CN107147078B - 一种家庭网关的语音升压电路过流保护系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种家庭网关的语音升压电路过流保护系统，涉及语音开关升压电路技术领域，Buck‑boost升压电路包括储能器件L1，L1在Buck‑boost升压电路产生电压时开始发热；温度检测电路包括靠近L1设置的热敏电阻P1，电压比较电路将VI与VREF比较，VI小于VREF时，电压比较电路输出高电平给CPU，CPU输出低电平给电源开关电路，电源开关电路输出VDDSW给语音芯片；当VI大于VREF时，电压比较电路输出低电平给CPU，CPU输出高电平给电源开关电路，电源开关电路无电压输出。本发明有效避免语音电路中储能器件由于电流过大导致的温度上升问题，防止设备烧毁。

Description

一种家庭网关的语音升压电路过流保护系统及方法
技术领域
本发明涉及语音开关升压电路技术领域，具体涉及一种家庭网关的语音升压电路过流保护系统及方法。
背景技术
在FXS(Foreign Exchange Station，外部交换站)线路外围交换用户话机接口电路的设计中，需要使用Buck-Boost或Inverting Boost的开关升压电路。图1是一个典型的Buck-Boost升压电路的原理图，通过管脚SWOUTY输出开关脉冲来对三极管Q1进行周期性的导通和截止，在导通时给电感储能，在截止时电感释放能量，VBAT电压升高。语音芯片根据电话负载状态(挂机、摘机或振铃)输出不同的VBAT电压和电流，同时通过反馈方式通过检测VBAT电压值，并通过调整SWOUTY脉冲的频率和占空比来稳定VBAT电压。
当上述语音电路的负载出现短路或电路中的储能器件失效时，会出现VBAT电压下降，进而导致2个并发的结果：
1)会导致语音芯片出现电话负载状态误判，把挂机状态判断为摘机或振铃，会导致输出电流增大；
2)由于VBAT电压无法达到规定的压值，通过反馈电路检查后会导致语音芯片增大开关频率和占空比，尝试通过提升储能电路的充电电流来提升VBAT至规定的电压；
上述两种现象是叠加发生的，会导致负载和储能器件上出现远远超过正常值的电流，导致储能器件温度上升，而温度上升后会进一步降低储能器件的性能，使VBAT进一步下降，造成恶性循环，最终造成设备烧毁。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种家庭网关的语音升压电路过流保护系统及方法，效避免语音电路中储能器件由于电流过大导致的温度上升问题，防止设备烧毁。
为达到以上目的，本发明采取一种家庭网关的语音升压电路过流保护系统，包括：电源开关电路、语音电路、温度检测电路、比较电路和CPU，所述语音电路包含语音芯片和Buck-boost升压电路；所述CPU与语音芯片通过ZSI接口相连，用于控制语音芯片，还用于输出电平给电源开关电路；所述电源开关电路用于产生供电电压VDDSW；所述语音芯片用于为Buck-boost升压电路提供脉冲信号SWOUTY；所述Buck-boost升压电路包括储能器件L1，L1在Buck-boost升压电路产生电话供电电压时开始发热；所述温度检测电路包括靠近L1设置的热敏电阻P1，温度检测电路用于将P1的阻值转换为电压VS，还用于将VS传给电压比较电路的输入电压VI；所述电压比较电路用于将VI与参考电压VREF比较，VI小于VREF时，电压比较电路输出高电平给CPU，CPU输出低电平给电源开关电路，电源开关电路输出VDDSW给语音芯片；当VI大于VREF时，电压比较电路输出低电平给CPU，CPU输出高电平给电源开关电路，电源开关电路无电压输出。
在上述技术方案的基础上，所述热敏电阻P1为Pt100铂电阻，阻值范围为100Ω～139Ω。
