CN110768532B - 道岔控制芯片的电源管理装置和道岔控制系统 - Google Patents

道岔控制芯片的电源管理装置和道岔控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了道岔控制芯片的电源管理装置和道岔控制系统，其中，该电源管理装置包括控制模块、变压驱动模块、变压器和开关模块，控制模块用于根据道岔控制芯片的控制逻辑输出电源控制信号；变压驱动模块包括开关管，开关管用于根据电源控制信号导通或关断；变压器用于根据开关管的通断状态生成开关驱动信号；开关模块用于根据开关驱动信号断开或闭合，以使控制芯片的供电电源断开或接通。本发明的电源管理装置和道岔控制系统，可以实现根据道岔控制芯片的控制逻辑对道岔控制芯片输出端的供电电源控制，在输出端发生短路失效时，可以切断道岔控制芯片的供电电源，防止故障输出，提高安全性。

Description

道岔控制芯片的电源管理装置和道岔控制系统
技术领域
本发明属于轨道技术领域，尤其涉及一种道岔控制芯片的电源管理装置，以及道岔控制系统。
背景技术
图1是相关技术中的一种道岔控制芯片的电路示意图，控制芯片C，例如智能高边开关控制芯片，可以用于道岔的驱动控制中，其中，Ocontrol1和Ocontrol2为该控制芯片C的单片机的控制输出引脚，用于控制控制芯片C对应通道开关管的通断状态，VBB引脚为电源连接端，用于连接供电电源例如DC24V，供电电源为该控制芯片C工作提供电源以及当开关管导通时，提供负载的工作电源，OUT1和OUT2是控制芯片C的输出端。由于控制芯片C内的开关管过压、过热都可能会引起管子的击穿，而传统的控制芯片C的使用方法是通过VBB引脚与供电电源保持接通状态，此时，如果输出端发生短路失效，将导致持续对外输出高电平，给道岔系统带来安全风险。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种道岔控制芯片的电源管理装置，该电源管理装置可以防止道岔的控制芯片的故障输出，提高安全性。
本发明的第二个目的在于提出一种道岔控制系统。
为了达到上述目的，本发明第一方面实施例的道岔控制芯片的电源管理装置，包括：控制模块，用于根据道岔控制芯片的控制逻辑输出电源控制信号；变压驱动模块，所述变压驱动模块包括开关管，所述开关管用于根据所述电源控制信号导通或关断；变压器，用于根据所述开关管的通断状态生成开关驱动信号；开关模块，用于根据所述开关驱动信号断开或闭合，以使所述道岔控制芯片的供电电源断开或接通。
根据本发明实施例的道岔控制芯片的电源管理装置，控制模块根据道岔控制芯片的控制逻辑来控制开关管通断，变压器根据开关管的通断状态驱动开关模块闭合或断开，可以实现根据道岔控制芯片的控制逻辑对控制芯片输出端的供电电源进行控制，在道岔控制芯片的输出端发生短路失效时，可以切断道岔控制芯片的供电电源，防止故障输出，提高安全性。
为了达到上述目的，本发明第二方面实施例的道岔控制系统，包括道岔控制芯片和所述的电源管理装置。
根据本发明实施例的道岔控制系统，通过采用上面实施例的电源管理装置，可以根据道岔控制芯片的控制逻辑对道岔控制芯片的输出端的供电电源进行控制，在道岔控制芯片输出端发生短路失效时，可以切断道岔控制芯片的供电电源，防止故障输出，提高安全性。
附图说明
图1是相关技术中的一种高边开关控制芯片和电源连接的示意图；
图2是根据本发明的一个实施例的电源管理装置的框图；
图3是根据本发明的一个实施例的电源管理装置的电路连接示意图；
图4是根据本发明的一个实施例的道岔控制系统的框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图描述根据本发明第一方面实施例的道岔控制芯片的电源管理装置。
图2是根据本发明的一个实施例的电源管理装置的框图，如图2所示，本发明实施例的电源管理装置100包括控制模块10、变压驱动模块20、变压器30和开关模块40。
其中，控制模块10用于根据道岔控制芯片的控制逻辑输出电源控制信号；变压驱动模块20包括开关管，开关管用于根据该电源控制信号导通或关断；变压器30用于根据开关管的通断状态生成开关驱动信号；开关模块40用于根据该开关驱动信号断开或闭合，以使道岔控制芯片的供电电源断开或接通。
