TWM650039U - 輸出電路板 - Google Patents

Abstract

一種輸出電路板係耦接主電路板與負載，主電路板基於控制命令的邏輯，提供二不同準位的訊號至輸出電路板，且輸出電路板包括連接埠、第一開關及第二開關。連接埠包括電源輸入端與電源輸出端，電源輸入端接收輸入電源，且電源輸出端耦接負載。第一開關耦接主電路板與電源輸入端，且基於主電路板所提供的第一準位訊號導通，基於主電路板所提供的第二準位訊號關斷。第二開關耦接主電路板、電源輸出端及第一開關，且基於第一準位訊號關斷，且基於第二準位訊號導通。當第一開關與第二開關皆導通時，輸入電源通過電源輸出端提供至負載。

Description

輸出電路板

本揭露係有關一種輸出電路板，尤指一種用於工業控制系統的的輸出電路板。

由於現今工業領域中，由電路控制搭配機械的運作逐漸取代人力。因此，針對自動化控制的需求日益提高，且針對其所衍伸出的系統安全性及可靠性也必須符合相關規範。然而，在習之技術中，仍然容易發生控制失效的狀況，其原因往往是因為控制線路損壞，或控制訊號的干擾而造成訊號傳輸發生問題，導致發生工業事故的狀況。進一步而而言，請參閱圖1為習知的輸出電路板的電路方塊圖。輸出電路板100A耦接主電路板200與負載300，且輸出電路板100A包括單一開關2所形成的供電路徑Ls。主電路板200提供單一的控制訊號Sc導通供電路徑Ls，使輸入電源Vin能夠通過供電路徑Ls提供至負載300。

在圖1的的電路架構中，由於主電路板200僅提供單一的控制訊號Sc導通單一開關2所形成的供電路徑Ls。因此，若控制訊號Sc受到雜訊干擾而誤導通開關2時，輸入電源Vin將會被誤提供至負載300。所以，當負載300例如但不限於，為碾碎器時，負載300會因為誤接收到輸入電源Vin而運作，恐造成無可挽回的狀況。另外一方面，由於主電路板200提供單一的控制訊號Sc，因此輸出電路板100A也無從確認此控制訊號Sc究竟是受到雜訊干擾，抑或是真實的訊號。

所以，如何設計出一種輸出電路板，以解決上述的問題，並符合相關規範，乃為本案創作人所欲行研究的一大課題。

為了解決上述問題，本揭露係提供一種輸出電路板，以克服習知技術的問題。因此，本揭露輸出電路板耦接主電路板與負載，主電路板基於控制命令的邏輯，提供二不同準位的訊號至輸出電路板，且輸出電路板包括連接埠、第一開關及第二開關。連接埠包括電源輸入端與電源輸出端，電源輸入端接收輸入電源，且電源輸出端耦接負載。第一開關耦接主電路板與電源輸入端，且基於主電路板所提供的第一準位訊號導通，基於主電路板所提供的第二準位訊號關斷。第二開關耦接主電路板、電源輸出端及第一開關，且基於第一準位訊號關斷，且基於第二準位訊號導通。其中，當第一開關與第二開關皆導通時，輸入電源通過電源輸出端提供至負載。

於一實施例中，輸出電路板更包括第一電源監視電路。第一電源監視電路耦接電源輸入端，且監視輸入電源的第一電源參數。其中，第一電源監視電路基於第一電源參數正常而將輸入電源提供至第一開關。

於一實施例中，輸出電路更包括隔離電路。隔離電路耦接第一電源監視電路與主電路板。其中，第一電源監視電路基於第一電源參數異常，通過隔離電路提供通知訊號通知主電路板。

於一實施例中，輸出電路更包括第一隔離電路。第一隔離電路耦接第一開關與主電路板，且對第一開關的控制端與主電路板進行電氣隔離。其中，第一隔離電路基於第一準位訊號而驅使第一開關導通，且基於第二準位訊號而驅使第一開關關斷。

