CN220325329U - 一种带双电源供电及保护电路的核心电路板 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于嵌入式电力装置领域，涉及一种带双电源供电及保护电路的核心电路板，包括：插针排座、CPU电路、存储电路、USB转串口电路、启动控制电路、双电源供电电路及保护电路，所述的插针排座分别电性连接CPU电路和保护电路，CPU电路分别电性连接启动控制电路、USB转串口电路和存储电路，USB转串口电路分别电性连接Type‑C插座和启动控制电路，保护电路电性连接双电源供电电路，双电源供电电路电性连接Type‑C插座；双电源供电电路及保护电路用于实现双电源供电，控制核心电路板和其它功能底板的上电时序，同时设有防反接电路及过压指示电路。本实用新型可以便捷快速的实现供电、下载、调试核心电路板。

Description

一种带双电源供电及保护电路的核心电路板

技术领域

本实用新型属于嵌入式电力装置技术领域，更具体地说，涉及一种带双电源供电及保护电路的核心电路板。

背景技术

随着后PC时代的到来，嵌入式技术已经渗透到各个行业以及人们的日常生活中去。嵌入式技术和嵌入式电力装置的应用，提高了电力自动化系统的管理性能并且提供了高稳定性、低成本的解决方案。

目前，大多数嵌入式电力装置的核心电路板采用一体化结构(将核心电路及外围电路结合在一块电路板上)，下载线、调试线多采用插针、RJ45接口等。但是，目前应用的核心电路板设计存在一些缺点，首先，一体化结构导致每次下载程序时都需要携带不必要的外围电路。另外，每次下载及调试程序时，需要配备专用的下载调试线或连接线，便捷性差。

针对上述技术问题，设计一种接线便捷，具备即插即用功能，下载调试方便，便于操作的核心电路板，对于提高嵌入式电力装置的下载调试效率具有很好的意义。

实用新型内容

TYPE-C插座是一种新型USB线缆及连接器的规范，它定义了包括连接器、端口、容器和线缆等在内的一整套全新的USB物理规格，轻薄小巧，可以扩展成电源/USB传输、VGA或HDMI三个接口，通过适配器还可以兼容USB3.0、USB2.0等上一代接口。

为了解决上述技术问题，本实用新型设计了一种支持Type-C插座即插即用的核心电路板，该核心电路板可以内嵌入电力装置中。本实用新型所采用的技术方案如下：

一种带双电源供电及保护电路的核心电路板，包括：插针排座、CPU电路、存储电路、USB转串口电路、启动控制电路、双电源供电电路及保护电路，所述的插针排座分别电性连接CPU电路和保护电路，CPU电路分别电性连接启动控制电路、USB转串口电路和存储电路，USB转串口电路分别电性连接Type-C插座和启动控制电路，保护电路电性连接双电源供电电路，双电源供电电路电性连接Type-C插座；

双电源供电电路及保护电路的电路结构为：TVS管D1、二极管D2阴极和电容C1接于电源VCC，另一端接地；电阻R1一端接于VCC，另一端和指示灯LED1阳极电性连接，LED1阴极接地；电阻R2一端接于VCC，另一端接于稳压管D3阴极，D3阳极接地；电阻R3一端接于稳压管D3阴极，另一端接于PNP型三极管Q1基极；Q1射极接于VCC，集电极接于电阻R4一端，电阻R4另一端接于指示灯LED2阳极，LED2阴极接地；线性稳压器U1输入脚接于电源VCC，电容C2并接在U1输入脚，U1输出脚接于电源3.3V，电容C3并接在U1输出脚；电阻R5一端接于PMOS管Q3源极，另一端接于Q3栅极；Q3源极接于电源VCC，漏极接于电源VDD，栅极接于NMOS管Q2漏极；Q2源极接地，栅极经过电阻R7接于电源3.3V；电阻R6并接在Q2栅极和源极之间。

