CN220043392U - 一种控制电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及一种控制电路及电子设备，控制电路通过在开关模块的受控端增设开关驱动模块，使得开关模块不需要通过控制信号直接驱动，而是通过开关驱动模块的电压比较单元的输出信号来驱动，由于开关驱动模块的电压比较单元的输出端的输出信号可以根据电压比较单元的输入端信号来控制，电压比较单元的输入端信号大小是可以根据需要调控的，因此，可以使得第一开关单元仅在一定电压范围内的控制信号驱动下导通，异常脉冲或杂波信号无法驱动导通，从而提高了控制电路的可靠性，进而提高了设备工作稳定性。

Description

一种控制电路及电子设备

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种控制电路及电子设备。

背景技术

在电子设备的驱动控制电路中，一般都采用直推型电路，直推型电路通常设置有多个开关管，处理器输出控制信号逐级控制各个开关管导通，从而使后端驱动电路做出响应。但是，处理器在上电阶段或工作阶段会出现各种异常情况，例如异常信号脉冲、台阶信号、以及杂波信号等异常干扰，就有可能会导致开关管异常导通，导致异常驱动，可靠性较差。

实用新型内容

基于此，本实用新型提供了一种控制电路及电子设备，控制电路能够使开关管仅在一定电压范围内的控制信号驱动下导通，异常脉冲或杂波信号无法驱动导通，从而提高了控制电路的可靠性，进而提高了设备工作稳定性。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种控制电路，包括开关模块和开关驱动模块；

所述开关模块包括第一开关单元，所述第一开关单元包括第一信号端、第二信号端和第一受控端，所述第一信号端用于与处理器的控制信号输出端连接，所述第二信号端用于与后端驱动电路连接；

所述开关驱动模块包括第二开关单元、隔离单元和电压比较单元；

所述第二开关单元包括第三信号端、第四信号端和第二受控端，所述第二开关单元的第三信号端连接至所述第一开关单元的第一受控端，并连接至第一电源，其第四信号端接地；

所述隔离单元的第一端与所述第二开关单元的第二受控端连接，并连接至第一电源，其第二端连接至电压比较单元的输出端；

所述电压比较单元的输出端输出第一电平信号触发所述隔离单元关断，所述第二开关单元的第二受控端连接至第一电源获得触发信号导通，所述第一开关单元的第一受控端通过所述第二开关单元的第三信号端以及第四信号端接地，所述第一开关单元被触发导通使处理器输出的控制信号流经所述第一开关单元后流向后端驱动电路；

所述电压比较单元的输出端输出第二电平信号触发所述隔离单元导通，所述第二受控端的电压被拉低触发所述第二开关单元关断，所述第一受控端连接至第一电源，触发所述第一开关单元关断。

根据本实用新型的第二方面，提供了一种电子设备，包括处理器和如上实施例所述的控制电路。

本实用新型的上述实施例，通过在开关模块的受控端增设开关驱动模块，使得开关模块不需要通过控制信号直接驱动，而是通过开关驱动模块的电压比较单元的输出信号来驱动，由于开关驱动模块的电压比较单元的输出端的输出信号可以根据电压比较单元的输入端信号来控制，电压比较单元的输入端信号大小是可以根据需要调控的，因此，可以使得第一开关单元仅在一定电压范围内的控制信号驱动下导通，异常脉冲或杂波信号无法驱动导通，从而提高了控制电路的可靠性，进而提高了设备工作稳定性。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型的技术方案。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例示出的控制电路的原理框图；

图2为本实用新型一个实施例示出的开关驱动模块的连接原理图；

图3为本实用新型一个实施例示出的第三开关单元的驱动原理图。

附图标号说明：

11、第一开关单元；111、第一信号端；112、第二信号端；113、第一受控端；21、第二开关单元；211、第三信号端；212、第四信号端；213、第二受控端；22、隔离单元；23、电压比较单元；30、后端驱动电路；31、第一驱动电路；32、第二驱动电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以是直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

下面给出几个具体的实施例，用于详细介绍本申请的技术方案。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

