CN106711921B - 城轨车辆控制单元的电源管理电路 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种城轨车辆控制单元的电源管理电路，该电路包括：外接电源供电检测电路；其中，所述外接电源供电检测电路，包括：对控制单元母板进行供电检测的第一供电检测电路、对中央处理器CPU子板进行供电检测的第二供电检测电路以及供电判决电路；所述供电判决电路，用于根据所述第一供电检测电路的检测结果以及所述第二供电检测电路的检测结果，得到PWM控制信号，并将所述PWM控制信号发送给所述CPU子板的PWM发送控制端；若所述第一供电检测电路的检测结果和所述第二供电检测电路的检测结果中至少有一个检测结果为供电不正常，则所述PWM控制信号用于控制所述CPU子板不发送PWM，从而提高了城轨车辆的安全性。

Description

城轨车辆控制单元的电源管理电路
技术领域
本发明涉及电路技术，尤其涉及一种城轨车辆控制单元的电源管理电路。
背景技术
随着交通运输行业的迅速发展，城轨车辆的应用越来越广泛。城轨车辆通过城轨车辆控制单元进行控制车辆，可选地，城轨车辆控制单元包括：控制单元母板和中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)子板。
现有技术中，通过外接电源直接为城轨车辆控制单元供电；具体地，控制单元母板的电源电压转换模块将外接电源电压进行电压转换得到转换后的电压，所述转换后的电压为控制单元母板和CPU子板进行供电；其中，该电源电压转换模块至少包括：高电压输出端(如15V)和低电压输出端(如 5V)。
现有技术中，当外接电源供电不正常时，城轨车辆控制单元的供电处于不可控状态，则该控制单元的控制功能会受到严重影响，如CPU子板可能会错发用于驱动绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IBGT)工作的脉冲宽度调制(PulseWidth Modulation，简称PWM) 波形，可能会导致城轨车辆脱轨或碰撞等问题，造成人员伤亡。
发明内容
本发明提供一种城轨车辆控制单元的电源管理电路，可防止CPU子板错发用于驱动IBGT工作的PWM波形，提高了城轨车辆的安全性。
第一方面，本发明实施例提供一种城轨车辆控制单元的电源管理电路，包括：外接电源供电检测电路；
所述外接电源供电检测电路，包括：对控制单元母板进行供电检测的第一供电检测电路、对中央处理器CPU子板进行供电检测的第二供电检测电路以及供电判决电路；
所述第一供电检测电路的输入端与外接电源连接，所述第一供电检测电路的输出端与所述供电判决电路的第一输入端连接；
所述第二供电检测电路的输入端与电源电压转换模块的高电压输出端连接，所述第二供电检测电路的输出端与所述供电判决电路的第二输入端连接；
所述供电判决电路的输出端与所述CPU子板的脉冲宽度调制PWM发送控制端连接；
所述第一供电检测电路，用于检测所述外接电源对所述控制单元母板的供电是否正常；
所述第二供电检测电路，用于检测所述控制单元母板对所述CPU子板的供电是否正常；
所述供电判决电路，用于根据所述第一供电检测电路的检测结果以及所述第二供电检测电路的检测结果，得到PWM控制信号，并将所述PWM控制信号发送给所述CPU子板的PWM发送控制端；
其中，若所述第一供电检测电路的检测结果为供电正常且所述第二供电检测电路的检测结果为供电正常，则所述PWM控制信号用于控制所述CPU 子板发送PWM；若所述第一供电检测电路的检测结果和所述第二供电检测电路的检测结果中至少有一个检测结果为供电不正常，则所述PWM控制信号用于控制所述CPU子板不发送PWM。
进一步地，所述第一供电检测电路包括：第一开关单元以及第一电压输出单元；
所述第一开关单元的输入端与所述外接电源连接，所述第一开关单元的输出端与所述第一电压输出单元的第一输入端连接；
所述第一电压输出单元的第二输入端与电源电压转换模块的低电压输出端连接，所述第一电压输出单元的输出端与所述供电判决电路的第一输入端连接；