於一實施例中，輸出電路更包括第一濾波電路。第一濾波電路耦接第一隔離電路與主電路板，且對第一準位訊號與第二準位訊號進行濾波。

於一實施例中，輸出電路板更包括第二隔離電路。第二隔離電路耦接第二開關與主電路板，且對第二開關的控制端與主電路板進行電氣隔離。其中，第二隔離電路基於第一準位訊號而驅使第二開關關斷，且基於第二準位訊號而驅使第二開關導通。

於一實施例中，輸出電路板更包括第二濾波電路。第二濾波電路耦接第二隔離電路與主電路板，且對第二準位訊號與第一準位訊號進行濾波。

於一實施例中，輸出電路板更包括第二電源監視電路。第二電源監視電路耦接第二開關、電源輸出端及主電路板，且監視輸入電源的第二電源參數，以將第二電源參數提供至主電路板。

於一實施例中，輸出電路板更包括第三隔離電路。第三隔離電路耦接主電路板與第二電源監視電路，且對主電路板與第二電源監視電路進行電氣隔離。

於一實施例中，當該第一開關與第二開關的其中一者關斷時，電源輸入端與電源輸出端斷路。

本揭露之主要目的及功效在於，主電路板係基於控制命令的邏輯，提供二不同準位的訊號至輸出電路板，使輸出電路板基於二不同準位的的訊號導通輸入電源與負載之間的路徑，以將輸入電源提供至負載而對負載供電。如此，輸出電路可以確保主電路板下達控制命令的準確性，避免訊號傳輸上的錯誤而發生誤將輸入電源供至負載的狀況，進而提升系統可靠度。

為了能更進一步瞭解本揭露為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本揭露之詳細說明與附圖，相信本揭露之目的、特徵 與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本揭露加以限制者。

100、100A:輸出電路板

1:連接埠

12:電源輸入端

14:電源輸出端

2:開關

2A:第一開關

24A:第一隔離電路

26A:第一濾波電路

2B:第二開關

24B:第二隔離電路

26B:第二濾波電路

4:第一電源監視電路

42:隔離電路

6:第二電源監視電路

62:第三隔離電路

200:主電路板

200A:控制系統

200B:控制模組

300:負載

Ls:供電路徑

Sc:控制訊號

Sh:第一準位訊號

Sl:第二準位訊號

Sn1:第一通知訊號

Sn2:第二通知訊號

Vin:輸入電源

Cc:控制命令

Pp1:第一電源參數

Pp2:第二電源參數

圖1為習知的輸出電路板的電路方塊圖；圖2為本揭露的輸出電路板的電路配置方塊圖；及圖3為本揭露的輸出電路板的內部電路方塊圖。

茲有關本揭露之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下：請參閱圖2為本揭露的輸出電路板的電路配置方塊圖，復配合參閱圖1。輸出電路板100耦接主電路板200與負載300，且主電路板200主要是用於對控制系統200A進行操控。其中，輸出電路板100主要是用於工業控制系統的I/O操作，且主要是應用於對外部電源(即輸入電源Vin)的檢測，並決定是否將輸入電源Vin提供至負載300。具體而言，主電路板200的控制器、處理器或控制電路(以下簡稱控制模組200B)係基於控制命令Cc的邏輯，提供二不同準位的訊號至輸出電路板100，使輸出電路板100基於二不同準位的的訊號導通輸入電源Vin與負載300之間的路徑，以將輸入電源Vin提供至負載300而對負載300供電。因此，當控制模組200B錯誤地提供二相同準位的訊號或訊號受到雜訊嚴重干擾，甚至於輸出電路板100故障時，輸入電源Vin與負載300之間的路徑會斷路，使得輸入電源Vin無法提供至負載300。

