CN117060333B - 一种主板保护电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主板保护电路及方法，涉及主板技术领域，包括电压检测控制模块，用于对电源模块接入的电能进行电压并根据设定的过压阈值进行过压判断；双定时控制模块，用于定时和延时控制备用供电模块的放电与延时控制供电控制模块的断电；供电控制模块，用于电能传输控制；智能控制模块，用于信号接收和模块控制；辅助供电模块，用于存储和辅助升压放电工作；备用供电模块，用于存储和备用供电，并与辅助供电模块进行互补放电控制；主板模块，用于与主板电源端连接。本发明主板保护电路在出现浪涌电压时，进行断电保护并由辅助供电模块进行不间断辅助供电，过压时，备用供电模块配合辅助供电模块进行互补供电，过压消失后，延时恢复供电。

Description

一种主板保护电路及方法

技术领域

本发明涉及主板技术领域，具体是一种主板保护电路及方法。

背景技术

主板是硬件系统的核心，也是终端设备内面积最大的一块印刷电路板。主板的主要功能是传输各种电子信号，另外，主板上会安装芯片负责处理数据，为避免由于供电电源波动带来的浪涌电压和过电压影响，现有的主板会采用电源切换的方式，在出现浪涌和过电压时进行电源切换保护，同时确保主板的使用效率，但是在出现浪涌电压时，由于电压波动短暂，导致需频繁进行开关切换控制，降低保护电路使用寿命，并且频繁的电源切换，容易出现短暂的压降，造成主板故障，因此有待改进。

发明内容

本发明实施例提供一种主板保护电路及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

依据本发明实施例中的第一方面，提供一种主板保护电路，该主板保护电路包括：电源模块、电压检测控制模块、双定时控制模块、供电控制模块、智能控制模块、辅助供电模块、备用供电模块和主板模块；

所述电源模块，用于接入电能；

所述电压检测控制模块，与所述电源模块连接，用于对电源模块接入的电能进行电压采样，用于设定过压阈值并比较过压阈值与采样的电压信号的大小，在采样的电压信号大于过压阈值时，输出第一控制信号；

所述双定时控制模块，与所述电压检测控制模块和电源模块连接，用于通过电能控制电路接收第一控制信号并控制电能的传输，用于通过第一定时电路接收电能控制电路传输的电能，用于通过第一定时电路定时输出高电平的第二控制信号，用于通过第二控制信号控制第二定时电路延时输出第三控制信号；

所述供电控制模块，与所述电源模块、电压检测控制模块和双定时控制模块连接，用于通过供电控制电路进行电能传输控制并在接收第一控制信号和第三控制信号时，进行断电保护；

所述智能控制模块，与所述电压检测控制模块、双定时控制模块、辅助供电模块和备用供电模块连接，用于接收第二控制信号和第一控制信号，用于接收备用供电模块采样的电量信号并输出第一脉冲信号控制备用供电模块的储能工作，用于输出第二脉冲信号并控制辅助供电控制模块的升压工作；

所述辅助供电模块，与所述供电控制模块连接，用于通过储能电容器电路对输入的电能进行存储，对存储的电能进行辅助放电工作，用于通过电压调节电路对输入的电能进行传输工作，用于在电压调节电路接收到第二脉冲信号时，进行电压调节工作；

所述备用供电模块，与所述辅助供电模块和双定时控制模块连接，用于通过备用供电电路接收第一脉冲信号并对输入的电能进行存储，用于对存储的电能电量进行采样并将采样的电量信号传输给智能控制模块，用于通过备用供电电路接收第三控制信号并配合辅助供电模块进行放电工作；

所述主板模块，与所述辅助供电模块和备用供电模块连接，用于电能传输并与主板电源端连接。

依据本发明实施例中的第二方面，提供一种主板保护方法，该方法包括：

基于电压检测控制模块设定的过压阈值判断电源模块提供的电能过压并输出过压信号；

基于过压信号控制供电控制模块进行供电控制，控制双定时控制模块进行定时工作；

基于双定时控制模块控制备用供电模块的延时供电工作和供电控制模块的断电工作；

由智能控制模块完成备用供电模块和辅助电能控制模块与电源模块的电能切换保护工作，完成备用供电模块和辅助电能控制模块的互补供电工作，并为主板模块供电。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明主板保护电路通过电压检测控制模块进行过压判断，以便过压时控制供电控制模块进行断电，同时由双定时控制模块进行定时工作，如果为浪涌电压，则无法满足双定时控制模块的定时条件，继而导致供电控制模块进行断电保护，并由智能控制模块控制辅助供电模块进行不间断升压辅助供电控制，避免开关闭合导致的压降发生，避免主板的损坏，如果过压时长满足双定时控制模块的定时条件，将控制备用电源模块进行备用供电，此时备用供电模块将配合辅助供电模块进行互补供电，提高带载能力，并在电源模块过压消失后，延时控制供电控制模块的电能传输工作，避免输入到主板的电压出现跳变。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明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的一些实施例，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为本发明实例提供的一种主板保护电路的原理方框示意图。

