CN220105650U - 一种ops模块热插保护结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种OPS模块热插保护结构，其包括设置于主板的控制器、OPS模块插入接口、OPS位置检测模块、OPS供电模块和OPS供电开关模块；所述控制器与OPS模块插入接口、OPS位置检测模块和OPS供电开关模块分别电连接，OPS供电模块通过OPS供电开关模块连接OPS模块插入接口。本实用新型能有效保证OPS模块热插时不会损坏。

Description

一种OPS模块热插保护结构

技术领域

本实用新型涉及OPS模块领域，特别是指一种OPS模块热插保护结构。

背景技术

OPS(Open Pluggable Specification，开放式可插拔规范)是Intel与显示器厂商共同制定的标准化数字标牌接口规范。OPS内部组成是一个X86架构的迷你PC，采用英特尔酷睿处理器，配有内存、硬盘、多种输入输出接口以及Windows操作界面。OPS模块是开放式可插拔电脑模块，也是一款微型电脑，可以进行插拔，使整体布局美观，广泛应用中在电脑一体机，电子白板，数字标牌等电子设备中。

但是，现有的OPS模块在使用时仍然存在不足之处，由于目前的OPS模块不具备热插功能，在OPS模块与主板进行热插操作过程，OPS模块容易受到主板的供电电路的供电电压的冲击而造成OPS模块损坏，导致OPS模块稳定性下降。

有鉴于上述问题的存在，有必要研究一种OPS模块热插保护结构，其能保证OPS模块热插时不会损坏。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种OPS模块热插保护结构，其能保证OPS模块热插时不会损坏。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种OPS模块热插保护结构，其包括设置于主板的控制器、OPS模块插入接口、OPS位置检测模块、OPS供电模块和OPS供电开关模块；所述控制器与OPS模块插入接口、OPS位置检测模块和OPS供电开关模块分别电连接，OPS供电模块通过OPS供电开关模块连接OPS模块插入接口；所述OPS模块插入接口用于供OPS模块插入；所述OPS位置检测模块用于检测OPS模块是否插入到OPS模块插入接口；当OPS模块插入到OPS模块插入接口时，OPS位置检测模块给控制器发送OPS模块已插入信号，使得控制器相应控制OPS供电开关模块导通，以使得OPS供电模块通过OPS供电开关模块给OPS模块插入接口供电而给插入OPS模块插入接口的OPS模块供电。

所述OPS位置检测模块包括安装于主板的检测壳体以及安装于检测壳体的磁铁和检测电路板；所述检测电路板设有霍尔检测电路以及电压比较电路，霍尔检测电路通过电压比较电路连接控制器的一个输入端。

所述霍尔检测电路包括霍尔传感器，霍尔传感器的VDD脚接入控制电源，霍尔传感器U1的GND脚接地，霍尔传感器U1的OUT脚连接电压比较电路的输入端；所述电压比较电路包括正电压比较单元、正阈值电压单元、负电压比较电路和负阈值电压单元；正电压比较单元的正输入端和负电压比较电路的负输入端连接所述电压比较电路的输入端，正电压比较单元的负输入端连接正阈值电压单元，负电压比较单元的正输入端连接负阈值电压单元，正电压比较单元的输出端和负电压比较电路的输出端连接所述电压比较电路的输出端。

所述正电压比较单元包括第一运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第一二极管，第一电阻的第一端连接所述所述正电压比较单元的正输入端，第一电阻的第二端连接第二电阻的第一端和第一运送放大器的正输入端，第二电阻的第二端接地，第一运算放大器的负输入端和第三电阻的第一端连接所述正电压比较单元的负输入端，第一运算放大器的输出端和第三电阻的第二端连接第一二极管的正极，第一二极管的负极连接所述正电压比较单元的输出端。

所述负电压比较单元包括第二运算放大器、第四电阻、第五电阻和第二二极管，第四电阻的第一端连接所述负电压比较单元的负输入端，第四电阻的第二端连接第二运算放大器的负输入端和第五电阻的第一端，第二运算放大器的正输入端连接所述负电压比较单元的正输入端，第二运算放大器的输出端和第五电阻的第二端连接所述负电压比较单元的输出端。

