CN107918380A - 一种mcu通断的控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种MCU通断的控制电路，包括：MCU单元及与MCU单元连接的被控模块；MCU单元用于输出方波信号，方波信号用于控制被控模块的导通或关断；被控模块用于接收方波信号，并导通电路，同时输出反馈信号至MCU单元；MCU单元通过输出反馈信号获取被控模块的输出电压，判断被控模块的状态是否存在异常，若是，则停止输出方波，被控模块将断开电路；被控模块包括通断控制单元及与通断控制单元连接的反馈检测单元。本发明的MCU通断的控制电路，通过设置被控模块，可以根据MCU单元输出的方波时才导通并输出信号或电压，在MCU输出高电平或低电平时则不会工作；因此，当MCU单元失效或功能异常，无法输出方波时，被控电路将会关断，停止为负载供电。

Description

一种MCU通断的控制电路

技术领域

本发明涉及一种MCU控制领域，特别是涉及一种MCU通断的控制电路。

背景技术

在现有的电力电子设备中，设备和组件的供电和驱动信号一般是由MCU来控制的。而MCU在运行过程中有可能出现异常或失效，导致设备工作异常或出现不可控的情况。

例如，中国专利CN205176537U公开了一种单通道AD采样的组合开关控制电路，包括MCU单元，与所述MCU单元依次连接的采样输入单元和组合开关，以及基准电源单元，与所述MCU单元和基准电源单元相连的电源控制单元，与所述MCU单元两两相连的多个功能单元，其中，所述采样输入单元仅与MCU 单元的一个IO口连接；组合开关包含多个开关按键，其按键数与所述MCU单元所连接的多个功能单元数量相关。与现有技术相比，本发明具有有利于电路功能的扩展；有利于简化电路结构，降低电路复杂度和成本；有利于电源信号的稳定输出，且保证了电路的安全性等优点。

又如，中国专利CN205334154U公开了一种电动车控制器MCU的IO口扩展电路，GEAR端连接到所述MCU的AD引脚，所述MCU的4个输入接口分别是LSP、HSP、BKL、BKH，所述LSP与电阻R27串联连接后连接至所述HSP 和电阻R30之间，电阻R30与电阻R31串联后连接到所述GEAR端，BKL与二极管D4串联后一端接在所述电阻R30与所述电阻R31之间然后通过电阻R28连接至电源VCC，另一端与电阻R35、三极管T5的集电极、R37依次连接后接至所述BKH，三极管T5的发射极和基极之间连接有电阻R39,三极管T5的发射极和所述R35的两端并联有电容C14，所述C14与所述三极管T5的发射极连接的一端接地。

然而，现有的MCU通常使用IO口来控制供电电路或驱动电路，当MCU 芯片异常或失效时，IO口的电平处于不可控的状态。这就导致了MCU异常或失效时，供电电路和驱动电路处于不可控的未知状态，该状态下的设备运行是不可控的，存在很大的风险和隐患。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种MCU通断的控制电路，控制电路由MCU产生的方波驱动，确保控制电路正常工作，并在电路的输出增加了输出信号检测，确保电路输出异常时MCU可以及时采取保护动作。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种MCU通断的控制电路，包括：MCU单元及与所述MCU单元连接的被控模块；

所述MCU单元用于输出方波信号，所述方波信号用于控制被控模块的导通或关断；

所述被控模块用于接收所述方波信号，并导通电路，同时输出反馈信号至 MCU单元；

所述MCU单元通过所述输出反馈信号获取被控模块的输出电压，判断被控模块的状态是否存在异常，若是，则停止输出方波，被控模块将断开电路；

所述被控模块包括通断控制单元及与所述通断控制单元连接的反馈检测单元。

在本实施例一实施方式中，所述通断控制单元包括控制导通电路及与所述控制导通电路连接的主通断电路。

在本实施例一实施方式中，所述主通断电路包括第一电阻R1和第一开关管 Q1；

所述第一开关管Q1的G极作为所述主通断电路的控制端与所述控制导通电路的输出端连接，所述第一开关管Q1的S极与信号输入端口连接，D极与所述信号输出端口连接，所述第一电阻R1的两端跨接于所述第一开关管Q1的G极和S极之间；

其中，所述信号输入端口用于接入或输入信号，所述信号输出端口用于输出信号。

在本实施例一实施方式中，所述第一开关管Q1为MOS管。

在本实施例一实施方式中，所述信号包括电压信号和控制信号。

在本实施例一实施方式中，所述控制导通电路包括第一电容C1、第二电容 C2、第一二极管D1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第二开关管 Q2；

