定电压Vin和反馈电压Vf，输出端接模块100的控制端，根据给定电压Vin和反馈电压Vf间的偏差控制模块100逐级切换驱动电压源，以减小该偏差。减小该偏差。减小该偏差。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟量电流输出模块和自动控制系统


[0001]本专利技术涉及电力电子
，更具体地说，涉及一种模拟量电流输出模块和自动控制系统。

技术介绍

[0002]模拟量电流输出模块的输出电流I可调，常用于对生产现场及公用工程的执行机构进行驱动控制，其驱动电压一般为固定值，即模拟量电流输出模块内部压降与外部负载压降之和为固定值。那么，若模拟量电流输出模块外部负载阻抗较低且需要的输出电流I较小(不同外部负载需要的输出电流I大小是预先设定好的)，则会导致模拟量电流输出模块内部压降较大、功耗较高，如此不仅造成大量电能的浪费，还会使得模拟量电流输出模块内部温度大幅度升高，容易导致模拟量电流输出模块内部电子元器件过热失效，降低模拟量电流输出模块的可靠性。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供一种模拟量电流输出模块和自动控制系统，以实现模拟量电流输出模块的低功耗。
[0004]一种模拟量电流输出模块，包括：多级电源轨模块100、负反馈取样模块200和负反馈控制模块300；
[0005]其中，多级电源轨模块100用于在负反馈控制模块300的控制下，对多路不同电压等级的驱动电压源进行选择输出，向模拟量电流输出模块外部负载RF供电；
[0006]负反馈取样模块200包括采样电阻RJ和转换模块；负反馈取样模块200通过采样电阻RJ对模拟量电流输出模块的输出电流I进行采样，并通过转换模块将采样信号转换成电压信号Vf后反馈到负反馈控制模块300的输入端；
[0007]负反馈控制模块300的输入端接收给定电压Vin和反馈电压Vf，输出端连接至多级电源轨模块100的控制端；负反馈控制模块300用于根据给定电压Vin和反馈电压Vf之间的偏差，控制多级电源轨模块100逐级切换驱动电压源，以减小该偏差，使系统趋于稳定。
[0008]可选的，所述多级电源轨模块100包括：n个N型开关管M1～M
n
和n
‑
1个防倒灌二极管D1～D
n
‑1，n≥2；
[0009]其中，开关管M
j
的电能输入端经过防倒灌二极管D
j
接驱动电压源V
j
，j＝1、2、
…
、n
‑
1；
[0010]开关管M
n
的电能输入端接驱动电压源V
n
；V
n
＞
…
>V2＞V1；
[0011]开关管M1的电能输出端作为多级电源轨模块100的输出端；
[0012]开关管M
i
的电能输出端接开关管M
i
‑1的电能输入端，i＝2、3、
…
、n；
[0013]开关管M1～M
n
的控制端连接在一起，作为多级电源轨模块100的控制端。
[0014]可选的，所述负反馈控制模块300包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3以及运放U1A；
[0015]其中，电阻R1的一端为负反馈控制模块300用于接收给定电压Vin；
[0016]电阻R1的另一端接运放U1A的同相输入端；
[0017]电阻R3的一端接运放U1A的反相输入端；电阻R3的另一端用于接收反馈电压Vf；
[0018]运放U1A的输出端接电阻R2的一端，电阻R2的另一端为负反馈控制模块300的输出端。
[0019]可选的，所述负反馈控制模块300还包括：电容C2和电容C3；
[0020]其中，电容C2一端接地，另一端接运放U1A的同相输入端；
[0021]电容C3连接在运放U1A的反相输入端与运放U1A的输出端之间。
[0022]可选的，所述负反馈取样模块200中的转换模块包括：电阻RA、电阻RB、电阻R4、电阻R5、电阻R6、N型开关管M以及运放U1B；
[0023]其中，多级电源轨模块100的输出端接采样电阻RJ和电阻RA的一端，采样电阻RJ的另一端接外部负载RL和电阻R5的一端，外部负载RL的另一端接地；
[0024]电阻RA的另一端接电阻R4的一端和N型开关管M的电能输入端，电阻R4的另一端接运放U1B的同相输入端，电阻R5的另一端接运放U1B的反相输入端，运放U1B的输出端经电阻R6接开关管M的控制端，开关管M的电能输出端接电阻RB的一端和负反馈控制模块300的输入端，电阻RB的另一端接地。