在上述技术方案的基础上，所述温度检测电路通过测量电桥和运放将热敏电阻P1的阻值转换为电压VS，VS的范围是0～3.3V，所述VREF为3.3V。
在上述技术方案的基础上，所述CPU控制GPIO接口输出电平给电源开关电路。
在上述技术方案的基础上，所述电压比较电路输出电平VO给CPU中的中断请求IRQ信号，IRQ信号为低电平时，表示检测到语音故障中断，CPU控制GPIO接口输出高电平给电源开关电路，电源开关电路无电压输出，语音芯片无SWOUTY输出，所述语音电路不工作。
在上述技术方案的基础上，所述电压比较电路输出电平VO给CPU中的IRQ信号，IRQ信号为高电平时，表示语音无故障，CPU控制GPIO接口输出低电平给电源开关电路，电源开关电路输出VDDSW给语音芯片，语音芯片的SWOUTY正常输出。
在上述技术方案的基础上，所述储能器件L1为储能电感，语音芯片为LE9641芯片。
本发明还提供一种家庭网关的语音升压电路过流保护方法，包括：系统上电后，ZSI接口和GPIO接口初始化，CPU控制GPIO接口输出低电平，电源开关电路产生供电电压VDDSW，CPU通过ZSI接口控制语音芯片输出脉冲信号SWOUTY，语音电路正常工作；同时，所述Buck-boost升压电路产生供电电压，储能器件L1在开始发热；温度检测电路的热敏电阻P1随着L1的温度变化阻值，并将P1阻值转变为电压VS，VS传给电压比较电路的输入电压VI；将VI与VREF比较，当VI小于VREF时，电压比较电路输出高电平给CPU，CPU输出低电平给电源开关电路，电源开关电路输出VDDSW给语音芯片，语音芯片的SWOUTY正常输出，语音电路正常工作；当VI大于VREF时，电压比较电路输出低电平给CPU，CPU输出高电平给电源开关电路，电源开关电路无电压输出，语音芯片无脉冲信号输出，语音电路不工作。
在上述技术方案的基础上，所述热敏电阻P1为Pt100铂电阻，阻值范围为100Ω～139Ω，VS的范围是0～3.3V，所述VREF为3.3V。
在上述技术方案的基础上，所述Buck-Boost升压电路中的L1损坏时，温度异常升高，温度检测电路中的P1温度升高，VS超过VREF，比较电路输出VO为低电平，输出给CPU的IRQ，CPU控制GPIO接口输出高电平给电源开关电路，电源开关电路无电压输出，语音芯片无SWOUTY输出。
本发明的有益效果在于：在语音芯片的储能器件L1旁边设置一个热敏电阻P1，通过温度检测电路监控温度，温度检测电路输出高低电平给CPU，CPU一旦发现温度超标，通过输出电平信号给电源开关电路，控制语音芯片的电源，从而停止语音芯片，进一步停止语音电路，避免储能器件L1进一步升温，防止装有语音芯片的设备烧毁，保障设备安全。
附图说明
图1为背景技术中典型的Buck-Boost升压电路的原理图；
图2为本发明实施例家庭网关的语音升压电路过流保护系统示意图；
图3为本发明实施例家庭网关的语音升压电路过流保护方法流程图。
附图标记：
CPU1，电源开关电路2，语音芯片3，Buck-boost升压电路4，温度检测电路5，电压比较电路6，语音电路7。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
如图2所示，本发明家庭网关的语音升压电路过流保护系统，包括CPU1、电源开关电路2、语音电路7、温度检测电路5和电压比较电路6，语音电路7包含语音芯片3和Buck-boost升压电路4。所述CPU1的ZSI接口连接语音芯片3的ZSI接口，用于控制语音芯片3；CPU1的GPIO接口连接电源开关电路2，用于对电源开关电路2输出电平。电源开关电路2用于产生供电电压VDDSW给语音芯片3。语音芯片3受到CPU1的控制，用于输出脉冲信号SWOUTY给Buck-boost升压电路4。Buck-boost升压电路4用于产生电话供电电压VBAT，Buck-boost升压电路4包括储能器件L1，储能器件L1在Buck-boost升压电路4产生电话供电电压VBAT时开始发热；优选的，储能器件L1为储能电感；系统控制Buck-boost升压电路4的温度不超过100℃；语音芯片3为LE9641芯片。
