CN217824249U - 一种mcu保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种MCU保护系统，包括MCU、温度保护模块、过压保护模块以及IO口保护模块；所述MCU分别与温度保护模块、过压保护模块和IO口保护模块电性连接，所述温度保护模块包括温度监测单元和散热控制单元，所述温度监测单元和散热控制单元均与MCU电性连接。本实用新型可以保证MCU的正常运行，避免电压或者温度过高导致的芯片损坏。

Description

一种MCU保护系统

技术领域

本实用新型属于电子技术和MCU保护领域，具体涉及一种MCU保护系统。

背景技术

随着技术的高速发展，MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)的应用愈来愈广泛。正由于MCU的广泛应用，不仅使得控制器越来越智能化、简单化，而且运算速度大幅度提高，控制更加的精确、高速。但在MCU工作运行时，其IO口的输入电压和电源口的输入电压可能存在波动的情况，一旦超过预设电压最大值，就容易造成MCU烧毁，而MCU的控制功能越强大，其价格越高，如果MCU损坏，则会造成经济损失，并且由于MCU的引脚较多，更换亦较困难。

实用新型内容

针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的一种MCU保护系统解决了现有技术中存在的问题。

为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：一种MCU保护系统，包括MCU、温度保护模块、过压保护模块以及IO口保护模块；

所述MCU分别与温度保护模块、过压保护模块和IO口保护模块电性连接，所述温度保护模块包括温度监测单元和散热控制单元，所述温度监测单元和散热控制单元均与MCU电性连接。

进一步地，所述IO口保护模块包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1、电容C2、二极管D1、二极管D2以及放大器IC1；

所述电阻R1的一端为信号输入/输出端，所述电阻R1的另一端分别与电容C1的一端、电阻R2的一端、放大器IC1的反相输入端、电容C2的一端和电阻R3的一端连接，所述放大器IC1的同相输入端接地，所述放大器IC1的输出端分别与电容C1的另一端、二极管D1的负极和二极管D2的正极连接，所述二极管D2的负极分别与电阻R6的一端、电容C2的另一端、电阻R3的另一端和MCU的IO口连接，所述电阻R6的另一端接地，所述二极管D1的正极与电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端分别与电阻R2的另一端和电阻R5的一端连接，所述电阻R5的另一端与电容C3的一端连接，所述电容C3的另一端接地。

进一步地，所述过压保护模块包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、二极管D1、三极管Q2以及PMOS管Q1；

所述PMOS管Q1的源极为MCU工作电压接入端P_IN，所述PMOS管Q1的源极分别与电阻R7的一端、三极管Q2的发射机和电阻R9的一端连接，所述PMOS管Q1的漏极为MCU工作电压输出端P_OUT，所述MCU工作电压输出端P_OUT与MCU的电源输入端连接，所述电阻R7的另一端分别与电阻R8的一端和稳压二极管D1的负极连接，所述稳压二极管D1的正极接地，所述电阻R8的另一端与三极管Q2的基极连接，所述三极管Q2的集电极分别与PMOS管Q1的栅极、电阻R9的另一端和电阻R10的一端连接，所述电阻R10的另一端接地。

进一步地，所述PMOS管Q1所采用的型号为AO3401。

进一步地，所述三极管Q2所采用的型号为SS8550。

进一步地，所述温度监测单元包括型号为DS18B20的温度监测器以及电阻R11；

所述温度监测器的GND引脚接地，所述温度监测器的VDD引脚分别与+5V电压和电阻R11的一端连接，所述温度监测器的DQ引脚为温度信号输出引脚T_OUT，所述温度信号输出引脚T_OUT分别与电阻R11的另一端和MCU的IO口连接。

进一步地，所述散热控制单元包括电阻R12、电阻R13、光耦U2、三极管Q3、二极管D2、继电器K1以及散热器电机M；

所述光耦U2中二极管的正极通过电阻R12与+5V电压连接，所述光耦U2中二极管的负极为散热信号输入端FAN，所述散热信号输入端FAN与MCU的IO口连接，所述光耦U2中三极管的发射极与三极管Q3的基极连接，所述光耦U2中三极管的集电极分别与电阻R13的一端、二极管D2的负极、+24V电压和继电器K1中线圈的一端连接，所述三极管Q3的集电极分别与二极管D2的正极和继电器K1中线圈的另一端连接，所述继电器K1中开关的一端与+12V电压连接，所述继电器K1中开关的另一端与散热器电机M的一端连接，所述散热器电机M的另一端、三极管Q3的发射极和电阻R13的另一端均接地。