其中，若所述外接电源供电正常，则所述第一开关单元的开关导通，所述第一电压输出单元输出高电平。
进一步地，所述第二供电检测电路，包括：第二开关单元以及第二电压输出单元；
所述第二开关单元的输入端与所述电源电压转换模块的高电压输出端连接，所述第二开关单元的输出端与所述第二电压输出单元的第一输入端连接；
所述第二电压输出单元的第二输入端与所述电源电压转换模块的低电压输出端连接，所述第二电压输出单元的输出端与所述供电判决电路的第二输入端连接；
其中，若所述控制单元母板对所述CPU子板的供电正常，则所述第二开关单元的开关导通，所述第二电压输出单元输出高电平。
进一步地，所述供电判决电路，包括：
第一锁存器、第二锁存器以及一个与门电路；
所述第一锁存器的第一输入端与所述第一电压输出单元的输出端连接，所述第一锁存器的输出端与所述控制单元母板的供电输入端连接；
所述第二锁存器的第一输入端与所述第二电压输出单元的输出端连接，所述第二锁存器的输出端与所述CPU子板的供电指示端连接；
所述与门电路的输入端与所述第一电压输出单元的输出端和所述第二电压输出单元的输出端连接，所述与门电路的输出端与所述CPU子板的PWM 发送控制端连接。
进一步地，所述第一锁存器的第二输入端以及所述第二锁存器的第二输入端均与所述CPU子板的复位信号发送端连接。
进一步地，所述城轨车辆控制单元的电源管理电路还包括：CPU子板的供电管理电路；
所述CPU子板的供电管理电路，包括：供电转换电路及充电电池；
所述供电转换电路的第一输入端与所述电源电压转换模块的高电压输出端连接，所述供电转换电路的第二输入端与所述第二锁存器的输出端连接，所述供电转换电路的输出端与所述CPU子板的供电输入端以及所述充电电池的输入端连接；
其中，若所述外接电源供电正常且所述第二锁存器的输出端为高电平，则所述供电转换电路工作在所述电源电压转换模块的高电压输出为所述CPU 子板供电并且为所述充电电池充电的工作模式；若所述外接电源供电不正常且所述第二锁存器的输出端为低电平，则所述供电转换电路切换为由所述充电电池为所述CPU子板供电的工作模式。
本发明的城轨车辆控制单元的电源管理电路，包括：外接电源供电检测电路；其中，所述外接电源供电检测电路，包括：对控制单元母板进行供电检测的第一供电检测电路、对中央处理器CPU子板进行供电检测的第二供电检测电路以及供电判决电路；其中，所述第一供电检测电路的输入端与外接电源连接，所述第一供电检测电路的输出端与所述供电判决电路的第一输入端连接；所述第二供电检测电路的输入端与电源电压转换模块的高电压输出端连接，所述第二供电检测电路的输出端与所述供电判决电路的第二输入端连接；所述供电判决电路的输出端与所述CPU子板的脉冲宽度调制PWM发送控制端连接；其中，所述供电判决电路，用于根据所述第一供电检测电路的检测结果以及所述第二供电检测电路的检测结果，得到PWM控制信号，并将所述PWM控制信号发送给所述CPU子板的PWM发送控制端；其中，若所述第一供电检测电路的检测结果为供电正常且所述第二供电检测电路的检测结果为供电正常，则所述PWM控制信号用于控制所述CPU子板发送 PWM；若所述第一供电检测电路的检测结果和所述第二供电检测电路的检测结果中至少有一个检测结果为供电不正常，则所述PWM控制信号用于控制所述CPU子板不发送PWM；可见，本发明的城轨车辆控制单元的电源管理电路可防止CPU子板错发用于驱动IBGT工作的PWM波形，提高了城轨车辆的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明城轨车辆控制单元的电源管理电路实施例一的结构示意图；
图2为本发明城轨车辆控制单元的电源管理电路实施例二的结构示意图；
图3为本发明城轨车辆控制单元的电源管理电路实施例三的结构示意图；
图4为本发明城轨车辆控制单元的电源管理电路实施例四的结构示意图；
图5为本发明外接电源供电检测电路实施例的结构示意图；
图6A为本发明供电转换电路实施例的结构示意图；
