CN109217847A - 一种数字输出电路和汽车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数字输出电路和汽车。该数字输出电路包括第一开关元件和第二开关元件，第一开关元件包括第一开关第一端、第一开关第二端和第一开关控制端，第二开关元件包括第二开关第一端、第二开关第二端和第二开关控制端；第一开关第一端和数字电平电性连接，第一开关第二端和第二开关第一端电性连接，第二开关第二端接地；第一开关控制端控制第一开关第一端和第一开关第二端电性导通时，第二开关控制端控制第二开关第一端和第二开关第二端电性断开；第一开关控制端控制第一开关第一端和第一开关第二端电性断开时，第二开关控制端控制第二开关第一端和第二开关第二端电性导通。本发明的数字输出电路和汽车在进行数字输出时能防止零点漂移。

Description

一种数字输出电路和汽车

技术领域

本发明涉及电子领域，尤其涉及一种数字输出电路和汽车。

背景技术

随着环保的日益重要，电动交通工具成了越来越多人出行的选择。电动汽车BMS(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，电池管理系统)领域经常用到数字输出，故需要外部数字输出电路。请参阅图1，现有的数字输出电路在数字输出时，会出现零点漂移现象。

因此，如何提供防止数字输出电路的零点漂移，就成了电子领域的需求。

发明内容

本发明提供一种数字输出电路和汽车，以解决数字输出电路数字输出时出现零点漂移的技术问题。

第一方面，本发明提供了一种数字输出电路，其用于控制数字电平的数字输出，该数字输出电路包括第一开关元件和第二开关元件，所述第一开关元件包括第一开关第一端、第一开关第二端和第一开关控制端，所述第二开关元件包括第二开关第一端、第二开关第二端和第二开关控制端；所述第一开关控制端可根据外部提供的信号控制第一开关第一端和第一开关第二端之间的电性通断，所述第二开关控制端可根据外部提供的信号控制第二开关第一端和第二开关第二端之间的电性通断；所述第一开关第一端和数字电平电性连接，所述第一开关第二端和第二开关第一端电性连接，所述第二开关第二端接地；所述第一开关控制端控制第一开关第一端和第一开关第二端电性导通时，数字电平通过第一开关第一端和第一开关第二端数字输出，所述第二开关控制端控制第二开关第一端和第二开关第二端电性断开；所述第一开关控制端控制第一开关第一端和第一开关第二端电性断开时，所述第二开关控制端控制第二开关第一端和第二开关第二端电性导通，所述第一开关第二端通过第二开关第一端和第二开关第二端接地。

优选地，所述数字输出电路还包括第三开关元件，所述第三开关元件包括第三开关第一端、第三开关第二端和第三开关控制端；所述第三开关控制端和外部控制端口电性连接，所述第三开关第一端和第一开关控制端电性连接，所述第三开关第二端接地，所述第三开关控制端可根据外部控制端口提供的信号控制第三开关第一端和第三开关第二端之间的电性通断；所述第三开关控制端控制第三开关第一端和第三开关第二端电性导通时，所述第一开关控制端控制第一开关第一端和第一开关第二端电性导通。

优选地，所述数字输出电路还包括第四开关元件和电阻R8，所述第四开关元件包括第四开关第一端、第四开关第二端和第四开关控制端；所述第四开关控制端同时和外部控制端口第三开关控制端、电性连接，所述第四开关控制端可根据外部控制端口提供的信号控制第四开关第一端和第四开关第二端之间的电性通断；所述第四开关元件和第三开关元件同时电性导通或电性断开，所述电阻R8的第一端和外部电路电性连接，所述电阻R8的第二端同时和第四开关第一端、第二开关控制端电性连接，所述第四开关第二端接地；所述第四开关电性断开时，所述外部电路通过电阻R8给第二开关控制端提供电压，所述第二开关元件电性导通；所述第四开关元件电性导通时，所述外部电路通过电阻R8、第四开关第一端、第四开关第二端接地，所述第二开关元件电性断开。

优选地，所述第一开关元件、第二开关元件、第三开关元件和第四开关元件为MOS管或三极管。

优选地，所述数字输出电路还包括电阻R2和电阻R5，所述电阻R2的第一端和第一开关第一端电性连接，所述电阻R2的第二端和第一开关控制端电性连接，所述电阻R5第一端和第一开关控制端电性连接，所述电阻R5第二端和第三开关第一端电性连接。

