CN202275283U - 一种控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种控制电路，该控制电路控制信号输入接口电路、主处理器、驱动器、电源和安全备份处理控制电路，其中该安全备份处理控制电路包括主处理器失效告警电路、安全冗余电源控制电路、输入安全冗余电路和输出安全冗余电路。本实用新型相对于现有技术中普遍采用的双处理器实现模式，实现了系统成本的降低，增强了车身控制系统的抗干扰性与可靠性，增强了车辆的安全性，并最大程度上保证了司乘人员的安全。

Description

一种控制电路

技术领域

本发明涉及一种控制电路，尤其涉及一种用于机动车辆的车身控制系统中的控制电路。 

背景技术

当前，人们对机动车辆的司乘人员的安全需求日趋强烈。为此，越来越多的电子电器件应用于机动车辆内，为机动车辆提供越来越多功能的同时，也在客观上导致机动车辆性能的复杂和不稳定性。 

如图1所示，在汽车领域，最初的汽车负载控制系统包括信号输入接口电路、微处理器、驱动器和电源转换器。然而，这种系统的缺陷之一是系统的不稳定性，即当微处理器出现故障无法正常运行时，车灯、雨刷乃至于车锁等负载便无法正常工作，如此不仅增加了司乘人员的不便，而且在特定情况下可能对司乘人员的安全构成巨大隐患。 

如图2所示，为增加系统的安全冗余，实现在微处理器无法正常运行时汽车负载仍能正常工作，现有技术中普遍使用双处理器(MCU)方案，即在原有输入接口电路和主处理器之间的电路上设置一安全冗余备份控制电路(及跛行回家电路)的输入信号接入点， 在原有主处理器与驱动器之间的电路上设置一安全冗余备份控制电路的控制信号输出点，在上述输入信号接入点和控制信号输出点之间并联该安全冗余备份控制电路，并在该安全冗余备份控制电路中设置一安全备份微处理器。当主处理器在正常工作状态下对车身进行正常控制时，该安全备份微处理器处于休眠状态。而当该主处理器出现故障无法正常运行时，该安全备份微处理器(safety MCU)通过其与主处理器之间的通信总线接收到主处理器的故障信号，基于此结束其休眠状态并接管对涉及人身安全的部件的控制。 

然而，双处理器的方案虽然可以增加系统安全性，但同时也增加 了系统成本和开发的难度，同时并联的安全冗余备份控制电路也对正常工作状态下的主处理器电路产生无益干扰。本发明公开了通过利用运算放大电路、定时器、二极管、三极管等简单分立元件来完成车身控制系统主处理器失效后的相关处理控制功能，其相关实现电路设计简单，成本低廉，可靠性高，响应输入指令快速等优点。 

发明内容

本发明旨在克服现有技术的缺点，提供创新的安全冗余备份控制电路。 

根据本发明，一种控制电路，包括由控制信号输入接口电路、主处理器、驱动器和电源组成的主处理器控制电路，该控制电路还包括与所述主处理器控制电路并联的安全冗余备份控制电路，其特征在于，所述安全冗余备份控制电路包括主处理器失效告警电路、安全冗 余电源控制电路、输入安全冗余电路和输出安全冗余电路。 

优选地，本发明中的输入安全冗余电路包括运算放大器。 

优选地，本发明中的安全冗余电源控制电路包括PNP型三级管和NPN型三极管的组合。 

优选地，本发明中的主处理器失效告警电路包括复位定时器和定时电路。 

优选地，本发明中的主处理器包括定时PIN脚输出，该定时PIN脚输出与所述复位定时器连接，所述复位定时器通过定时电路与安全冗余电源控制电路连接。 

优选地，本发明中的输出安全冗余电路包括二极管。 

优选地，本发明中在所述输出安全冗余电路和所述主处理器控制电路的连接点处与所述主处理器之间的电路上设置有二极管。 

优选地，本发明中的控制电路用于机动车辆的车身控制系统中。 

优选地，本发明中的控制信号包括近光灯控制信号、远光灯控制信号、驻车灯控制信号、刹车灯控制信号、雨刷控制信号和/或门锁控制信号。 

本发明公开的控制电路通过利用运算放大电路、定时器、二极管、三极管等简单分立元件来完成车身控制系统主处理器失效后的相关处理控制功能，与已有控制电路相比，其相关实现电路设计简单，并具有成本低廉、可靠性高、响应输入指令快速等优点。 

附图说明

在下文中，参照附图详细说明本发明的实施方式。以下所示： 

图1是传统的不包含安全冗余备份控制电路的一种控制电路实施方式示意图， 

图2是现有技术中采用双处理器方案的包含安全冗余备份控制电路的一种控制电路实施方式示意图， 

图3是本发明中采用简单分立元件实现安全冗余备份控制电路的一种控制电路实施方式示意图， 

具体实施方式

下面对照附图3阐述本发明所述的控制电路的具体实施方式。 

如附图3所示，在主处理器正常工作的情况下，近光灯、雨刷、刹车灯等负载控制信号(实际系统中可不限于这三个信号)通过输入接口电路传递至主处理器，主处理器据此向近光灯驱动器、雨刷驱动器和刹车灯驱动器发出控制指令，驱动近光灯、雨刷和刹车灯等汽车负载元器件正常工作。 