具体地，本发明实施例的道岔控制芯片的电源管理装置100通过开关模块40对控制芯片的供电电源进行控制，如图3所示，控制模块10通过Ocontrol1和Ocontrol2输出控制逻辑信号至道岔控制芯片U1，道岔控制芯片U1，例如智能高边开关控制芯片，可以根据输入的控制逻辑信号控制其内部对应通道的开关管的通断状态，以驱动相应的道岔电机，使得道岔移动。
同时，控制模块10根据对道岔控制芯片U1输入的控制逻辑来控制开关管U2通断。在实施例中，当道岔控制芯片U1的控制逻辑为1时，即控制模块10输出控制信号至道岔控制芯片U1以驱动其内部某个通道的开关管导通，以驱动对应道岔电机，此时，开关模块40闭合，以使道岔控制芯片U1的供电电源接通；或者，当道岔控制芯片U1的控制逻辑为0时，即控制模块10输出低电平或无输出信号至道岔控制芯片U1，亦言，道岔控制芯片U1没有接收到控制输入，道岔控制芯片U1不工作，此时，开关模块40断开，以使道岔控制芯片U1的供电电源断开。
例如，当道岔控制芯片U1输出时，控制模块10输出电源控制信号，即脉冲信号至变压驱动模块20，控制开关管U2保持高频通断状态，产生交变电压并驱动变压器30工作，在变压器30的输出侧产生感应电动势，驱动开关模块40闭合，使得道岔控制芯片U1的供电电源DC24V接通，从而，道岔控制芯片U1可以正常输出。反之，当道岔控制芯片U1没有控制输入时，则控制模块10不会输出脉冲信号，开关管U2处于关断状态，不能为变压器30提供所需的交变电压，变压器30的输出侧没有输出，开关模块40处于打开状态，控制芯片U1的供电电源断开，控制芯片U1不能输出。并且，当开关管U2发生短路失效时，也不能产生交变电压，变压器模块30无法工作，也就不能够驱动开关模块40闭合，此时，道岔控制芯片U1的供电电源处于切断状态。
根据本发明实施例的道岔控制芯片的电源管理装置100，控制模块10根据道岔控制芯片U1的控制逻辑来控制开关管U2，变压器30在开关管U2高频通断时才能驱动开关模块40闭合，在开关管U2处于静态时不能驱动开关模块40闭合，实现根据道岔控制芯片U1的控制逻辑来对道岔控制芯片U1的输出端的供电电源进行控制，在道岔控制芯片U1的输出端发生短路失效时，可以切断道岔控制芯片U1的供电电源，即切断道岔控制芯片U1的输出状态，避免故障输出，提高安全性。
下面参照附图3对本发明实施例的电源管理装置100进一步说明。
在实施例中，变压器30包括初级线圈T11和次级线圈T12，初级线圈T11的第一端与预设电源DCC24V相连；开关模块40的第一端与道岔控制芯片U1的电源连接端VBB相连，开关模块40的第二端与道岔控制芯片U1的供电电源DC24V相连，开关模块40的控制端与变压器30的次级线圈T12相连；变压驱动模块20的第一端与变压器30的初级线圈T11的第二端相连，变压驱动模块20的第二端与接地端相连，变压驱动模块20的控制端与控制模块10的电源控制端PWRONOFF相连，控制模块10的芯片控制端例如Ocontrol1和Ocontrol2与道岔控制芯片U1相连。
如图3所示，开关模块40可以包括继电器，继电器包括控制线圈和触点，其中，触点的一端与道岔控制芯片U1的电源连接端VBB相连，触点的另一端与供电电源例如DC24V相连，控制线圈的第一端与变压器30的次级线圈T12的第一端相连，控制线圈的第二端与变压器30的次级线圈T12的第二端相连。
具体地，当道岔控制芯片U1的控制逻辑为1时，控制模块10通过脉冲信号控制开关管U2保持高频通断状态，产生交变电压驱动变压器30工作，并在变压器30的次级线圈T12上产生感应电动势，驱动继电器工作并接通道岔控制芯片U1的供电电源；当道岔控制芯片U1的控制逻辑为0时，开关管U2处于关断状态，无法提供起驱变压器30的交变电压，次级线圈T12不工作，此时道岔控制芯片U1的电源连接端VBB引脚处于切断状态。
如图3所示，开关管U2的控制端与控制模块10的电源控制端PWRONOFF相连，开关管U2的第一端与初级线圈T11的第二端相连，开关管U2的第二端与接地端相连。
