CN105141132A - 一种分时供电控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分时供电控制电路,包括电源电路、微控制器、至少两个电压转换模块和与每个电压转换模块连接的电路驱动模块;电源电路的第一输出端与微控制器的电源端连接,每个电路驱动模块的输入端均与微控制器的输入/输出端连接;电源电路用于为微控制器提供工作电压;微控制器用于根据预设间隔时间分别向每个电路驱动模块发送使能信号;电路驱动模块用于在接收到使能信号时,控制电压转换模块输出供电电压。本发明所述的分时供电控制电路结构简单,设计合理,成本低,能够降低电能的损耗,保证各电压转换模块的可靠性,且能够防止各电压转换模块在过欠压下烧坏。
Description
技术领域
本发明涉及电路领域,特别涉及一种分时供电控制电路。
背景技术
DC-DC电源模块是一种小型化电源开关模块,它是采用微电子技术,把小型表面安装集成电路与微型电子元器件组装成一体而构成,广泛用于航空、航天、机载、雷达等高可靠电子系统领域。而在电子系统中,通常采用模块化设计,且每个用电模块所需的供电电压也不同,所以需要多个DC-DC电源模块输出不同的输出电压,以便各个用电模块均能够正常上电。现有技术中,多个DC-DC电源模块的输入端均与电子系统的电源连接,多个DC-DC电源模块的输出端分别与对应的用电模块连接。则当电子系统上电后,多个DC-DC电源模块均工作,将自身的输入电压转换成预定的输出电压,以使得各个用电模块正常运行。但是,在上述各个用电模块不需要同时工作的情况下,若电子系统上电后就让各个用电模块工作,则增加了此时不需要工作的用电模块的功耗,浪费电能。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种分时供电控制电路,其结构简单,设计合理,成本低,能够降低电能的损耗,保证各电压转换模块的可靠性,且能够防止各电压转换模块在过欠压下烧坏,解决了以往多个DC-DC电源模块同时上电导致浪费电能等问题。
本发明通过以下技术手段解决上述问题:
本发明的分时供电控制电路,包括:电源电路、微控制器、至少两个电压转换模块、以及与每个所述电压转换模块连接的电路驱动模块;所述电源电路的第一输出端与所述微控制器的电源端连接,每个所述电路驱动模块的输入端均与所述微控制器的输入/输出端连接;所述电源电路用于为所述微控制器提供工作电压;所述微控制器用于根据预设间隔时间分别向每个所述电路驱动模块发送使能信号;所述电路驱动模块用于在接收到所述使能信号时,控制所述电压转换模块输出供电电压。
进一步,所述电路还包括:过欠压检测电路;所述过欠压检测电路的输入端与所述电源电路的第二输出端连接,所述过欠压检测电路的第一输出端和第二输出端均与所述微控制器的输入/输出端连接;所述过欠压检测电路用于在确定所述电源电路的第二输出端输出的电压大于预设电压时,通过所述过欠压检测电路的第一输出端向所述微控制器发送过压信号;所述过欠压检测电路还用于在确定所述电源电路的第二输出端输出的电压小于所述预设电压时,通过所述过欠压检测电路的第二输出端向所述微控制器发送欠压信号;所述微控制器还用于在接收到所述过压信号或所述欠压信号时,向每个所述电路驱动模块发送断开信号,以使得每个所述电压转换模块停止工作。
进一步,所述微控制器包括单片机C8051F300。
进一步,所述过欠压检测电路包括电压比较器LTC6702,所述电压比较器LTC6702的第1引脚与所述单片机C8051F300的第5引脚连接,所述电压比较器LTC6702的第7引脚与所述单片机C8051F300的第4引脚连接。
进一步,所述至少两个电压转换模块包括第一DC-DC电源模块和第二DC-DC电源模块,所述第一DC-DC电源模块的输出电压为+72V,所述第二DC-DC电源模块的输出电压为+5V。
进一步,所述电路驱动模块的数量包括两个,分别为第一电路驱动模块和第二电路驱动模块;所述第一电路驱动模块包括电阻R1和NPN三极管Q2,所述NPN三极管Q2的基极通过所述电阻R1与所述单片机C8051F300的第1引脚连接,所述NPN三极管Q2的集电极与所述第一DC-DC电源模块连接,所述NPN三极管Q2的发射极接地;所述第二电路驱动模块包括电阻R2和NPN三极管Q3,所述NPN三极管Q3的基极通过所述电阻R2与所述单片机C8051F300的第7引脚连接,所述NPN三极管Q3的集电极与所述第二DC-DC电源模块连接,所述NPN三极管Q3的发射极接地。
