CN114442715A - 一种28v或开路的离散量输出电路 - Google Patents

一种28v或开路的离散量输出电路 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种28V或开路的离散量输出电路，离散量输出电路包括FPGA、总线驱动器、反相器、达林顿管、上拉电阻R1、配电点、NMOS管，离散量输出电路用于FPGA上电且逻辑运算加载完成前向被控产品输出开路，或所FPGA异常断电后向被控产品输出28V。本发明设计的28V或开路的离散量输出电路，在产品上电运算逻辑加载直至逻辑未运行前向被控产品输出初始态；在产品出现断电或其他异常情况时，向被控产品输出安全态，以提高的适应性增强了机载机电系统的安全性和可靠性。

Description

一种28V或开路的离散量输出电路
技术领域
本发明属于机载计算机领域，涉及电路设计技术，具体为一种28V或开路的离散量输出电路，其适用于机载机电系统要求产品(机载成品远程接口单元产品)的初始态与安全态的离散量输出状态不一致的情况。
背景技术
机载机电系统中，常涉及电磁阀、组合阀等多种阀门以及泵的控制，阀门/泵的连通、断开、动作的控制，通常采用机载成品远程接口单元产品(下述简称为产品)输出28V或输出开路控制的。
目前，产品对阀/泵控制的中，产品在初始态与安全态两种情况下输出状态是一致的，即产品的初始态与安全态均设计为开路，或初始态与安全态均设计为28V，当产品输出开路时，阀/泵不动作或者关闭，当产品输出28V时，阀/泵动作或打开。上述控制方式存在以下问题：若产品的初始态与安全态均设计为开路，则无法保证系统安全性；若产品的初始态与安全态均设计为28V，则在产品上电过程中会出现短时输出28V，造成阀/泵短时打开与关闭过程，一方面影响阀/泵的寿命，另一方面对于系统特别是燃油系统来说存在串油等现象，严重影响机载机电系统的安全性。
发明内容
本发明为适应提升机载计算机的适应性和安全性，提供了一种产品向被控产品输出的初始态与安全态的状态不一致的28V或开路的离散量输出电路。
实现发明目的的技术方案如下：一种28V或开路的离散量输出电路，离散量输出电路包括FPGA，FPGA的IO输出端连接至总线驱动器的IO输入端，且FPGA的DONE信号输出端经反相器与总线驱动器的使能端电连接。
其中，总线驱动器的IO输出端连接至达林顿管的输入端，且总线驱动器的IO输出端与达林顿管的输入端之间还并联有上拉电阻R1。达林顿管的OUT端连接至电流控制器的UVEN端，电流控制器的GATE端连接至NMOS管的栅极，且电流控制器的OUT端还分别与被控产品输入端、地线、NMOS管的源极电连接。
其中，离散量输出电路还包括配电点，所述配电点分别与所述电流控制器的UVEN端、所述NMOS管的漏极电连接。
离散量输出电路用于FPGA上电且逻辑运算加载完成前向被控产品输出开路，或所FPGA异常断电后向被控产品输出28V。
本发明通过设计28V或开路的离散量输出电路，在产品上电运算逻辑加载直至逻辑未运行前向被控产品输出开路(即初始态)；在产品有电且逻辑加载完成正常工作时，根据机载机电系统的控制信号向被控产品输出(即正常工作状态)；在产品出现断电或其他异常情况时，向被控产品输出28V(即安全态)，以提高的适应性增强了机载机电系统的安全性和可靠性。
作为对上述配电点的改进，上述配电点为28V配电点，且28V配电点与电流控制器的UVEN端之间还设有分压电阻R2。
更进一步的，上述分压电阻R2用于对28V配电点进行1：1分压，使电流控制器的UVEN端接收的电压为14V。
作为对上述配电点的改进，上述配电点与NMOS管的漏极之间还设有采样电阻R4，采样电阻R4的一端与电流控制器的VCC端电连接，另一端电流控制器的SENSE端电连接。
作为对上述离散量输出电路的改进，为了避免外部电压回灌的问题，在被控产品的输入端还设有二极管。