图6B为本发明充电电池实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或器的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或器，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或器。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图1为本发明城轨车辆控制单元的电源管理电路实施例一的结构示意图。如图1所示，该城轨车辆控制单元的电源管理电路包括：外接电源供电检测电路10；其中，所述外接电源供电检测电路10包括：对控制单元母板进行供电检测的第一供电检测电路101、对中央处理器CPU子板进行供电检测的第二供电检测电路102以及供电判决电路103。
其中，所述第一供电检测电路101的输入端与外接电源连接，所述第一供电检测电路101的输出端与所述供电判决电路103的第一输入端连接；所述第二供电检测电路102的输入端与电源电压转换模块的高电压输出端(如 15V)连接，所述第二供电检测电路102的输出端与所述供电判决电路103 的第二输入端连接；所述供电判决电路103的输出端与所述CPU子板的脉冲宽度调制PWM发送控制端连接。可选地，所述电源电压转换模块为控制单元母板上的子模块，所述电源电压转换模块用于将外接电源电压转换为便于为控制单元母板和CPU子板供电的供电电压。
其中，所述第一供电检测电路101用于检测所述外接电源对所述控制单元母板的供电是否正常；所述第二供电检测电路102用于检测所述控制单元母板对所述CPU子板的供电是否正常；所述供电判决电路103用于根据所述第一供电检测电路101的检测结果以及所述第二供电检测电路102的检测结果，得到PWM控制信号(如高电平信号或低电平信号)，并将所述PWM控制信号发送给所述CPU子板的PWM发送控制端。可选地，由于所述第二供电检测电路的输入端与电源电压转换模块(用于将外接电源电压进行转换) 的高电压输出端连接，因此，若外接电源的供电不正常(即所述第一供电检测电路101检测到所述外接电源对所述控制单元母板的供电不正常)，则电源电压转换模块的高电压输出端的输出电压亦不正常，从而所述第二供电检测电路102检测到所述控制单元母板对所述CPU子板的供电不正常。
其中，若所述第一供电检测电路101的检测结果为供电正常且所述第二供电检测电路102的检测结果为供电正常，则所述PWM控制信号用于控制所述CPU子板发送PWM(如所述PWM控制信号为高电平)；若所述第一供电检测电路101的检测结果和所述第二供电检测电路102的检测结果中至少有一个检测结果为供电不正常，则所述PWM控制信号用于控制所述CPU子板不发送PWM(如所述PWM控制信号为低电平)，从而防止CPU子板错发用于驱动IBGT工作的PWM波形，提高了城轨车辆的安全性。
通常情况下，1)城轨车辆控制单元从功能上可划分为牵引控制单元及辅助控制单元；牵引控制单元用于驱动车辆运行；辅助控制单元用于为车辆提供生活用电(如空调、220V其它生活用电等)；2)城轨车辆控制单元从结构上可划分为机箱式及板级式，板级式城轨车辆控制单元包括：控制单元母板和CPU子板。本发明是基于板级式城轨车辆控制单元，对城轨车辆控制单元的电源管理电路进行详细说明，当然也可适用于机箱式控制单元，具体实现方式与板级式控制单元类似，此处不再赘述。
图2为本发明城轨车辆控制单元的电源管理电路实施例二的结构示意图。如图2所示，在图1所示的实施方式的基础上，所述第一供电检测电路 101包括：第一开关单元101A以及第一电压输出单元101B；其中，所述第一开关单元101A的输入端与所述外接电源连接，所述第一开关单元101A的输出端与所述第一电压输出单元101B的第一输入端连接；所述第一电压输出单元101B的第二输入端与电源电压转换模块的低电压输出端(如5V)连接，所述第一电压输出单元101B的输出端与所述供电判决电路103的第一输入端连接。其中，若所述外接电源供电正常，则所述第一开关单元101A的开关导通，所述第一电压输出单元101B输出高电平；若所述外接电源供电不正常，则所述第一开关单元101A的开关断开，所述第一电压输出单元101B输出低电平。
