CN215499747U - 一种信号线与电源线复用电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种信号线与电源线复用电路，电路包括主线路板和副线路板，主线路板和副线路板之间通过导线连接，主线路板包括主电源输入接口、主电源模块、主控模块、信号发生模块和输出接口，主电源输入接口与主电源模块的电源输入端连接，信号发生模块的信号输入端与主控模块的I/O口连接，信号发生模块的信号输出端与输出接口的正电源端连接，主电源模块的电源输出端串联至输出接口的正电源端，主电源模块用于给主线路板供电，副线路板包括副输入接口、信号解调模块和副电源模块，副输入接口与副电源模块的电源输入端连接，副输入接口同时与信号解调模块的带AD功能的I/O口连接，副电源模块用于给副线路板供电。

Description

一种信号线与电源线复用电路

技术领域

本实用新型公开一种通信电路，特别是一种信号线与电源线复用电路，属于消费类电子产品技术领域。

背景技术

随着电子技术的不断发展，电子产品在人们生活中的应用越来越多，而随着电子产品的结构越来越复杂，目前，在电路板设计中一般很少有一块电路板能完成所有功能的，通常都是需要分成几块板子来设计，然后再通过导线把电路板连接起来，形成一个整体。用导线连接电路板的结构设计天然存在有一个弊端，就是当连接的电线比较多时，电线的断线机率就会增大，电线接错的机率也会增大，从而使得产品功能失灵或功能错乱。所以，行业要求在设计电路板时，应尽量减少使用导线连接的数量，进而使产品更加好生产，功能也更加稳定。

发明内容

针对上述提到的现有技术中的线路板连接时需要通过导线进行连接，容易出现断线、错接等问题，本实用新型提供一种信号线与电源线复用电路，其将通信信号附加到电源线上，通过电源线实现信号与电源复用的效果，从而减少连接导线的数量。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：一种信号线与电源线复用电路，该电路包括主线路板和副线路板，主线路板和副线路板之间通过导线连接，主线路板包括主电源输入接口、主电源模块、主控模块、信号发生模块和输出接口，主电源输入接口与主电源模块的电源输入端连接，信号发生模块的信号输入端与主控模块的I/O口连接，信号发生模块的信号输出端与输出接口的正电源端连接，主电源模块的电源输出端串联至输出接口的正电源端，主电源模块用于给主线路板供电，副线路板包括副输入接口、信号解调模块和副电源模块，副输入接口与副电源模块的电源输入端连接，副输入接口同时与信号解调模块的带AD功能的I/O口连接，副电源模块用于给副线路板供电。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：

所述的主电源输入接口的正电源输入端上串联连接有保险管F。

所述的主电源输入接口的正电源输入端上连接有开关模块，开关模块包括电阻R24、电阻R25、三极管Q5、电阻R22、电阻R21和三极管Q4，三极管Q4的发射极和集电极串联连接在主电源输入接口的正电源输入端和主电源模块的电源输入端之间，三极管Q4的基极与三极管Q5的集电极连接，三极管Q5的发射极接地，三极管Q5的基极通过电阻R24与主控模块的一个I/O口连接，三极管Q5的基极与地之间连接有电阻R25，三极管Q4的发射极与三极管Q4的基极之间连接有电阻R21，三极管Q4的基极与三极管Q5的集电极之间连接有电阻R22。

所述的开关模块还包括开关机模块，开关机模块包括开关KEY和开关二极管D2，开关二极管D2的第一输入端与三极管Q5的集电极连接，开关二极管D2的第二输入端与主控模块的一个I/O口连接，开关二极管D2的输出端与开关KEY的一端连接，开关KEY的另一端接地。

所述的主电源模块包括稳压芯片U3、主前级滤波电容和主后级滤波电容，主前级滤波电容连接在稳压芯片U3的电源输入端，主后级滤波电容连接在稳压芯片U3的电源输出端。

所述的主控模块的I/O口上连接有电源指示模块，电源指示模块包括串联连接的限流电阻R18和指示灯LED0，限流电阻R18和指示灯LED0连接在主控模块的I/O口与地之间。