所述正阈值电压单元包括第六电阻、第七电阻和第八电阻，第六电阻的第一端连接控制电源，第六电阻的第二端连接第七电阻的第一端和第八电阻的第一端，第七电阻的第二端接地，第八电阻的第二端连接正电压比较单元的负输入端；所述负阈值电压单元包括第九电阻、第十电阻、第十一电阻和第十二电阻，第九电阻的第一端连接控制电源，第九电阻的第二端连接第十电阻的第一端，第十电阻的第二端、第十一电阻的第一端和第十二电阻的第一端连接负电压比较单元的正输入端，第十一电阻的第二端和第十二电阻的第二端接地。

所述检测电路板还设有限流限压保护电路；所述电压比较电路的输出端通过限流限压保护电路连接控制器的一个输入端。

所述限流限压保护电路包括第十三电阻、第四电容和稳压二极管，第十三电阻的第一端连接电压比较电路的输出端，第十三电阻的第二端、第四电容的第一端和稳压二极管的负极连接控制器的输入端，第四电容的第二端和稳压二极管的正极接地。

所述OPS供电开关模块为开关管开关电路，开关管开关电路的控制端连接控制器，开关管开关电路的输入端连接OPS供电模块的输出端，开关管开关电路的输出端连接OPS模块插入接口的电源端。

所述开关管开关电路包括三极管、MOS管，第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻，第十七电阻和第十八电阻；第十四电阻的第一端连接控制电源，第十四电阻的第二端、第十五电阻的第一端和第十六电阻的第一端连接所述开关管开关电路的控制端，第十五电阻的第二端连接三极管的基极，三极管的发射极和第十六电阻的第二端接地，三极管的集电极连接第十七电阻的第一端和第十八电阻的第一端，第十七电阻的第二端连接MOS管的栅极，MOS管的漏极连接所述开关管开关电路的输入端，MOS管的源极和第十八电阻的第二端连接所述开关管开关电路的输出端。

采用上述方案后，本实用新型的OPS位置检测模块用于检测OPS模块是否插入到OPS模块插入接口；当OPS模块插入到OPS模块插入接口时，OPS位置检测模块给控制器发送OPS模块已插入信号，使得控制器相应控制OPS供电开关模块导通，以使得OPS供电模块通过OPS供电开关模块给OPS模块插入接口供电而给插入OPS模块插入接口的OPS模块供电。

由上述可知，本实用新型在OPS位置检测模块检测到OPS模块在插入到OPS模块插入接口后，控制器才控制OPS供电开关模块6导通而使得OPS供电模块给OPS模块供电，这样可以使得OPS模块在插入到OPS模块插入接口的过程中不会受到电压的作用，从而能有效保证OPS模块热插时不会损坏。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

图2为本实用新型的OPS位置检测模块的结构分解图。

图3为本实用新型的OPS位置检测模块的剖视图。

图4为本实用新型的检测电路板的电路原理图。

图5为本实用新型的OPS供电开关模块的电路原理图。

图6为本实用新型的控制器的电路原理图。

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。

如图1所示，本实用新型揭示了一种OPS模块热插保护结构，其包括设置于主板1的控制器2、OPS模块插入接口3、OPS位置检测模块4、OPS供电模块5和OPS供电开关模块6；其中，所述控制器2与OPS模块插入接口3、OPS位置检测模块4和OPS供电开关模块14分别电连接，OPS供电模块5通过OPS供电开关模块6连接OPS模块插入接口3。

在本实用新型中，所述OPS模块插入接口3用于供OPS模块插入；所述OPS位置检测模块4用于检测OPS模块是否插入到OPS模块插入接口3；当OPS模块插入到OPS模块插入接口3时，OPS位置检测模块4给控制器2发送OPS模块已插入信号，使得控制器2相应控制OPS供电开关模块6导通，以使得OPS供电模块5通过OPS供电开关模块6给OPS模块插入接口3供电而给插入OPS模块插入接口3的OPS模块供电。由前述可知，本实用新型在OPS位置检测模块4检测到OPS模块在插入到OPS模块插入接口3后，控制器2才控制OPS供电开关模块6导通而使得OPS供电模块5给OPS模块供电，这样可以使得OPS模块在插入到OPS模块插入接口3的过程中不会受到电压的作用，从而能有效保证OPS模块热插时不会损坏。