进一步地，所述光耦U2所采用的型号为TLP521-1。

进一步地，所述二极管D2所采用的型号为IN4007。

进一步地，所述三极管Q3所采用的型号为C8050。

本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型提供了一种MCU保护系统，可以保证MCU的正常运行，避免电压或者温度过高导致的芯片损坏。

(2)本实用新型设置了过压保护模块，以保证MCU的电源电压不超过其限定值，使MCU能够稳定运行。

(3)本实用新型设置了IO口保护模块，可以避免在接收其他装置的信号时，电压过大导致MCU的IO口损坏的问题。

(4)本实用新型设置有温度监测单元和散热控制单元，在MCU接收温度信号超过限定值时，可以主动开启散热，保证了MCU不会因为温度过高而损坏。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种MCU保护系统示意图。

图2为本实用新型提供的IO口保护模块的电路原理图。

图3为本实用新型提供的过压保护模块的电路原理图。

图4为本实用新型提供的温度监测单元的电路原理图。

图5为本实用新型提供的散热控制单元的电路原理图。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。

下面结合附图详细说明本实用新型的实施例。

如图1所示，一种MCU保护系统，包括MCU、温度保护模块、过压保护模块以及IO口保护模块；MCU分别与温度保护模块、过压保护模块和IO口保护模块电性连接，温度保护模块包括温度监测单元和散热控制单元，温度监测单元和散热控制单元均与MCU电性连接。

如图2所示，IO口保护模块包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1、电容C2、二极管D1、二极管D2以及放大器IC1；电阻R1的一端为信号输入/输出端，电阻R1的另一端分别与电容C1的一端、电阻R2的一端、放大器IC1的反相输入端、电容C2的一端和电阻R3的一端连接，放大器IC1的同相输入端接地，放大器IC1的输出端分别与电容C1的另一端、二极管D1的负极和二极管D2的正极连接，二极管D2的负极分别与电阻R6的一端、电容C2的另一端、电阻R3的另一端和MCU的IO口连接，电阻R6的另一端接地，二极管D1的正极与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端分别与电阻R2的另一端和电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与电容C3的一端连接，电容C3的另一端接地。

如图3所示，过压保护模块包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、二极管D1、三极管Q2以及PMOS管Q1；PMOS管Q1的源极为MCU工作电压接入端P_IN，PMOS管Q1的源极分别与电阻R7的一端、三极管Q2的发射机和电阻R9的一端连接，PMOS管Q1的漏极为MCU工作电压输出端P_OUT，MCU工作电压输出端P_OUT与MCU的电源输入端连接，电阻R7的另一端分别与电阻R8的一端和稳压二极管D1的负极连接，稳压二极管D1的正极接地，电阻R8的另一端与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的集电极分别与PMOS管Q1的栅极、电阻R9的另一端和电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端接地。

PMOS管Q1所采用的型号为AO3401，三极管Q2所采用的型号为SS8550。

如图4所示，温度监测单元包括型号为DS18B20的温度监测器以及电阻R11；温度监测器的GND引脚接地，温度监测器的VDD引脚分别与+5V电压和电阻R11的一端连接，温度监测器的DQ引脚为温度信号输出引脚T_OUT，温度信号输出引脚T_OUT分别与电阻R11的另一端和MCU的IO口连接。

如图5所示，散热控制单元包括电阻R12、电阻R13、光耦U2、三极管Q3、二极管D2、继电器K1以及散热器电机M；光耦U2中二极管的正极通过电阻R12与+5V电压连接，光耦U2中二极管的负极为散热信号输入端FAN，散热信号输入端FAN与MCU的IO口连接，光耦U2中三极管的发射极与三极管Q3的基极连接，光耦U2中三极管的集电极分别与电阻R13的一端、二极管D2的负极、+24V电压和继电器K1中线圈的一端连接，三极管Q3的集电极分别与二极管D2的正极和继电器K1中线圈的另一端连接，继电器K1中开关的一端与+12V电压连接，继电器K1中开关的另一端与散热器电机M的一端连接，散热器电机M的另一端、三极管Q3的发射极和电阻R13的另一端均接地。

光耦U2所采用的型号为TLP521-1，二极管D2所采用的型号为IN4007，三极管Q3所采用的型号为C8050。

本实用新型提供了一种MCU保护系统，可以保证MCU的正常运行，避免电压或者温度过高导致的芯片损坏。本实用新型设置了过压保护模块，以保证MCU的电源电压不超过其限定值，使MCU能够稳定运行。本实用新型设置了IO口保护模块，可以避免在接收其他装置的信号时，电压过大导致MCU的IO口损坏的问题。本实用新型设置有温度监测单元和散热控制单元，在MCU接收温度信号超过限定值时，可以主动开启散热，保证了MCU不会因为温度过高而损坏。