优选的，Type-C插座通过通信线与USB转串口电路电性连接，Type-C插座通过电源线接于双电源供电电路。

优选的，USB转串口电路通过通信线与CPU电路电性连接，USB转串口电路通过控制线与启动控制电路电性连接。

优选的，CPU通过引脚接于核心电路板的插针排座。

优选的，核心电路板上的插针排座与功能底板上的插针排座电性连接。

本实用新型的有益效果：

1)核心电路板设计有即插即用Type-C插座，可以通过此插座便捷快速的实现供电、下载、调试核心电路板，通过USB转串口电路及启动控制电路接入CPU的串口引脚及启动引脚，可以通过此Type-C插座实现程序的下载及调试，同时也可用于输出调试报文信息。

2)供电保护电路，可以控制核心电路板和其它功能底板的上电时序，当此核心电路板外接各功能底板时，供电保护电路可以防止闩锁效应的发生而损坏CPU，同时设有防反接电路及过压指示电路，进一步对CPU进行防护。

3)核心电路板支持双电源供电，一路电源通过插针排座供电，另一路电源可以从Type-C插座供电。当接入各功能底板时，可以通过核心电路板的插针座子获取供电电源。当仅仅需要下载及调试程序时，不需接入各功能底板时，可通过Type-C插座供电。

4)，同时设有过压指示电路，进一步指示供电电压异常信息。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的具体实施方式、或者现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些具体实施方式，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的属于本申请保护范围之内的附图。

图1是实用新型实施例的核心电路板的电气连接示意图；

图2是实用新型实施例的双电源供电及保护电路的电路结构图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，是实用新型实施例的核心电路板的电气连接示意图。一种带双电源供电及保护电路的核心电路板，可方便的插接在各功能底板上，主要包括：插针排座、CPU电路、存储电路、USB转串口电路、启动控制电路、双电源供电电路及保护电路。所述的插针排座分别电性连接CPU电路和保护电路，CPU电路分别电性连接启动控制电路、USB转串口电路和存储电路，USB转串口电路分别电性连接Type-C插座和启动控制电路，保护电路电性连接双电源供电电路，双电源供电电路电性连接Type-C插座。所述的插针排座、CPU电路、存储电路、USB转串口电路和启动控制电路均为现有技术，其电路结构在此不再赘述。

Type-C插座通过通信线与USB转串口电路电性连接，Type-C插座通过电源线接于双电源供电电路作为一路供电电源。USB转串口电路通过通信线与CPU电路电性连接，USB转串口电路通过控制线与启动控制电路电性连接。启动控制电路电性连接CPU电路，用于控制CPU的工作方式。CPU电路和存储电路电性连接，CPU通过引脚接于核心电路板的插针排座。插针排座通过电源线与保护电路电性连接，插针排座经过保护电路后通过电源线接于双电源供电电路，作为另一路供电电源。

CPU电路及存储电路，主要实现逻辑控制及通信管理，考虑到通用性和扩展性，预留多种功能引脚，并通过插针排座引出，可以满足多种功能底板对引脚资源的需求。CPU供电引脚接去耦电容，外围留有晶振及复位按键等关键元器件。存储电路和CPU电路电性连接，用于扩展核心电路板的存储容量。

USB转串口电路及启动控制电路，用于实现核心电路板的程序下载及调试。将核心电路板通过Type-C插座连接至电脑主机USB口，通过USB转串口电路的控制芯片关联启动控制电路。上电后，CPU默认工作在运行模式，只有当从Type-C插座接收到需要进行下载程序时的报文信息时，USB转串口电路驱动启动控制电路工作，将CPU切换为下载模式，实现程序下载及运行切换。运行过程中可以通过此Type-C插座输出调试报文信息。

双电源供电电路及保护电路，一路供电电源为Type-C插座供电，在对核心电路板程序下载及调试等小功率运行情形下，可以用Type-C插座供电。另一路电源为通过插针排座供电，核心电路板外围的插针排座留有供电插针引脚，核心电路板接入功能底板时，可以由插针排座供电，此部分用在接有功能底板并通过底板供电情形中。

