CN220066315U - 一种高度集成化的插线板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种高度集成化的插线板，内置分别连接插线板输入端和输出端的SOC芯片，SOC芯片上集成有霍尔传感器模块、电流检测模块、主控模块和为主控模块供电的供电模块；霍尔传感器模块连接输入端和电流检测模块，用于根据磁通量检测火线和零线之间的漏电流；电流检测模块分别连接主控模块和输出端，用于进行电流检测并将电流检测结果传递至主控模块；供电模块分别连接输入端和主控模块。本实用新型提出的插线板，内置SOC芯片，在提升插线板功能性的同时，有效缩减插线板内部电路布局的复杂度，简化设计，降低智能插线板的开发难度和产品成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及插线板领域，具体涉及一种高度集成化的插线板。
背景技术
插线板是人们日常生活和工业生产中最常用到的电气元件，它能够完成市电电压到用电设备的电能交接，插线板的安全直接关系到用电安全。
现有的插线板大多是将插线板内的电极触片与电源线直接连接，在使用时通过电器的插头直接与电极触片接触达到连通电源的目的。目前市面上常规的排插线板多大部分只有供电功能，即把单一接口的AC转为多个AC插座的输出口，只具备AC接口拓展功能，已经无法满足用户日益丰富的使用需求。
而将其他功能集成到插线板，势必会增加插线板的体积，同时还会增加电路板的布线复杂度和布线难度，不仅不利于后期维护和保养，而且会增加使用安全风险。
因此，需要一种插线板，能够解决上述问题。
实用新型内容
针对现有技术中存在的弊端，提供了一种高度集成化的插线板，具体方案如下：
一种高度集成化的插线板，内置分别连接插线板输入端和输出端的SOC芯片，所述SOC芯片上集成有霍尔传感器模块、电流检测模块、主控模块和为所述主控模块供电的供电模块；
所述霍尔传感器模块连接所述输入端和所述电流检测模块，用于根据磁通量检测火线和零线之间的漏电流；
所述电流检测模块分别连接所述主控模块和所述输出端，用于进行电流检测并将电流检测结果传递至所述主控模块；
所述供电模块分别连接所述输入端和所述主控模块。
在一个具体实施例中，所述SOC芯片上还集成有电压检测模块；
所述电压检测模块分别连接所述输入端和所述主控模块，用于检测插线板输入端的电压，以进行欠压和过压保护，并将电压检测结果传递至所述主控模块。
在一个具体实施例中，所述供电模块中设有电压转换电路，用于将所述输入端的电压转化为预设电压以为所述主控模块供电。
在一个具体实施例中，所述SOC芯片上还集成有控制IO接口，所述控制IO接口连接所述主控模块，用于连接外部设备，以实现所述主控模块对外部设备的控制。
在一个具体实施例中，所述SOC芯片上还集成有通信模块，所述通信模块连接所述主控模块，用于与外部设备进行通讯，以将所述主控模块获取的信息共享至外部设备。
在一个具体实施例中，所述通信模块中配置有SPI接口和/或UART接口。
在一个具体实施例中，所述电流检测模块包括火线电流检测模块和零线电流检测模块；
所述火线电流检测模块串联接入插线板的火线，用于检测通过火线的电流，并将检测结果传递至所述主控模块进行产品过载和短路保护计算；
所述零线电流检测模块串联接入插线板的零线，用于检测通过零线的电流，并将检测结果传递至所述主控模块进行产品过载和短路保护计算。
在一个具体实施例中，所述火线电流检测模块和所述零线电流检测模块中均具有检测电路；
所述检测电路包括第一电阻、第二电阻、第一电容和第二电容；
所述第一电阻的一端连接所述第一电容，另一端连接所述输入端；
所述第二电阻的一端连接所述第二电容，另一端连接所述输入端；
所述第一电容连接所述第二电容，且在所述第一电容和所述第二电容连接处接地。
在一个具体实施例中，所述插线板中还内置有继电器模块，所述继电器模块在所述SOC芯片和所述输出端之间串联接入火线；
所述继电器模块连接所述主控模块，用于实现插线板的通断。
在一个具体实施例中，所述继电器模块包括继电器、MOS管、第一分压电阻和接地电阻；
所述继电器的线圈一端连接所述MOS管，另一端通过所述第一分压电阻连接预设VDD。
本实用新型的有益效果：本实用新型提出了一种高度集成化的插线板，内置SOC芯片，在提升插线板功能性的同时，有效缩减插线板内部电路布局的复杂度，简化设计，降低智能插线板的开发难度和产品成本。SOC芯片上集成有输入电压检测、电流检测、外部设备控制、通信等模块，极大丰富和拓展插线板了的功能，以适应用户不断提升的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本实用新型实施例提出的插线板的模块图；