本实用新型的工作原理为：使用MCU进行工作，此时通过过压保护模块进行供电，通过IO口保护模块传输信号，通过温度监测单元进行温度监测。此时，过压保护模块对MCU的输入电压进行监测，当输入电压超过限定值时，自动断开电源，通过IO口保护模块将IO口的信号电压限定在允许范围内。将温度监测单元所监测的信号反馈至MCU，当超过温度阈值时，则控制散热控制单元进行主动散热，保证MCU温度不会过高。

Claims (10)

1.一种MCU保护系统，其特征在于，包括MCU、温度保护模块、过压保护模块以及IO口保护模块；

所述MCU分别与温度保护模块、过压保护模块和IO口保护模块电性连接，所述温度保护模块包括温度监测单元和散热控制单元，所述温度监测单元和散热控制单元均与MCU电性连接。

2.根据权利要求1所述的MCU保护系统，其特征在于，所述IO口保护模块包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1、电容C2、二极管D1、二极管D2以及放大器IC1；

所述电阻R1的一端为信号输入/输出端，所述电阻R1的另一端分别与电容C1的一端、电阻R2的一端、放大器IC1的反相输入端、电容C2的一端和电阻R3的一端连接，所述放大器IC1的同相输入端接地，所述放大器IC1的输出端分别与电容C1的另一端、二极管D1的负极和二极管D2的正极连接，所述二极管D2的负极分别与电阻R6的一端、电容C2的另一端、电阻R3的另一端和MCU的IO口连接，所述电阻R6的另一端接地，所述二极管D1的正极与电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端分别与电阻R2的另一端和电阻R5的一端连接，所述电阻R5的另一端与电容C3的一端连接，所述电容C3的另一端接地。

3.根据权利要求1所述的MCU保护系统，其特征在于，所述过压保护模块包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、二极管D1、三极管Q2以及PMOS管Q1；

所述PMOS管Q1的源极为MCU工作电压接入端P_IN，所述PMOS管Q1的源极分别与电阻R7的一端、三极管Q2的发射机和电阻R9的一端连接，所述PMOS管Q1的漏极为MCU工作电压输出端P_OUT，所述MCU工作电压输出端P_OUT与MCU的电源输入端连接，所述电阻R7的另一端分别与电阻R8的一端和稳压二极管D1的负极连接，所述稳压二极管D1的正极接地，所述电阻R8的另一端与三极管Q2的基极连接，所述三极管Q2的集电极分别与PMOS管Q1的栅极、电阻R9的另一端和电阻R10的一端连接，所述电阻R10的另一端接地。

4.根据权利要求3所述的MCU保护系统，其特征在于，所述PMOS管Q1所采用的型号为AO3401。

5.根据权利要求3所述的MCU保护系统，其特征在于，所述三极管Q2所采用的型号为SS8550。

6.根据权利要求1所述的MCU保护系统，其特征在于，所述温度监测单元包括型号为DS18B20的温度监测器以及电阻R11；

所述温度监测器的GND引脚接地，所述温度监测器的VDD引脚分别与+5V电压和电阻R11的一端连接，所述温度监测器的DQ引脚为温度信号输出引脚T_OUT，所述温度信号输出引脚T_OUT分别与电阻R11的另一端和MCU的IO口连接。

7.根据权利要求1所述的MCU保护系统，其特征在于，所述散热控制单元包括电阻R12、电阻R13、光耦U2、三极管Q3、二极管D2、继电器K1以及散热器电机M；

所述光耦U2中二极管的正极通过电阻R12与+5V电压连接，所述光耦U2中二极管的负极为散热信号输入端FAN，所述散热信号输入端FAN与MCU的IO口连接，所述光耦U2中三极管的发射极与三极管Q3的基极连接，所述光耦U2中三极管的集电极分别与电阻R13的一端、二极管D2的负极、+24V电压和继电器K1中线圈的一端连接，所述三极管Q3的集电极分别与二极管D2的正极和继电器K1中线圈的另一端连接，所述继电器K1中开关的一端与+12V电压连接，所述继电器K1中开关的另一端与散热器电机M的一端连接，所述散热器电机M的另一端、三极管Q3的发射极和电阻R13的另一端均接地。

8.根据权利要求7所述的MCU保护系统，其特征在于，所述光耦U2所采用的型号为TLP521-1。

9.根据权利要求7所述的MCU保护系统，其特征在于，所述二极管D2所采用的型号为IN4007。

10.根据权利要求7所述的MCU保护系统，其特征在于，所述三极管Q3所采用的型号为C8050。

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