本发明实施例的电源管理装置100还包括滤波保护模块50，滤波保护模块50用于对变压器30的输入进行滤波并对开关管U1进行保护，如图3所示，滤波保护模块50包括第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1和第一二极管D1。
其中，第一电容C1的第一端与预设电源相连，第一电容C1的第二端与接地端相连；第二电容C2的第一端与预设电源相连，第一电阻R1的第一端与预设电源相连，第二电容C2的第二端、第一电阻R1的第二端和第一二极管D1的负极连接在一起，第一二极管D1的正极分别与变压器30的初级线圈T11的第二端和开关管U2的第一端相连。其中，第一二极管D1即可以和第一电阻R1、第一电容C1和第二电容C2构成滤波电路以对变压器30的输出进行滤波，也可以防止变压器30的初级线圈T11产生的高压对开关管U2的影响，起到保护作用。
在实施例中，变压驱动模块20还包括保护单元21，保护单元21用于对开关管U2进行保护。如图3所示，保护单元21包括第二电阻R2、第三电阻R3和第一稳压二极管D2，第二电阻R2的第一端与控制模块10的电源控制端相连，第二电阻R2的第二端分别与第三电阻R3的第一端、第一稳压二极管D2的正极和开关管U2的控制端相连，第三电阻R3的第二端与接地端相连，第一稳压二极管D2的负极与接地端相连。其中，第二电阻R2和第三电阻R3可以起到分压的作用，第一稳压二极管D2实现对电压的钳位作用，从而，防止输入信号过高对开关管U2的影响，起到保护作用。
在实施例中，电源管理装置100还包括吸收模块60，吸收模块60可以吸收变压器模块30的初级线圈T11侧产生的高压信号，起到保护开关管U2的作用，如图3所示，吸收模块60包括双向稳压管D3，双向稳压管D3的第一端分别与变压器30的初级线圈T11的第二端和开光管U1的第一端相连，双向稳压管D3的第二端与接地端相连。
本发明实施例的电源管理装置100还包括整流模块70，整流模块70用于对变压器30的次级线圈T12的输出进行整流，如图3所示，整流模块50包括第三电容C3和第二二极管D4，其中，第二二极管D4的正极与变压器30的次级线圈T12的第一端相连，第二二极管D4的负极分别与继电器的控制线圈的第一端和第三电容C3的第一端相连，第三电容C3的第二端分别与变压器30的次级线圈T12的第二端和继电器的控制线圈的第二端相连。
具体来说，开关管U2的控制逻辑跟随道岔控制芯片U1的输出状态，当输出逻辑为1时，由控制模块10的PWRONOFF引脚发送脉冲控制信号，控制开关管U2处于高频通断状态，并在变压器30的初级线圈T11两端产生交变电压，同时将在变压器30的次级线圈T12上产生感应电动势，再经过次级线圈T12后的整流后驱动继电器J1，此时，输出端的电源连接端VBB处于接通状态；当输出逻辑为0时，开关管U2处于关断状态，无法提供起驱变压器30的交变电压，次级线圈T12不工作，此时，输出端的电源连接端VBB处于切断状态。由于变压器30的起驱条件是在其初级线圈T11两端产生高频交变电压，所以，即使在开关管U2发生短路失效，依然可以保证输出端电源的关断状态。
对于道岔控制芯片U1的传统控制方式，在输出端的高边开关发生短路的情况下，输出端将变得不可控，即无法由道岔控制芯片U1的输入端对输出端进行切断控制。
本发明实施例的道岔控制芯片的电源管理装置100，对道岔控制芯片U1的输出端的供电电源进行管控，开关管U2的控制引脚的控制逻辑跟随道岔控制芯片U1的输出状态，与传统技术方案相比，可以保证根据道岔控制芯片U1的控制逻辑对其输出端的供电电源进行控制，在输出端发生短路失效的情况下，也可以切断道岔控制芯片U1的输出状态，大大提高系统的安全性。
基于上面实施例的道岔控制芯片的电源管理装置，下面根据附图描述根据本发明第二方面实施例的道岔控制系统。
图4是根据本发明的一个实施例的道岔控制系统的框图，如图4所示，本发明实施例的道岔控制系统1000包括道岔控制芯片U1和上面实施例的电源管理装置100，其中，电源管理装置100的结构和工作过程可以参照上面实施例的描述。