如图2所示，是实用新型实施例的双电源供电及保护电路的电路结构图。TVS管D1、二极管D2阴极和电容C1接于电源VCC，另一端接地。电阻R1一端接于VCC，另一端和指示灯LED1阳极电性连接，LED1阴极接地。电阻R2一端接于VCC，另一端接于稳压管D3阴极，D3阳极接地。电阻R3一端接于稳压管D3阴极，另一端接于PNP型三极管Q1基极。Q1射极接于VCC，集电极接于电阻R4一端，电阻R4另一端接于指示灯LED2阳极，LED2阴极接地。线性稳压器U1输入脚接于电源VCC，电容C2并接在U1输入脚，U1输出脚接于电源3.3V，电容C3并接在U1输出脚。电阻R5一端接于PMOS管Q3源极，另一端接于Q3栅极。Q3源极接于电源VCC，漏极接于电源VDD，栅极接于NMOS管Q2漏极。Q2源极接地，栅极经过电阻R7接于电源3.3V。电阻R6并接在Q2栅极和源极之间。

一路从插针排座进入核心电路板的电源VCC，经过线性稳压器U1稳压后输出3.3V电压，用以核心电路板整体电路供电。电源VCC并接有TVS管D1，防反接二极管D2，用于在电源出现过压或反接的情况下对后级电路进行保护。指示灯LED1用于指示电源是否供电，当接有VCC电源时，指示灯LED1亮。指示灯LED2用于指示电源是否过压，当VCC过压时，三极管Q1导通，指示灯LED2亮。

核心电路板接入外部功能底板时，为防止发生闩锁效应而损坏CPU，设有相应保护电路，此部分电路通过控制MOS管Q2、Q3分合，保证核心电路板先上电，功能底板后上电。首先电源VCC通过线性稳压器U1转换为3.3V电压，3.3V电压给核心电路板供电。同时由于线性稳压器U1输出接在NMOS管Q2的栅极，U1输出的3.3V驱动NMOS管Q2导通，Q2导通后，PMOS管Q3栅极拉低，Q3导通，电源VCC给功能底板电源VDD供电，使得功能底板后上电。

核心电路板上的插针排座与功能底板上的插针排座电性连接，组成嵌入式电力装置。

本实用新型实施例中，未详细描述的技术特征均为现有技术或者常规技术手段，在此不再赘述。

最后需要说明的是：以上实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此。本领域技术人员应该理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种带双电源供电及保护电路的核心电路板，其特征在于，包括：插针排座、CPU电路、存储电路、USB转串口电路、启动控制电路、双电源供电电路及保护电路，所述的插针排座分别电性连接CPU电路和保护电路，CPU电路分别电性连接启动控制电路、USB转串口电路和存储电路，USB转串口电路分别电性连接Type-C插座和启动控制电路，保护电路电性连接双电源供电电路，双电源供电电路电性连接Type-C插座；

双电源供电电路及保护电路的电路结构为：TVS管D1、二极管D2阴极和电容C1接于电源VCC，另一端接地；电阻R1一端接于VCC，另一端和指示灯LED1阳极电性连接，LED1阴极接地；电阻R2一端接于VCC，另一端接于稳压管D3阴极，D3阳极接地；电阻R3一端接于稳压管D3阴极，另一端接于PNP型三极管Q1基极；Q1射极接于VCC，集电极接于电阻R4一端，电阻R4另一端接于指示灯LED2阳极，LED2阴极接地；线性稳压器U1输入脚接于电源VCC，电容C2并接在U1输入脚，U1输出脚接于电源3.3V，电容C3并接在U1输出脚；电阻R5一端接于PMOS管Q3源极，另一端接于Q3栅极；Q3源极接于电源VCC，漏极接于电源VDD，栅极接于NMOS管Q2漏极；Q2源极接地，栅极经过电阻R7接于电源3.3V；电阻R6并接在Q2栅极和源极之间。

2.根据权利要求1所述的一种带双电源供电及保护电路的核心电路板，其特征在于，Type-C插座通过通信线与USB转串口电路电性连接，Type-C插座通过电源线接于双电源供电电路。

3.根据权利要求1所述的一种带双电源供电及保护电路的核心电路板，其特征在于，USB转串口电路通过通信线与CPU电路电性连接，USB转串口电路通过控制线与启动控制电路电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种带双电源供电及保护电路的核心电路板，其特征在于，CPU通过引脚接于核心电路板的插针排座。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种带双电源供电及保护电路的核心电路板，其特征在于，核心电路板上的插针排座与功能底板上的插针排座电性连接。