一種輸入輸出接口的雙向驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力電子領(lǐng)域，具體涉及一種輸入輸出接口的雙向驅(qū)動(dòng)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電動(dòng)汽車(chē)、不間斷電源和航空系統(tǒng)的發(fā)展，系統(tǒng)內(nèi)部經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)輸入/輸出邏輯不協(xié)調(diào)的問(wèn)題，因此，對(duì)電壓轉(zhuǎn)化的需求非常普遍。
[0003]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換時(shí)的結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，其中，Ul為專(zhuān)用的電壓轉(zhuǎn)換芯片，1/01 口為低電壓輸入輸出(I/O) 口，1/02 口為高電壓輸入輸出(I/O) 口，電平轉(zhuǎn)換芯片Ul用于將1/01 口的電壓VDD和1/02 口的電壓VBAT進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然而專(zhuān)用的電壓轉(zhuǎn)換芯片價(jià)格比較昂貴，一般只能對(duì)5.5V以下的電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，且只能實(shí)現(xiàn)單一方向的電壓轉(zhuǎn)換。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]有鑒于此，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種輸入輸出接口的雙向驅(qū)動(dòng)電路，以解決現(xiàn)有技術(shù)中采用專(zhuān)用電壓轉(zhuǎn)換芯片時(shí)成本高、且只能實(shí)現(xiàn)單一方向的電壓轉(zhuǎn)換的問(wèn)題。
[0005]本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種輸入輸出接口的雙向驅(qū)動(dòng)電路，包括低電壓驅(qū)動(dòng)端、高電壓驅(qū)動(dòng)端、第一電阻、第一晶體管、第二晶體管、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻和第六電阻，其中，
[0006]所述低電壓驅(qū)動(dòng)端分別與所述第一電阻的第一端、所述第四電阻的第二端以及所述第五電阻的第一端相連，所述第一電阻的第二端與所述第一晶體管的第一端相連，所述第五電阻的第二端與地相連；
[0007]所述第一晶體管的第二端分別與所述第二晶體管的第一端以及所述第二電阻的第一端相連，所述第一晶體管的第三端分別與所述第二晶體管的第三端以及與地相連，所述第二電阻的第二端與電源相連；
[0008]所述第二晶體管的第二端分別與所述第三電阻的第一端以及所述第六電阻的第一端相連，所述第三電阻的第二端與電源相連，所述第六電阻的第二端分別與所述高電壓驅(qū)動(dòng)端和所述第四電阻的第一端相連。
[0009]進(jìn)一步地，當(dāng)所述低電壓驅(qū)動(dòng)端作為輸出端時(shí)，如果所述低電壓驅(qū)動(dòng)端輸出高電平，則電源電壓通過(guò)所述第三電阻和所述第六電阻后使得所述高電壓驅(qū)動(dòng)端輸出高電平；
[0010]如果所述低電壓驅(qū)動(dòng)端輸出低電平，則接地端電壓通過(guò)所述第六電阻后使得所述高電壓驅(qū)動(dòng)端輸出低電平。
[0011]進(jìn)一步地，當(dāng)所述高電壓驅(qū)動(dòng)端作為輸出端時(shí)，如果所述高電壓驅(qū)動(dòng)端輸出高電平，所述高電平通過(guò)所述第四電阻和所述第五電阻分壓后使得所述低電壓驅(qū)動(dòng)端輸出高電平;
[0012]如果所述高電壓驅(qū)動(dòng)端輸出低電平，則所述低電平通過(guò)所述第四電阻后使得所述低電壓驅(qū)動(dòng)端輸出低電平。
[0013]進(jìn)一步地，所述第四電阻的阻值和所述第五電阻的阻值之和大于所述第三電阻的阻值的十倍。
[0014]進(jìn)一步地，所述第六電阻的阻值小于或等于所述第三電阻的阻值。
[0015]進(jìn)一步地，所述第一晶體管和所述第二晶體管均為NPN管。
[0016]進(jìn)一步地，所述第一晶體管的第一端為所述NPN管的基極，所述第一晶體管的第二端為所述NPN管的集電極，所述第一晶體管的第三端為所述NPN管的發(fā)射極；
[0017]所述第二晶體管的第一端為所述NPN管的基極，所述第二晶體管的第二端為所述NPN管的集電極，所述第一晶體管的第三端為所述NPN管的發(fā)射極。
[0018]進(jìn)一步地，所述第一晶體管和所述第二晶體管均為NMOS管。
[0019]進(jìn)一步地，所述第一晶體管的第一端為所述NMOS管的柵極，所述第一晶體管的第二端為所述NMOS管的漏極，所述第一晶體管的第三端為所述NMOS管的源極；
