CN111769736A - 一种控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制电路。该发明包括：第一电路板，用于输出第一电压；电压转换电路，与第一电路板电连接，电压转换电路用于将第一电路板输出的第一电压转换为第二电压，其中，第二电压小于第一电压；第二电路板，与电压转换电路电连接，第二电路板用于接收第二电压并基于第二电压工作。通过本发明，解决了相关技术中主板给子板供电时，导致跨板供电电压大幅波动的问题。

Description

一种控制电路

技术领域

本发明涉及电子电路设计领域，具体而言，涉及一种控制电路。

背景技术

相关技术中，在电子电路设计中，往往一个控制器会由多块电路板组成，该电路板与板之间通过板间连线实现电气连接，但电源和信号线跨板连接极易引入干扰，从而使子板的供电电压出现波动，甚至出现高频脉冲，通讯时序出现紊乱，严重的可使子板工作异常，甚至损坏主板。

同时，由于电路板间具有I2C和SPI的跨板系统，子板与主板之间实现数据通信时，还需要将子板的I2C协议数据转换为USART等协议之后再进行板间通讯，导致实现电路板间的数据通讯困难的问题。

针对相关技术中存在的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种控制电路，以解决相关技术中主板给子板供电时，导致跨板供电电压大幅波动的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种控制电路。该控制电路包括：第一电路板，用于输出第一电压；电压转换电路，与第一电路板电连接，电压转换电路用于将第一电路板输出的第一电压转换为第二电压，其中，第二电压小于第一电压；第二电路板，与电压转换电路电连接，第二电路板用于接收第二电压并基于第二电压工作。

进一步地，电压转换电路包括：第一芯片，包括第一引脚和第二引脚，第一引脚与第一电路板电连接，第二引脚与第二电路板电连接。

进一步地，第二电路板包括：电压监控子电路，与电压转换电路电连接，电压监控子电路用于判断第二电压是否处于预设电压范围内；负载子电路，与电压监控子电路电连接，在第二电压未处于预设电压范围内的情况下，电压监控子电路控制负载子电路不工作。

进一步地，电压监控子电路包括：第一电阻单元，包括至少一个电阻；第二电阻单元，一端与电压监控子电路电连接，另一端与第一电阻单元串联，第二电阻单元至少包括一个电阻；第二芯片，一端连接在第一电阻单元与第二电阻单元之间的支路上；开关单元，一端与第二芯片的输出端电连接，另一端与负载子电路电连接。

进一步地，第二芯片包括第三引脚，第三引脚连接在第一电阻单元与第二电阻单元之间的支路上，第二芯片用于获取第三电压并判断第三电压是否大于阈值电压，在第三电压大于阈值电压的情况下，第二芯片的输出端向开关单元发出控制信号，开关单元在接收到控制信号后关断。

进一步地，第二芯片为TL431芯片。

进一步地，开关单元包括：第一开关，一端与第二芯片的输出端连接，用于接收控制信号并在接收到控制信号后关断；第二开关，一端与第一开关的输出端连接，另一端与负载子电路连接，用于在检测到第一开关关断后关断。

进一步地，第一开关或者第二开关中至少包括一个MOS管。

进一步地，第二电路板还包括：预设开关，一端与电压监控子电路连接，在预设开关闭合的情况下，电压监控子电路不工作，在预设开关关断的情况下，电压监控子电路工作。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备。该电子设备包括：上述的控制电路。

通过本发明，采用以下结构：第一电路板，用于输出第一电压；电压转换电路，与第一电路板电连接，电压转换电路用于将第一电路板输出的第一电压转换为第二电压，其中，第二电压小于第一电压；第二电路板，与电压转换电路电连接，第二电路板用于接收第二电压并基于第二电压工作，解决了相关技术中主板给子板供电时，导致跨板供电电压大幅波动的问题，进而实现了多板系统正常稳定工作的技术效果。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例提供的一种控制电路的示意图；