如图2所示，温度检测电路5包括热敏电阻P1，热敏电阻P1靠近储能器件L1设置，用于实时监测储能器件L1的温度；温度检测电路5还用于通过测量电桥和运放将热敏电阻P1的阻值变化转换为电压VS。优选的，热敏电阻P1采用Pt100铂电阻，在常温0～100℃之间变化时线性度非常好，其阻值范围是100Ω～139Ω(包括100Ω和139Ω)，电压VS的范围值是0～3.3V(包括0和3.3V)。
如图2所示，电压比较电路6的输入电压VI由电压VS传输，电压比较电路6用于将输入电压VI与参考电压VREF比较，VI小于参考电压VREF时，电压比较电路6输出高电平给CPU1，CPU1输出低电平给电源开关电路2，电源开关电路2输出VDDSW给语音芯片3，语音芯片3输出脉冲信号SWOUTY，语音电路7正常工作。当VI大于参考电压VREF时，电压比较电路6输出低电平给CPU1，CPU1输出高电平给电源开关电路2，电源开关电路2无电压输出，因此语音芯片3无脉冲信号SWOUTY输出，语音电路7不工作。
本发明家庭网关的语音升压电路过流保护方法，具体包括如下步骤：
S1.系统上电后，在没有语音故障的情况下，CPU1启动ZSI接口和GPIO接口初始化。
S2.CPU1控制GPIO接口输出低电平，电源开关电路2产生供电电压VDDSW，CPU1通过ZSI接口控制LE9641芯片3输出脉冲信号SWOUTY，语音电路7正常工作；同时，所述Buck-boost升压电路4产生供电电压，储能器件L1在开始发热。
S3.温度检测电路5的热敏电阻P1随着储能器件L1的温度变化阻值，并将热敏电阻P1阻值转变为电压VS，电压VS传给电压比较电路6的输入电压VI。
S4.将VI与参考电压VREF比较，判断VI是否大于参考电压VREF，若是，进入S5；若否，进入S6。
S5.电压比较电路6输出低电平给CPU1，CPU1输出高电平给电源开关电路2，电源开关电路2无电压输出，语音芯片3无脉冲信号输出，语音电路7不工作。
S6.电压比较电路6输出电平VO给CPU1中的中断请求IRQ信号，中断请求IRQ信号为高电平时，表示语音无故障，CPU1控制GPIO接口输出低电平给电源开关电路2，电源开关电路2输出VDDSW给语音芯片3，语音芯片3的SWOUTY正常输出。
当Buck-Boost升压电路中的L1损坏时，温度异常升高，导致温度检测电路5中的热敏电阻P1温度超过100℃，由于热敏电阻P1温度升高，电压VS超过参考电压VREF，比较电路输出的VO为低电平，输出给CPU1的中断请求IRQ信号，CPU1控制GPIO接口输出高电平给电源开关电路2，电源开关电路2无电压输出，语音芯片无SWOUTY输出，语音电路7不工作，从而保护系统所在设备不被烧毁。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种家庭网关的语音升压电路过流保护系统，其特征在于，包括：电源开关电路、语音电路、温度检测电路、比较电路和CPU，所述语音电路包含语音芯片和Buck-boost升压电路；所述CPU与语音芯片通过ZSI接口相连，用于控制语音芯片，还用于输出电平给电源开关电路；所述电源开关电路用于产生供电电压VDDSW；所述语音芯片用于为Buck-boost升压电路提供脉冲信号SWOUTY；所述Buck-boost升压电路包括储能器件L1，L1在Buck-boost升压电路产生电话供电电压时开始发热；所述温度检测电路包括靠近L1设置的热敏电阻P1，温度检测电路用于将P1的阻值转换为电压VS，还用于将VS传给电压比较电路的输入电压VI；系统控制Buck-boost升压电路的温度不超过100℃；