本发明的分时供电控制电路具有以下有益效果:
1.本发明的分时供电控制电路结构简单、设计合理、且成本低。
2.本发明的分时供电控制电路能够根据预设间隔时间实现对每个电压转换模块的分时控制,降低电能的损耗且保证各电压转换模块的可靠性。
3.本发明的分时供电控制电路能够对电源电路输出的电压进行过欠压检测,防止各电压转换模块在过欠压下烧坏。
综上所述,本发明的分时供电控制电路结构简单,设计合理,成本低,能够降低电能的损耗,保证各电压转换模块的可靠性,且能够防止各电压转换模块在过欠压下烧坏。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明的电路原理框图;
图2为本发明的电源电路的示例图;
图3为本发明的微控制器、过欠压检测电路和电路驱动模块的电路连接关系示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明进行详细说明,如图1所示,本实施例的分时供电控制电路包括:电源电路1、微控制器2、至少两个电压转换模块3、以及与每个所述电压转换模块3连接的电路驱动模块4;所述电源电路1的第一输出端与所述微控制器2的电源端连接,每个所述电路驱动模块4的输入端均与所述微控制器2的输入/输出端连接。
所述电源电路1用于为所述微控制器2提供工作电压。
所述微控制器2用于根据预设间隔时间分别向每个所述电路驱动模块4发送使能信号。
所述电路驱动模块4用于在接收到所述使能信号时,控制所述电压转换模块3输出供电电压。
其中,预设间隔时间是根据每个电压转换模块3的上电顺序设定的。
示例性的,假设至少两个电压转换模块3包括输出电压为72V的电压转换模块和输出电压为+5V的电压转换模块,且要求输出电压为+5V的电压转换模块先上电,间隔500ms后,让输出电压为72V的电压转换模块上电,则预设的间隔时间即为0ms、500ms。
具体的,电源电路1在为微控制器2提供正常的工作电压后,微控制器2开始工作,并以上述示例中的预设间隔时间为例,则微控制器2在上电后,首先向与输出电压为72V的电压转换模块连接的电路驱动模块发送使能信号,并开始计时,以使得与输出电压为72V的电压转换模块连接的电路驱动模块在接收到使能信号后,驱动输出电压为72V的电压转换模块正常工作,从而输出72V的供电电压,保证与输出电压为72V的电压转换模块连接的负载正常上电;当计时时间为500ms时,向与输出电压为+5V的电压转换模块连接的电路驱动模块发送使能信号,以使得与输出电压为+5V的电压转换模块连接的电路驱动模块在接收到使能信号后,驱动输出电压为+5V的电压转换模块正常工作,从而输出+5V的供电电压,保证与输出电压为+5V的电压转换模块连接的负载正常上电。
需要说明的是,电源电路1包括滤波电路、稳压电路和变压电路,滤波电路的输入端与输入电源连接,滤波电路的输出端与稳压电路的输入端连接,稳压电路的输出端与变压电路的输入端连接,且将稳压电路的输出端作为电源电路1的第二输出端,将变压电路的输出端作为电源电路1的第一输出端。
其中,滤波电路的连接方式、稳压电路的连接方式和变压电路的连接方式均为现有技术中的相应电路连接方式,下面仅举例进行说明。
示例性的,如图2所示,滤波电路包括二极管D1、电容C3、电容C6、电容C36、电容C37、电容C38和电感L1,电容C3、电容C36和电容C37均并联在输入电源的两端,二极管D1的正极与输入电源的负极连接,二极管D1的负极与输入电源的正极连接,电感L1的一端与电容C37的一端连接,电感L1的另一端与电容C38的一端连接,电容C38的另一端与输入电源的负极连接,电容C6并联在所述电容C38的两端,且电容C6的两端作为滤波电路的正极输出端和负极输出端。
稳压电路包括稳压芯片79L05、三极管Q1、电阻R6、电容C39、电容C62、电容C70、电容C110和稳压二极管D9,电容C39并联在电容C6的两端,即电容C39并联在滤波电路的正极输出端和负极输出端之间,电阻R6的一端与电容C39的一端连接,电阻R6的另一端分别与稳压二极管D9的负极和三极管Q1的基极连接,稳压二极管D9的正极与电容C39的另一端连接,三极管Q1的集电极与电阻R6的一端连接,三极管Q1的发射极与稳压芯片79L05的第1引脚连接,且三极管Q1的发射极通过并联的电容C62和电容C70接地,稳压芯片79L05的第3引脚通过电容C110接地,稳压芯片79L05的第2引脚接地,且稳压芯片79L05的第3引脚作为稳压电路的正输出端,稳压芯片79L05的第2引脚作为稳压电路的负输出端。