作为对上述离散量输出电路的改进，上拉电阻R1用于将总线驱动器的IO输出端的电压上拉至5V。
作为对上述离散量输出电路的改进，达林顿管的OUT端与电流控制器的UVEN端还经电阻R3与地线连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的28V或开路的离散量输出电路，通过FPGA、反向器、总线驱动器、达林顿管、电流控制器分时控制NMOS管的导通状态，实现在产品自身有电且逻辑未工作时，向被控产品输出开路(初始态)；在产品自身有电且逻辑运行时，根据系统的控制信号向被控产品输出(正常工作状态)；在产品自身断电或出现其他异常情况时向被控产品输出28V(安全态)，以提高的适应性增强了机载机电系统的安全性和可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为具体实施方式中28V或开路的离散量输出电路的电路示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
本具体实施方式首先对被控产品的初始态、工作态、安全态进行说明，其中，初始态是指在产品(即FPGA有电时)刚上电直至逻辑加载完成前，即软件还未运行时，要求向被控产品输出开路的状态，以避免出现阀/泵短暂打开与关闭而造成的系统串油或影响寿命的问题。工作态是指产品的逻辑加载完后进入软件开始运行后，根据机载机电系统的控制信号向被控产品输出的状态；安全态是指在产品出现断电或其他异常情况时，要求向被控产品输出28V的状态，以确保被控产品正常运行。
根据上述控制要求，本具体实施方式公开了一种28V或开路的离散量输出电路，离散量输出电路用于产品上电(即FPGA有电)且逻辑运算加载完成前向被控产品输出开路，或产品异常断电后向被控产品输出28V，图1为本具体实施方式提供的28V或开路的离散量输出电路的电路示意图。
如图1所示，28V或开路的离散量输出电路包括FPGA，FPGA的IO输出端连接至总线驱动器的IO输入端，且FPGA的DONE信号输出端经反相器与总线驱动器的使能端电连接。总线驱动器的IO输出端连接至达林顿管的输入端，且总线驱动器的IO输出端与达林顿管的输入端之间还并联有上拉电阻R1。达林顿管的OUT端连接至电流控制器的UVEN端，电流控制器的GATE端连接至NMOS管的栅极(G极)，且电流控制器的OUT端还分别与被控产品输入端、地线、NMOS管的源极(S极)电连接。
在产品刚上电且进入逻辑进入加载过程(约300ms)时，此时FPGA输出的DONE信号为低电平，经反相器取反后变为高电平，此时总线驱动器的使能端接收的信号为高电平，总线驱动器的使能端不能使，总线驱动器的输出端为高阻态，其输出状态根据上拉电阻R1的上下拉状态确定。在本具体实施方式中，上拉电阻R1的电阻值选择为1K，通过上拉电阻R1将达林顿管的输入端的电压上拉至5V，此时由于总线驱动器输出端通过上拉电阻R1上拉到5V，总线驱动器的输出状态为高电平，因此达林顿管输出接地，进而将电流控制器的控制端的UVEN端强行接地，使得NMOS管不导通，向被控产品输出开路，即产品的初始态输出为开路。
在本具体实施方式中，当产品的运算逻辑加载完后，产品即进入正常工作状态，此时FPGA的DONE信号变为高电平，DONE信号输出端输出的DONE信号经过反向器取反后变为低电平，总线驱动器的使能端为低电平，总线驱动器的状态为使能，此时总线驱动器的输出端状态由FPGA的IO输出端的状态决定。产品向被控产品输出的状态根据机载机电系统的控制要求决定，例如：FPGA的IO输出端输出控制信号28VK＿CTRL输出高电平或者低电平，控制达林顿管输出接地或者开路，进而控制电流控制器的UVEN(控制端)端为低电平或者高电平，最终控制NMOS管输出开路或者接通，实现产品的正常控制输出需求。