所述的信号发生模块包括MOS管Q2、MOS管Q3和电阻R11，MOS管Q3的栅极与主控制模块I/O口的连接，为信号发生模块的信号输入端口，MOS管Q3和电阻R11串联连接在主电源输入接口的正电源与地之间，MOS管Q2的导通控制端连接在MOS管Q3和电阻R11之间，主电源输入接口的正电源连接在MOS管Q2的输入端，MOS管Q2的输出端与输出接口连接，主电源模块输出的正电源通过二极管D1连接在MOS管Q2的输出端上。

所述的副电源模块包括稳压芯片U2、副前级滤波电容和副后级滤波电容，副前级滤波电容连接在稳压芯片U2的电源输入端，副后级滤波电容连接在稳压芯片U2的电源输出端。

所述的信号解调模块包括副MCU和电压采样单元，电压采样单元连接在副MCU的带AD功能的I/O口上，电压采样单元包括串联连接的电阻R26和电阻R27，电阻R26一端与副输入接口的正电源输入端连接，电阻R26另一端与电阻R27一端连接，电阻R27另一端接地，电阻R26和电阻R27的公共端与副MCU的带AD功能的I/O口。

所述的信号解调模块上连接有执行模块。

本实用新型的有益效果是：本实用新型与现有技术相比较，本实用新型通过主板给副板供电时用两种高低电压变换来传递信号，副板通过解调电路把信号解调出来，使主板与副板的连接只用两根电源线即可实现供电与通信同时进行，其采用特殊的电路结构设计，可实现电路板之间连接导线数量的减少，保证电路板之间联接的稳定性。

下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型电路方框图。

图2为本实用新型中主板上的主电源管理模块部分电路原理图。

图3为本实用新型中主板上的主控模块部分电路原理图。

图4为本实用新型中主板上的信号发生模块部分电路原理图。

图5为本实用新型中副板上副电源管理模块部分电路原理图。

图6为本实用新型中副板上信号解调模块部分电路原理图。

图7为本实用新型中副板上功能执行模块示例部分电路原理图。

具体实施方式

本实施例为本实用新型优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本实用新型保护范围之内。

请结合参看附图1至附图7，本实用新型主要包括主线路板和副线路板，主线路板和副线路板之间通过导线连接，主线路板部分主要包括主电源输入接口、主电源模块、主控模块、信号发生模块和输出接口，主电源输入接口与主电源模块的电源输入端连接，信号发生模块的信号输入端口与主控模块的I/O口连接，信号发生模块的信号输出端与输出接口的正电源端连接，主电源模块的电源输出端串联至输出接口的正电源端，主电源模块用于给主线路板供电，副线路板部分主要包括副输入接口、信号解调模块和副电源模块，副输入接口与副电源模块的电源输入端连接，副输入接口同时与信号解调模块的带AD功能的I/O口连接，副电源模块用于给副线路板供电。