可选地，所述第二供电检测电路102包括：第二开关单元102A以及第二电压输出单元102B；其中，所述第二开关单元102A的输入端与所述电源电压转换模块的高电压输出端(如15V)连接，所述第二开关单元102A的输出端与所述第二电压输出单元102B的第一输入端连接；所述第二电压输出单元102B的第二输入端与所述电源电压转换模块的低电压输出端(如5V)连接，所述第二电压输出单元102B的输出端与所述供电判决电路103的第二输入端连接。其中，若所述控制单元母板对所述CPU子板的供电正常，则所述第二开关单元102A的开关导通，所述第二电压输出单元102B输出高电平；若所述控制单元母板对所述CPU子板的供电不正常，则所述第二开关单元 102A的开关断开，所述第二电压输出单元102B输出低电平。
所述供电判决电路103根据所述第一供电检测电路101的检测结果以及所述第二供电检测电路102的检测结果，得到PWM控制信号；其中，1)若所述第一供电检测电路101的检测结果为供电正常(即所述第一电压输出单元101B输出高电平)且所述第二供电检测电路102的检测结果为供电正常(所述第二电压输出单元102B输出高电平)，则供电判决电路103得到PWM控制信号(高电平信号)，并将所述PWM控制信号发送给所述CPU子板的PWM 发送控制端，用以控制所述CPU子板发送PWM；2)若所述第一供电检测电路101的检测结果为供电不正常(即所述第一电压输出单元101B输出低电平) 和/或所述第二供电检测电路102的检测结果为供电不正常(所述第二电压输出单元102B输出低电平)，则供电判决电路103得到PWM控制信号(低电平信号)，并将所述PWM控制信号发送给所述CPU子板的PWM发送控制端，用以控制所述CPU子板不发送PWM。可见，本发明实施例的城轨车辆控制单元的电源管理电路可防止CPU子板错发用于驱动IBGT工作的PWM 波形，提高了城轨车辆的安全性。
图3为本发明城轨车辆控制单元的电源管理电路实施例三的结构示意图。如图3所示，在图2所示的实施方式的基础上，所述供电判决电路103 包括：第一锁存器103A、第二锁存器103B以及一个与门电路103C；其中，所述第一锁存器103A的第一输入端与所述第一电压输出单元101B的输出端连接，所述第一锁存器103A的输出端与所述控制单元母板的供电输入端连接(例如，若所述第一锁存器103A的输出端为高电平，则指示控制单元母板正常供电；若所述第一锁存器103A的输出端为低电平，则指示控制单元母板不能正常供电)；所述第二锁存器103B的第一输入端与所述第二电压输出单元102B的输出端连接，所述第二锁存器103B的输出端与所述CPU子板的供电指示端连接(例如，若所述第二锁存器103B的输出端为高电平，则指示CPU子板正常供电；若所述第二锁存器103B的输出端为低电平，则指示CPU子板处于欠压保护)；所述与门电路103C的输入端与所述第一电压输出单元101B的输出端和所述第二电压输出单元102B的输出端连接，所述与门电路103C的输出端与所述CPU子板的PWM发送控制端连接；可见，1) 当所述第一电压输出单元101B的输出端和所述第二电压输出单元102B的输出端都输出为高电平，则所述与门电路103C的输出端为高电平，即供电判决电路103得到PWM控制信号(高电平信号)，并将所述PWM控制信号发送给所述CPU子板的PWM发送控制端，用以控制所述CPU子板发送PWM； 2)当所述第一电压输出单元101B的输出端和所述第二电压输出单元102B 的输出端中任一个为低电平，则所述与门电路103C的输出端为低电平，即供电判决电路103得到PWM控制信号(低电平信号)，并将所述PWM控制信号发送给所述CPU子板的PWM发送控制端，用以控制所述CPU子板不发送PWM。可见，本发明实施例的城轨车辆控制单元的电源管理电路可防止 CPU子板错发用于驱动IBGT工作的PWM波形，提高了城轨车辆的安全性。
可选地，所述第一锁存器103A的第二输入端以及所述第二锁存器103B 的第二输入端均与所述CPU子板的复位信号发送端连接，用于CPU子板向所述第一锁存器和所述第二锁存器发送复位信号。