所述第一电容C1的第一端与所述MCU单元的控制输入口连接，第二端通过所述第一二极管D1、第三电阻R3后与所述第二开关管Q2的基极连接；

所述第二电阻R2的一端与所述第一电容C1和所述第一二极管D1串联连接节点连接，所述第二电阻R2的另一端接地；

所述第二电容C2的一端与所述第一二极管D1和所述第三电阻R3串联连接节点连接，所述第二电容C2的另一端接地；

所述第四电阻R4的一端与所述第三电阻R3和所述第二开关管Q2的基极串联连接节点连接，所述第四电阻R4的另一端接地；

所述第二开关管Q2的集电极与所述主通断电路的控制端连接，所述第二开关管Q2的发射极接地。

在本实施例一实施方式中，所述第二开关管Q2为三极管。

在本实施例一实施方式中，所述反馈检测单元包括分压电路及与所述分压电路连接的限流滤波电路。

在本实施例一实施方式中，所述分压电路包括第五电阻R5及与所述第五电阻R5串联连接的第七电阻R7，所述第五电阻R5的另一端与所述通断控制单元的输出端连接，所述第七电阻R7的另一端接地。

在本实施例一实施方式中，所述限流滤波电路包括第六电阻R6和第三电容 C3；

所述第六电阻R6的一端与所述第五电阻R5和所述第七电阻R7串联连接节点连接，另一端经所述第三电容C3滤波后输出反馈信号。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

本发明的MCU通断的控制电路，通过设置被控模块，可以根据MCU单元输出的方波时才导通并输出信号或电压，在MCU输出高电平或低电平时则不会工作；因此，当MCU单元失效或功能异常，无法输出方波时，被控电路将会关断，停止为负载供电(无法继续提供输出驱动信号)；此时负载和被控设备将停止工作，从而确保MCU单元失效或异常后设备的安全。本发明能够确保控制电路处在一种正常工作的状态，并且，在该控制电路中增加反馈检测单元，确保电路输出异常时MCU单元可以及时采取保护动作，提高了控制电路的可靠性、安全性及稳定性。

附图说明

图1为本发明一实施例的MCU通断的控制电路的原理框图；

图2为图1的被控模块的电路原理图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一实施方式中，现有的MCU通常使用IO口来控制供电电路或驱动电路，当MCU芯片异常或失效时，IO口的电平处于不可控的状态。这就导致了MCU 异常或失效时，供电电路和驱动电路处于不可控的未知状态，该状态下的设备运行是不可控的，存在很大的风险和隐患。例如，一种MCU通断的控制电路，包括：MCU单元及与所述MCU单元连接的被控模块；所述MCU单元用于输出方波信号，所述方波信号用于控制被控模块的导通或关断；所述被控模块用于接收所述方波信号，并导通电路，同时输出反馈信号至MCU单元；所述MCU 单元通过所述输出反馈信号获取被控模块的输出电压，判断被控模块的状态是否存在异常，若是，则停止输出方波，被控模块将断开电路；所述被控模块包括通断控制单元及与所述通断控制单元连接的反馈检测单元。本发明的MCU通断的控制电路，通过设置被控模块，可以根据MCU单元输出的方波时才导通并输出信号或电压，在MCU输出高电平或低电平时则不会工作；因此，当MCU 单元失效或功能异常，无法输出方波时，被控电路将会关断，停止为负载供电(无法继续提供输出驱动信号)；此时负载和被控设备将停止工作，从而确保 MCU单元失效或异常后设备的安全。本发明能够确保控制电路处在一种正常工作的状态，并且，在该控制电路中增加反馈检测单元，确保电路输出异常时MCU 单元可以及时采取保护动作，提高了控制电路的可靠性、安全性及稳定性。

为了更好地对上述MCU通断的控制电路进行说明，以更好地理解上述控制电路的构思，请参阅图1所示，一种MCU通断的控制电路10，包括：MCU单元100及与所述MCU单元100连接的被控模块200；所述MCU单元用于输出方波信号，所述方波信号用于控制被控模块的导通或关断；所述被控模块用于接收所述方波信号，并导通电路，同时输出反馈信号至MCU单元；所述MCU 单元通过所述输出反馈信号获取被控模块的输出电压，判断被控模块的状态是否存在异常，若是，则停止输出方波，被控模块将断开电路。