图2为本发明实例提供的一种主板保护电路的电路图。

图3为本发明实例提供的双定时控制模块的连接电路图。

图4为本发明实例提供的一种主板保护方法的流程图。

具体实施方式

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，都属于本发明保护的范围。

在一个实施例中，请参阅图1，一种主板保护电路包括：电源模块1、电压检测控制模块2、双定时控制模块3、供电控制模块4、智能控制模块5、辅助供电模块6、备用供电模块7和主板模块8；

具体地，电源模块1，用于接入电能；

电压检测控制模块2，与所述电源模块1连接，用于对电源模块1接入的电能进行电压采样，用于设定过压阈值并比较过压阈值与采样的电压信号的大小，在采样的电压信号大于过压阈值时，输出第一控制信号；

双定时控制模块3，与所述电压检测控制模块2和电源模块1连接，用于通过电能控制电路接收第一控制信号并控制电能的传输，用于通过第一定时电路接收电能控制电路传输的电能，用于通过第一定时电路定时输出高电平的第二控制信号，用于通过第二控制信号控制第二定时电路延时输出第三控制信号；

供电控制模块4，与所述电源模块1、电压检测控制模块2和双定时控制模块3连接，用于通过供电控制电路进行电能传输控制并在接收第一控制信号和第三控制信号时，进行断电保护；

智能控制模块5，与所述电压检测控制模块2、双定时控制模块3、辅助供电模块6和备用供电模块7连接，用于接收第二控制信号和第一控制信号，用于接收备用供电模块7采样的电量信号并输出第一脉冲信号控制备用供电模块7的储能工作，用于输出第二脉冲信号并控制辅助供电控制模块4的升压工作；

辅助供电模块6，与所述供电控制模块4连接，用于通过储能电容器电路对输入的电能进行存储，对存储的电能进行辅助放电工作，用于通过电压调节电路对输入的电能进行传输工作，用于在电压调节电路接收到第二脉冲信号时，进行电压调节工作；

备用供电模块7，与所述辅助供电模块6和双定时控制模块3连接，用于通过备用供电电路接收第一脉冲信号并对输入的电能进行存储，用于对存储的电能电量进行采样并将采样的电量信号传输给智能控制模块5，用于通过备用供电电路接收第三控制信号并配合辅助供电模块6进行放电工作；

主板模块8，与所述辅助供电模块6和备用供电模块7连接，用于电能传输并与主板电源端连接。

在具体实施例中，上述电源模块1可采用电源接口电路，与供电电源进行连接；上述电压检测控制模块2可采用电压采样电路和过压控制电路，由电压采样电路进行电压采样，再由过压控制电路设定过压阈值并判断采样的电压信号与过压阈值的大小关系；上述双定时控制模块3可采用电能控制电路、第一定时电路和第二定时电路组成的双定时控制电路，由电能控制电路为第一定时电路和第二定时电路供电，由第一定时电路在通电后输出一段时间的低电平信号，一段时间后持续输出高电平信号，同时第一定时电路输出高电平信号后触发第二定时电路开始输出第三控制信号并延时输出第三控制信号；上述供电控制模块4可采用功率管等组成的供电控制电路，完成的电能传输和断电保护工作；上述智能控制模块5可采用微控制电路，集成了运算器、控制器、存储器以及输入输出器等诸多部件，实现信号的处理、数据存储、模块控制、定时控制等功能；上述辅助供电模块6可采用储能电容器电路和电压调节电路组成，由储能电容器电路进行电能存储和释放，由电压调节电路进行电能传输和升压处理；上述备用供电模块7可采用备用供电电路，可进行电能存储、备用供电和电量检测；上述主板模块8可采用主板电源接口，与主板电源端连接。

在另一个实施例中，请参阅图1、图2、图3和图4，电源模块1包括供电接口和第一电容C1；所述电压检测控制模块2包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一比较器A1、第一阈值装置和第一二极管D1；所述智能控制模块5包括第一控制器U1；