优选地，所述第一开关元件为P型MOS管，所述第一开关第一端为P型MOS管的源极，所述第一开关第二端为P型MOS管的漏极，所述第一开关控制端为P型MOS管的栅极；所述第二开关元件为N型MOS管，所述第二开关第一端为N型MOS管的漏极，所述第二开关第二端为N型MOS管的源极，所述第二开关控制端N型MOS管的栅极。

优选地，所述数字输出电路还包括电阻R6和电阻R7，所述电阻R6的第二端和第三开关控制端电性连接，所述电阻R7第一端和第三开关控制端电性连接，所述电阻R7第二端和第三开关第二端电性连接。

优选地，所述第三开关元件为N型MOS管，所述第三开关第一端为N型MOS管的漏极，所述第三开关第二端为N型MOS管的源极，所述第三开关控制端为N型MOS管的栅极；所述第四开关元件为NPN型三极管，所述第四开关第一端为NPN型三极管的集电极，所述第四开关第二端为NPN型三极管的发射极，所述第四开关控制端为NPN型三极管的基极。

优选地，所述数字输出电路还包括电阻R11，所述电阻R11第一端同时和电阻R8第二端、第二开关控制端电性连接，所述电阻R11第二端和第二开关第二端电性连接。

第二方方面，本发明还提供一种汽车，所述汽车采用了第一方面实施例所述的数字输出电路。

与现有技术相比，本发明的实施例提供的数字输出电路和汽车，第一开关控制端控制第一开关第一端和第一开关第二端电性导通时，所述第二开关控制端控制第二开关第一端和第二开关第二端电性断开；所述第一开关控制端控制第一开关第一端和第一开关第二端电性断开时，所述第二开关控制端控制第二开关第一端和第二开关第二端电性导通，第一开关的第一端即可接地，从而防止零点漂移现象。

本发明的数字输出电路还包括第三开关元件，所述第三开关元件包括第三开关第一端、第三开关第二端和第三开关控制端；所述第三开关控制端和外部控制端口电性连接，所述第三开关第一端和第一开关控制端电性连接，所述第三开关第二端接地，所述第三开关控制端可根据外部控制端口提供的信号控制第三开关第一端和第三开关第二端之间的电性通断；所述第三开关控制端控制第三开关第一端和第三开关第二端电性导通时，所述第一开关控制端控制第一开关第一端和第一开关第二端电性导通，第三开关元件使通过第一开关元件进行数字输出时，输出电压范围广，如能输出5V，12V，24V等的电压。

附图说明

图1为现有技术中进行数字输出时的数字信号的示意图。

图2为本发明的数字输出电路的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

请参阅图2，本发明提供一种数字输出电路，其用于控制数字电平的数字输出，该数字输出电路包括第一开关元件Q1、第二开关元件Q2、第三开关元件Q3和第四开关元件Q4；第一开关元件Q1和数字电平电性连接；第二开关元件Q2、第三开关元件Q3分别和第一开关元件Q1电性连接，第四开关元件Q4和第二开关元件Q2电性连接，第三开关元件Q3还和外部控制端口电性连接。数字电平的通过数字输出电路的第一开关元件Q1进行数字输出，外部控制端口控制第三开关元件Q3电性导通时，第三开关元件Q3控制第一开关元件Q1电性导通，数字电平通过数字输出电路进行数字输出，同时外部控制端口控制第四开关元件Q4电性导通，第四开关元件Q4控制第二开关元件Q2电性断开(截止)。外部控制端口控制第三开关元件Q3的电性断开时，第三开关元件Q3控制第一开关元件Q1电性断开，数字输出电路停止数字输出，同时外部控制端口控制第四开关元件Q4电性断开，第四开关元件Q4控制第二开关元件Q2电性导通，使第一开关元件Q1进行数字输出的一端接地，避免了零点漂移。