配合图6所示，在本实用新型的实施例中，所述控制器2采用单片机U0,单片机U0的型号可为GD32F130C8T6。

配合图2至图4所示，在本实用新型的实施例中，所述OPS位置检测模块4包括安装于主板1的检测壳体41以及安装于检测壳体41的磁铁42和检测电路板43；所述检测电路板43设有霍尔检测电路431以及电压比较电路432，霍尔检测电路431通过电压比较电路432连接控制器的一个输入端；由于OPS模块自身会带有铁质部件，这样当OPS模块与OPS模块插入接口3之间的距离变化会改变磁铁42产生的磁场的强度，而霍尔检测电路431则根据磁铁42产生的磁场强度而相应输出霍尔信号，电压比较电路432则将霍尔信号与阈值信号进行比较，当霍尔信号的电压绝对值大于阈值信号的电压绝对值时，此时可以认定OPS模块插入OPS模块插入接口3，电压比较电路432则输出OPS模块已插入信号给控制器。

配合图4所示，在本实用新型的实施例中，所述霍尔检测电路431包括霍尔传感器U1，霍尔传感器U1的型可为MA7910，霍尔传感器U1的VDD脚接入控制电源VCC，霍尔传感器U1的GND脚接地，霍尔传感器U1的OUT脚连接电压比较电路432的输入端；所述电压比较电路432包括正电压比较单元4321、正阈值电压单元4322、负电压比较电路432和负阈值电压单元4324，正电压比较单元4321的正输入端和负电压比较电路432的负输入端连接所述电压比较电路432的输入端，正电压比较单元4321的负输入端连接正阈值电压单元4322，负电压比较单元4323的正输入端连接负阈值电压单元4324，正电压比较单元4321的输出端和负电压比较电路432的输出端连接所述电压比较电路432的输出端。由于磁铁的安装方便的不同，霍尔检测电路431输出的霍尔信号可能为正信号，也可能为负信号；而所述电压比较电路432则对为正信号或负信号的霍尔信号均能进行相应的电压比较，以满足由磁铁安装方向不同而产生的不同检测需求；其中，若是霍尔检测电路431输出的霍尔信号为正信号，则当霍尔检测电路431输出的霍尔信号大于正阈值电压单元4322输出的正阈值电压信号时，正电压比较单元4321输出高电平的OPS模块已插入信号；若是霍尔检测电路431输出的霍尔信号为负信号，则当霍尔检测电路431输出的霍尔信号小于正阈值电压单元4322输出的负阈值电压信号时，负电压比较单元4323输出高电平的OPS模块已插入信号。

配合图4所示，在本实用新型的实施例中，所述正电压比较单元4321包括第一运算放大器U21、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第一二极管D1，第一电阻R1的第一端连接所述所述正电压比较单元4321的正输入端，第一电阻R1的第二端连接第二电阻R2的第一端和第一运送放大器U21的正输入端，第二电阻R2的第二端接地，第一运算放大器U21的负输入端和第三电阻R3的第一端连接所述正电压比较单元4321的负输入端，第一运算放大器U21的输出端和第三电阻R3的第二端连接第一二极管D1的正极，第一二极管D1的负极连接所述正电压比较单元4321的输出端；所述负电压比较单元4323包括第二运算放大器U22、第四电阻R4、第五电阻R5和第二二极管D2，第四电阻R4的第一端连接所述负电压比较单元4323的负输入端，第四电阻R4的第二端连接第二运算放大器U22的负输入端和第五电阻R5的第一端，第二运算放大器U22的正输入端连接所述负电压比较单元4323的正输入端，第二运算放大器U22的输出端和第五电阻R5的第二端连接所述负电压比较单元4323的输出端；所述正阈值电压单元4322包括第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8，第六电阻R6的第一端连接控制电源VCC，第六电阻R6的第二端连接第七电阻R7的第一端和第八电阻R8的第一端，第七电阻R7的第二端接地，第八电阻R8的第二端连接正电压比较单元4321的负输入端；所述负阈值电压单元4324包括第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11和第十二电阻R12，第九电阻R9的第一端连接控制电源VCC，第九电阻R9的第二端连接第十电阻R10的第一端，第十电阻R10的第二端、第十一电阻R11的第一端和第十二电阻R12的第一端连接负电压比较单元4323的正输入端，第十一电阻R11的第二端和第十二电阻R12的第二端接地。其中，所述正电压比较单元4321还可包括第一电容C1，第一电阻R1的第一端通过第一电容C1接地；所述正阈值电压单元4322还可包括第二电容C2，第六电阻R6的第二端通过第二电容C2接地；所述负阈值电压单元4324还可包括第三电容C3，第九电阻R9的第二端通过第三电容C3接地。