[0020]所述第二晶體管的第一端為所述NMOS管的柵極，所述第二晶體管的第二端為所述NMOS管的漏極，所述第二晶體管的第三端為所述NMOS管的源極。
[0021]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的輸入輸出接口的雙向驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)?shù)碗妷候?qū)動(dòng)端作為輸出時(shí)，通過(guò)第一晶體管和第二晶體管進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，當(dāng)高電壓驅(qū)動(dòng)端作為輸出時(shí)，通過(guò)第四電阻和第五電阻進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，能夠?qū)崿F(xiàn)低電壓驅(qū)動(dòng)端電壓和高電壓驅(qū)動(dòng)端電壓之間的相互轉(zhuǎn)換，且不需要設(shè)置轉(zhuǎn)換方向。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換時(shí)的結(jié)構(gòu)圖；
[0023]圖2是本實(shí)用新型第一實(shí)施例中的輸入輸出接口的雙向驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖3是本實(shí)用新型第二實(shí)施例中的輸入輸出接口的雙向驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明?？梢岳斫獾氖牵颂幩枋龅木唧w實(shí)施例僅僅用于解釋本實(shí)用新型，而非對(duì)本實(shí)用新型的限定。另外還需要說(shuō)明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本實(shí)用新型相關(guān)的部分而非全部?jī)?nèi)容。
[0026]在圖2中示出了本實(shí)用新型的第一實(shí)施例。
[0027]圖2是本實(shí)用新型第一實(shí)施例中的輸入輸出接口的雙向驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，所述輸入輸出(1)接口的雙向驅(qū)動(dòng)電路包括低電壓驅(qū)動(dòng)端101、高電壓驅(qū)動(dòng)端102、第一電阻R1、第一 NPN管Q1、第二 NPN管Q2、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5和第六電阻R6。
[0028]所述低電壓驅(qū)動(dòng)端1l分別與所述第一電阻Rl的第一端、所述第四電阻R4的第二端以及所述第五電阻R5的第一端相連，所述第一電阻Rl的第二端與所述第一 NPN管Ql的基極B相連，所述第五電阻R5的第二端與地相連，所述第一 NPN管Ql的集電極C分別與所述第二 NPN管Q2的基極B以及所述第二電阻R2的第一端相連，所述第一 NPN管Ql的發(fā)射極E分別與所述第二 NPN管Q2的發(fā)射極E以及與地相連，所述第二電阻R2的第二端與電源VBAT相連，所述第二 NPN管Q2的集電極C分別與所述第三電阻R3的第一端以及所述第六電阻R6的第一端相連，所述第三電阻R3的第二端與電源VBAT相連，所述第六電阻R6的第二端分別與所述高電壓驅(qū)動(dòng)端102和所述第四電阻R4的第一端相連。
[0029]優(yōu)選的，所述第四電阻R4的阻值和所述第五電阻R5的阻值之和大于所述第三電阻R3的阻值的十倍，所述第六電阻R6的阻值小于或等于所述第三電阻R3的阻值。
[0030]下面對(duì)本實(shí)用新型第一實(shí)施例提供的輸入輸出接口的雙向驅(qū)動(dòng)電路的工作原理進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明:
[0031]對(duì)本實(shí)用新型第一實(shí)施例提供的輸入輸出接口的雙向驅(qū)動(dòng)電路的工作原理做進(jìn)一步的說(shuō)明之前，對(duì)低電壓驅(qū)動(dòng)端1l和高電壓驅(qū)動(dòng)端102的輸出信號(hào)為低電平信號(hào)和高電平信號(hào)做一個(gè)簡(jiǎn)單設(shè)定，即用O來(lái)表示低電壓驅(qū)動(dòng)端1l和高電壓驅(qū)動(dòng)端102為低電平信號(hào)，用I來(lái)表示低電壓驅(qū)動(dòng)端1l和高電壓驅(qū)動(dòng)端102為高電平信號(hào)。
[0032]在本實(shí)用新型第一實(shí)施例中，所述低電壓驅(qū)動(dòng)端1l可以與單片機(jī)的輸入輸出
(1)接口相連，所述高電壓驅(qū)動(dòng)端102可以與控制器的對(duì)外輸入輸出接口相連，單片機(jī)的供電電壓一般為5V，當(dāng)?shù)碗妷候?qū)動(dòng)端1l輸出的電壓大于3V時(shí)，認(rèn)為低電壓驅(qū)動(dòng)端1l輸出高電平1，當(dāng)?shù)碗妷候?qū)動(dòng)端1l輸出的電壓小于IV時(shí)，認(rèn)為低電壓驅(qū)動(dòng)端1l輸出低電平O ;當(dāng)高電壓驅(qū)動(dòng)端102輸出的電壓大于18V時(shí)，認(rèn)為高電壓驅(qū)動(dòng)端102輸出高電平1，當(dāng)高電壓驅(qū)動(dòng)端102輸出的電壓小于8V時(shí)，認(rèn)為高電壓驅(qū)動(dòng)端102輸出低電平O。
