CN217957404U - 一种pcb板运行控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种PCB板运行控制系统，包括设于PCB板上的主控芯片、以及与主控芯片交互连接的DSP芯片；所述主控芯片的一输入端连接有第一电源隔离单元，主控芯片的一输出端交互连接有第二电源隔离单元，第一电源隔离单元与第二电源隔离单元布置在PCB板上以用于对PCB板实现多电源多层次隔离，第二电源隔离单元具有防反接硬件隔离保护电路和光耦保护外部隔离电路；本实用新型采用模块化分布模式、多独立隔离电源、多层次电源隔离保护方式以及Cortex‑M3芯片与DSP芯片相互配合控制形式，来增强PCB板运行控制系统中信号的抗干扰性能，确保PCB板运行控制系统更加稳定的运行，实现PCB板连接器易识别和防反接功能。

Description

一种PCB板运行控制系统

技术领域

本实用新型涉及PCB板系统保护领域，具体为一种PCB板运行控制系统。

背景技术

PCB的中文名称为印制电路板，又称印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的载体，PCB板上带有运行控制系统，以便于不同电子元器件的电气连接，电子元器件进行电气连接时需要使用连接器，将电子元器件与PCB板的运行控制系统连接。

现有的PCB板，其运行控制系统中多是采用同种类型的连接器连接电子元器件，并且电子元器件连接人员容易出现操作失误，将电子元器件与连接器反向连接而造成PCB板运行控制系统电路短路，同时PCB板运行控制系统中只具备单层的CAN隔离电源保护，保护层次少，容易在PCB板使用时受到干扰，致使PCB板运行控制系统运行的不稳定。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种PCB板运行控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种PCB板运行控制系统，包括设于PCB板上的主控芯片、以及与主控芯片交互连接的DSP芯片；所述主控芯片的一输入端连接有第一电源隔离单元，主控芯片的一输出端交互连接有第二电源隔离单元，第一电源隔离单元与第二电源隔离单元布置在PCB板上以用于对PCB板实现多电源多层次隔离，第一电源隔离单元包含主隔离电源、以及与主隔离电源连接的多路子隔离电源，第二电源隔离单元具有防反接硬件隔离保护电路和光耦保护外部隔离电路；

所述主控芯片交互连接有第一信号连接器，所述DSP芯片交互连接有第二信号连接器，该第一信号连接器与第二信号连接器布置在PCB板上，第一信号连接器与第二信号连接器具有隔离驱动输出模块接口电路，其第一信号连接器交互连接有至少一组独立端口连接器，第二信号连接器交互连接有至少一组多路伺服连接器。

进一步地，所述第一电源隔离单元还包括分别与主控芯片交互连接的RS232隔离模块、CAN收发器和RS485隔离模块，其主控芯片采用Cortex-M3芯片，主控芯片的输入端与主隔离电源电连接在一起。

进一步地，所述防反接硬件隔离保护电路包含与主隔离电源并联的二极管D1、自恢复保险丝F1和共模电感LF1，该二极管D1为用以控制PCB板系统电流单方向流动的肖基特二极管；所述光耦保护外部隔离电路连接在二极管D1与自恢复保险丝F1之间的连接电线上。

进一步地，所述光耦保护外部隔离电路包含与主控芯片交互连接的光耦合器、以及与光耦合器连接的RC电路，其RC电路由电连接在一起的电阻R191、电阻R189和电容C108组成。

进一步地，所述隔离驱动输出模块接口电路用于扩展PCB板系统对外输出路数以适应连接不同连接器，该隔离驱动输出模块接口电路包含至少一组与主控芯片交互连接的缓存器、至少一组与缓存器连接的一号光耦、以及与一号光耦连接的达林顿管阵列，其缓存器内置74HC595芯片。

进一步地，所述主控芯片交互连接有用于实时了解并控制PCB板使用温度的温控系统，其温控系统包含温度传感器、声光报警器和外接散热设备，其温度传感器与第一信号连接器交互连接，声光报警器电连接在主控芯片的输出端引脚处，外接散热设备与主控芯片连接，外接散热设备采用散热风扇。