MCU单元输出方波信号，控制被控模块导通关断，将电压/信号送到负载/ 被控设备。同时，MCU单元可以通过输出反馈信号获取被控模块的输出电压，确认被控模块的工作状态。当被控模块状态异常时，可以停止输出方波，控制被控模块断开，保护设备安全。MCU通过产生方波信号控制被控模块输出信号和电压，MCU异常或失效时，被控模块断开电路。负载和被控设备停止工作，进入安全状态。MCU通过回馈电路获取被控模块的运行状态，当被控模块异常时，可以停止输出方波，确保负载和被控设备停止工作。

所述被控模块200包括通断控制单元210及与所述通断控制单元210连接的反馈检测单元220。所述通断控制单元包括控制导通电路及与所述控制导通电路连接的主通断电路。

需要说明的是，请参阅图2，所述主通断电路包括第一电阻R1和第一开关管Q1；所述第一开关管Q1的G极作为所述主通断电路的控制端与所述控制导通电路的输出端连接，所述第一开关管Q1的S极与信号输入端口连接，D极与所述信号输出端口连接，所述第一电阻R1的两端跨接于所述第一开关管Q1的 G极和S极之间；其中，所述信号输入端口用于接入或输入信号，所述信号输出端口用于输出信号。在本实施例中，所述第一开关管Q1为MOS管。所述信号包括电压信号和控制信号。

还需要说明的是，所述控制导通电路包括第一电容C1、第二电容C2、第一二极管D1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第二开关管Q2；所述第一电容C1的第一端与所述MCU单元的控制输入口连接，第二端通过所述第一二极管D1、第三电阻R3后与所述第二开关管Q2的基极连接；所述第二电阻 R2的一端与所述第一电容C1和所述第一二极管D1串联连接节点连接，所述第二电阻R2的另一端接地；所述第二电容C2的一端与所述第一二极管D1和所述第三电阻R3串联连接节点连接，所述第二电容C2的另一端接地；所述第四电阻R4的一端与所述第三电阻R3和所述第二开关管Q2的基极串联连接节点连接，所述第四电阻R4的另一端接地；所述第二开关管Q2的集电极与所述主通断电路的控制端连接，所述第二开关管Q2的发射极接地。在本实施例中，所述第二开关管Q2为三极管。

需要说明的是，所述反馈检测单元包括分压电路及与所述分压电路连接的限流滤波电路。进一步，所述分压电路包括第五电阻R5及与所述第五电阻R5 串联连接的第七电阻R7，所述第五电阻R5的另一端与所述通断控制单元的输出端连接，所述第七电阻R7的另一端接地。所述限流滤波电路包括第六电阻 R6和第三电容C3；所述第六电阻R6的一端与所述第五电阻R5和所述第七电阻R7串联连接节点连接，另一端经所述第三电容C3滤波后输出反馈信号。

上述控制导通电路中，在控制输入口有一定频率方波输入的情况下：当控制信号由低电平变为高电平时，第一电容C1进入充电状态；第一电容C1的充电电流途经第二电阻R2到地，同时经过第一二极管D1为第二电容C2充电。当第二电容C2有电量时，它会通过第三电阻R3给第二开关管Q2控制端提供高电平，使第二开关管Q2处于导通状态。随后控制信号由高电平变为低电平，此时控制输入口与地相连，第一电容C1进入放电状态，其中存储的能量通过第二电阻R2进行释放，此时由第二电容C2继续为第二开关管Q2控制端提供高电平，使第二开关管Q2保持导通状态。直至方波信号再次由低电平条变为高电平，第一电容C1再次进入充电状态，且为第二电容C2充电蓄能。为了电路的稳定可靠，需确保在控制输入口为低电平期间，第二电容C2中的能量不会放空，持续使第二开关管Q2处于导通状态。

上述控制导通电路中，如果控制输入口一直为高电平，则第一电容C1会被充满电，当第一电容C1充满后无电流通过，第二电容C2中存储的能量会被耗尽，第二开关管Q2控制端变为低电平，第二开关管Q2进入截止状态。如果控制输入口一直为低电平，则第一电容C1、第二电容C2无法存储能量，第二开关管Q2控制端均为低电平，第二开关管Q2处于截止状态。

因此在控制输入口输入不断切换高低电平的方波信号时，第二开关管Q2才处于导通状态；控制输入口持续处于高电平或低电平状态时，第二开关管Q2都处于截止状态。

上述主通断电路中，第一电阻R1与第二开关管Q2中间点与第一开关管Q1 连接。当方波输入口接入方波信号，第二开关管Q2导通后，第一电阻R1的一端被连接到地，此时第一电阻R1接地点的电压低于第一电阻R1输入口端的电压，第一开关管Q1导通，电压/信号输出口将输出电压。