本实施例中，主电源输入接口采用接口J1，用于外接电源输入，本实施例中，外接电源采用+7.2V直流电源，具体实施时，也可以根据实际需要选用其他电压的电源输入。本实施例中，主电源输入接口的正电源输入端上串联连接有保险管F，当输入电流过大时，可烧毁保险管F，以对电路进行保护。本实施例中，主电源输入接口的正电源输入端上连接有开关模块，开关模块的主要作用为供电锁定，所以，也可将其称为供电锁定模块，开关模块主要包括电阻R24、电阻R25、三极管Q5、电阻R22、电阻R21和三极管Q4，三极管Q4的发射极和集电极串联连接在主电源输入接口的正电源输入端和主电源模块的电源输入端之间，三极管Q4的基极与三极管Q5的集电极连接，三极管Q5的发射极接地，三极管Q5的基极通过电阻R24与主控模块的一个I/O口连接，用于接收主控模块的I/O口发出的ON_LOCK信息，三极管Q5的基极与地之间连接有电阻R25，三极管Q4的发射极与三极管Q4的基极之间连接有电阻R21，三极管Q4的基极与三极管Q5的集电极之间连接有电阻R22。本实施例中，开关模块还包括开关机模块，开关机模块包括开关KEY和开关二极管D2，开关二极管D2的第一输入端与三极管Q5的集电极连接，开关二极管D2的第二输入端与主控模块的一个I/O口连接，用于输出开关信息(即KEY_ON/OFF信息)给主控模块，开关二极管D2的输出端与开关KEY的一端连接，开关KEY的另一端接地。使用时，第一次按下开关KEY时，开关二极管D2的两个输入端都被拉低，(即电阻R22一端电位被拉低和主控模块的I/O口，即连接KEY_ON/OFF信号端也拉低)，接着三极管Q4的基极也拉低成低电压，有电流从三极管Q4的发射极流向三极管Q4的基极，三极管Q4的开始导通，主电源输入接口通过限流电阻R19限流后流至到主电源模块，最后输出+5V电压给主控模块和其他模块供电，同时，主控模块通电后检测KEY_ON/OFF信号电压情况，如果是开机,就把ON_LOCK脚输出高电平，此时三极管Q5导通，维持三极管Q4的导通状态，组成了连续供电的供电锁定电路，第二次按下开关KEY时，芯片识别到是关机信号就把ON_LOCK脚输出低电平，等按键松手后，停止供电，进入关机状态。本实施例中，主电源模块包括稳压芯片U3、主前级滤波电容和主后级滤波电容，主前级滤波电容连接在稳压芯片U3的电源输入端，主后级滤波电容连接在稳压芯片U3的电源输出端，通过主前级滤波电容和主后级滤波电容可以对稳压芯片U3输入、输出电源进行滤波，从而给其他芯片提供干净的电源。本实施例中，稳压芯片U3采用型号CJ78L05的稳压芯片，可提供稳定的+5V电源，具体实施时，也可以选用其他型号的稳压芯片代替，主前级滤波电容包括并联连接的电容C10和电容C11，主后级滤波电容采用电容C9，具体实施时，也可以根据实际需要选用其他组合形式。

本实施例中，主控模块采用赛元92系列单片机，本实施例中选用的型号为SC92F8003的单片机U4，单片机U4内集成了12位的AD和10位的PWM功能模块，具体实施时，也可以选用其他型号的单片机替代，单片机U4一个通用I/O口(本实施例中，选用P1.4引脚)上连接有电源指示模块，电源指示模块包括串联连接的限流电阻R18和指示灯LED0，限流电阻R18和指示灯LED0(本实施例中，选用红色LED)连接在单片机U4一个通用I/O口于地之间，正常工作时，红灯常亮；发生故障时，红灯闪烁。本实施例中，单片机U4电源端上连接有滤波电容C13，用于使输入单片机U4电源更加平稳。本实施例中，单片机U4另一个通用I/O口(本实施例中，选用P2.3引脚)输出ON_LOCK信号给供电锁定模块，以控制其工作。本实施例中，单片机U4另一个通用I/O口(本实施例中，选用P1.0引脚)与开关机模块连接，用于进行按键识别，将其定义为按键识别模块，按键识别模块包括电阻R20、电阻R23和电容C12，电阻R20和电阻R23串联连接在+5V电源和单片机U4的I/O口之间，电容C12连接在单片机U4的I/O口上，电阻R20和电阻R23的公共端作为按键信号识别端与开关机模块连接，当按键KEY导通时，会拉低电阻R20和电阻R23的公共端电位，输入低电平给单片机U4，当按键KEY断开时，+5V电源拉高电阻R20和电阻R23的公共端电位，输入高电平给单片机U4，以识别开关机信息。

本实施例中，信号发生模块包括MOS管Q2、MOS管Q3和电阻R11，MOS管Q3的栅极(作为信号发生模块的信号输入端口)与主控制模块I/O口的连接，主控制模块输出控制型号给MOS管Q3控制MOS管Q3的通断，MOS管Q3和电阻R11串联连接在主电源输入接口的正电源(即B+)与地之间，MOS管Q2的导通控制端(本实施例中为4号引脚)连接在MOS管Q3和电阻R11之间，主电源输入接口的正电源(B+)连接在MOS管Q2的输入端，MOS管Q2的输出端与输出接口J2连接，主电源模块输出的正电源(本实施例中为+5V)通过二极管D1连接在MOS管Q2的输出端上，可将+5V电压附加到MOS管Q2的输出端上。