图2为主板提供5V电压经电压转换电路20为子板提供3.3V电压的示意图；

图3为本申请提供的另一个主板提供5V电压经电压转换电路20为子板提供3.3V电压的示意图；以及

图4为本申请实施例提供的第二电路板30(子板)的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，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”等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。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单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，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单元。

根据本发明的实施例，提供了一种控制电路。

图1是根据本发明实施例提供的一种控制电路的示意图。如图1所示，该电路包括以下结构：第一电路板10，电压转换电路20和第二电路板30。

具体地，第一电路板10，用于输出第一电压；

具体地，电压转换电路20，与第一电路板10电连接，电压转换电路20用于将第一电路板10输出的第一电压转换为第二电压，其中，第二电压小于第一电压；

具体地，第二电路板30，与电压转换电路20电连接，第二电路板30用于接收第二电压并基于第二电压工作。

上述地，通过在子板与主板之间加装电压转换电路20，实现了将主板提供的高电平转换为子板所需的低电平的目的，从而保证了系统的稳定工作，其中，主板用户提供高电平，子板用于接收电压转换电路20转换后的低电压，在本实施例中，第一电路板10为主板，第二电路板30为子板。

本发明实施例提供的一种控制电路，通过第一电路板10，用于输出第一电压；电压转换电路20，与第一电路板10电连接，电压转换电路20用于将第一电路板10输出的第一电压转换为第二电压，其中，第二电压小于第一电压；第二电路板30，与电压转换电路20电连接，第二电路板30用于接收第二电压并基于第二电压工作，解决了相关技术中主板给子板供电时，导致跨板供电电压大幅波动的问题，进而实现了多板系统正常稳定工作的技术效果。

可选地，电压转换电路20包括：第一芯片，包括第一引脚和第二引脚，第一引脚与第一电路板10电连接，第二引脚与第二电路板30电连接。

具体地，电压转换电路20为一个电压转换芯片，包括第一引脚和第二引脚，第一引脚与主板连接，用于接收主板提供的高电压，第二引脚与子板连接，用于输出子板所需的低电压，其中，电压转换芯片将高电平转换为低电平。

图2为主板提供5V电压经电压转换电路20为子板提供3.3V电压的示意图，此电路为常见的3.3V的稳压电路，3引脚输入电压为5V时，2引脚输出电压为3.3V。

具体地，当子板需要3.3V时，可从主板直接引5V电压进入子板，通过U15芯片降压至3.3V供子板使用，这样做的目的是可以滤除掉因跨板引起的5V电压有干扰的问题，增加子板工作稳定性。

需要说明的是，可根据具体的系统及子板的电压等级需求，自由调整降压芯片的型号。

图3为本申请提供的另一个主板提供5V电压经电压转换电路20为子板提供3.3V电压的示意图，其中，电压转换芯片为U1芯片，若6脚供电电压为3.3V，1脚供电电压为5V，则当芯片4引脚输入电平为3.3V时，3引脚输出电平为5V，从而实现跨板电平状态的转换。

需要说明的是，若子板的通讯协议为I2C可通过此电路将3.3V电平标准转换为5V电平标准，在主板一侧利用相同的电路将5V电平标准再转换为3.3V标准，这样在板间传输的电平标准即为5V，可相应的减少板间传输时干扰引起的数据错误，其中，板间和板内的电压等级可通过接入U1芯片的1和6脚自由配置。

可选地，第二电路板30包括：电压监控子电路，与电压转换电路20电连接，电压监控子电路用于判断第二电压是否处于预设电压范围内；负载子电路，与电压监控子电路电连接，在第二电压未处于预设电压范围内的情况下，电压监控子电路控制负载子电路不工作。