图4为本发明城轨车辆控制单元的电源管理电路实施例四的结构示意图。如图4所示，在图2或图3所示的实施方式的基础上，该城轨车辆控制单元的电源管理电路还包括：CPU子板的供电管理电路20；所述CPU子板的供电管理电路20包括：供电转换电路201以及充电电池202；其中，所述供电转换电路201的第一输入端与所述电源电压转换模块的高电压输出端 (如15V)连接，所述供电转换电路201的第二输入端与所述第二锁存器103B 的输出端连接，所述供电转换电路201的输出端与所述CPU子板的供电输入端以及所述充电电池202的输入端连接。
其中，若所述外接电源供电正常且所述第二锁存器的输出端为高电平，则所述供电转换电路工作在所述电源电压转换模块的高电压输出(如15V) 为所述CPU子板供电并且为所述充电电池充电的工作模式；若所述外接电源供电不正常且所述第二锁存器的输出端为低电平，则所述供电转换电路切换为由所述充电电池为所述CPU子板供电的工作模式，即充电电池可继续为 CPU子板供电，以便CPU子板能彻底地封锁PWM脉冲信号。
图5为本发明外接电源供电检测电路实施例的结构示意图。如图5所示，在上述实施方式的基础上，第一供电检测电路包括：第一开关单元101A以及第一电压输出单元101B；(1)可选地，第一开关单元101A包括：电阻0、电阻1、电阻2、电阻3、电阻4、三断稳压器U1(可选地，U1型号可以为 TL431)、稳压管V1、稳压管V2、三极管Q1、金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor，简称MOS)管Q2以及光耦U3组成；其中，电阻1的第一端分别与外接电源(以24V为例)的正极以及电阻3的第一端、电阻4的第一端以及光耦U3的第一输入端连接，电阻1的第二端分别与电阻2的第一端和三断稳压器U1的输入端连接，电阻2的第二端分别与外接电源的负极、三断稳压器U1的第二输出端和稳压管V1的输入端连接，稳压管V1的输出端与三极管Q1的基极和稳压管V2的输入端连接，稳压管V2 的输出端分别与电阻R3的第二端和MOS管Q2的栅极连接，三断稳压器U1 的第一输出端与电阻R0的第一端连接，电阻R0的第二端与三极管Q1的发射极连接，MOS管Q2的漏极与电阻R4的第二端连接，MOS管Q2的源极分别与三极管Q1的集电极和光耦U3的第二输入端连接；(2)可选地，第一电压输出单元101B包括：电阻R7和电阻R8；其中，电阻R7的第一端(即第一电压输出单元101B的第二输入端)与电源电压转换模块的低电压输出端 (如5V)连接，电阻R7的第二端(即第一电压输出单元101B的第一输入端)分别与光耦U3的输出端(即第一开关单元101A的输出端)和电阻R8 的第一端连接，电阻R8的第二端(即第一电压输出单元101B的输出端)与供电判决电路103的第一输入端(即第一锁存器103A的第一输入端和与门电路103C的第一输入端)连接。
在上述实施方式的基础上，第二供电检测电路102包括：第二开关单元 102A以及第二电压输出单元102B；(1)可选地，第二开关单元102A包括：电阻R5、电阻R6和三断稳压器U2(可选地，U2型号可以为TL431)；其中，电阻R5的第一端(即第二开关单元102A的输入端)与电源电压转换模块的高电压输出端(如15V)连接，电阻R5的第二端分别与电阻R6的第一端和三断稳压器U2的输入端连接，三断稳压器U2的第一输出端(即第二开关单元102A的输出端)与第二电压输出单元102B的第一输入端连接，三断稳压器U2的第二输出端和电阻R6的第二端接地；(2)可选地，第二电压输出单元102B包括：电阻R9、电阻R10和三极管Q3；其中，电阻R9的第一端(即第二电压输出单元102B的第一输入端)与三断稳压器U2的第一输出端连接，电阻R9的第二端与三极管Q3的基极连接，三极管Q3的发射极(即第二电压输出单元102B的第二输入端)与电源电压转换模块的低电压输出端(如 5V)连接，三极管Q3的集电极(即第二电压输出单元102B的输出端)分别与电阻R10的第一端和供电判决电路103的第二输入端(即第二锁存器103B 的第一输入端和与门电路103C的第二输入端)连接，电阻R10的第二端接地。当然，本发明实施例中的外接电源供电检测电路还可通过图5所示电路的变形电路或其它电路形式实现，本发明实施例对此并不作限制。