在电子设备的驱动控制电路中，一般都采用直推型电路，直推型电路通常设置有多个开关管，处理器输出控制信号逐级控制各个开关管导通，从而使后端驱动电路做出响应。但是，处理器在上电阶段或工作阶段会出现各种异常情况，例如异常信号脉冲、台阶信号、以及杂波信号等异常干扰，就有可能会导致开关管异常导通，导致异常驱动，可靠性较差。为了提高控制电路的可靠性，工程师们通常会采用光耦隔离，电源隔离，或地平面分割等方法来提升控制电路的可靠性，但是上述隔离方案依旧无法真正区别异常驱动和正常驱动，因此还是会存在误触发的问题。

针对上述问题，本实用新型实施例提供一种控制电路及电子设备，控制电路能够使开关模块仅在一定电压范围内的控制信号驱动下导通，异常脉冲或杂波信号无法驱动导通，从而提高了控制电路的可靠性，进而提高了设备工作稳定性。

请参阅图1，图1为本实用新型一个实施例示出的控制电路的原理框图。

控制电路包括开关模块和开关驱动模块；开关模块包括第一开关单元11，第一开关单元11包括第一信号端111、第二信号端112和第一受控端113，第一信号端111用于与处理器的控制信号输出端连接，第二信号端112用于与后端驱动电路30连接；开关驱动模块包括第二开关单元21、隔离单元22和电压比较单元23；第二开关单元21包括第三信号端211、第四信号端212和第二受控端213，第二开关单元21的第三信号端211连接至第一开关单元11的第一受控端113，在与第一受控端113连接后，共同与第一电源VCC连接，其第四信号端212接地；隔离单元22的第一端与第二开关单元21的第二受控端213连接，并与第二受控端213连接后，共同与第一电源VCC连接，其第二端连接至电压比较单元23的输出端。

第一开关单元11可以为P沟道场效应管或P型三极管，第二开关单元为N沟道场效应管或N型三极管。

电压比较单元23的输出端输出第一电平信号触发隔离单元22关断，第二开关单元21的第二受控端213连接至第一电源VCC获得触发信号导通，第一开关单元11的第一受控端113通过第二开关单元21的第三信号端211以及第四信号端212接地，第一开关单元11被触发导通使处理器输出的控制信号流经第一开关单元11后流向后端驱动电路30；电压比较单元23的输出端输出第二电平信号触发隔离单元22导通，第二受控端213的电压被拉低触发第二开关单元21关断，第一受控端113连接至第一电源VCC，触发第一开关单元11关断。

其中，第一电平信号可以是高电平信号或低电平信号，第二电平信号可以是低电平信号或高电平信号。

第一电源VCC的电压值与第二开关单元21的导通电压值匹配。

在第一电源VCC的电压值与第二开关单元21的导通电压值相同的情况下，第二开关单元21的第三信号端可以直接与第一电源VCC连接；第一开关单元11的第一受控端113可以直接与第一电源VCC连接。

在第一电源VCC的电压值与第二开关单元21的导通电压值不同的情况下，第一电源VCC的电压值可与控制信号的电压值相同，此时，第二开关单元21的第三信号端可以通过分压单元间接与第一电源VCC连接；第一开关单元11的第一受控端113可以通过分压单元间接与第一电源VCC连接。

本实用新型的上述实施例，通过在开关模块的受控端增设开关驱动模块，使得开关模块不需要通过控制信号直接驱动，而是通过开关驱动模块的电压比较单元的输出信号来驱动，由于开关驱动模块的电压比较单元的输出端的输出信号可以根据电压比较单元的输入端信号来控制，电压比较单元的输入端信号大小是可以根据需要调控的，因此，可以使得第一开关单元11仅在一定电压范围内的控制信号驱动下导通，异常脉冲或杂波信号无法驱动导通，从而提高了控制电路的可靠性，进而提高了设备工作稳定性。

以下结合电路原理图对控制电路进行详细介绍。

请参阅图2，图2为本实用新型一个实施例示出的开关驱动模块的连接原理图。

隔离单元22包括第一二极管D1；电压比较单元23包括第一比较器U1A和第一分压单元；控制电路还包括电压参考电路，电压参考电路具有第一电压输出端；第一比较器U1A包括第一信号比较端INA-、第二信号比较端INA+和第一比较输出端OUTA，第一信号比较端INA-通过第一分压单元连接至第一电源VCC，第二信号比较端INA+连接至电压参考电路的第一电压输出端，第一比较输出端OUTA连接至第一二极管D1的阴极。