本实用新型的有益效果是：本实用新型采用模块化分布模式、多独立隔离电源、多层次电源隔离保护方式以及Cortex-M3芯片与DSP芯片相互配合控制形式，来增强PCB板运行控制系统中信号的抗干扰性能，确保PCB板运行控制系统更加稳定的运行，并且采用多种独立端口连接器、多路伺服连接器及防反接硬件隔离保护电路的配合，来实现PCB板连接器易识别和防反接功能，有效防止因插接连接器出现操作失误而对PCB板运行控制系统造成损害，有利于该PCB板运行控制系统的长时间安全使用。

附图说明

图1为本实用新型PCB板运行控制系统的原理框图；

图2为本实用新型的防反接硬件隔离保护电路图；

图3为本实用新型的光耦保护外部隔离电路图；

图4为本实用新型隔离驱动输出模块接口电路图；

图5为本实用新型图4的局部电路放大图。

图中：1主控芯片、2缓存器、3DSP芯片、4主隔离电源、5多路子隔离电源、6RS232隔离模块、7光耦合器、8CAN收发器、9RS485隔离模块、10声光报警器、11第一信号连接器、12第二信号连接器、13独立端口连接器、14温度传感器、15多路伺服连接器、16一号光耦、17达林顿管阵列。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

请参阅图1-5，其为本实用新型提供一种技术方案，一种PCB板运行控制系统，包括设于PCB板上的主控芯片1、以及与主控芯片1交互连接的DSP芯片3；主控芯片1的一输入端连接有第一电源隔离单元，主控芯片1的一输出端交互连接有第二电源隔离单元，第一电源隔离单元与第二电源隔离单元布置在PCB板上以用于对PCB板实现多电源多层次隔离，第一电源隔离单元包含主隔离电源4、以及与主隔离电源4连接的多路子隔离电源5，第二电源隔离单元具有防反接硬件隔离保护电路和光耦保护外部隔离电路；主控芯片1交互连接有第一信号连接器11，DSP芯片3交互连接有第二信号连接器12，该第一信号连接器11与第二信号连接器12布置在PCB板上，第一信号连接器11与第二信号连接器12具有隔离驱动输出模块接口电路，其第一信号连接器11交互连接有至少一组独立端口连接器13，第二信号连接器12交互连接有至少一组多路伺服连接器15。

本实施例中，请参阅图1所示，第一电源隔离单元还包括分别与主控芯片1交互连接的RS232隔离模块6、CAN收发器8和RS485隔离模块9，其中，所提及的RS232隔离模块6为RS232转TTL隔离模块，RS232隔离模块6采用但不限于金升阳牌TD301D232H单通道高速型隔离模块，其他诸如UT-2112型、Z-TEK力特型隔离模块也适用于本实施例；其中，所提及的CAN收发器8采用但不限于SN-65HVD230型总线收发器；其中，所提及的RS485隔离模块9采用但不限于TD301D485H-A型或TD501D485H型单通道高速型隔离模块，其他诸如MAX-487型、MAX1487型隔离模块也适用于本实施例，通过RS232隔离模块6、CAN收发器8和RS485隔离模块9的配合，能够对PCB板进行电源CAN隔离、电源RS485隔离和电源RS232隔离，保护PCB板实现干扰阻挡的目的，使得PCB板具有不受外界干扰的RS485及RS232通信功能；其主控芯片1采用Cortex-M3芯片，主控芯片1的输入端与主隔离电源4电连接在一起。

特别说明的是，所提及的第一信号连接器11为Cortex-M3信号连接器，第二信号连接器12为DSP信号控制连接器，上述的独立端口连接器13采用但不限于USB Type-A/B/C接口连接器、MII接口连接器、串口连接器，其他诸如SMA连接器、UPLINK接口连接器、POGOPIN连接器等矩形连接器也适用于本实施例，上述所提及的多路伺服驱动器15采用但不限于SM-6P连接器、HRS-HR10A-7P-4S/P连接器、28-11系列美军标连接器，其他诸如MUF-PK10K-X插头或2090-K6CK伺服驱动器连接器也适用于本实施例；其中，所提及的主隔离电源4与多路子隔离电源5中的隔离电源采用但不限于RID-125-1248型或XH-M299型或RID-50B型隔离电源。