图2是本实用新型实施例提出的SOC芯片模块示意图；
图3是本实用新型实施例提出的电流检测模块电路图；
图4是本实用新型实施例提出的霍尔传感器模块电路图；
图5是本实用新型实施例提出的主控模块电路图；
图6是本实用新型实施例提出的继电器模块电路图。
附图标记：1-霍尔传感器模块；2-电流检测模块；3-电压检测模块；4-供电模块；5-主控模块；6-通信模块；7-控制IO接口；8-INT中断模块；9-继电器模块。
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，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，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1
针对现有技术的不足，本实施例提供了一种高度集成化的插线板，通过高度集成化的SOC芯片，在提升插线板功能性的同时，有效缩减插线板内部电路布局的复杂度。插线板模块结构如说明书附图1所示，具体方案如下：
一种高度集成化的插线板，采用芯片模块化设计，利用创新的电路设计SOC芯片来实现插线板的数字式智能控制。SOC芯片(System on Chip)，称为系统级芯片，也有称片上系统，意指它是一个产品，是一个有专用目标的集成电路，其中包含完整系统并有嵌入软件的全部内容。其中，SOC芯片上集成有多个所需的功能模块，包括霍尔传感器模块1、电流检测模块2、主控模块5和为主控模块5供电的供电模块4，还可根据需求集成电压检测模块3、通信模块6、接口模块等。说明书附图2提供了一种SOC芯片上集成的功能模块图。
具体地，SOC芯片上还集成有电压检测模块3；电压检测模块3分别连接输入端和主控模块5，用于检测插线板输入端的电压，以进行欠压和过压保护，并将电压检测结果传递至主控模块5。
电流检测模块2分别连接主控模块5和输出端，用于进行电流检测并将电流检测结果传递至主控模块5；具体地，电流检测模块2包括火线电流检测模块2和零线电流检测模块2，本实施例在插线板的火线和零线上均设置了电流检测模块2，进一步确保插线板内部电流安全。
在附图1中，火线电流检测模块2串联接入插线板的火线，用于检测通过火线的电流，并将检测结果传递至主控模块5进行产品过载和短路保护计算；零线电流检测模块2串联接入插线板的零线，用于检测通过零线的电流，并将检测结果传递至主控模块5进行产品过载和短路保护计算。
附图3给出了具体的检测电路，火线电流检测模块2和零线电流检测模块2中均具有检测电路。在附图3中，检测电路包括第一电阻、第二电阻、第一电容和第二电容；第一电阻的一端连接第一电容，另一端连接输入端；第二电阻的一端连接第二电容，另一端连接输入端；第一电容连接第二电容，且在第一电容和第二电容连接处接地。
其中，霍尔传感器模块1连接输入端和电流检测模块2，用于根据磁通量检测火线和零线之间的漏电流。霍尔传感器模块1可以进行隔离检测火线和零线的漏电流数值，当火线和零线电流相同的时候，磁通量为0，当两者电流有差异的时候，磁通量产生变化，可以根据磁通量计算电流差异，此差异即为漏电流。霍尔传感器模块1的电路示意图如附图4所示。
供电模块4分别连接输入端和主控模块5，通过输入端的电能为芯片内部如主控模块5等供电。其中，供电模块4中设有电压转换电路，用于将输入端的电压转化为预设电压以为主控模块5供电。具体可选用LDO电路，将输入的高压AC信号，通过二极管转为高压DC信号，然后再通过DC信号转DC信号，将高压DC信号转为低压DC信号，给到SOC芯片内部供电。
主控模块5连接电流检测模块2、电压检测模块3、供电模块4等，用于采集电压、电流、短路信息，处理这些信息，并进行计算，确认插线板内部的电路运行情况是否在正常范围。若不正常，则控制如继电器等断开电路。说明书附图5给出了主控电路的结构示意图。主控模块5根据各模块汇集的信息，判断插线板存在的问题做出相应的处理，能够有效减少触电事故的发生，使插线板的控制方法更加智能化。当检测到插线板主电路没有电流或者电流接近零的时候，关闭零线和火线的输出，实现插线板无工作状态下不带电，确保插线板用电安全。
在一个具体实施例中，SOC芯片上还集成有控制IO接口7，控制IO接口7连接主控模块5，用于连接外部设备，以实现主控模块5对外部设备的控制。例如，控制IO接口7可连接继电器、可控硅等难以集成到芯片上的开关器件，无需外接MCU，即可通过芯片控制插线板的通断，实现插线板的安全防护。又例如，控制IO接口7还可连接外部的显示屏，用于显示插线板内部的电路信息，如电流、电压、功率等。控制IO接口7与主控模块5连接，可根据实际的功能进行设定，如通过蜂鸣器和LED灯进行报警，实现声光警示，使用户更易察觉到插线板的报警信号。