具体地，供电接口的第一端连接第一电容C1的一端并通过第一电阻R1连接第一比较器A1的同相端和第二电阻R2的一端，第一比较器A1的反相端连接第一阈值装置，第一比较器A1的输出端连接第一控制器U1的第一IO端和第一二极管D1的阳极，第一二极管D1的阴极连接所述供电控制模块4，第一电容C1的另一端、第二电阻R2的另一端和供电接口的第二端均接地。

在具体实施例中，上述第一电阻R1和第二电阻R2组成电压采样电路；上述第一比较器A1可选用LM397比较器，配合第一阈值装置和第一二极管D1组成过压控制电路，其中第一阈值装置提供过压阈值；上述第一控制器U1可选用STM32单片机，在此不做赘述。

进一步地，供电控制模块4包括第三电阻R3、第一功率管Q1和第一开关管VT1；

具体地，第一功率管Q1的漏极连接所述供电接口的第一端并通过第三电阻R3连接第一功率管Q1的栅极和第一开关管VT1的集电极，第一开关管VT1的发射极接地，第一开关管VT1的基极连接所述第一二极管D1的阴极，第一功率管Q1的源极连接所述辅助供电模块6。

在具体实施例中，上述第一功率管Q1可选用NPN型三极管，由第三电阻R3控制导通，由第一开关管VT1控制截止，其中第一开关管VT1可选用NPN型三极管。

进一步地，辅助供电模块6包括第二电容C2、第三电容C3、第一电感L1、第二二极管D2和第三功率管D3；所述主板模块8包括第四电容C4和主板电源接口；

具体地，第二电容C2的一端连接第三电容C3的第一端、第一电感L1的一端和第一功率管Q1的源极，第一电感L1的另一端连接第三功率管D3的漏极和第二二极管D2的阳极，第二二极管D2的阴极连接第四电容C4的第一端和主板电源接口的第一端，第二电容C2的另一端、第三电容C3的第二端、第三功率管D3的源极、第四电容C4的第二端和主板电源接口的第二端均接地，第三功率管D3的栅极连接第一控制器U1的第四IO端。

在具体实施例中，上述第二电容C2和第三电容C3均可选用存储电容器，可进行电能存储和电能释放工作；上述第一电感L1和第二二极管D2可进行电能传输工作，同时第一电感L1可配合第三功率管D3完成储能工作，其中第三功率管D3可选用N沟道增强型MOS管。

进一步地，备用供电模块7包括第二功率管Q2、第四功率管Q4、第四电阻R4、第五电阻R5、备用电源和第一稳压管VD1；

具体地，第二功率管Q2的漏极连接所述第三电容C3的第一端，第二功率管Q2的源极连接备用电源的第一端、第一稳压管VD1的阴极和第四功率管Q4的漏极并通过第四电阻R4连接第一控制器U1的第三IO端和第五电阻R5的一端，第二功率管Q2的栅极连接第一控制器U1的第二IO端，第一稳压管VD1的阳极、第五电阻R5的另一端和备用电源的第二端均接地，第四功率管Q4的源极连接主板电源接口的第一端，第四功率管Q4的栅极连接双定时控制模块3。

在具体实施例中，上述第二功率管Q2、第四功率管Q4均可选用N沟道增强型MOS管，并且第二功率管Q2和第四功率管Q4均具有寄生二极管，且第二功率管Q2进行充电控制，第四功率管Q4进行放电控制；上述第四电阻R4和第五电阻R5进行电量检测。

进一步地，双定时控制模块3包括第六电阻R6、第五功率管Q5、第二开关管VT2、第五电容C5、第三二极管D3、第七电阻R7、第一定时器U2、第六电容C6、第八电阻R8；

具体地，第五功率管Q5的源极连接供电接口的第一端并通过第六电阻R6连接第五功率管Q5的栅极和第二开关管VT2的集电极，第二开关管VT2的基极连接第一比较器A1的输出端，第五功率管Q5的漏极连接第一定时器U2的第四端和第八端并通过第五电容C5连接第三二极管D3的阴极、第七电阻R7的一端、第一定时器U2的第二端和第六端，第一定时器U2的第三端连接第八电阻R8的第一端，第八电阻R8的第二端连接第一控制器U1的第五IO端，第一定时器U2的第五端通过第六电容C6连接第一定时器U2的第一端、第七电阻R7的另一端、第三二极管D3的阳极、第二开关管VT2的发射极和地端。

在具体实施例中，上述第五功率管Q5可选用P沟道增强型MOS管配合第六电阻R6和第二开关管VT2组成电能控制电路，其中第二开关管VT2可选用NPN型三极管；上述第一定时器U2可选用NE555芯片，配合第五电容C5、第三二极管D3、第七电阻R7、第六电容C6和第八电阻R8组成第一定时电路。