配合图4所示，在本实用新型的实施例中，所述检测电路板43还设有限流电压保护电路433；所述电压比较电路432的输出端通过限流电压保护电路433连接控制器2的一个输入端，限流电压保护电路433可以起到限流保护和限位保护的作用，从而避免输入到控制器2的信号的电压和电流过大而损坏控制器2。具体的，所述限流电压保护电路433包括第十三电阻R13、第四电容C4和稳压二极管ZD1，第十三电阻R13的第一端连接电压比较电路432的输出端，第十三电阻R13的第二端、第四电容C4的第一端和稳压二极管ZD1的负极连接控制器的输入端，第四电容C4的第二端和稳压二极管ZD1的正极接地。

配合图5所示，在本实用新型的实施例中，所述OPS供电开关模块6为开关管开关电路61，开关管开关电路61的控制端连接控制器2，开关管开关电路61的输入端连接OPS供电模块5的输出端，开关管开关电路61的输出端连接OPS模块插入接口3的电源端。具体的，所述开关管开关电路61包括三极管Q1、MOS管M1，第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16，第十七电阻R17和第十八电阻R18，第十四电阻R14起到上拉电阻的作用，第十四电阻R14的第一端连接控制电源VCC，第十四电阻R14的第二端、第十五电阻R15的第一端和第十六电阻R16的第一端连接所述开关管开关电路61的控制端，第十五电阻R15的第二端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极和第十六电阻R16的第二端接地，三极管Q1的集电极连接第十七电阻R17的第一端和第十八电阻R18的第一端，第十七电阻R17的第二端连接MOS管M1的栅极，MOS管M1的漏极连接所述开关管开关电路61的输入端，MOS管M1的源极和第十八电阻R18的第二端连接所述开关管开关电路61的输出端；当控制器2给开关管开关电路61的控制端输入高电平信号时，三极管Q1导通而使得MOS管M1导通，这样开关管开关电路61导通而使得OPS供电模块5通过开关管开关电路61给OPS模块插入接口供电；当控制器2给开关管开关电路61的控制端输入低电平信号时，三极管Q1关断而使得MOS管M1关断，这样开关管开关电路61关断而使得OPS供电模块5不给OPS模块插入接口3供电。所述开关管开关电路61还可包括第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7和第八电容C8，第十五电阻R15的第一端通过第五电容C5接地，第六电容C6的两端分别连接MOS管M1的栅极和源极，MOS管M1的漏极通过并联的第七电容C7和第八电容C8接地。

上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。

Claims (10)

1.一种OPS模块热插保护结构，其特征在于：包括设置于主板的控制器、OPS模块插入接口、OPS位置检测模块、OPS供电模块和OPS供电开关模块；

所述控制器与OPS模块插入接口、OPS位置检测模块和OPS供电开关模块分别电连接，OPS供电模块通过OPS供电开关模块连接OPS模块插入接口；

所述OPS模块插入接口用于供OPS模块插入；所述OPS位置检测模块用于检测OPS模块是否插入到OPS模块插入接口；当OPS模块插入到OPS模块插入接口时，OPS位置检测模块给控制器发送OPS模块已插入信号，使得控制器相应控制OPS供电开关模块导通，以使得OPS供电模块通过OPS供电开关模块给OPS模块插入接口供电而给插入OPS模块插入接口的OPS模块供电。

2.如权利要求1所述的一种OPS模块热插保护结构，其特征在于：所述OPS位置检测模块包括安装于主板的检测壳体以及安装于检测壳体的磁铁和检测电路板；所述检测电路板设有霍尔检测电路以及电压比较电路，霍尔检测电路通过电压比较电路连接控制器的一个输入端。

