[发明专利]一种高效率模拟量信号输出装置

权利要求书

1.一种高效率模拟量信号输出装置，其特征在于，该输出装置包括控制电路、升降压电路和模拟量输出电路；

其中，所述升降压电路用于为模拟量输出电路供电；

所述控制电路根据模拟量输出电路的输出信号大小，调节升降压电路的输出电压，从而实现模拟量输出功率动态调节；

所述模拟量输出电路包括电流输出电路和电压输出电路；

所述电流输出电路由所述控制电路和所述升降压电路控制实现电流输出的动态功率调节；

或所述电压输出电路由所述控制电路和所述升降压电路控制实现电压输出的动态功率调节；

所述电流输出电路包括运算放大器U1、运算放大器U2、电阻R1、三极管Q1和精密电阻Rs；

其中，所述运算放大器U2的同相输入端通过滤波电路与所述控制电路的DAC输出端口连接；所述运算放大器U2的反向输入端与所述控制电路的ADC2输入端口以及所述运算放大器U1的输出端连接，所述运算放大器U2的输出端通过电阻R1与所述三极管Q1的基极连接；

所述三极管Q1的发射极与所述升降压电路的输出电压端连接；

所述三极管Q1的集电极与精密电阻Rs的一端以及所述运算放大器U1的同相输入端连接，所述精密电阻Rs的另一端与所述运算放大器U1的反相输入端以及外部电流输出端连接；

所述控制电路在实现电流输出的动态功率调节时：

所述控制电路通过ADC2采集精密电阻Rs上的电压得到所输出的电流值大小，通过DAC转换以及滤波后输出控制所述三极管Q1导通阻抗，来控制电流的输出；

所述控制电路通过ADC2采集升降压电路的输出电压VB，通过MCU输出控制信号控制升降压电路的输出电压VB，再根据调节电流变化的趋势及稳定值，判定输出电路的阻抗，实现电流输出的动态功率调节。

2.根据权利要求1所述的一种高效率模拟量信号输出装置，其特征在于，所述升降压电路为四开关管Buck-Boost结构，实现升压和降压功能；

当输入电压较所需输出电压高时，电路为Buck模式；

当输入电压较所需输出电压低时，电路为Boost模式；

当输入电压与所需输出电压一样时，升降压电路在Buck模式和Boost模式之间交替工作；

所述升降压电路工作模式和输出电压由所述控制电路控制。

3.根据权利要求1所述的一种高效率模拟量信号输出装置，其特征在于，所述控制电路由ADC1、ADC2、DAC和MCU构成；

所述ADC1用于采集模拟量输出电路供电电压；

所述ADC2用于采集模拟量输出电路输出信号；

所述DAC用于控制模拟量信号输出值；

所述MCU输出控制信号用于实现对升降压电路输出电压的控制。

4.根据权利要求1所述的一种高效率模拟量信号输出装置，其特征在于，所述电压输出电路包括电压缩放电路、运算放大器U3、电阻R2和电阻R3；

所述运算放大器U3的同相输入端和反相输入端与所述电压缩放电路的输出端连接，所述电压缩放电路的输入端通过滤波电路与所述控制电路的DAC输出端口连接；

所述运算放大器U3的正相输入端还与电阻R2的一端连接，所述运算放大器的反相输入端还与电阻R3的一端连接，所述电阻R2的另一端和所述电阻R3的另一端与外部电压补偿端连接；

所述运算放大器的输出端与外部电压输出端连接。

5.根据权利要求4所述的一种高效率模拟量信号输出装置，其特征在于，所述控制电路在实现电压输出的动态功率调节时：

所述控制电路通过DAC转换以及滤波之后输出控制信号控制电压的输出；

所述控制电路根据需要输出的电压变化趋势，控制升降压电路调节其输出电压VB，实现电压输出的动态功率调节。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种高效率模拟量信号输出装置，其特征在于，还包括辅助电源电路；

所述辅助电源电路为所述控制电路和外设供电，能够适应宽范围电压输入。

7.根据权利要求6所述的一种高效率模拟量信号输出装置，其特征在于，所述辅助电源电路为降压电路。