具体地，电压监控子电路设置在第二电路板30中，用于为子板提供保护机制。

具体地，电压监控子电路通过第二芯片监控通过电压转换电路20为子板提供的第二电压是否处于安全电压范围内，如果第二电压未处于安全电压范围内，电压监控子电路切断子板中的负载回路以为子板提供保护机制。

可选地，第二芯片为TL431芯片，在本申请提供的第二芯片为TL431。

可选地，电压监控子电路包括：第一电阻单元，包括至少一个电阻；第二电阻单元，一端与电压监控子电路电连接，另一端与第一电阻单元串联，第二电阻单元至少包括一个电阻；第二芯片，一端连接在第一电阻单元与第二电阻单元之间的支路上；开关单元，一端与第二芯片的输出端电连接，另一端与负载子电路电连接。

上述地，图4为本申请实施例提供的第二电路板30(子板)的示意图，其中，电压监控子电路设置在子板中，电压监控子电路包括第二芯片、第一电阻单元、第二电阻单元和开关单元，如图所示，U60/TL431为第二芯片，R5为第一电阻单元，R270和R271共同组成第二电阻单元，第二电阻单元一端与第一电阻单元连接，另一端与电压监控子电路连接，开关单元包括Q21和Q20，优选地，第一开关或者第二开关中至少包括一个MOS管。

可选地，第二芯片包括第三引脚，第三引脚连接在第一电阻单元与第二电阻单元之间的支路上，第二芯片用于获取第三电压并判断第三电压是否大于阈值电压，在第三电压大于阈值电压的情况下，第二芯片的输出端向开关单元发出控制信号，开关单元在接收到控制信号后关断。

可选地，开关单元包括：第一开关，一端与第二芯片的输出端连接，用于接收控制信号并在接收到控制信号后关断；第二开关，一端与第一开关的输出端连接，另一端与负载子电路连接，用于在检测到第一开关关断后关断。

具体地，如图4中所示，第二芯片的2引脚连接在第一电阻单元与第二电阻单元之间，本实施例中，通过电压监控子电路监测主板为子板提供的低电压是否处于电压安全范围内的具体监测方法为：第二芯片通过2引脚获取输入负载电路的电压，第二芯片并判断2引脚的第三电压是否大于阈值电压，如果第三电压未大于阈值电压，则子板电路正常工作，如果第三电压大于阈值电压，则电压监控子电路通过开关单元控制子板的负载电路关断，以保护系统。

上述地，开关单元包括第一开关和第二开关，在第三电压大于阈值电压的情况下，第二芯片发出过控信号，Q21接收到过控信号后关断进而控制与之连接的Q20关断以切断负载子电路。

需要说明的是，电压监控子电路可用在高电压输入侧，实现对大电压大电流的通断控制，也可用在低电压输入端(如3.3V)，解决低电压简单元器件不易控制的问题。电路通过调整R5和R270、R271的阻值，即可控制电压保护的阈值电压(监测的2引脚的阻值，TL431监控的阻值就会变化)，通过U60(TL431)的通断进而控制Q21的导通与否，从而控制Q20的导通与否。

在本申请提供的实施例中，系统主板的输入电源为12V，在12V输入端可加入TL431所组成的电压监控电路，实现对输入电压的监测，保护后极负载，此电路还可灵活的设计保护阈值电压，例如输入电压不是常规电压等级(8V、10V)。若对子板的稳定性要求较高，也可相应的加在子板中，保证子板的输入电压稳定。

保护子板的另一种方法是在子板系统中加入降压电路，而不直接使用主板提供的电源，如：子板应用的电压为3.3V，那么可将主板的5V或者12V电压引至子板，进行降压为3.3V之后再使用，电压转换对3.3V电压有一定稳压作用。

一般不会使用I2C和SPI进行板间通讯，但对于一些特殊的，传输速率较慢或者严格把控设计成本的系统，若能保护传输数据相对稳定也是可以使用的，上图中的方法就是将主控MCU发出的I2C协议的电平进行升压至5V甚至更高电压等级，这样在板间传输的过程中即可尽可能的减少传输过程中数据线被影响的可能。