外部控制端口(图中DO3-EN)可以为mcu(Microcontroller Unit，微控制单元)的控制端口，外部控制端口一般提供5V的高电平和低电平信号。

第一开关元件Q1包括第一开关第一端、第一开关第二端和第一开关控制端，所述第一开关控制端可根据外部提供的信号控制第一开关第一端和第一开关第二端之间的电性通断。第一开关第一端和数字电平电性连接，第一开关第二端和第二开关元件Q2电性连接，第一开关控制端和第三开关元件Q3电性连接。第一开关元件Q1可选用三极管或MOS管，优选为MOS管。第一开关元件Q1为MOS管时，MOS管的栅极为第一开关控制端。MOS管的源极和漏极中一者为第一开关第一端，另一者为第一开关第二端。第一开关元件Q1所选元器件的类型和型号可根据需要设置。在本实施例中，第一开关元件Q1为P型MOS管。P型MOS管的源极为第一开关第一端，P型MOS管的漏极为第一开关第二端，P型MOS管的栅极为第一开关控制端。第一开关第二端(图中DO3为)即为数字输出电路的数字输出端。

第二开关元件Q2包括第二开关第一端、第二开关第二端和第二开关控制端，所述第二开关控制端可根据外部提供的信号控制第二开关第一端和第二开关第二端之间的电性通断。第二开关第一端和第一开关第二端电性连接；第二开关第二端接地。第二开关元件Q2可选用三极管或MOS管，优选为MOS管。第二开关元件Q2为MOS管时，MOS管的栅极为第二开关控制端。MOS管的源极和漏极中一者为第二开关第一端，另一者为第二开关第二端。第二开关元件Q2所选元器件的类型和型号可根据需要设置。在本实施例中，第二开关元件Q2为N型MOS管。N型MOS管的漏极为第二开关第一端，N型MOS管的源极为第二开关第二端，N型MOS管的栅极为第二开关控制端。所述第一开关控制端控制第一开关第一端和第一开关第二端电性导通时，所述第二开关控制端控制第二开关第一端和第二开关第二端电性断开；所述第一开关控制端控制第一开关第一端和第一开关第二端电性断开时，所述第二开关控制端控制第二开关第一端和第二开关第二端电性导通，第一开关元件Q1进行数字输出的一端，即第一开关第二端通过第二开关第一端和第二开关第二端接地，避免了零点漂移。

第三开关元件Q3包括第三开关第一端、第三开关第二端和第三开关控制端。第三开关第一端和第一开关控制端电性连接；第三开关第二端接地；第三开关控制端和外部控制端口电性连接，所述第三开关控制端可根据外部控制端口提供的信号控制第三开关第一端和第三开关第二端之间的电性通断。第三开关第一端和第三开关第二端之间的电性导通时，第一开关控制端通过第三开关第一端和第三开关第二端接地，以使第一开关元件Q1电性导通。第三开关元件Q3可选用三极管或MOS管，优选为MOS管。第三开关元件Q3为MOS管时，MOS管的栅极为第三开关控制端。MOS管的源极和漏极中一者为第三开关第一端，另一者为第三开关第二端。第三开关元件Q3所选元器件的类型和型号可根据需要设置。在本实施例中，第三开关元件Q3为N型MOS管。N型MOS管的漏极为第三开关第一端，N型MOS管的源极为第三开关第二端，N型MOS管的栅极为第三开关控制端。

第四开关元件Q4包括第四开关第一端、第四开关第二端和第四开关控制端，所述第四开关控制端可根据外部控制端口提供的信号控制第四开关第一端和第四开关第二端之间的电性通断。第四开关控制端同时和第三开关控制端、外部控制端口电性连接，外部控制端口控制第四开关元件Q4和第三开关元件Q3同时电性导通或电性断开，第四开关第一端同时和外部电路、第二开关控制端电性连接，第四开关第二端和第二开关第二端电性连接后接地。第四开关元件Q4可选用三极管或MOS管，优选为三极管。第四开关元件Q4为三极管时，三极管的基极为第四开关控制端。三极管的集电极和发射极中一者为第四开关第一端，另一者为第四开关第二端。第四开关元件Q4所选元器件的类型和型号可根据需要设置。在本实施例中，第四开关元件Q4为NPN型三极管。NPN型三极管的集电极为第四开关第一端，NPN型三极管的发射极为第四开关第二端，NPN型三极管的基极为第四开关控制端。可以理解，外部电路用于给第四开关第一端提供电压，优选地，外部电路提供的电压为5V。