在一个具体实施例中，SOC芯片上还集成有通信模块6，通信模块6连接主控模块5，用于与外部设备进行通讯连接，以将主控模块5获取的信息共享至外部设备。在实际应用中，通信模块6中可配置有SPI接口和/或UART接口，根据外部设备的通讯协议选择合适的通信接口。
在一个具体实施例中，SOC芯片上还集成有INT中断模块8，INT中断模块8连接主控模块5，是用于实现短路和高压等快速输出的接口。
此外，插线板中还内置有继电器模块9，继电器模块9连接主控模块5，受主控模块5的控制进行插线板的通断。继电器模块9在电流检测模块2和输出端之间串联接入火线；继电器模块9用于实现插线板的通断。通过电流检测模块2和电压检测模块3，能有效获取插线板的电流信息和电压信息，使主控模块5根据电流、电压判断插线板是否异常，进而控制继电器实现插线板主电路的断开和导通。在附图6中，继电器模块9包括继电器、MOS管、第一分压电阻和接地电阻；继电器的线圈一端连接MOS管，另一端通过第一分压电阻连接预设VDD。MOS管的S极接地，G极通过电阻R12与S极连接，通过电阻R11与主控模块5连接。
本实用新型提出了一种高度集成化的插线板，内置SOC芯片，在提升插线板功能性的同时，有效缩减插线板内部电路布局的复杂度，简化设计，降低智能插线板的开发难度和产品成本。SOC芯片上集成有输入电压检测、电流检测、外部设备控制、通信等模块，极大丰富和拓展插线板了的功能，以适应用户不断提升的需求。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。
本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施场景，但是，本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种高度集成化的插线板，其特征在于，内置分别连接插线板输入端和输出端的SOC芯片，所述SOC芯片上集成有霍尔传感器模块、电流检测模块、主控模块和为所述主控模块供电的供电模块；
所述霍尔传感器模块连接所述输入端和所述电流检测模块，用于根据磁通量检测火线和零线之间的漏电流；
所述电流检测模块分别连接所述主控模块和所述输出端，用于进行电流检测并将电流检测结果传递至所述主控模块；
所述供电模块分别连接所述输入端和所述主控模块。
2.根据权利要求1所述的插线板，其特征在于，所述SOC芯片上还集成有电压检测模块；
所述电压检测模块分别连接所述输入端和所述主控模块，用于检测插线板输入端的电压，以进行欠压和过压保护，并将电压检测结果传递至所述主控模块。
3.根据权利要求1所述的插线板，其特征在于，所述供电模块中设有电压转换电路，用于将所述输入端的电压转化为预设电压以为所述主控模块供电。
4.根据权利要求1所述的插线板，其特征在于，所述SOC芯片上还集成有控制IO接口，所述控制IO接口连接所述主控模块，用于连接外部设备，以实现所述主控模块对外部设备的控制。
5.根据权利要求1所述的插线板，其特征在于，所述SOC芯片上还集成有通信模块，所述通信模块连接所述主控模块，用于与外部设备进行通讯，以将所述主控模块获取的信息共享至外部设备。
6.根据权利要求5所述的插线板，其特征在于，所述通信模块中配置有SPI接口和/或UART接口。
7.根据权利要求1所述的插线板，其特征在于，所述电流检测模块包括火线电流检测模块和零线电流检测模块；
所述火线电流检测模块串联接入插线板的火线，用于检测通过火线的电流，并将检测结果传递至所述主控模块进行产品过载和短路保护计算；
所述零线电流检测模块串联接入插线板的零线，用于检测通过零线的电流，并将检测结果传递至所述主控模块进行产品过载和短路保护计算。
8.根据权利要求7所述的插线板，其特征在于，所述火线电流检测模块和所述零线电流检测模块中均具有检测电路；
所述检测电路包括第一电阻、第二电阻、第一电容和第二电容；
所述第一电阻的一端连接所述第一电容，另一端连接所述输入端；
所述第二电阻的一端连接所述第二电容，另一端连接所述输入端；
所述第一电容连接所述第二电容，且在所述第一电容和所述第二电容连接处接地。
9.根据权利要求1所述的插线板，其特征在于，所述插线板中还内置有继电器模块，所述继电器模块在所述SOC芯片和所述输出端之间串联接入火线；
所述继电器模块连接所述主控模块，用于实现插线板的通断。
10.根据权利要求9所述的插线板，其特征在于，所述继电器模块包括继电器、MOS管、第一分压电阻和接地电阻；
所述继电器的线圈一端连接所述MOS管，另一端通过所述第一分压电阻连接预设VDD。
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