具體而言，由於工業控制系統的I/O操作必須要符合IEC61508(電氣/電子/可程式電子安全相關系統的功能安全)的國際標準，其標準的核心是風 險和安全功能的概念。因此，通過上述輸出電路板100的操作，可以確保控制模組200B下達控制命令Cc的準確性，避免訊號傳輸上的錯誤而發生誤將輸入電源Vin提供至負載300的狀況，進而提升系統可靠度。其中，輸入電源Vin可以為例如但不限於，20.4V~28.8V的直流電源，但其電壓數值並不以此為限。

進一步而言，輸出電路板100包括連接埠1、第一開關2A及第二開關2B。連接埠1包括電源輸入端12與電源輸出端14，電源輸入端12接收輸入電源Vin，且電源輸出端14耦接負載300。其中，主電路板200可基於控制命令Cc的邏輯(0或1)提供第一準位訊號Sh(例如但不限於，高準位)或第二準位訊號Sl(例如但不限於，低準位)至輸出電路板100。第一開關2A耦接主電路板200與電源輸入端12，且第二開關2B耦接主電路板200、電源輸出端14及第一開關2A。第一開關2A基於主電路板200所提供的第一準位訊號Sh而導通，且基於主電路板200所提供的第二準位訊號Sl而關斷。

反之，第二開關2B基於主電路板200所提供的第一準位訊號Sh而關斷，且基於主電路板200所提供的第二準位訊號Sl而導通。因此，當第一開關2A與第二開關2B皆導通時，輸出電路板100產生電源輸入端12至電源輸出端14的路徑，使輸入電源Vin通過此路徑傳輸至電源輸出端14，以將輸入電源Vin通過電源輸出端14提供至負載300。反之，當第一開關2A與第二開關2B的其中一者或二者同時關斷時，電源輸入端12與電源輸出端14之間的路徑被關斷，致使此路徑斷路，且輸入電源Vin無法通過此路徑傳輸至電源輸出端14。因此，第一開關2A及第二開關2B使用反向設計(例如但不限於N-MOS電晶體與P-MOS電晶體)，以使這二開關接收二不同準位的訊號而能夠同時導通。值得一提，於一實施例中，輸出電路板100和主電路板200可配置於同一電路板上，或分開配置於不同的電路板上，其可依實際需求而做選擇性地配置。

請參閱圖3為本揭露的輸出電路板的內部電路方塊圖，復配合參閱圖2。輸出電路板100可更包括第一電源監視電路4，且第一電源監視電路4耦接電源輸入端12。第一電源監視電路4主要係用以監測輸入電源Vin的第一電源參數Pp1(即電壓、電流等參數)，且當第一電源參數Pp1指示輸入電源Vin發生例如但不限於，過電壓、欠電壓、過電流等故障狀況時，第一電源監視電路4切斷輸入電源Vin，以避免故障的輸入電源Vin影響到後端的裝置(例如但不限於，第一開關2A)。反之，當第一電源監視電路4通過第一電源參數Pp1判斷輸入電源Vin正常時，輸入電源Vin可通過第一電源監視電路4提供至第一開關2A，以於第一開關2A與第二開關2B導通時，輸入電源Vin可提供至電源輸出端14。值得一提，於一實施例中，第一電源監視電路4可包括多個感測器，用於量測輸入電源Vin的電壓、電流等訊號來產生第一電源參數Pp1，後續也可以使用控制器等晶片來對量測到的數值進行處理。

另外一方面，第一電源監視電路4可通過例如但不限於，隔離電路42來耦接主電路板200，且隔離電路42用以對第一電源監視電路4與主電路板200進行電氣隔離。當第一電源參數Pp1異常或輸入電源Vin切斷時，第一電源監視電路4通過隔離電路42提供第一通知訊號Sn1至主電路板200的控制模組200B，以通知控制模組200B輸入電源Vin發生故障或輸入電源Vin被切斷的狀況。其中，隔離電路42例如但不限於，可為光耦合器等可使輸入端與輸出端電氣隔離的電路，以對控制模組200B進行保護。