如附图3所示，与附图2中所示的现有技术中的双处理器安全冗余备份控制电路不同，在主处理器发生故障后，本发明采用一个安全冗余备份控制电路，其并联在该安全冗余控制电路在主处理器电路上的输入信号接入点和控制信号输出点之间，其并不采用安全备份微处理器，而是在该安全冗余备份控制电路的每一条输入安全冗余电路(即该安全冗余备份控制电路的控制信号输入一侧的电路)中并联有一个运算放大器。本发明中的创新的主处理器失效告警电路由复位定时器和定时电路组成，用于监控主处理器的工作状态。主处理器包括 定时PIN脚输出，该定时PIN脚输出与所述复位定时器连接(附图3中未示出)，当主处理器正常工作时，其定期执行一个触发程序，使复位定时器不能溢出，从而定时电路处于断开状态，因此由电源转换器、定时电路、三极管和运算放大器组成的安全冗余电源控制电路处于断开状态(可见复位定时器是通过定时电路与安全冗余电源控制电路连接)。当主处理器出现故障不再正常运行时，该触发程序不再被定期执行，该复位定时器溢出，接通定时电路，从而该安全冗余电源控制电路接通，由两个NPN型和PNP型三极管组成的互补三极管组合接通该运算放大器的电源，运算放大器导通并将输入控制信号的功率放大，至此安全冗余备份控制电路完全导通，取代主处理器电路将输入控制信号向驱动器传递。 

由附图3可见，在安全冗余备份控制电路的每一条输出安全冗余电路(即该安全冗余备份控制电路将输入控制信号向驱动器输出的一侧)都串接有一个二极管，其作用是当主处理器电路正常工作时，电流无法逆向流入安全冗余备份控制电路，保证该备份控制电路不会对主处理器电路的正常工作产生干扰。而当该安全冗余备份控制电路导通后，输入控制信号可以顺利通过该输出安全冗余电路到达驱动器。同理，在主处理器电路中，所述输出安全冗余电路和所述主处理器控制电路的连接点处与所述主处理器之间的电路上也串接有二极管，其作用是当主处理器正常工作时，主处理器发出的输出控制信号能够正常流向驱动器，而当主处理器出现故障而安全冗余备份控制电路启动后，流经上述输出安全冗余电路的输出控制信号不会逆向流向主处理 器，保证不再正常工作的主处理器电路同样也不会对该安全冗余备份控制电路产生干扰。 

很容易理解，如果仅采用现有技术中的简单并联的安全冗余电路，该安全冗余电路会干扰主处理器电路的受软件控制的正常输出，即安全冗余电路在主处理器电路正常工作的时候实际是反而起到了事倍功半的效果。而针对上述问题，本发明创新的引入了主处理器失效告警电路和安全冗余电源控制电路等来消除因并联带来的负面效果。即在主处理器电路正常工作的情况下，上述输入安全冗余电路中的运算放大器未开启，导致该输入安全冗余电路处于断开状态，进而使整个安全冗余备份控制电路处于断开状态，完全不会干扰到主处理器电路的正常工作。 

另外，在每一条输入安全冗余电路中使用运算放大器，不仅增大了电路的输入阻抗，同时也增强了电路的驱动能力。每一路运算放大电路的电源是受控的，原因是此处创新的使用了PNP型和NPN型的三极管简单组合来控制运算放大器的电源，从而达到有效控制安全冗余备份控制电路的目的。 

针对本发明的各种实施例的上述描述仅仅为了描述的目的而提供。其并非穷举，也不将本发明限制于单个或若干公开的实施例。实际上，本发明的多个替代和变型对于已经参考了本发明的本领域的普通技术人员来说将是显而易见的，或者较易于开发。本专利说明书将覆盖在此公开的本发明的替代和修改以及落入上述发明的精神和范围之内的其它实施例。 

Claims (9)

1.一种控制电路，包括由控制信号输入接口电路、主处理器、驱动器和电源组成的主处理器电路，该控制电路还包括与所述主处理器电路并联的安全冗余备份控制电路，其特征在于，所述安全冗余备份控制电路包括主处理器失效告警电路、安全冗余电源控制电路、输入安全冗余电路和输出安全冗余电路。

2.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述输入安全冗余电路包括运算放大器。

3.如权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述安全冗余电源控制电路包括PNP型三级管和NPN型三极管的组合。

4.如权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述主处理器失效告警电路包括复位定时器和定时电路。

5.如权利要求4所述的控制电路，其特征在于，所述主处理器包括定时PIN脚输出，该定时PIN脚输出与所述复位定时器连接，所述复位定时器通过定时电路与所述安全冗余电源控制电路连接。

6.如权利要求5所述的控制电路，其特征在于，所述输出安全冗余电路包括二极管。

7.如权利要求6所述的控制电路，其特征在于，在所述输出安全冗余电路和所述主处理器控制电路的连接点处与所述主处理器之间的电路上设置有二极管。

8.如权利要求1-7中的任一项所述的控制电路，其特征在于，所述控 制电路用于机动车辆的车身控制系统中。

9.如权利要求8所述的控制电路，其特征在于，所述控制信号包括近光灯控制信号、远光灯控制信号、驻车灯控制信号、刹车灯控制信号、雨刷控制信号和/或门锁控制信号。 

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