当产品自身断电或出现其他异常情况时，FPGA断电使得达林顿管截止，输出开路。为了确保被控产品能够正常工作，对上述离散量输出电路进行改进，如图1所示增加了在配电点，配电点分别与电流控制器的UVEN端、NMOS管的漏极(D极)电连接。
作为对上述配电点的改进，上述配电点与NMOS管的漏极(D极)之间还设有采样电阻R4，采样电阻R4的一端与电流控制器的VCC端电连接，另一端电流控制器的SENSE端电连接。通过电流控制器获取采样电阻R4两端的电压，并根据采样电阻R4的电阻值计算配电点向NMOS管输出的电流值。
在本具体实施方式中，上述配电点选用28V配电点，且28V配电点与电流控制器的UVEN端之间还设有分压电阻R2。更进一步的，上述分压电阻R2用于对28V配电点进行1：1分压，使电流控制器的UVEN端接收的电压为14V。此时由于电流控制器由28V配电点供电，电流控制器仍然可以工作，配电点28V经过分压电阻R2进行1：1分压后接到了电流控制器的UVEN(控制端)端，其电平为高电平，使得NMOS管导通，实现当产品断电或其他异常情况时，也能保证向被控产品输出的输出状态为28V，满足产品安全态的要求。
作为对上述离散量输出电路的改进，为了避免外部电压回灌的问题，如如图1所示，在被控产品的输入端还设有二极管。
作为对上述离散量输出电路的改进，达林顿管的OUT端与电流控制器的UVEN端还经电阻R3与地线连接。
本发明通过设计28V或开路的离散量输出电路，在产品上电且逻辑加载直至逻辑未工作前向被控产品输出开路(即初始态)；在逻辑加载完成正常工作时，根据机载机电系统的控制信号向被控产品输出(即正常工作状态)；在产品出现断电或其他异常情况时，向被控产品输出28V(即安全态)，以提高的适应性，增强了机载机电系统的安全性和可靠性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种28V或开路的离散量输出电路，其特征在于：离散量输出电路包括FPGA，所述FPGA的IO输出端连接至总线驱动器的IO输入端，且所述FPGA的DONE信号输出端经反相器与所述总线驱动器的使能端电连接；
所述总线驱动器的IO输出端连接至达林顿管的输入端，且所述总线驱动器的IO输出端与所述达林顿管的输入端之间还并联有上拉电阻R1；所述达林顿管的OUT端连接至电流控制器的UVEN端，所述电流控制器的GATE端连接至NMOS管的栅极，且所述电流控制器的OUT端还分别与被控产品输入端、地线、NMOS管的源极电连接；
离散量输出电路还包括配电点，所述配电点分别与所述电流控制器的UVEN端、所述NMOS管的漏极电连接；
离散量输出电路用于所述FPGA上电且逻辑运算加载完成前向被控产品输出开路，或所述FPGA异常断电后向被控产品输出28V。
2.根据权利要求1所述的离散量输出电路，其特征在于：所述配电点为28V配电点，且所述28V配电点与所述电流控制器的UVEN端之间还设有分压电阻R2。
3.根据权利要求2所述的离散量输出电路，其特征在于：所述分压电阻R2用于对所述28V配电点进行1：1分压，使所述电流控制器的UVEN端接收的电压为14V。
4.根据权利要求1～3任一项所述的离散量输出电路，其特征在于：所述配电点与所述NMOS管的漏极之间还设有采样电阻R4，采样电阻R4的一端与所述电流控制器的VCC端电连接，另一端所述电流控制器的SENSE端电连接。
5.根据权利要求1所述的离散量输出电路，其特征在于：所述被控产品的输入端还设有二极管。
6.根据权利要求1所述的离散量输出电路，其特征在于：所述上拉电阻R1用于将所述总线驱动器的IO输出端的电压上拉至5V。
7.根据权利要求1所述的离散量输出电路，其特征在于：所述达林顿管的OUT端与所述电流控制器的UVEN端还经电阻R3与地线连接。
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