[0025]可选的，所述负反馈取样模块200还包括：电容C1；
[0026]其中，电容C1连接在运放U1A的反相输入端与运放U1A的输出端之间。
[0027]可选的，所述模拟量电流输出模块还包括：缓冲模块；
[0028]所述缓冲模块与外部负载RL串联，起限流作用。
[0029]可选的，所述模拟量电流输出模块还包括：与外部负载RL相串联的防倒灌二极管。
[0030]一种自动控制系统，包括：如上述公开的任一种模拟量电流输出模块。
[0031]可选的，所述自动控制系统为分布式控制系统或可编程逻辑控制器。
[0032]从上述的技术方案可以看出，本专利技术设置了多级驱动电压源，在模拟量电流输出模块接入了外部负载RL后，基于负反馈控制逻辑、根据需要的输出电流I大小自适应切换驱动电压源，具体为：在需要的输出电流I较小时，给定较小的电压Vin，基于负反馈控制切换到更低电压等级的驱动电压源，从而减小输出电流I，避免外部负载RL阻抗较低时，模拟量电流输出模块内部压降较大、功耗较高；在需要的输出电流I较大时，给定较大的电压Vin，基于负反馈控制切换到更高电压等级的驱动电压源，从而增大输出电流I，保证模拟量电流输出模块具有足够的驱动能力。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]图1为本专利技术实施例公开的一种模拟量电流输出模块的电路原理图；
[0035]图2为图1所示模拟量电流输出模块内部各模块的电路原理图；
[0036]图3为本专利技术实施例公开的又一种模拟量电流输出模块的电路原理图。
具体实施方式
[0037]为了引用和清楚起见，下文中使用的技术名词、简写或缩写总结如下：
[0038]AO：Analog Output，模拟量输出；
[0039]DCS：Distributed Control System，分布式控制系统；
[0040]PLC：Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器；
[0041]MOSFET：Metal
‑
Oxide
‑
Semiconductor Fiel本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟量电流输出模块，其特征在于，包括：多级电源轨模块(100)、负反馈取样模块(200)和负反馈控制模块(300)；其中，多级电源轨模块(100)用于在负反馈控制模块(300)的控制下，对多路不同电压等级的驱动电压源进行选择输出，向模拟量电流输出模块外部负载(RF)供电；负反馈取样模块(200)包括采样电阻(RJ)和转换模块；负反馈取样模块(200)通过采样电阻(RJ)对模拟量电流输出模块的输出电流(I)进行采样，并通过转换模块将采样信号转换成电压信号(Vf)后反馈到负反馈控制模块(300)的输入端；负反馈控制模块(300)的输入端接收给定电压(Vin)和反馈电压(Vf)，输出端连接至多级电源轨模块(100)的控制端；负反馈控制模块(300)用于根据给定电压(Vin)和反馈电压(Vf)之间的偏差，控制多级电源轨模块(100)逐级切换驱动电压源，以减小该偏差，使系统趋于稳定。2.根据权利要求1所述的模拟量电流输出模块，其特征在于，所述多级电源轨模块(100)包括：n个N型开关管M1～M
n
和n
‑
1个防倒灌二极管D1～D
n
‑1，n≥2；其中，开关管M
j
的电能输入端经过防倒灌二极管D
j
接驱动电压源V
j
，j＝1、2、
…
、n
‑
1；开关管M
n
的电能输入端接驱动电压源V
n
；V
n
＞
…
>V2＞V1；开关管M1的电能输出端作为多级电源轨模块(100)的输出端；开关管M
i
的电能输出端接开关管M
i
‑1的电能输入端，i＝2、3、
…
、n；开关管M1～M
n
的控制端连接在一起，作为多级电源轨模块(100)的控制端。3.根据权利要求1所述的模拟量电流输出模块，其特征在于，所述负反馈控制模块(30...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨振国，朱威，段汝良，洪忠亮，
申请(专利权)人：浙江中控技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：