復參閱圖3，輸出電路板100可更包括第一隔離電路24A。第一隔離電路24A耦接第一開關2A與主電路板200，且第一隔離電路24A用以對第一開關2A的控制端與主電路板200進行電氣隔離。第二開關2B可更包括第二隔離電路24B。同樣地，第二隔離電路24B耦接第二開關2B與主電路板200，且第二隔離電路24B用以對第二開關2B的控制端與主電路板200電氣隔離。當主電路板 200基於控制命令Cc提供第一準位訊號Sh至第一隔離電路24A時，第一隔離電路24A基於第一準位訊號Sh驅使第一開關2A導通。反之，當主電路板200基於控制命令Cc提供第二準位訊號Sl至第一隔離電路24A時，第一隔離電路24A基於第二準位訊號Sl驅使第一開關2A關斷。另外一方面，當主電路板200基於控制命令Cc提供第一準位訊號Sh至第二隔離電路24B時，第二隔離電路24B基於第一準位訊號Sh驅使第二開關2B關斷。反之，當主電路板200基於控制命令Cc提供第二準位訊號Sl至第二隔離電路24B時，第二隔離電路24B基於第二準位訊號Sl驅使第二開關2B導通。

另外一方面，輸出電路板100更可包括第一濾波電路26A與第二濾波電路26B。第一濾波電路26A耦接第一隔離電路24A與主電路板200，且第一濾波電路26A對控制模組200B所提供的第一準位訊號Sh或第二準位訊號Sl進行濾波。第二濾波電路26B耦接第二隔離電路24B與主電路板200，且第二濾波電路26B對控制模組200B所提供的第一準位訊號Sh與第二準位訊號Sl進行濾波。值得一提，於一實施例中，當主電路板200的控制模組200B可提供較佳品質的訊號(即未明顯受到雜訊影響)時，則輸出電路板100可以無需第一濾波電路26A與第二濾波電路26B，其可以依照實際需求作適應性的配置。

復參閱圖3，輸出電路板100可更包括第二電源監視電路6。第二電源監視電路6耦接第二開關2B、電源輸出端14及主電路板200，且第二電源監視電路6監視由第二開關2B傳輸至電源輸出端14的輸入電源Vin的第二電源參數Pp2(即電壓、電流等參數)，以將第二電源參數Pp2提供至主電路板200，使控制模組200B可通過第二電源參數Pp2判斷輸出電路板100是否故障。具體而言，當負載300未耦接時，控制模組200B可對輸出電路板100進行測試。當控制模組200B欲對輸出電路板100進行測試時，控制模組200B提供二相同準位的訊號至輸出電路板100(例如但不限於二第一準位訊號Sh或二第二準位訊號Sl)。當第一 開關2A與第二開關2B皆正常時，理應有其中一者導通，另一者關斷，使得輸入電源Vin無法由第二開關2B傳輸至電源輸出端14。

因此，若此時控制模組200B通過第二電源參數Pp2判斷電源輸出端14具有輸入電源Vin時，則代表某個開關2A、2B故障(通常是接收第二準位訊號Sl的開關)。所以，控制模組200B可通過輪替的改變提供至第一開關2A與第二開關2B的訊號的準位，即可通過第二電源參數Pp2得知輸出電路板100的哪一個開關2A、2B故障。其具體流程，為簡易的控制邏輯，在此不再加以贅述。此外，在正常的供電模式下，控制模組200B可通過第二電源參數Pp2判斷輸出電路板100是否故障。另外一方面，輸出電路板100更包括第三隔離電路62。第三隔離電路62耦接主電路板200與第二電源監視電路6，且第三隔離電路62用以對第二電源監視電路6與主電路板200進行電氣隔離。當第二電源參數Pp2異常時，第二電源監視電路6通過第三隔離電路62提供第二通知訊號Sn2至主電路板200的控制模組200B，以通知控制模組200B輸入電源Vin發生故障的狀況。