实施例二

本实施例中，请参阅图2和图3所示，防反接硬件隔离保护电路包含与主隔离电源4并联的二极管D1、自恢复保险丝F1和共模电感LF1，该二极管D1为用以控制PCB板系统电流单方向流动的肖基特二极管，使用二极管D1能够保护电路，利用二极管D1让PCB板具有防反接硬件保护功能，防止硬件或接插件正负极接反而对PCB板造成损害；其中，自恢复保险丝F1在PCB板使用时，能够保护由于系统电流过大而引起PCB板器件损坏，但又不会导致PCB板系统整体电路彻底断路，能多次重复使用自恢复保险丝F1以对PCB板实现过流过压保护；共模电感LF1能够保护PCB板电源在开关断时，过滤电源浪涌电压，防止PCB板内出现浪涌电压而对电源及整个PCB板电路造成冲击，对PCB板起到防浪涌的效果，有效保护PCB板安全的使用；二极管D1接入电源受电，二极管D1的输出端与自恢复保险丝F1连接，自恢复保险丝F1的输出端分别连接共模电感LF1与可调电阻R2，其共模电感LF1与可调电阻R2的接线端一并接地，共模电感LF1与主隔离电源4连接，主隔离电源4的VIN引脚端、GND引脚端一并连接在共模电感LF1上，其共模电感LF1与主隔离电源4之间并联有电容C2和电容C3，其中，所提及的电容C2采用330μF/35V的电容，电容C3采用1μF/35V电容；其中，主隔离电源4的+VO引脚端连接线输出+5V电压，主隔离电源4的OV引脚端连接线直接接地GND，其+VO引脚端连接线与OV引脚端连接线之间并联有10μF的电容C1、102Ω电阻R1和POW_5V发光二极管LED1；主隔离电源4用于对PCB板上系统电路起到消除接地环路噪声以增强系统电路的抗干扰性。

需要说明的是，光耦保护外部隔离电路连接在二极管D1与自恢复保险丝F1之间的连接电线上；光耦保护外部隔离电路包含与主控芯片1交互连接的光耦合器7、以及与光耦合器7连接的RC电路，所提及的光耦合器7采用四端光电型光电耦合器；所提及的RC电路由电连接在一起的电阻R191、电阻R189和电容C108组成；其中，电阻R191的输出端通过发光二极管LED1与光耦合器7的一号引脚端串联在一起，电容C108连接在光耦合器7的二号引脚端与电阻R191之间，光耦合器7的三号引脚端接地GND，光耦合器7的四号引脚端与电阻R189连接，其电阻R189的VCC端输出3.3V；所提及的光耦保护外部隔离电路，能够实现隔离PCB板外部输入与输入电压的转换，防止信号抖动，利用RC电路充放电时间，调节抖动时间，通过调节电阻R191或电阻R189或电容C108的大小值，来调节信号抖动的时间。

实施例三

本实施例中，请参阅图1、图4和图5所示，隔离驱动输出模块接口电路用于扩展PCB板系统对外输出路数以适应连接不同连接器，该隔离驱动输出模块接口电路包含至少一组与主控芯片1交互连接的缓存器2、至少一组与缓存器2连接的一号光耦16、以及与一号光耦16连接的达林顿管阵列17；所提及的缓存器2内置74HC595型芯片，其缓存器2采用位移缓存器；其中，位移缓存器、74HC595型芯片、达林顿管阵列17的结构及其原理为市场上的公知技术，74HC595芯片是一个八位串行输入、平行输出的位移缓存器，故在此不作赘述；其中，74HC595型芯片能无线扩展对外输出路数，一号光耦16两端调整电压匹配。

需要说明的是，达林顿管阵列17采用ULN2803型芯片，ULN2803型芯片由八路NPN达林顿管构成，让隔离驱动输出模块接口电路具有耐高压与输出大电流的驱动电路，能够连接不同类型的连接器；缓存器2的其中一位串行输出电压，如缓存器2的E1_598OUT8串行输入平行输出电压，并经过331Ω的电阻R138转换为电流传送至一号光耦16，再由一号光耦16将电流经过103Ω的电阻R139及100nf/50V的电容C102的处理，并输入达林顿管阵列17的GND引脚端、CD+引脚端内，由达林顿管阵列17将电流传输至连接器中，为不同种类的连接器提供驱动电能，即为第一信号连接器11、第二信号连接器12、独立端口连接器13和多路伺服连接器15提供驱动电能。