上述的反馈检测单元与通断控制单元的输出端连接，第五电阻R5和第七电阻R7组成分压电路，二者中间的电压将作为反馈信号送到MCU单元；第六电阻R6为限流电阻，确保回馈信号不会有较大电流灌入MCU单元；第三电容C3 为滤波电容，可以滤除回馈信号中的噪音。MCU单元通过反馈信号获取被控模块的输出电压，确认被控模块的工作状态。当被控模块状态异常时，可以停止输出方波，控制被控模块断开，保护设备安全。

本发明的MCU通断的控制电路，通过设置被控模块，可以根据MCU单元输出的方波时才导通并输出信号或电压，在MCU输出高电平或低电平时则不会工作；因此，当MCU单元失效或功能异常，无法输出方波时，被控电路将会关断，停止为负载供电(无法继续提供输出驱动信号)；此时负载和被控设备将停止工作，从而确保MCU单元失效或异常后设备的安全。本发明能够确保控制电路处在一种正常工作的状态，并且，在该控制电路中增加反馈检测单元，确保电路输出异常时MCU单元可以及时采取保护动作，提高了控制电路的可靠性、安全性及稳定性。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种MCU通断的控制电路，其特征在于，包括：MCU单元及与所述MCU单元连接的被控模块；

所述MCU单元用于输出方波信号，所述方波信号用于控制被控模块的导通或关断；

所述被控模块用于接收所述方波信号，并导通电路，同时输出反馈信号至MCU单元；

所述MCU单元通过所述输出反馈信号获取被控模块的输出电压，判断被控模块的状态是否存在异常，若是，则停止输出方波，被控模块将断开电路；

所述被控模块包括通断控制单元及与所述通断控制单元连接的反馈检测单元。

2.根据权利要求1所述的MCU通断的控制电路，其特征在于，所述通断控制单元包括控制导通电路及与所述控制导通电路连接的主通断电路。

3.根据权利要求2所述的MCU通断的控制电路，其特征在于，所述主通断电路包括第一电阻R1和第一开关管Q1；

所述第一开关管Q1的G极作为所述主通断电路的控制端与所述控制导通电路的输出端连接，所述第一开关管Q1的S极与信号输入端口连接，D极与所述信号输出端口连接，所述第一电阻R1的两端跨接于所述第一开关管Q1的G极和S极之间；

其中，所述信号输入端口用于接入或输入信号，所述信号输出端口用于输出信号。

4.根据权利要求3所述的MCU通断的控制电路，其特征在于，所述第一开关管Q1为MOS管。

5.根据权利要求3所述的MCU通断的控制电路，其特征在于，所述信号包括电压信号和控制信号。

6.根据权利要求1所述的MCU通断的控制电路，其特征在于，所述控制导通电路包括第一电容C1、第二电容C2、第一二极管D1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第二开关管Q2；

所述第一电容C1的第一端与所述MCU单元的控制输入口连接，第二端通过所述第一二极管D1、第三电阻R3后与所述第二开关管Q2的基极连接；

所述第二电阻R2的一端与所述第一电容C1和所述第一二极管D1串联连接节点连接，所述第二电阻R2的另一端接地；

所述第二电容C2的一端与所述第一二极管D1和所述第三电阻R3串联连接节点连接，所述第二电容C2的另一端接地；

所述第四电阻R4的一端与所述第三电阻R3和所述第二开关管Q2的基极串联连接节点连接，所述第四电阻R4的另一端接地；

所述第二开关管Q2的集电极与所述主通断电路的控制端连接，所述第二开关管Q2的发射极接地。

7.根据权利要求1所述的MCU通断的控制电路，其特征在于，所述第二开关管Q2为三极管。

8.根据权利要求1所述的MCU通断的控制电路，其特征在于，所述反馈检测单元包括分压电路及与所述分压电路连接的限流滤波电路。

9.根据权利要求8所述的MCU通断的控制电路，其特征在于，所述分压电路包括第五电阻R5及与所述第五电阻R5串联连接的第七电阻R7，所述第五电阻R5的另一端与所述通断控制单元的输出端连接，所述第七电阻R7的另一端接地。

10.根据权利要求9所述的MCU通断的控制电路，其特征在于，所述限流滤波电路包括第六电阻R6和第三电容C3；

所述第六电阻R6的一端与所述第五电阻R5和所述第七电阻R7串联连接节点连接，另一端经所述第三电容C3滤波后输出反馈信号。