可选地，第二电路板30还包括：预设开关，一端与电压监控子电路连接，在预设开关闭合的情况下，电压监控子电路不工作，在预设开关关断的情况下，电压监控子电路工作。

上述地，如图4中所示，还可以通过子板中的预设开关来控制系统断电，其中，预设开关为SW3，当SW3拨至1脚时Q20一直关断，进而控制整个系统断电。

通过上述控制电路，解决了跨板供电电压大幅波动问题，同时较好的解决了I2C和SPI跨板传输不稳定问题，针对板间有I2C和SPI的跨板系统，设计员不用再考虑，子板的I2C协议数据通过转换为USART等协议之后再进行板间通讯，降低了软件研发时间。可直接通过升高I2C协议的电平标准，使数据传输相对更稳定可靠。

上述地，每种协议的电平标准可根据具体的项目及设备工作环境进行自定义。

通过在子板和主板中加入过压保护电路，子板的供电电源可直接引用主板的现有电源，而不同担心电源远距离跨板传输引入干扰，对子板产生严重影响。

同时，电压监控的保护电压值可通过硬件电路根据具体情况自由调整，以适应不同的电压等级。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种控制电路，其特征在于，包括：

第一电路板，用于输出第一电压；

电压转换电路，与所述第一电路板电连接，所述电压转换电路用于将所述第一电路板输出的所述第一电压转换为第二电压，其中，所述第二电压小于所述第一电压；

第二电路板，与所述电压转换电路电连接，所述第二电路板用于接收所述第二电压并基于所述第二电压工作。

2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述电压转换电路包括：

第一芯片，包括第一引脚和第二引脚，所述第一引脚与所述第一电路板电连接，所述第二引脚与所述第二电路板电连接。

3.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述第二电路板包括：

电压监控子电路，与所述电压转换电路电连接，所述电压监控子电路用于判断所述第二电压是否处于预设电压范围内；

负载子电路，与所述电压监控子电路电连接，在所述第二电压未处于所述预设电压范围内的情况下，所述电压监控子电路控制所述负载子电路不工作。

4.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述电压监控子电路包括：

第一电阻单元，包括至少一个电阻；

第二电阻单元，一端与所述电压监控子电路电连接，另一端与所述第一电阻单元串联，所述第二电阻单元至少包括一个电阻；

第二芯片，一端连接在所述第一电阻单元与所述第二电阻单元之间的支路上；

开关单元，一端与所述第二芯片的输出端电连接，另一端与所述负载子电路电连接。

5.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于，所述第二芯片包括第三引脚，所述第三引脚连接在所述第一电阻单元与所述第二电阻单元之间的支路上，所述第二芯片用于获取第三电压并判断所述第三电压是否大于阈值电压，在所述第三电压大于所述阈值电压的情况下，所述第二芯片的输出端向所述开关单元发出控制信号，所述开关单元在接收到所述控制信号后关断。

6.根据权利要求5所述的控制电路，其特征在于，所述第二芯片为TL431芯片。

7.根据权利要求5所述的控制电路，其特征在于，所述开关单元包括：

第一开关，一端与所述第二芯片的输出端连接，用于接收所述控制信号并在接收到所述控制信号后关断；

第二开关，一端与所述第一开关的输出端连接，另一端与所述负载子电路连接，用于在检测到所述第一开关关断后关断。

8.根据权利要求7所述的控制电路，其特征在于，所述第一开关或者所述第二开关中至少包括一个MOS管。

9.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述第二电路板还包括：

预设开关，一端与所述电压监控子电路连接，在所述预设开关闭合的情况下，所述电压监控子电路不工作，在所述预设开关关断的情况下，所述电压监控子电路工作。

10.一种电子设备，包括控制电路，其特征在于，所述控制电路为权利要求1至9中的任一项所述的控制电路。

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