在第一电源VCC的电压值和控制信号的电压值相同的情况下，第一电源VCC的电压信号通过第一分压单元分压后输入至第一比较器U1A的第一信号比较端INA-，即输入至第一比较器的反向输入端INA-，而将电压参考电路的第一电压输出端输出的第一参考电压信号输入至第一比较器U1A的第二信号比较端INA+，即输入至第一比较器的正向输入端INA+。

第一比较器U1A将其反向输入端输入的经过分压后的第一电源VCC的电压值与第一参考电压信号的电压值进行比较，若第一分压单元分压后的第一电源的电压值小于第一参考电压信号的电压值，则第一比较器U1A的第一输出端可以输出高电平信号，此时，隔离单元22中的第一二极管D1的阴极和阳极之间的电压差太小，无法触发第一二极管D1导通，因此，第二开关单元21的第二受控端可以连接至第一电源VCC获得高电平信号触发导通。第二开关单元21导通，则第一开关单元11的第一受控端可以通过第二开关单元21连接到地，获得低电平信号触发导通，从而使得控制信号可以通过第一开关单元11流向后端驱动电路，正常驱动后端驱动电路运行。若第一分压单元分压后的第一电源VCC的电压值大于第一参考电压信号的电压值，则第一比较器U1A的第一输出端可以输出低电平信号，此时，隔离单元22中的第一二极管D1的阴极和阳极之间的存在电压差，当电压差达到第一二极管D1的导通条件时，触发第一二极管D1导通，此时，第一电源VCC的信号通过第一二极管D1流向第一比较器U1A并流向电源地，因此，第二开关单元21的第二受控端无法获得触发信号，第二开关单元21关断，从而使第一开关单元11的第一受控端连接至第一电源VCC，无法触发导通，处理器输出的控制信号无法通过第一开关单元11流向后端驱动电路，从而限制了高电压的控制信号流向后端驱动电路，即防止了异常脉冲驱动无触发。

隔离单元22包括第二二极管D2；电压比较单元包括第二比较器U2B和第二分压单元；电压参考电路具有第二电压输出端；第二比较器U2B包括第三信号比较端、INB-第四信号比较端和第二比较输出端，第三信号比较端通过第二分压单元连接至第一电源，第四信号比较端连接至电压参考电路的第二电压输出端，第二比较输出端连接至第二二极管D2的阴极。

在第一电源VCC的电压值和控制信号的电压值相同的情况下，第一电源VCC的电压信号通过第二分压单元分压后输入至第二比较器U2B的第三信号比较端，即输入至第二比较器U2B的正向输入端INB+，而将电压参考电路的第二电压输出端输出的第二参考电压信号输入至第二比较器U2B的第四信号比较端，即输入至第二比较器的反向输入端INB-。

第二比较器U2B将其正向输入端输入的经过第二分压单元分压后的第一电源VCC的电压值与第二参考电压信号的电压值进行比较，若第二分压单元分压后的第一电源VCC的电压值小于第二参考电压信号的电压值，则第二比较器U2B的第二输出端可以输出低电平信号，此时，隔离单元22中的第二二极管D2的阴极和阳极之间的电压差较大，可以触发第二二极管D2导通，因此，第二开关单元21的第二受控端无法获得高电平信号触发。第二开关单元21关断，则第一开关单元11的第一受控端连接至第一电源VCC，无法触发导通，处理器输出的控制信号无法通过第一开关单元11流向后端驱动电路，从而限制了低电压的控制信号流向后端驱动电路，即防止了异常脉冲驱动无触发。

若第二分压单元分压后的第一电源VCC的电压值大于第二参考电压信号的电压值，则第二比较器的第二输出端可以输出高电平信号，此时，隔离单元22中的第二二极管D2的阴极和阳极之间的电压差较小，无法达到第二二极管D2的导通条件时，触发第二二极管D2不导通，此时，第一电源的信号无法经过第二二极管D2流，因此，第二开关单元21的第二受控端获得触发信号，第二开关单元21导通，从而使第一开关单元11的第一受控端通过第二开关单元21连接到地，第一开关单元11触发导通，处理器输出的控制信号通过第一开关单元11流向后端驱动电路，正常驱动后端驱动电路运行。