进一步地，双定时控制模块3还包括第三开关管VT3、第七电容C7、第四二极管D4和第九电阻R9；

具体地，第三开关管VT3的基极连接第八电阻R8的第二端，第三开关管VT3的发射极连接第四二极管D4的阳极、第九电阻R9的一端和第四功率管Q4的栅极并通过第七电容C7连接第九电阻R9的另一端和地端，第四二极管D4的阴极连接第一开关管VT1的基极，第三开关管VT3的集电极连接第五功率管Q5的漏极。

在具体实施例中，上述第三开关管VT3可选用NPN型三极管，配合第七电容C7、第九电阻R9和第四二极管D4组成第二定时电路。

进一步地，本发明可选实施例提供的主板保护方法，应用于如上所述的主板保护电路，所述方法包括：

步骤10，基于电压检测控制模块设定的过压阈值判断电源模块提供的电能过压并输出过压信号；

步骤20，基于过压信号控制供电控制模块进行供电控制，控制双定时控制模块进行定时工作；

步骤30，基于双定时控制模块控制备用供电模块的延时供电工作和供电控制模块的断电工作；

步骤40，由智能控制模块完成备用供电模块和辅助电能控制模块与电源模块的电能切换保护工作，完成备用供电模块和辅助电能控制模块的互补供电工作，并为主板模块供电。

本发明一种主板保护电路中，由供电接口接入电能，由第一功率管Q1、第一电感L1和第二电感进行电能传输，并将电能传输给主板电源接口，同时第二电容C2和第三电容C3进行储能，并在存储的电能电压与供电接口接入的电能电压相同时，将保持稳定，同时由第一电阻R1和第二电阻R2进行电压采样，第一比较器A1配合第一阈值装置进行过压判断，当发生过压时，第一比较器A1将控制第一开关管VT1导通，使得第一功率管Q1截止，此时将由第二电容C2和第三电容C3进行短暂供电，并由第一电感L1和第二二极管D2传输给主板电源接口，确保主板电源接口的不间断供电，同时开关断开导致的电压降低现象，并且第一比较器A1将控制第二开关管VT2导通，第五功率管Q5导通，第一定时器U2开始工作并输出低电平信号，在第一定时器U2输出低电平期间，如果过压消失，第一功率管Q1将持续导通，如果过压未消失并在在一段时间后，第一定时器U2持续输出高电平信号，控制第三开关管VT3导通，第七电容C7储能，并保持第一功率管Q1的截止，第四功率管Q4的导通，使得备用电源为主板电源接口供电，同时备用电源将通过第二功率管Q2的寄生二极管将电能传输给第二电容C2和第三电容C3，并调节第三功率管D3的导通程度，配合第一电感L1和第二二极管D2与备用电源进行互补供电，提高供电电流，在过压消失后，第一定时器U2将停止工作，此时第七电容C7将延时控制第一开关管VT1和第四功率管Q4导通，直到延时结束，第一功率管Q1将重新导通并进行电能传输控制，避免电压跳变对主板带来的危害。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

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 (4)

1.一种主板保护电路，其特征在于，

该主板保护电路包括：电源模块、电压检测控制模块、双定时控制模块、供电控制模块、智能控制模块、辅助供电模块、备用供电模块和主板模块；

所述电源模块，用于接入电能；

所述电压检测控制模块，与所述电源模块连接，用于对电源模块接入的电能进行电压采样，用于设定过压阈值并比较过压阈值与采样的电压信号的大小，在采样的电压信号大于过压阈值时，输出第一控制信号；

所述双定时控制模块，与所述电压检测控制模块和电源模块连接，用于通过电能控制电路接收第一控制信号并控制电能的传输，用于通过第一定时电路接收电能控制电路传输的电能，用于通过第一定时电路定时输出高电平的第二控制信号，用于通过第二控制信号控制第二定时电路延时输出第三控制信号；

所述供电控制模块，与所述电源模块、电压检测控制模块和双定时控制模块连接，用于通过供电控制电路进行电能传输控制并在接收第一控制信号和第三控制信号时，进行断电保护；

所述智能控制模块，与所述电压检测控制模块、双定时控制模块、辅助供电模块和备用供电模块连接，用于接收第二控制信号和第一控制信号，用于接收备用供电模块采样的电量信号并输出第一脉冲信号控制备用供电模块的储能工作，用于输出第二脉冲信号并控制辅助供电控制模块的升压工作；

所述辅助供电模块，与所述供电控制模块连接，用于通过储能电容器电路对输入的电能进行存储，对存储的电能进行辅助放电工作，用于通过电压调节电路对输入的电能进行传输工作，用于在电压调节电路接收到第二脉冲信号时，进行电压调节工作；