变压电路包括电压转换芯片EUP7907A-3.3V、电容C9、电容C71、电容C72、电容C115、电容C116、电容C117和电容C124,所述电压转换芯片EUP7907A-3.3V的第1引脚与稳压电路的正输出端连接,并通过并联的电容C115和电容C9接地,所述电压转换芯片EUP7907A-3.3V的第5引脚通过并联的电容C116、电容C117、电容C71和电容C72接地,且将所述电压转换芯片EUP7907A-3.3V的第5引脚作为变压电路的正输出端,所述电压转换芯片EUP7907A-3.3V的第4引脚通过电容C124接地,所述电压转换芯片EUP7907A-3.3V的第2引脚接地。
进一步的,如图1所示,所述电路还包括:过欠压检测电路5。
所述过欠压检测电路5的输入端与所述电源电路1的第二输出端连接,所述过欠压检测电路5的第一输出端和第二输出端均与所述微控制器2的输入/输出端连接。
所述过欠压检测电路5,用于在确定所述电源电路1的第二输出端输出的电压大于预设电压时,通过所述过欠压检测电路5的第一输出端向所述微控制器2发送过压信号。
所述过欠压检测电路5,还用于在确定所述电源电路1的第二输出端输出的电压小于所述预设电压时,通过所述过欠压检测电路5的第二输出端向所述微控制器2发送欠压信号。
所述微控制器2,还用于在接收到所述过压信号或所述欠压信号时,向每个所述电路驱动模块4发送断开信号,以使得每个所述电压转换模块3停止工作。
本实施例中,所述微控制器2包括单片机C8051F300。
需要说明的是,微控制器2还可以为ARM微控制器或者DSP控制器,本发明对此不做限制。
如图3所示,本实施例中,所述过欠压检测电路5包括电压比较器LTC6702,所述电压比较器LTC6702的第1引脚与所述单片机C8051F300的第5引脚连接,所述电压比较器LTC6702的第7引脚与所述单片机C8051F300的第4引脚连接。
实际使用时,过欠压检测电路5还包括电阻R10、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R17、电阻R23、电阻R44、电阻R45、电阻R46、电阻R47、电容C2、电容C4、电容C5、二极管D2和二极管D3,所述电压比较器LTC6702的第3引脚和第6引脚与2.5V电源连接,所述电压比较器LTC6702的第2引脚与电阻R46的一端连接,电阻R46的另一端分别与电阻R10的一端、电阻R44的一端和电阻R17的一端连接,电阻R44的另一端与稳压电路的正输出端连接,电阻R10的另一端接地,电阻R17的另一端与二极管D2的负极连接,二极管D2的正极与所述电压比较器LTC6702的第1引脚连接,电容C4与电阻R2并联,所述电压比较器LTC6702的第1引脚通过电容C5与所述电压比较器LTC6702的第4引脚连接并接地;所述电压比较器LTC6702的第5引脚与电阻R47的一端连接,电阻R47的另一端分别与电阻R3的一端、电阻R23的一端和电阻R45的一端连接,电阻R45的另一端与稳压电路的正输出端连接,电阻R3的另一端接地,电阻R23的另一端与二极管D3的负极连接,二极管D3的正极与所述电压比较器LTC6702的第7引脚连接,电容C2与电阻R3并联;所述电压比较器LTC6702的第1引脚通过串联的电阻R4和电阻R5与所述电压比较器LTC6702的第7引脚连接,且所述LTC6702的第1引脚作为过欠压检测电路5的第一输出端,所述电压比较器LTC6702的第7引脚作为过欠压检测电路5的第二输出端。