结合图5所示，当三断稳压器U1的输入端电压大于2.5V*R1/R2时(即外接电源供电正常)，IbeQ1＝(UV1-UU1)/R0，此时三极管Q1导通、MOS管Q2 导通及光耦U3正常工作，第一锁存器103A的输出端(与所述控制单元母板的供电输入端连接)输出高电平，即控制单元母板正常供电；此时检测15V 输出电压是否正常工作，当三断稳压器U2的输入端电压大于2.5V*R5/R6时， IbeQ3＝(5V-UU2)/R0，此时三极管Q3导通，由于电阻R10的存在，与门电路的第二输入端和第二锁存器的第一输入端输入高电平，因此，第二锁存器的输出端(与所述CPU子板的供电指示端连接)输出高电平，即CPU子板正常供电；此时，由于第一锁存器103A的输出端和第二锁存器的输出端都输出高电平，因此，与门电路的输出端为高电平，即供电判决电路103得到PWM 控制信号(高电平信号)，并将所述PWM控制信号发送给所述CPU子板的 PWM发送控制端，用以控制所述CPU子板发送用于驱动IGBT工作的PWM 波。
反之，当外接电源供电不正常(电源电压转换模块的高低电压输出端便为0V)，三断稳压器U1的输入端电压小于2.5V*R1/R2时，三断稳压器U1 的输出为高组态，此时，IbeQ1＝0即三极管Q1截止、MOS管Q2截止及光耦 U3不导通，从而第一锁存器103A的输出端(与所述控制单元母板的供电输入端连接)输出低电平，即控制单元母板不能正常供电；同理，第二锁存器 103B的输出端(与所述CPU子板的供电指示端连接)输出低电平，即CPU 子板处于欠压保护；进一步地，当所述第一锁存器103A的输出端和所述第二锁存器103B的输出端中任一个为低电平，则所述与门电路103C的输出端为低电平，即供电判决电路103得到PWM控制信号(低电平信号)，并将所述PWM控制信号发送给所述CPU子板的PWM发送控制端，用以控制所述 CPU子板不发送PWM，从而保证了在供电电源不正常工作时，CPU子板能快速有效的封锁PWM脉冲信号，提高了城轨车辆的安全性。
图6A为本发明供电转换电路实施例的结构示意图。如图6A所示，在上述实施方式的基础上，CPU子板的供电管理电路包括：供电转换电路和充电电池；可选地，供电转换电路包括：电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻 R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电容C1、三断稳压器U4、二极管D1、MOS管Q4、三极管Q5和三极管Q6；其中，电阻R11的第一端 (即供电转换电路201的第一输入端)分别与电源电压转换模块的高电压输出端(如15V)、二极管D1的输入端和电阻R17的第一端连接，电阻R11的第二端分别与电阻R13的第一端和电容C1的第一端连接，电阻R13的第二端分别与电阻R12的第一端和三断稳压器U4的输入端连接，电容C1的第二端、电阻R12的第二端、三断稳压器U4的第二输出端、三极管Q6的发射极和三极管Q5的发射极都接地，三断稳压器U4的第一输出端分别与MOS管 Q4的栅极和电阻R18的第二端连接，MOS管Q4的源极分别与电阻R18的第一端、二极管D1的输出端(即供电转换电路201的第一输出端)和充电电池的输入端连接，MOS管Q4的漏极(即供电转换电路201的第二输出端) 分别与电阻R15的第一端、电阻R16的第一端和CPU子板的供电输入端连接，电阻R14的第一端(即供电转换电路201的第二输入端)与第二锁存器 103B的输出端连接，电阻R14的第二端与三极管Q6的基极连接，三极管 Q6的集电极分别与电阻R15的第二端和三极管Q5的基极连接，三极管Q5 的集电极分别与电阻R16的第二端和电阻R17的第二端连接。当然，本发明实施例中的供电转换电路还可通过图6A所示电路的变形电路或其它电路形式实现，本发明实施例对此并不作限制。