所述备用供电模块，与所述辅助供电模块和双定时控制模块连接，用于通过备用供电电路接收第一脉冲信号并对输入的电能进行存储，用于对存储的电能电量进行采样并将采样的电量信号传输给智能控制模块，用于通过备用供电电路接收第三控制信号并配合辅助供电模块进行放电工作；

所述主板模块，与所述辅助供电模块和备用供电模块连接，用于电能传输并与主板电源端连接；

所述电源模块包括供电接口和第一电容；所述电压检测控制模块包括第一电阻、第二电阻、第一比较器、第一阈值装置和第一二极管；所述智能控制模块包括第一控制器；

所述供电接口的第一端连接第一电容的一端并通过第一电阻连接第一比较器的同相端和第二电阻的一端，第一比较器的反相端连接第一阈值装置，第一比较器的输出端连接第一控制器的第一IO端和第一二极管的阳极，第一二极管的阴极连接所述供电控制模块，第一电容的另一端、第二电阻的另一端和供电接口的第二端均接地；

所述供电控制模块包括第三电阻、第一功率管和第一开关管；

所述第一功率管的漏极连接所述供电接口的第一端并通过第三电阻连接第一功率管的栅极和第一开关管的集电极，第一开关管的发射极接地，第一开关管的基极连接所述第一二极管的阴极，第一功率管的源极连接所述辅助供电模块；

所述辅助供电模块包括第二电容、第三电容、第一电感、第二二极管和第三功率管；所述主板模块包括第四电容和主板电源接口；

所述第二电容的一端连接第三电容的第一端、第一电感的一端和第一功率管的源极，第一电感的另一端连接第三功率管的漏极和第二二极管的阳极，第二二极管的阴极连接第四电容的第一端和主板电源接口的第一端，第二电容的另一端、第三电容的第二端、第三功率管的源极、第四电容的第二端和主板电源接口的第二端均接地，第三功率管的栅极连接第一控制器的第四IO端；

所述备用供电模块包括第二功率管、第四功率管、第四电阻、第五电阻、备用电源和第一稳压管；

所述第二功率管的漏极连接所述第三电容的第一端，第二功率管的源极连接备用电源的第一端、第一稳压管的阴极和第四功率管的漏极并通过第四电阻连接第一控制器的第三IO端和第五电阻的一端，第二功率管的栅极连接第一控制器的第二IO端，第一稳压管的阳极、第五电阻的另一端和备用电源的第二端均接地，第四功率管的源极连接主板电源接口的第一端，第四功率管的栅极连接双定时控制模块。

2.根据权利要求1所述的一种主板保护电路，其特征在于，所述双定时控制模块包括第六电阻、第五功率管、第二开关管、第五电容、第三二极管、第七电阻、第一定时器、第六电容、第八电阻；

所述第五功率管的源极连接供电接口的第一端并通过第六电阻连接第五功率管的栅极和第二开关管的集电极，第二开关管的基极连接第一比较器的输出端，第五功率管的漏极连接第一定时器的第四端和第八端并通过第五电容连接第三二极管的阴极、第七电阻的一端、第一定时器的第二端和第六端，第一定时器的第三端连接第八电阻的第一端，第八电阻的第二端连接第一控制器的第五IO端，第一定时器的第五端通过第六电容连接第一定时器的第一端、第七电阻的另一端、第三二极管的阳极、第二开关管的发射极和地端。

3.根据权利要求2所述的一种主板保护电路，其特征在于，所述双定时控制模块还包括第三开关管、第七电容、第四二极管和第九电阻；

所述第三开关管的基极连接第八电阻的第二端，第三开关管的发射极连接第四二极管的阳极、第九电阻的一端和第四功率管的栅极并通过第七电容连接第九电阻的另一端和地端，第四二极管的阴极连接第一开关管的基极，第三开关管的集电极连接第五功率管的漏极。

4.一种主板保护方法，应用于如权利要求1-3中任一项权利要求所述的主板保护电路，其特征在于，所述方法包括：

基于电压检测控制模块设定的过压阈值判断电源模块提供的电能过压并输出过压信号；

基于过压信号控制供电控制模块进行供电控制，控制双定时控制模块进行定时工作；

基于双定时控制模块控制备用供电模块的延时供电工作和供电控制模块的断电工作；

由智能控制模块完成备用供电模块和辅助电能控制模块与电源模块的电能切换保护工作，完成备用供电模块和辅助电能控制模块的互补供电工作，并为主板模块供电。