实施例四

请参阅图1所示，主控芯片1交互连接有用于实时了解并控制PCB板使用温度的温控系统，其温控系统包含温度传感器14、声光报警器10和外接散热设备，其温度传感器14与第一信号连接器11交互连接，声光报警器10电连接在主控芯片1的输出端引脚处，外接散热设备与主控芯片1连接，外接散热设备采用但不限于散热风扇或下压式CPU型散热器，通过温度传感器14来及时得知PCB板在运行使用时的温度，并将实时温度数据输送至主控芯片1中，能够利用主控芯片1预设温度传感器14的温度报警值；当温度传感器14检测到PCB板的温度等于或超过温度报警值时，主控芯片1会控制声光报警器10实现报警，以提示PCB板的当前温度过高，其中，所提及的外接散热设备能够对PCB板进行实时散热处理，以此能够降低该PCB板运行控制系统在使用时所受到的高温热量侵蚀，有利于该PCB板安全长久的运行使用。

其中，能够采用但不限于ST-MKC型、PT100型或ES120-0030型温度传感器14，以便捷的对PCB板进行温度检测，温度传感器14的输出端还与独立端口连接器13连接；所提及的声光报警器10采用但不限于MA-1型或HX200A型报警器，通过声光报警器10来实时提示播报PCB板的温度状况。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系；其中，可拆卸安装的方式有多种，例如，可以通过插接与卡扣相配合的方式，又例如，通过螺栓连接的方式等。

Claims (6)

1.一种PCB板运行控制系统，包括设于PCB板上的主控芯片、以及与主控芯片交互连接的DSP芯片；其特征在于：所述主控芯片的一输入端连接有第一电源隔离单元，主控芯片的一输出端交互连接有第二电源隔离单元，第一电源隔离单元与第二电源隔离单元布置在PCB板上以用于对PCB板实现多电源多层次隔离，第一电源隔离单元包含主隔离电源、以及与主隔离电源连接的多路子隔离电源，第二电源隔离单元具有防反接硬件隔离保护电路和光耦保护外部隔离电路；

所述主控芯片交互连接有第一信号连接器，所述DSP芯片交互连接有第二信号连接器，该第一信号连接器与第二信号连接器布置在PCB板上，第一信号连接器与第二信号连接器具有隔离驱动输出模块接口电路，其第一信号连接器交互连接有至少一组独立端口连接器，第二信号连接器交互连接有至少一组多路伺服连接器。

2.根据权利要求1所述的一种PCB板运行控制系统，其特征在于：所述第一电源隔离单元还包括分别与主控芯片交互连接的RS232隔离模块、CAN收发器和RS485隔离模块，其主控芯片采用Cortex-M3芯片，主控芯片的输入端与主隔离电源电连接在一起。

3.根据权利要求1所述的一种PCB板运行控制系统，其特征在于：所述防反接硬件隔离保护电路包含与主隔离电源并联的二极管D1、自恢复保险丝F1和共模电感LF1，该二极管D1为用以控制PCB板系统电流单方向流动的肖基特二极管；所述光耦保护外部隔离电路连接在二极管D1与自恢复保险丝F1之间的连接电线上。

4.根据权利要求1所述的一种PCB板运行控制系统，其特征在于：所述光耦保护外部隔离电路包含与主控芯片交互连接的光耦合器、以及与光耦合器连接的RC电路，其RC电路由电连接在一起的电阻R191、电阻R189和电容C108组成。

5.根据权利要求1所述的一种PCB板运行控制系统，其特征在于：所述隔离驱动输出模块接口电路用于扩展PCB板系统对外输出路数以适应连接不同连接器，该隔离驱动输出模块接口电路包含至少一组与主控芯片交互连接的缓存器、至少一组与缓存器连接的一号光耦、以及与一号光耦连接的达林顿管阵列，其缓存器内置74HC595芯片。

6.根据权利要求1所述的一种PCB板运行控制系统，其特征在于：所述主控芯片交互连接有用于实时了解并控制PCB板使用温度的温控系统，其温控系统包含温度传感器、声光报警器和外接散热设备，其温度传感器与第一信号连接器交互连接，声光报警器电连接在主控芯片的输出端引脚处，外接散热设备与主控芯片连接，外接散热设备采用散热风扇。

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