本实施例中，在MOS管Q3和电阻R11之间串联连接有电阻R12，MOS管Q2的导通控制端连接在电阻R11和电阻R12之间，MOS管Q3的栅极与主控制模块I/O口之间串联连接有限流电阻R13，MOS管Q3的栅极与地之间连接有电阻R14。

本实施例中，信号发生模块组成信号控制电压切换电路通过输出接口J2给副板供电，当主控模块发出高电平信号时，信号由电阻R13传到MOS管Q3的栅极，使MOS管Q3导通接地，再经过电阻R12又使MOS管Q2导通，使输出口有+7.2V高压输出给到副板供电(即通过主电源输入接口的正电源B+)。当主控模块发出低电平信号时，信号由电阻R13传到MOS管Q3的栅极，使MOS管Q3不导通，再经过电阻R12，又使MOS管Q2不导通，输出接口J2的电压只有从二极管D1传过来+5V(即主电源模块输出的+5V电源)的电压输出给到副板供电，这样实现了给副板供给不同的电压，使供电中有信号的成分一起通过导线传到副板上。

本实施例中，副输入接口J3通过导线(本实施例中为两根)与主板上的输出接口J2连接，用于同时传输电源和信号。

本实施例中，副电源模块包括稳压芯片U2、副前级滤波电容和副后级滤波电容，副前级滤波电容连接在稳压芯片U2的电源输入端，副后级滤波电容连接在稳压芯片U2的电源输出端，通过副前级滤波电容和副后级滤波电容可以对稳压芯片U2输入、输出电源进行滤波，从而给副板上的其他芯片提供干净的电源。本实施例中，稳压芯片U2采用型号CJ78L03的稳压芯片，可提供稳定的+3.3V电源，具体实施时，也可以选用其他型号的稳压芯片代替，副前级滤波电容包括并联连接的电容C7和电容C8，副后级滤波电容采用电容C6，具体实施时，也可以根据实际需要选用其他组合形式。本实施例中，副输入接口J3的正电源端与稳压芯片U2的输入端之间串联连接有电阻R10。

本实施例中，信号解调模块包括副MCU(本实施例中，副MCU要选用要带AD功能的芯片，供电电压宽度在2.4～5.5V)和电压采样单元，电压采样单元连接在副MCU的带AD功能的I/O口上，副MCU采用型号为SC92F7250的MCU芯片U5，其自带有AD功能，通过信号解调模块可进行电信号识别，因此，也可将其称为电信号识别模块。本实施例中，电压采样单元包括串联连接的电阻R26和电阻R27，电阻R26一端与副输入接口J3的正电源输入端(即+IN)连接，电阻R26另一端与电阻R27一端连接，电阻R27另一端接地，电阻R26和电阻R27的公共端与副MCU的带AD功能的I/O口(本实施例中，采用P2.0接口)连接，用于信号输入。本实施例中，与电阻R27并联连接有电容C15，MCU芯片U5正电源输入端和负电源输入端之间连接有电容C14。

本实施例中，副输入接口J3输入的信号分为两组，一路传输给副电源模块，经过副电源模块进行电压转换和稳压后，输出+3.3V电源给副板上其他模块供电；另一路经电压采样单元分压后，输入给MCU芯片U5，MCU芯片U5进行模数转换后，识别出其中附带的数据信号，以实现通过主板给副板供电时用两种高、低电压变换来传递信号，副板通过解调电路把信号解调出来，使主板与副板的连接只用两根电源线可同时实现供电与通信。

本实施例中，MCU芯片U5的I/O口上连接有执行模块，本实施例中，以五个白光LED作为执行模块示例进行说明，每个白光LED分别通过一个限流电阻连接在MCU芯片U5的一个I/O口上，直接通过MCU芯片U5的I/O口驱动LED发光。本实施例中，只是采用LED作为负载示例进行说明讲解，实际使用过程中，可以根据实际需要改用其它负载，MCU芯片U5的I/O口输出控制信号控制负载工作即可。

本实用新型与现有技术相比较，本实用新型通过主板给副板供电时用两种高低电压变换来传递信号，副板通过解调电路把信号解调出来，使主板与副板的连接只用两根电源线即可实现供电与通信同时进行，其采用特殊的电路结构设计，可实现电路板之间连接导线数量的减少，保证电路板之间联接的稳定性。