具体的,电源电路1的第二输出端输出的电压经电阻R44和电阻R46进行分压后施加至电压比较器LTC6702的第2引脚,电压比较器LTC6702将第2引脚接收到的电压与第3引脚连接的参考电压2.5V进行比较,在确定第2引脚的电压大于第3引脚的参考电压时,电压比较器LTC6702在第1引脚输出高电平信号,即确定电源电路1第二输出端输出的电压过压,输出的高电平信号即为过压信号,此时,单片机C8051F300检测到第5引脚的电平信号从低电平信号变为高电平信号,则单片机C8051F300确定电源电路1的第二输出端输出的电压过压,并控制第1引脚和第7引脚均输出低电平信号;另外,电源电路1的第二输出端输出的电压经电阻R45和电阻R47进行分压后施加至电压比较器LTC6702的第5引脚,电压比较器LTC6702将第5引脚接收到的电压与第6引脚连接的参考电压2.5V进行比较,在确定第5引脚的电压小于第6引脚的参考电压时,电压比较器LTC6702在第7引脚输出低电平信号,即确定电源电路1的第二输出端输出的电压欠压,输出的低电平信号即为欠压信号,此时,单片机C8051F300检测到第4引脚的电平信号从高电平信号变为低电平信号,则单片机C8051F300确定电源电路1第二输出端输出的电压欠压,并控制第1引脚和第7引脚均输出低电平信号。
可选的,所述至少两个电压转换模块3包括第一DC-DC电源模块和第二DC-DC电源模块,所述第一DC-DC电源模块的输出电压为+72V,所述第二DC-DC电源模块的输出电压为+5V。
实际使用时,第一DC-DC电源模块包括型号为LM5025的PWM控制器和与LM5025的输出端连接的第一电压输出模块;第二DC-DC电源模块包括型号为DPA425G的开关电源管理芯片和与DPA425G的输出端连接的第二电压输出模块。
需要说明的是,至少两个电压转换模块3除包括输出电压为+72V的第一DC-DC电源模块和输出电压为+5V的第二DC-DC电源模块之外,还可以包括输出电压为-5V的DC-DC电源模块、输出电压为+15V的DC-DC电源模块和输出电压为-15V的DC-DC电源模块,且每个电压转换模块的上电顺序可根据实际情况由微控制器2控制,例如,微控制器2可控制输出电压为+15V的DC-DC电源模块和输出电压为-15V的DC-DC电源模块与输出电压为-5V的DC-DC电源模块同时上电;也可以控制输出电压为+15V的DC-DC电源模块和输出电压为-15V的DC-DC电源模块根据间隔时间顺序上电。
进一步的,如图3所示,所述电路驱动模块4的数量包括两个,分别为第一电路驱动模块和第二电路驱动模块。
所述第一电路驱动模块包括电阻R1和NPN三极管Q2,所述NPN三极管Q2的基极通过所述电阻R1与所述单片机C8051F300的第1引脚连接,所述NPN三极管Q2的集电极与所述第一DC-DC电源模块连接,所述NPN三极管Q2的发射极接地。
所述第二电路驱动模块包括电阻R2和NPN三极管Q3,所述NPN三极管Q3的基极通过所述电阻R2与所述单片机C8051F300的第7引脚连接,所述NPN三极管Q3的集电极与所述第二DC-DC电源模块连接,所述NPN三极管Q3的发射极接地。
实际使用时,NPN三极管Q2的集电极与LM5025的第16引脚连接;NPN三极管Q3的集电极与DPA425G的第3引脚连接。
需要说明的是,图3中采用SP1表示第一DC-DC电源模块,采用SP2表示第二DC-DC电源模块。
具体的,当单片机C8051F300确定电源电路1的第二输出端的输出电压过压或者欠压时,则控制单片机C8051F300的第1引脚和第7引脚均输出高电平信号,则第一电路驱动模块中NPN三极管Q2的基极电压信号为高电平信号,由于NPN三极管Q2的发射极接地,则此时NPN三极管Q2处于导通状态,则LM5025的第16引脚的电压为零,LM5025不输出PWM控制信号,从而使得第一电压输出模块无法工作而不输出供电电压;且第二电路驱动模块中NPN三极管Q3的基极电压信号为高电平信号,由于NPN三极管Q3的发射极接地,则此时NPN三极管Q3处于导通状态,则DPA425G的第3引脚的电压为零,DPA425G不输出PWM控制信号,从而使得第二电压输出模块无法工作而不输出供电电压,对第一电压输出模块和第二电压输出模块进行了保护,防止第一电压输出模块和第二电压输出模块因过压或欠压而损坏,进一步的损坏负载。
另外,当单片机C8051F300通过第1引脚向第一电路驱动模块发送使能信号,即为低电平信号时,则NPN三极管Q2断开,则LM5025的第16引脚的电压不为零,LM5025输出PWM控制信号,从而使得第一电压输出模块正常工作,输出72V的供电电压,以使得与第一DC-DC电源模块连接的负载正常上电;当单片机C8051F300通过第7引脚向第二电路驱动模块发送使能信号,即为低电平信号时,则NPN三极管Q3断开,则DPA425G的第3引脚的电压不为零,DPA425G输出PWM控制信号,从而使得第二电压输出模块正常工作,输出+5V的供电电压,以使得与第二DC-DC电源模块连接的负载正常上电。