惟，以上所述，僅為本揭露較佳具體實施例之詳細說明與圖式，惟本揭露之特徵並不侷限於此，並非用以限制本揭露，本揭露之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，凡合於本揭露申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例，皆應包括於本揭露之範疇中，任何熟悉該項技藝者在本揭露之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。

100:輸出電路板

1:連接埠

12:電源輸入端

14:電源輸出端

2A:第一開關

24A:第一隔離電路

26A:第一濾波電路

2B:第二開關

24B:第二隔離電路

26B:第二濾波電路

4:第一電源監視電路

42:隔離電路

6:第二電源監視電路

62:第三隔離電路

200:主電路板

200B:控制模組

300:負載

Sh:第一準位訊號

Sl:第二準位訊號

Sn1:第一通知訊號

Sn2:第二通知訊號

Vin:輸入電源

Cc:控制命令

Pp1:第一電源參數

Pp2:第二電源參數

Claims (10)

1. 一種輸出電路板，耦接一主電路板與一負載，該主電路板基於一控制命令的邏輯，提供二不同準位的訊號至該輸出電路板，且該輸出電路板包括：一連接埠，包括一電源輸入端與一電源輸出端，該電源輸入端接收一輸入電源，且該電源輸出端耦接該負載；一第一開關，耦接該主電路板與該電源輸入端，且基於該主電路板所提供的一第一準位訊號導通，基於該主電路板所提供的一第二準位訊號關斷；及一第二開關，耦接該主電路板、該電源輸出端及該第一開關，且基於該第一準位訊號關斷，且基於該第二準位訊號導通；其中，當該第一開關與該第二開關皆導通時，該輸入電源通過該電源輸出端提供至該負載。
2. 如請求項1所述之輸出電路板，更包括：一第一電源監視電路，耦接該電源輸入端，且監視該輸入電源的一第一電源參數；其中，該第一電源監視電路基於該第一電源參數正常而將該輸入電源提供至該第一開關。
3. 如請求項2所述之輸出電路板，更包括：一隔離電路，耦接該第一電源監視電路與該主電路板；其中，該第一電源監視電路基於該第一電源參數異常，通過該隔離電路提供一通知訊號通知該主電路板。
4. 如請求項1所述之輸出電路板，更包括： 一第一隔離電路，耦接該第一開關與該主電路板，且對該第一開關的控制端與該主電路板進行電氣隔離；其中，該第一隔離電路基於該第一準位訊號而驅使該第一開關導通，且基於該第二準位訊號而驅使該第一開關關斷。
5. 如請求項4所述之輸出電路板，更包括：一第一濾波電路，耦接該第一隔離電路與該主電路板，且對該第一準位訊號與該第二準位訊號進行濾波。
6. 如請求項1所述之輸出電路板，更包括：一第二隔離電路，耦接該第二開關與該主電路板，且對該第二開關的控制端與該主電路板進行電氣隔離；其中，該第二隔離電路基於該第一準位訊號而驅使該第二開關關斷，且基於該第二準位訊號而驅使該第二開關導通。
7. 如請求項6所述之輸出電路板，更包括：一第二濾波電路，耦接該第二隔離電路與該主電路板，且對該第二準位訊號與該第一準位訊號進行濾波。
8. 如請求項1所述之輸出電路板，更包括：一第二電源監視電路，耦接該第二開關、該電源輸出端及該主電路板，且監視該輸入電源的一第二電源參數，以將該第二電源參數提供至該主電路板。
9. 如請求項8所述之輸出電路板，更包括：一第三隔離電路，耦接該主電路板與該第二電源監視電路，且對該主電路板與該第二電源監視電路進行電氣隔離。
10. 如請求項1所述之輸出電路板，其中當該第一開關與該第二開關的其中一者關斷時，該電源輸入端與該電源輸出端斷路。

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