Claims (10)

1.一种信号线与电源线复用电路，其特征是：所述的电路包括主线路板和副线路板，主线路板和副线路板之间通过导线连接，主线路板包括主电源输入接口、主电源模块、主控模块、信号发生模块和输出接口，主电源输入接口与主电源模块的电源输入端连接，信号发生模块的信号输入端与主控模块的I/O口连接，信号发生模块的信号输出端与输出接口的正电源端连接，主电源模块的电源输出端串联至输出接口的正电源端，主电源模块用于给主线路板供电，副线路板包括副输入接口、信号解调模块和副电源模块，副输入接口与副电源模块的电源输入端连接，副输入接口同时与信号解调模块的带AD功能的I/O口连接，副电源模块用于给副线路板供电。

2.根据权利要求1所述的信号线与电源线复用电路，其特征是：所述的主电源输入接口的正电源输入端上串联连接有保险管F。

3.根据权利要求1所述的信号线与电源线复用电路，其特征是：所述的主电源输入接口的正电源输入端上连接有开关模块，开关模块包括电阻R24、电阻R25、三极管Q5、电阻R22、电阻R21和三极管Q4，三极管Q4的发射极和集电极串联连接在主电源输入接口的正电源输入端和主电源模块的电源输入端之间，三极管Q4的基极与三极管Q5的集电极连接，三极管Q5的发射极接地，三极管Q5的基极通过电阻R24与主控模块的一个I/O口连接，三极管Q5的基极与地之间连接有电阻R25，三极管Q4的发射极与三极管Q4的基极之间连接有电阻R21，三极管Q4的基极与三极管Q5的集电极之间连接有电阻R22。

4.根据权利要求3所述的信号线与电源线复用电路，其特征是：所述的开关模块还包括开关机模块，开关机模块包括开关KEY和开关二极管D2，开关二极管D2的第一输入端与三极管Q5的集电极连接，开关二极管D2的第二输入端与主控模块的一个I/O口连接，开关二极管D2的输出端与开关KEY的一端连接，开关KEY的另一端接地。

5.根据权利要求1所述的信号线与电源线复用电路，其特征是：所述的主电源模块包括稳压芯片U3、主前级滤波电容和主后级滤波电容，主前级滤波电容连接在稳压芯片U3的电源输入端，主后级滤波电容连接在稳压芯片U3的电源输出端。

6.根据权利要求1所述的信号线与电源线复用电路，其特征是：所述的主控模块的I/O口上连接有电源指示模块，电源指示模块包括串联连接的限流电阻R18和指示灯LED0，限流电阻R18和指示灯LED0连接在主控模块的I/O口与地之间。

7.根据权利要求1所述的信号线与电源线复用电路，其特征是：所述的信号发生模块包括MOS管Q2、MOS管Q3和电阻R11，MOS管Q3的栅极与主控制模块I/O口的连接，为信号发生模块的信号输入端口，MOS管Q3和电阻R11串联连接在主电源输入接口的正电源与地之间，MOS管Q2的导通控制端连接在MOS管Q3和电阻R11之间，主电源输入接口的正电源连接在MOS管Q2的输入端，MOS管Q2的输出端与输出接口连接，主电源模块输出的正电源通过二极管D1连接在MOS管Q2的输出端上。

8.根据权利要求1所述的信号线与电源线复用电路，其特征是：所述的副电源模块包括稳压芯片U2、副前级滤波电容和副后级滤波电容，副前级滤波电容连接在稳压芯片U2的电源输入端，副后级滤波电容连接在稳压芯片U2的电源输出端。

9.根据权利要求1所述的信号线与电源线复用电路，其特征是：所述的信号解调模块包括副MCU和电压采样单元，电压采样单元连接在副MCU的带AD功能的I/O口上，电压采样单元包括串联连接的电阻R26和电阻R27，电阻R26一端与副输入接口的正电源输入端连接，电阻R26另一端与电阻R27一端连接，电阻R27另一端接地，电阻R26和电阻R27的公共端与副MCU的带AD功能的I/O口。

10.根据权利要求1所述的信号线与电源线复用电路，其特征是：所述的信号解调模块上连接有执行模块。

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