需要说明的是,第一电压输出模块和第二电压输出模块均为现有技术中相应的电源模块,具体连接方式可参考现有技术中的连接方式,本发明在此不再赘述。
需要说明的是,电路驱动模块4的数量与电压转换模块3的数量相等,即当电压转换模块3的数量为两个时,则电路驱动模块4的数量也为两个;当电压转换模块3的数量为三个时,则电路驱动模块4的数量也为三个,以此类推。
需要说明的是,当电压转换模块3的数量和电路驱动模块4的数量大于两个时,可根据实际需求将单片机C8051F300的输入/输出端与电路驱动模块4连接,假设还包括第三DC-DC电源模块和第三电路驱动模块,若第三DC-DC电源模块需要与第一DC-DC电源模块同时工作时,则将单片机C8051F300的第1引脚第三电路驱动模块连接;若第三DC-DC电源模块不与第一DC-DC电源模块或第二DC-DC电源模块同时工作时,则将单片机C8051F300的第6引脚或者其他空闲输入/输出端与第三电路转换模块连接。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种分时供电控制电路,其特征在于:包括:电源电路(1)、微控制器(2)、至少两个电压转换模块(3)、以及与每个所述电压转换模块(3)连接的电路驱动模块(4);
所述电源电路(1)的第一输出端与所述微控制器(2)的电源端连接,每个所述电路驱动模块(4)的输入端均与所述微控制器(2)的输入/输出端连接;
所述电源电路(1)用于为所述微控制器(2)提供工作电压;
所述微控制器(2)用于根据预设间隔时间分别向每个所述电路驱动模块(4)发送使能信号;
所述电路驱动模块(4)用于在接收到所述使能信号时,控制所述电压转换模块(3)输出供电电压。
2.根据权利要求1所述的分时供电控制电路,其特征在于:所述电路还包括:过欠压检测电路(5);
所述过欠压检测电路(5)的输入端与所述电源电路(1)的第二输出端连接,所述过欠压检测电路(5)的第一输出端和第二输出端均与所述微控制器(2)的输入/输出端连接;
所述过欠压检测电路(5)用于在确定所述电源电路(1)的第二输出端输出的电压大于预设电压时,通过所述过欠压检测电路(5)的第一输出端向所述微控制器(2)发送过压信号;
所述过欠压检测电路(5)还用于在确定所述电源电路(1)的第二输出端输出的电压小于所述预设电压时,通过所述过欠压检测电路(5)的第二输出端向所述微控制器(2)发送欠压信号;
所述微控制器(2)还用于在接收到所述过压信号或所述欠压信号时,向每个所述电路驱动模块(4)发送断开信号,以使得每个所述电压转换模块(3)停止工作。
3.根据权利要求2所述的分时供电控制电路,其特征在于:所述微控制器(2)包括单片机C8051F300。
4.根据权利要求3所述的分时供电控制电路,其特征在于:所述过欠压检测电路(5)包括电压比较器LTC6702,所述电压比较器LTC6702的第1引脚与所述单片机C8051F300的第5引脚连接,所述电压比较器LTC6702的第7引脚与所述单片机C8051F300的第4引脚连接。
5.根据权利要求3所述的分时供电控制电路,其特征在于:所述至少两个电压转换模块(3)包括第一DC-DC电源模块和第二DC-DC电源模块,所述第一DC-DC电源模块的输出电压为+72V,所述第二DC-DC电源模块的输出电压为+5V。
6.根据权利要求5所述的分时供电控制电路,其特征在于:所述电路驱动模块(4)的数量包括两个,分别为第一电路驱动模块和第二电路驱动模块;
所述第一电路驱动模块包括电阻R1和NPN三极管Q2,所述NPN三极管Q2的基极通过所述电阻R1与所述单片机C8051F300的第1引脚连接,所述NPN三极管Q2的集电极与所述第一DC-DC电源模块连接,所述NPN三极管Q2的发射极接地;
所述第二电路驱动模块包括电阻R2和NPN三极管Q3,所述NPN三极管Q3的基极通过所述电阻R2与所述单片机C8051F300的第7引脚连接,所述NPN三极管Q3的集电极与所述第二DC-DC电源模块连接,所述NPN三极管Q3的发射极接地。
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