所述电压比较电路用于将VI与参考电压VREF比较，VI小于VREF时，电压比较电路输出高电平给CPU，CPU输出低电平给电源开关电路，电源开关电路输出VDDSW给语音芯片；当Buck-Boost升压电路中的L1损坏时，温度异常升高，导致热敏电阻P1温度超过100℃，VS超过参考电压VREF，当VI大于VREF时，电压比较电路输出低电平给CPU，CPU输出高电平给电源开关电路，电源开关电路无电压输出。
2.如权利要求1所述的家庭网关的语音升压电路过流保护系统，其特征在于：所述热敏电阻P1为Pt100铂电阻，阻值范围为100Ω～139Ω。
3.如权利要求2所述的家庭网关的语音升压电路过流保护系统，其特征在于：所述温度检测电路通过测量电桥和运放将热敏电阻P1的阻值转换为电压VS，在0～100℃之间，VS的范围是0～3.3V，所述VREF为3.3V。
4.如权利要求1所述的家庭网关的语音升压电路过流保护系统，其特征在于：所述CPU控制GPIO接口输出电平给电源开关电路。
5.如权利要求1所述的家庭网关的语音升压电路过流保护系统，其特征在于：所述电压比较电路输出电平VO给CPU中的中断请求IRQ信号，IRQ信号为低电平时，表示检测到语音故障中断，CPU控制GPIO接口输出高电平给电源开关电路，电源开关电路无电压输出，语音芯片无SWOUTY输出，所述语音电路不工作。
6.如权利要求1所述的家庭网关的语音升压电路过流保护系统，其特征在于：所述电压比较电路输出电平VO给CPU中的中断请求IRQ信号，IRQ信号为高电平时，表示语音无故障，CPU控制GPIO接口输出低电平给电源开关电路，电源开关电路输出VDDSW给语音芯片，语音芯片的SWOUTY正常输出。
7.如权利要求1所述的家庭网关的语音升压电路过流保护系统，其特征在于：所述储能器件L1为储能电感，语音芯片为LE9641芯片。
8.一种基于权利要求1所述系统的家庭网关的语音升压电路过流保护方法，其特征在于，包括：
系统上电后，ZSI接口和GPIO接口初始化，CPU控制GPIO接口输出低电平，电源开关电路产生供电电压VDDSW，CPU通过ZSI接口控制语音芯片输出脉冲信号SWOUTY，语音电路正常工作；同时，所述Buck-boost升压电路产生供电电压，储能器件L1开始发热；
温度检测电路的热敏电阻P1随着L1的温度变化阻值，并将P1阻值转变为电压VS，VS传给电压比较电路的输入电压VI；
将VI与VREF比较，当VI小于VREF时，电压比较电路输出高电平给CPU，CPU输出低电平给电源开关电路，电源开关电路输出VDDSW给语音芯片，语音芯片的SWOUTY正常输出，语音电路正常工作；当VI大于VREF时，电压比较电路输出低电平给CPU，CPU输出高电平给电源开关电路，电源开关电路无电压输出，语音芯片无脉冲信号输出，语音电路不工作。
9.如权利要求8所述的家庭网关的语音升压电路过流保护方法，其特征在于：所述热敏电阻P1为Pt100铂电阻，阻值范围为100Ω～139Ω，在0～100℃之间，VS的范围是0～3.3V，所述VREF为3.3V。
10.如权利要求8所述的家庭网关的语音升压电路过流保护方法，其特征在于：所述Buck-Boost升压电路中的L1损坏时，温度异常升高，温度检测电路中的P1温度升高，VS超过VREF，比较电路输出VO为低电平，输出给CPU的IRQ，CPU控制GPIO接口输出高电平给电源开关电路，电源开关电路无电压输出，语音芯片无SWOUTY输出。
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