根据本发明实施例的道岔控制系统1000，通过采用上面实施例的电源管理装置100，可以根据道岔控制芯片U1的控制逻辑对其输出端的供电电源进行控制，在道岔控制芯片U1输出端发生短路失效时，可以切断其输出状态，提高安全性。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种道岔控制芯片的电源管理装置，其特征在于，所述电源管理装置包括：
控制模块，用于根据所述道岔控制芯片的控制逻辑输出电源控制信号；
变压驱动模块，所述变压驱动模块包括开关管，所述开关管用于根据所述电源控制信号导通或关断；
变压器，用于根据所述开关管的通断状态生成开关驱动信号，其中，所述变压器包括初级线圈和次级线圈，所述初级线圈的第一端与预设电源相连，所述开关管的控制端与所述控制模块的电源控制端相连，所述开关管的第一端与所述初级线圈的第二端相连，所述开关管的第二端与接地端相连；
开关模块，用于根据所述开关驱动信号断开或闭合，以使所述道岔控制芯片的供电电源断开或接通。
2.根据权利要求1所述的道岔控制芯片的电源管理装置，其特征在于，
当所述道岔控制芯片的控制逻辑为1时，所述开关模块闭合，以使所述供电电源接通；
或者，当所述道岔控制芯片的控制逻辑为0时，所述开关模块断开，以使所述供电电源断开。
3.根据权利要求1或2所述的道岔控制芯片的电源管理装置，其特征在于，
所述开关模块的第一端与所述道岔控制芯片的电源连接端相连，所述开关模块的第二端与所述道岔控制芯片的供电电源相连，所述开关模块的控制端与所述变压器的次级线圈相连；
所述变压驱动模块的第一端与所述变压器的初级线圈的第二端相连，所述变压驱动模块的第二端与接地端相连，所述变压驱动模块的控制端与所述控制模块的电源控制端相连，所述控制模块的芯片控制端与所述道岔控制芯片相连。
4.根据权利要求3所述的道岔控制芯片的电源管理装置，其特征在于，所述开关模块包括继电器，所述继电器包括控制线圈和触点，其中，所述触点的一端与所述道岔控制芯片的电源连接端相连，所述触点的另一端与所述供电电源相连，所述控制线圈的第一端与所述变压器的次级线圈的第一端相连，所述控制线圈的第二端与所述变压器的次级线圈的第二端相连。
5.根据权利要求1所述的道岔控制芯片的电源管理装置，其特征在于，所述电源管理装置还包括滤波保护模块，所述滤波保护模块用于对所述变压器的输入进行滤波并对所述开关管进行保护，所述滤波保护模块包括：
第一电容，所述第一电容的第一端与所述预设电源相连，所述第一电容的第二端与接地端相连；
第二电容、第一电阻和第一二极管，其中，所述第二电容的第一端与所述预设电源相连，所述第一电阻的第一端与所述预设电源相连，所述第二电容的第二端、所述第一电阻的第二端和所述第一二极管的负极连接在一起，所述第一二极管的正极分别与所述变压器的初级线圈的第二端和所述开关管的第一端相连。
6.根据权利要求1所述的道岔控制芯片的电源管理装置，其特征在于，所述变压驱动模块还包括保护单元，所述保护单元用于对所述开关管进行保护，所述保护单元包括：
第二电阻、第三电阻和第一稳压二极管，所述第二电阻的第一端与所述控制模块的电源控制端相连，所述第二电阻的第二端分别与所述第三电阻的第一端、所述第一稳压二极管的正极和所述开关管的控制端相连，所述第三电阻的第二端与接地端相连，所述第一稳压二极管的负极与所述接地端相连。
7.根据权利要求1所述的道岔控制芯片的电源管理装置，其特征在于，所述电源管理装置还包括吸收模块，所述吸收模块包括：
双向稳压管，所述双向稳压管的第一端分别与所述变压器的初级线圈的第二端和所述开关管的第一端相连，所述双向稳压管的第二端与接地端相连。
8.根据权利要求4所述的道岔控制芯片的电源管理装置，其特征在于，所述电源管理装置还包括整流模块，所述整流模块用于对所述变压器的次级线圈的输出进行整流，所述整流模块包括：
第三电容和第二二极管，其中，所述第二二极管的正极与所述变压器的次级线圈的第一端相连，所述第二二极管的负极分别与所述继电器的控制线圈的第一端和所述第三电容的第一端相连，所述第三电容的第二端分别与所述变压器的次级线圈的第二端和所述继电器的控制线圈的第二端相连。
9.一种道岔控制系统，其特征在于，所述道岔控制系统包括道岔控制芯片和如权利要求1-8任一项所述的电源管理装置。
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