结合图5和图6A所示，当外接电源供电正常或控制单元母板正常供电时，电源电压转换模块的高电压输出端(如15V)一方面通过二极管D1向充电电池充电；另一方面为电容C1充电(可选地，C1的作用为了控制电源的上电逻辑，上电充电时间为：该充电时间可调节)；在为电容C1充电的过程中，当三断稳压器U4的输入端电压达到开启电压时，三断稳压器U4导通，MOS管Q4导通，此时若第二锁存器的输出端为高电平，则三极管Q6导通，三极管Q5截止，电源电压转换模块的高电压输出端(如15V)通过二极管D1和MOS管Q4连接至CPU子板的供电输入端，为CPU子板供电。
当外接电源供电不正常、控制单元母板不能正常供电或者时(即第二锁存器103B 的输出端为低电平，CPU子板不能正常供电)，电源电压转换模块的高低电压输出端为0V，此 时三极管Q6截止，三极管Q5导通，CPU子板由充电电池通过MOS管Q4提供电源；另一方面，电 容C1通过电阻R11、 R12、R13和R17进行放电，当电容C1放电致使UU4的输出电压小于2.5V时， MOS管Q4截止，则充电电池无法再向CPU子板供电，CPU子板停止工作，从而进一步保证了在 供电电源不正常工作时，CPU子板能快速有效彻底的封锁PWM脉冲信号。其中，由充电电池为 CPU子板提供电源的时长即为电容 C1的放电时间假设CPU子板的耗损功率为P，则 需要消耗能量为E1＝P*t2。
图6B为本发明充电电池实施例的结构示意图。如图6B所示，在上述实施方式的基础上，可选地，充电电池202包括：电能存储模块202A(可选地，由多个串联的充电电容组成)和电流发生模块202B组成。(1)可选地，电能存储模块202A包括：6个电容(C2-C7)、6个电阻(R19-R24)、6个三断稳压器(U5-U10)；其中，电阻R19的第一端、电容C2的第一端、三断稳压器 U5的输入端及三断稳压器U5的第二输出端(即充电电池的输入端)都与供电转换电路201的第一输出端连接，电阻R18的第二端、电容C2的第二端和三断稳压器U5的第二输出端都与电阻R19的第一端、电容C3的第一端、三断稳压器U6的输入端连接，按照上述连接方式依次类推，电阻R24的第二端、电容C7的第二端和三断稳压器U10的第二输出端(即电能存储模块的输出端)都与电流发生模块的输入端连接。(2)可选地，电流发生模块202B 包括：电阻R25、电阻R26、电容C8、电容C9、二极管D2、线性稳压器U11 (可选地，型号可以为LT1086)和线性稳压器U12；其中，二极管D2的输出端、线性稳压器U11的输入端和线性稳压器U12的输入端(电流发生模块的输入端)都与电能存储模块的输出端连接，线性稳压器U11的第一输出端分别与电容C8的第一端和电阻R25的第一端连接，线性稳压器U11的第二输出端、电容C8的第二端和电阻R25的第二端都接地，线性稳压器U12的第一输出端分别与电容C9的第一端和电阻R26的第一端连接，线性稳压器 U12的第二输出端、电容C9的第二端和电阻R26的第二端都接地，二极管 D2的输入端接地。当然，本发明实施例中的充电电池202还可通过图6B所示电路的变形电路或其它电路形式实现，本发明实施例对此并不作限制。
结合图6A和图6B所示，当第二锁存器103B的输出端为高电平(即CPU子板正常供 电)时，电源电压转换模块的高电压输出端(如15V)通过二极管 D1向充电电池充电；可选 地，本发明实施例中，充电电池的电能存储模块以 6个充电电容为例，6个充电电容C2～C7 平均承担供电电压，由充电电阻 R19～R24 实现平均分配供电电压；电流I主要由线性稳压 器U11和线性稳压器U12产生，其中，电容充电时间为：电容储能为： 只要E2>E1(即充电电池所存储的能量大于CPU子板所消耗的能量)，即可满处供电要求。
综上所述，本发明实施例的城轨车辆控制单元的电源管理电路保证了在供电电源不正常时，CPU子板能快速有效的封锁PWM脉冲信号，提高了城轨车辆的安全性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (2)