其中，可以通过调节第一分压单元的阻值来调节输入到第一比较器U2A的反向输入端的电压值，可以通过调节第二分压单元的阻值来调节输入到第二比较器U2B的正向输入端的电压值，从而实现第一比较器U2A或第二比较器U2B的输出控制，使得该控制电路可以应用于5～36V之间的控制信号的输出，适应性较强，兼容性较好。

本实施例中，第一比较器U2A和第二比较器U2B的型号不做限定。

第一分压单元和/或第二分压单元包括至少一个电阻。例如，第一分压单元包括电阻R9，第二分压单元包括相互连接的电阻R12，R16，R17等。

在一个可选的实施例中，电压参考电路包括可控精密稳压源U1、第三分压单元和第四分压单元，可控精密稳压源U1包括阳极、阴极和参考极，第一比较器U1A的第二信号比较端通过第三分压单元连接至可控精密稳压源U1的阴极，第二比较器U2B的第三信号比较端连接至可控精密稳压源U1的参考极，第二比较器U2B的第四信号比较端通过第四分压单元连接至可控精密稳压源U1的阳极。

在电压参考电路中，采用可控精密稳压源U1形成两路参考电压信号分别传输至第一比较器和第二比较器，为两个比较器提供相应的电压参考信号，电路结构简单，易于实现。可控精密稳压源的型号可以为TL143，可以提供2.5V或3.75V的参考电压值。

在一个可选的实施例中，控制电路还包括第三二极管D3，第三二极管D3的阳极与隔离单元22的第一端连接，并与第一电源VCC连接，第三二极管D3的阴极与第二开关单元21的第二受控端连接，从而阻断通过第二开关单元21的第三信号端211以及第二受控端213流向隔离单元22的反向电流，起到隔离作用。

请参阅图3，图3为本实用新型一个实施例示出的第三开关单元的驱动原理图。

在一个可选的实施例中，为了使控制电路兼容NPN输出端口和PNP输出端口，控制电路还包括第三开关单元Q3和第五分压单元R12，第三开关单元Q3包括第五信号端、第六信号端和第三受控端；第三开关单元Q3的第三受控端通过第五分压单元R12连接至第一开关单元11的第二信号端112，并连接至后端驱动电路的第一驱动电路31，第三开关单元Q3的第五信号端连接至第二电源VDD，并连接至后端驱动电路的第二驱动电路32，第六信号端接地。

在一个可选的实施例中，控制电路还包括第一过流二极管LCD3和第二过流二极管LCD4，第一过流二极管LCD3的阳极接地，其阴极与第一开关单元11的第二信号端112连接，并与后端驱动电路的第一驱动电路连接；第二过流二极管LCD3的阳极接地，其阴极与第三开关单元Q3的第五信号端以及第二电源VDD连接，并与第二驱动电路32连接。

在上述实施例中，各个电阻、各个二极管、各个开关管的具体型号以及规格不做限定。

本实用新型的上述实施例，通过在开关模块的受控端增设开关驱动模块，使得开关模块不需要通过控制信号直接驱动，而是通过开关驱动模块的电压比较单元的输出信号来驱动，由于开关驱动模块的电压比较单元的输出端的输出信号可以根据电压比较单元的输入端信号来控制，电压比较单元的输入端信号大小是可以根据需要调控的，因此，可以使得第一开关单元仅在一定电压范围内的控制信号驱动下导通，异常脉冲或杂波信号无法驱动导通，从而提高了控制电路的可靠性，进而提高了设备工作稳定性。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种电子设备，包括处理器和如上实施例公开的控制电路。

本实施例中，电子设备可以是工控机或其他的智能设备，本实施例中不做限定。

该电子设备，通过在开关模块的受控端增设开关驱动模块，使得开关模块不需要通过控制信号直接驱动，而是通过开关驱动模块的电压比较单元的输出信号来驱动，由于开关驱动模块的电压比较单元的输出端的输出信号可以根据电压比较单元的输入端信号来控制，电压比较单元的输入端信号大小是可以根据需要调控的，因此，可以使得第一开关单元仅在一定电压范围内的控制信号驱动下导通，异常脉冲或杂波信号无法驱动导通，从而提高了控制电路的可靠性，进而提高了设备工作稳定性。