[0033]需要說(shuō)明的是，上述低電壓驅(qū)動(dòng)端1l和高電壓驅(qū)動(dòng)端102分別輸出高電平和低電平的數(shù)值僅是本實(shí)施例的一個(gè)具體事例，并不用于限制本實(shí)用新型。
[0034]在本實(shí)用新型第一實(shí)施例中，當(dāng)所述低電壓驅(qū)動(dòng)端1l作為輸出時(shí)，如果所述低電壓驅(qū)動(dòng)端1l輸出高電平1，則所述高電平通過(guò)第一電阻Rl后輸入到所述第一 NPN管Ql的基極B，控制第一 NPN管Ql導(dǎo)通，由于第一 NPN管Ql的發(fā)射極E接地，因此，第二 NPN管Q2的基極B也連接到地，使得第二 NPN管Q2的基極B變?yōu)榈碗娖?，第二 NPN管Q2截止，由于第三電阻R3的第二端與電源VBAT相連，因此，電源電壓通過(guò)第三電阻R3后使得第二NPN管Q2的集電極C變?yōu)楦唠娖?，通過(guò)第六電阻R6后使得高電壓驅(qū)動(dòng)端102輸出高電平1，實(shí)現(xiàn)了從低電壓驅(qū)動(dòng)端1l電壓到高電壓驅(qū)動(dòng)端102電壓的轉(zhuǎn)換。在此過(guò)程中，由于是將電源VBAT的高電壓傳輸?shù)剿龈唠妷候?qū)動(dòng)端102，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)5.5V以上的電壓轉(zhuǎn)換。
[0035]如果所述低電壓驅(qū)動(dòng)端1l輸出低電平0，通過(guò)第一電阻Rl將所述低電平傳輸?shù)降谝?NPN管Ql的基極B，控制第一 NPN管Ql關(guān)閉，第二 NPN管Q2的基極B通過(guò)第二電阻R2連接到電源VBAT，使得第二 NPN管Q2的基極B變?yōu)楦唠娖?，控制第二 NPN管Q2導(dǎo)通，由于第二 NPN管Q2的發(fā)射極E接地，因此，接地端電壓使得第二晶體管Q2的集電極C變?yōu)榈碗娖?，通過(guò)第六電阻R6后使得高電壓驅(qū)動(dòng)端102輸出低電平0，實(shí)現(xiàn)了從低電壓驅(qū)動(dòng)端1l電壓到高電壓驅(qū)動(dòng)端102電壓的轉(zhuǎn)換。
[0036]當(dāng)?shù)碗妷候?qū)動(dòng)端1l作為輸出時(shí)，通過(guò)第一 NPN管Ql和第二 NPN管Q2實(shí)現(xiàn)低電壓驅(qū)動(dòng)端1l電壓到高電壓驅(qū)動(dòng)端102電壓的轉(zhuǎn)換，由于第四電阻R4的阻值和第五電阻R5的阻值之和大于第三電阻R3阻值的十倍，因此，第四電阻R4和第五電阻R5構(gòu)成的分壓電路不會(huì)影響第一 NPN管Ql和第二 NPN管Q2的工作。
[0037]當(dāng)所述高電壓驅(qū)動(dòng)端102作為輸出時(shí)，如果所述高電壓驅(qū)動(dòng)端102輸出高電平1，第一 NPN管Ql導(dǎo)通，第二 NPN管Q2截止，由于第六電阻R6的阻值小于等于第三電阻R3的阻值，因此，第一 NPN管Ql和第二 NPN管Q2不會(huì)影響所述高電壓驅(qū)動(dòng)端102的電壓轉(zhuǎn)換，此時(shí)，高電壓驅(qū)動(dòng)端102輸出的高電平I經(jīng)過(guò)第四電阻R4和第五電阻R5的分壓，直接輸入所述低電壓驅(qū)動(dòng)端101，使得低電壓驅(qū)動(dòng)端1l輸出高電平I，實(shí)現(xiàn)了從高電壓驅(qū)動(dòng)端102電壓到低電壓驅(qū)動(dòng)端101電壓的轉(zhuǎn)換。
[0038]如果所述高電壓驅(qū)動(dòng)端102輸出低電平0，第一 NPN管Ql截止，第二 NPN管Q2導(dǎo)通，由于第二 NPN管Q2的發(fā)射極E接地，使得第二 NPN管Q2的集電極C變?yōu)榈碗娖?，因此，第?NPN管Ql和第二 NPN管Q2不會(huì)影響所述高電壓驅(qū)動(dòng)端102的電壓轉(zhuǎn)換，此時(shí)，第四電阻R4和第五電阻R5兩端的電壓均為低電平0，通過(guò)第四電阻R4直接輸入到所述低電壓驅(qū)動(dòng)端101，使得所述低電壓驅(qū)動(dòng)端1l輸出低電平0，實(shí)現(xiàn)了從高電壓驅(qū)動(dòng)端102電壓到低電壓驅(qū)動(dòng)端1l電壓的轉(zhuǎn)換。
[0039]當(dāng)所述高電壓驅(qū)動(dòng)端102作為輸出時(shí)，通過(guò)第四電阻R4和第五電阻R5實(shí)現(xiàn)高電壓驅(qū)動(dòng)端102電壓到低電壓驅(qū)動(dòng)端1l電壓的轉(zhuǎn)換，由于第六電阻R6的阻值小于等于第三電阻R3的阻值，因此，第一 NPN管Ql和第二 NPN管Q2不會(huì)影響此時(shí)的電壓轉(zhuǎn)換。
[0040]本實(shí)用新型第一實(shí)施例提供的輸入輸