1.一种城轨车辆控制单元的电源管理电路，其特征在于，包括：外接电源供电检测电路；
所述外接电源供电检测电路，包括：对控制单元母板进行供电检测的第一供电检测电路、对中央处理器CPU子板进行供电检测的第二供电检测电路以及供电判决电路；
所述第一供电检测电路的输入端与外接电源连接，所述第一供电检测电路的输出端与所述供电判决电路的第一输入端连接；
所述第二供电检测电路的输入端与电源电压转换模块的高电压输出端连接，所述第二供电检测电路的输出端与所述供电判决电路的第二输入端连接；
所述供电判决电路的输出端与所述CPU子板的脉冲宽度调制PWM发送控制端连接；
所述第一供电检测电路，用于检测所述外接电源对所述控制单元母板的供电是否正常；
所述第二供电检测电路，用于检测所述控制单元母板对所述CPU子板的供电是否正常；
所述供电判决电路，用于根据所述第一供电检测电路的检测结果以及所述第二供电检测电路的检测结果，得到PWM控制信号，并将所述PWM控制信号发送给所述CPU子板的PWM发送控制端；
其中，若所述第一供电检测电路的检测结果为供电正常且所述第二供电检测电路的检测结果为供电正常，则所述PWM控制信号用于控制所述CPU子板发送PWM；若所述第一供电检测电路的检测结果和所述第二供电检测电路的检测结果中至少有一个检测结果为供电不正常，则所述PWM控制信号用于控制所述CPU子板不发送PWM；
其中，所述第一供电检测电路包括：第一开关单元以及第一电压输出单元；
所述第一开关单元的输入端与所述外接电源连接，所述第一开关单元的输出端与所述第一电压输出单元的第一输入端连接；
所述第一电压输出单元的第二输入端与电源电压转换模块的低电压输出端连接，所述第一电压输出单元的输出端与所述供电判决电路的第一输入端连接；
其中，若所述外接电源供电正常，则所述第一开关单元的开关导通，所述第一电压输出单元输出高电平；
其中，所述第二供电检测电路，包括：第二开关单元以及第二电压输出单元；
所述第二开关单元的输入端与所述电源电压转换模块的高电压输出端连接，所述第二开关单元的输出端与所述第二电压输出单元的第一输入端连接；
所述第二电压输出单元的第二输入端与所述电源电压转换模块的低电压输出端连接，所述第二电压输出单元的输出端与所述供电判决电路的第二输入端连接；
其中，若所述控制单元母板对所述CPU子板的供电正常，则所述第二开关单元的开关导通，所述第二电压输出单元输出高电平；
其中，所述供电判决电路，包括：
第一锁存器、第二锁存器以及一个与门电路；
所述第一锁存器的第一输入端与所述第一电压输出单元的输出端连接，所述第一锁存器的输出端与所述控制单元母板的供电输入端连接；
所述第二锁存器的第一输入端与所述第二电压输出单元的输出端连接，所述第二锁存器的输出端与所述CPU子板的供电指示端连接；
所述与门电路的输入端与所述第一电压输出单元的输出端和所述第二电压输出单元的输出端连接，所述与门电路的输出端与所述CPU子板的PWM发送控制端连接；
还包括：CPU子板的供电管理电路；
所述CPU子板的供电管理电路，包括：供电转换电路及充电电池；
所述供电转换电路的第一输入端与所述电源电压转换模块的高电压输出端连接，所述供电转换电路的第二输入端与所述第二锁存器的输出端连接，所述供电转换电路的输出端与所述CPU子板的供电输入端以及所述充电电池的输入端连接；
其中，若所述外接电源供电正常且所述第二锁存器的输出端为高电平，则所述供电转换电路工作在所述电源电压转换模块的高电压输出为所述CPU子板供电并且为所述充电电池充电的工作模式；若所述外接电源供电不正常且所述第二锁存器的输出端为低电平，则所述供电转换电路切换为由所述充电电池为所述CPU子板供电的工作模式。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一锁存器的第二输入端以及所述第二锁存器的第二输入端均与所述CPU子板的复位信号发送端连接。
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