[发明专利]一种高效率模拟量信号输出装置

说明书

本发明公开了一种高效率模拟量信号输出装置，本发明的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。本发明利用升降压电路调节模拟量输出电路(电流模拟量输出电路或电压模拟量输出电路)的供电电压，实现动态功率控制，从而降低热损耗，提高电路效率。

技术领域

本发明属于核电厂数字化仪控领域，具体涉及一种高效率模拟量信号输出装置。

背景技术

核电站数字化仪表控制(IC)系统中依然大量使用传统的电流信号作为信号传输。核电厂现场的执行机构控制信号主要为4～20mA电流以及0-5V/10V电压信号，执行机构的正确和准确动作直接影响核电厂的安全运行，因此模拟量控制信号的可靠性至关重要。

传统的模拟量信号输出装置(如温度变送器、压力变送器等)都是在固定供电电压下输出电流或电压控制信号。如4-20mA电流信号，由于输出负载不确定，要保证最大电流输出就必须要使用较高的供电电压，如此便带来效率问题。当外部负载为最大负载时效率最高，当外部负载很小时，效率则非常低，如供电电压24V，输出电流20mA，外部阻抗100Ω，输出功率0.48W，但负载只消耗0.04W，发热功率0.44W，效率只有8.3％，电路可靠性因发热而降低，设备寿命也会缩减，尤其在多路电流信号输出的设计中，此问题带来很大风险。同样，电压信号输出也有此问题，当需要的输出的电压信号较低时，较高的电压降都消耗在输出电路上。

发明内容

为了解决现有固定供电模式存在热损耗，导致效率低等问题，本发明提供了一种高效率模拟量信号输出装置。本发明能够提高模拟量信号输出的效率，减少热损耗，提高核电站数字化仪表控制(IC)系统的可靠性。

本发明通过下述技术方案实现：

一种高效率模拟量信号输出装置，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。

本发明利用升降压电路调节模拟量输出电路(电流模拟量输出电路或电压模拟量输出电路)的供电电压，实现动态功率控制，从而降低热损耗，提高电路效率。

优选的，本发明的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。

优选的，本发明的控制电路由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。

优选的，本发明的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。