请继续参阅图2，数字输出电路还包括电阻R2、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R10、电阻R11和二极管D1。二极管D1优选为稳压二极管。二极管D1的正极和第一开关控制端电性连接，二极管D2的负极和第一开关第一端电性连接；电阻R2的第一端和第一开关第一端电性连接，所述电阻R2的第二端和第一开关控制端电性连接；所述电阻R5第一端和第一开关控制端电性连接，所述电阻R5第二端和第三开关第一端电性连接。所述电阻R2的阻值大于电阻R5的阻值。电阻R6的第二端和第三开关控制端电性连接，所述电阻R7第一端和第三开关控制端电性连接，所述电阻R7第二端和第三开关第二端电性连接。所述电阻R6的阻值大于电阻R7的阻值。电阻R10的第一端和电阻R6的第一端电性连接，电阻R10的第二端和第四开关控制端电性连接，电阻R10的第一端和电阻R6的第一端可接收外部信号，以同时控制第三开关元件Q3和第四开关元件Q4的通断。电阻R8的第一端和外部电路电性连接，电阻R8第二端同时和第四开关第一端、第二开关控制端电性连接。电阻R11第一端和第二开关控制端电性连接，电阻R11第二端和第二开关第二端电性连接。电阻R2、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R10、电阻R11，其用于为第一开关元件Q1、第二开关元件Q2、第三开关元件Q3和第四开关元件Q4分压，使第一开关元件Q1、第二开关元件Q2、第三开关元件Q3和第四开关元件Q4达到合适的电压值，便于第一开关元件Q1、第二开关元件Q2、第三开关元件Q3和第四开关元件Q4的正常工作。可调节电阻R2和电阻R5比值大小，可调节电阻R6和电阻R7比值大小，可调节电阻R8和电阻R11比值大小，及调节电阻R10的大小，避免电压过高对第一开关元件Q1、第二开关元件Q2、第三开关元件Q3和第四开关元件Q4造成损坏。

在使用时，数字电平通过数字输出电路进行数字输出时，外部控制端口给电阻R6和电阻R10的第一端输入高电平信号，外部电路持续给电阻R8第一端提供电压，第一开关元件Q1、第三开关元件Q3和第四开关元件Q4电性导通，外部电路通过电阻R8和第四开关元件Q4的第四开关第一端和第四开关第二端接地，以致第二开关元件Q2电性断开，数字电平通过第一开关元件Q1进行数字输出。

数字电平通过数字输出电路停止进行数字输出时，外部控制端口给电阻R6和电阻R10的第一端输入低电平信号，外部电路持续给电阻R8第一端提供电压，第一开关元件Q1、第三开关元件Q3和第四开关元件Q4电性断开，外部电路通过电阻R8给第二开关元件Q2的第二开关控制端提供电压，以致第二开关元件Q2的第二开关第一端和第二开关第二端电性导通，第一开关元件Q1的第二端通过第二开关元件Q2接地，能防止出现零点漂移。

本发明还提供一种汽车，该汽车采用了上述的数字输出电路。可选地，汽车为电动汽车。可以理解，本发明的数字输出电路也可应用于其他装置上，如电动摩托车，或其他需要控制零点漂移的电路或装置。

与现有技术相比，本发明的实施例提供的数字输出电路和汽车，第一开关控制端控制第一开关第一端和第一开关第二端电性导通时，所述第二开关控制端控制第二开关第一端和第二开关第二端电性断开；所述第一开关控制端控制第一开关第一端和第一开关第二端电性断开时，所述第二开关控制端控制第二开关第一端和第二开关第二端电性导通，第一开关的第一端即可接地，从而防止零点漂移现象。

本发明的数字输出电路还包括第三开关元件，所述第三开关元件包括第三开关第一端、第三开关第二端和第三开关控制端；所述第三开关控制端和外部控制端口电性连接，所述第三开关第一端和第一开关控制端电性连接，所述第三开关第二端接地，所述第三开关控制端可根据外部控制端口提供的信号控制第三开关第一端和第三开关第二端之间的电性通断；所述第三开关控制端控制第三开关第一端和第三开关第二端电性导通时，所述第一开关控制端控制第一开关第一端和第一开关第二端电性导通，第三开关元件使通过第一开关元件进行数字输出时，输出电压范围广，如能输出5V，12V，24V等的电压。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种数字输出电路，其用于控制数字电平的数字输出，其特征在于：该数字输出电路包括第一开关元件和第二开关元件，所述第一开关元件包括第一开关第一端、第一开关第二端和第一开关控制端，所述第二开关元件包括第二开关第一端、第二开关第二端和第二开关控制端；所述第一开关控制端可根据外部提供的信号控制第一开关第一端和第一开关第二端之间的电性通断，所述第二开关控制端可根据外部提供的信号控制第二开关第一端和第二开关第二端之间的电性通断；所述第一开关第一端和数字电平电性连接，所述第一开关第二端和第二开关第一端电性连接，所述第二开关第二端接地；所述第一开关控制端控制第一开关第一端和第一开关第二端电性导通时，数字电平通过第一开关第一端和第一开关第二端数字输出，所述第二开关控制端控制第二开关第一端和第二开关第二端电性断开；所述第一开关控制端控制第一开关第一端和第一开关第二端电性断开时，所述第二开关控制端控制第二开关第一端和第二开关第二端电性导通，所述第一开关第二端通过第二开关第一端和第二开关第二端接地。