以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种控制电路，其特征在于，包括开关模块和开关驱动模块；

所述开关模块包括第一开关单元，所述第一开关单元包括第一信号端、第二信号端和第一受控端，所述第一信号端用于与处理器的控制信号输出端连接，所述第二信号端用于与后端驱动电路连接；

所述开关驱动模块包括第二开关单元、隔离单元和电压比较单元；

所述第二开关单元包括第三信号端、第四信号端和第二受控端，所述第二开关单元的第三信号端连接至所述第一开关单元的第一受控端，并连接至第一电源，其第四信号端接地；

所述隔离单元的第一端与所述第二开关单元的第二受控端连接，并连接至第一电源，其第二端连接至电压比较单元的输出端；

所述电压比较单元的输出端输出第一电平信号触发所述隔离单元关断，所述第二开关单元的第二受控端连接至第一电源获得触发信号导通，所述第一开关单元的第一受控端通过所述第二开关单元的第三信号端以及第四信号端接地，所述第一开关单元被触发导通使处理器输出的控制信号流经所述第一开关单元后流向后端驱动电路；

所述电压比较单元的输出端输出第二电平信号触发所述隔离单元导通，所述第二受控端的电压被拉低触发所述第二开关单元关断，所述第一受控端连接至第一电源，触发所述第一开关单元关断。

2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述隔离单元包括第一二极管；所述电压比较单元包括第一比较器和第一分压单元；所述控制电路还包括电压参考电路，所述电压参考电路具有第一电压输出端；

所述第一比较器包括第一信号比较端、第二信号比较端和第一比较输出端，所述第一信号比较端通过所述第一分压单元连接至第一电源，所述第二信号比较端连接至所述电压参考电路的第一电压输出端，所述第一比较输出端连接至所述第一二极管的阴极。

3.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述隔离单元包括第二二极管；所述电压比较单元包括第二比较器和第二分压单元；所述电压参考电路具有第二电压输出端；

所述第二比较器包括第三信号比较端、第四信号比较端和第二比较输出端，所述第三信号比较端通过所述第二分压单元连接至第一电源，所述第四信号比较端连接至所述电压参考电路的第二电压输出端，所述第二比较输出端连接至所述第二二极管的阴极。

4.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述电压参考电路包括可控精密稳压源、第三分压单元和第四分压单元，所述可控精密稳压源包括阳极、阴极和参考极，

所述第一比较器的第二信号比较端通过所述第三分压单元连接至所述可控精密稳压源的阴极，

所述第二比较器的第三信号比较端连接至所述可控精密稳压源的参考极，所述第二比较器的第四信号比较端通过所述第四分压单元连接至所述可控精密稳压源的阳极。

5.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括第三二极管，所述第三二极管的阳极与所述隔离单元的第一端连接，并与所述第一电源连接，所述第三二极管的阴极与所述第二开关单元的第二受控端连接。

6.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括第三开关单元和第五分压单元，所述第三开关单元包括第五信号端、第六信号端和第三受控端；

所述第三开关单元的第三受控端通过所述第五分压单元连接至所述第一开关单元的第二信号端，并连接至所述后端驱动电路的第一驱动电路，所述第三开关单元的第五信号端连接至第二电源，并连接至所述后端驱动电路的第二驱动电路，所述第六信号端接地。

7.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括第一过流二极管和第二过流二极管，所述第一过流二极管的阳极接地，其阴极与所述第一开关单元的第二信号端连接，并与所述后端驱动电路的第一驱动电路连接；所述第二过流二极管的阳极接地，其阴极与所述第三开关单元的第五信号端以及第二电源连接，并与第二驱动电路连接。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的控制电路，其特征在于，所述第一电源的电压值和所述控制信号的电压值相同。

9.根据权利要求1至7任意一项所述的控制电路，其特征在于，所述第一开关单元为P沟道场效应管或P型三极管，所述第二开关单元为N沟道场效应管或N型三极管。

10.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和如权利要求1至9任意一项所述的控制电路。