3.如权利要求2所述的一种OPS模块热插保护结构，其特征在于：所述霍尔检测电路包括霍尔传感器，霍尔传感器的VDD脚接入控制电源，霍尔传感器U1的GND脚接地，霍尔传感器U1的OUT脚连接电压比较电路的输入端；

所述电压比较电路包括正电压比较单元、正阈值电压单元、负电压比较电路和负阈值电压单元；正电压比较单元的正输入端和负电压比较电路的负输入端连接所述电压比较电路的输入端，正电压比较单元的负输入端连接正阈值电压单元，负电压比较单元的正输入端连接负阈值电压单元，正电压比较单元的输出端和负电压比较电路的输出端连接所述电压比较电路的输出端。

4.如权利要求3所述的一种OPS模块热插保护结构，其特征在于：所述正电压比较单元包括第一运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第一二极管，第一电阻的第一端连接所述正电压比较单元的正输入端，第一电阻的第二端连接第二电阻的第一端和第一运送放大器的正输入端，第二电阻的第二端接地，第一运算放大器的负输入端和第三电阻的第一端连接所述正电压比较单元的负输入端，第一运算放大器的输出端和第三电阻的第二端连接第一二极管的正极，第一二极管的负极连接所述正电压比较单元的输出端。

5.如权利要求3所述的一种OPS模块热插保护结构，其特征在于：所述负电压比较单元包括第二运算放大器、第四电阻、第五电阻和第二二极管，第四电阻的第一端连接所述负电压比较单元的负输入端，第四电阻的第二端连接第二运算放大器的负输入端和第五电阻的第一端，第二运算放大器的正输入端连接所述负电压比较单元的正输入端，第二运算放大器的输出端和第五电阻的第二端连接所述负电压比较单元的输出端。

6.如权利要求3所述的一种OPS模块热插保护结构，其特征在于：所述正阈值电压单元包括第六电阻、第七电阻和第八电阻，第六电阻的第一端连接控制电源，第六电阻的第二端连接第七电阻的第一端和第八电阻的第一端，第七电阻的第二端接地，第八电阻的第二端连接正电压比较单元的负输入端；

所述负阈值电压单元包括第九电阻、第十电阻、第十一电阻和第十二电阻，第九电阻的第一端连接控制电源，第九电阻的第二端连接第十电阻的第一端，第十电阻的第二端、第十一电阻的第一端和第十二电阻的第一端连接负电压比较单元的正输入端，第十一电阻的第二端和第十二电阻的第二端接地。

7.如权利要求2所述的一种OPS模块热插保护结构，其特征在于：所述检测电路板还设有限流限压保护电路；所述电压比较电路的输出端通过限流限压保护电路连接控制器的一个输入端。

8.如权利要求7所述的一种OPS模块热插保护结构，其特征在于：所述限流限压保护电路包括第十三电阻、第四电容和稳压二极管，第十三电阻的第一端连接电压比较电路的输出端，第十三电阻的第二端、第四电容的第一端和稳压二极管的负极连接控制器的输入端，第四电容的第二端和稳压二极管的正极接地。

9.如权利要求1所述的一种OPS模块热插保护结构，其特征在于：所述OPS供电开关模块为开关管开关电路，开关管开关电路的控制端连接控制器，开关管开关电路的输入端连接OPS供电模块的输出端，开关管开关电路的输出端连接OPS模块插入接口的电源端。

10.如权利要求9所述的一种OPS模块热插保护结构，其特征在于：所述开关管开关电路包括三极管、MOS管，第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻，第十七电阻和第十八电阻；

第十四电阻的第一端连接控制电源，第十四电阻的第二端、第十五电阻的第一端和第十六电阻的第一端连接所述开关管开关电路的控制端，第十五电阻的第二端连接三极管的基极，三极管的发射极和第十六电阻的第二端接地，三极管的集电极连接第十七电阻的第一端和第十八电阻的第一端，第十七电阻的第二端连接MOS管的栅极，MOS管的漏极连接所述开关管开关电路的输入端，MOS管的源极和第十八电阻的第二端连接所述开关管开关电路的输出端。