2.如权利要求1所述的数字输出电路，其特征在于：所述数字输出电路还包括第三开关元件，所述第三开关元件包括第三开关第一端、第三开关第二端和第三开关控制端；所述第三开关控制端和外部控制端口电性连接，所述第三开关第一端和第一开关控制端电性连接，所述第三开关第二端接地，所述第三开关控制端可根据外部控制端口提供的信号控制第三开关第一端和第三开关第二端之间的电性通断；所述第三开关控制端控制第三开关第一端和第三开关第二端电性导通时，所述第一开关控制端控制第一开关第一端和第一开关第二端电性导通。

3.如权利要求2所述的数字输出电路，其特征在于：所述数字输出电路还包括第四开关元件和电阻R8，所述第四开关元件包括第四开关第一端、第四开关第二端和第四开关控制端；所述第四开关控制端同时和第三开关控制端、外部控制端口电性连接，所述第四开关控制端可根据外部控制端口提供的信号控制第四开关第一端和第四开关第二端之间的电性通断；所述第四开关元件和第三开关元件同时电性导通或电性断开，所述电阻R8的第一端和外部电路电性连接，所述电阻R8的第二端同时和第四开关第一端、第二开关控制端电性连接，所述第四开关第二端接地；所述第四开关电性断开时，所述外部电路通过电阻R8给第二开关控制端提供电压，所述第二开关元件电性导通；所述第四开关元件电性导通时，所述外部电路通过电阻R8、第四开关第一端、第四开关第二端接地，所述第二开关元件电性断开。

4.如权利要求3所述的数字输出电路，其特征在于：所述第一开关元件、第二开关元件、第三开关元件和第四开关元件为MOS管或三极管。

5.如权利要求2所述的数字输出电路，其特征在于：所述数字输出电路还包括电阻R2和电阻R5，所述电阻R2的第一端和第一开关第一端电性连接，所述电阻R2的第二端和第一开关控制端电性连接，所述电阻R5第一端和第一开关控制端电性连接，所述电阻R5第二端和第三开关第一端电性连接。

6.如权利要求1所述的数字输出电路，其特征在于：所述第一开关元件为P型MOS管，所述第一开关第一端为P型MOS管的源极，所述第一开关第二端为P型MOS管的漏极，所述第一开关控制端为P型MOS管的栅极；所述第二开关元件为N型MOS管，所述第二开关第一端为N型MOS管的漏极，所述第二开关第二端为N型MOS管的源极，所述第二开关控制端N型MOS管的栅极。

7.如权利要求2所述的数字输出电路，其特征在于：所述数字输出电路还包括电阻R6和电阻R7，所述电阻R6的第二端和第三开关控制端电性连接，所述电阻R7第一端和第三开关控制端电性连接，所述电阻R7第二端和第三开关第二端电性连接。

8.如权利要求3所述的数字输出电路，其特征在于：所述第三开关元件为N型MOS管，所述第三开关第一端为N型MOS管的漏极，所述第三开关第二端为N型MOS管的源极，所述第三开关控制端为N型MOS管的栅极；所述第四开关元件为NPN型三极管，所述第四开关第一端为NPN型三极管的集电极，所述第四开关第二端为NPN型三极管的发射极，所述第四开关控制端为NPN型三极管的基极。

9.如权利要求3所述的数字输出电路，其特征在于：所述数字输出电路还包括电阻R11，所述电阻R11第一端同时和电阻R8第二端、第二开关控制端电性连接，所述电阻R11第二端和第二开关第二端电性连接。

10.一种汽车，其特征在于：所述汽车采用了如权利要求1～9任一项所述的数字输出电路。