本发明涉及嵌入式开发领域,尤其涉及超压锁止输出电路领域,具体是指一种基于冗余低功耗控制的超压锁止输出电路系统。
背景技术:
1、现有技术中,中国专利文献“一种安全可控的pmos过压保护电路”(公开号:cn115085147a)公开了一种安全可控的pmos过压保护电路,能够通过单片机mcu,实现过压保护电路的开关,并且通过加入状态检测,来监控pmos的状态,达到提高过压保护电路的可靠性的目的。
2、该专利解决了pmos输出控制电路无过压保护及低功耗控制的问题,但仍然存在以下技术缺陷:
3、1、当mcu软件工作异常时mcu_port1的状态不可信,导致q2的导通状态不可信,存在pmos(q1)输出被误关断或误打开的缺陷;
4、2、当mcu供电异常时,mcu_port1无法输出高电平,q2无法导通,导致q1无法导通打开输出,且系统无冗余控制电路,因此该专利无法应用于系统安全要求较高的输出电路。
技术实现思路
1、本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点,提供了一种满足安全性好、可靠性高、适用范围较为广泛的基于冗余低功耗控制的超压锁止输出电路系统。
2、为了实现上述目的,本发明的基于冗余低功耗控制的超压锁止输出电路系统如下:
3、该基于冗余低功耗控制的超压锁止输出电路系统,其主要特点是,所述的系统包括过电压输出锁止保护电路和冗余低功耗控制电路,所述的冗余低功耗控制电路与超压锁止保护电路相互连接,所述的超压锁止保护电路包括基本输出开关电路和超压锁止电路,所述的超压锁止电路与基本输出开关电路相连;所述的冗余低功耗控制电路包括mcu控制电路及冗余控制电路,所述的冗余控制电路与mcu控制电路相连,所述的mcu控制电路与超压锁止电路相连。
4、较佳地,所述的超压锁止电路用于在输入电压超过某个限定电压值时,通过基本输出开关电路自动关闭输出电路,在电压跌落限定电压以下时,输出电路恢复原有状态。
5、较佳地,所述的冗余控制电路用于在mcu工作异常或掉电时,通过冗余控制电路保持输出打开或关闭的明确状态;所述的mcu控制电路用于通过gpio控制输出打开或关闭,在输出关闭时使系统进入低功耗模式。
6、较佳地,所述的基本输出开关电路包括第一mos管q1、第一二极管d1、第一电阻r1、第二电阻r2、第一电容c1和第二电容c2,所述的第一mos管q1的漏极与输出端相连,源极与电源输入相连,所述的第一mos管q1的栅极与第一电阻r1相连,所述的第二电阻r2与第一电阻r1相连且第二电阻r2的另一端接地,所述的第一二极管d1的负极与电源输入相连,正极与第一电阻r1相连,所述的第一电容c1的一端与输出端相连,另一端接地,所述的第二电容c2的一端与第一二极管d1的正极相连,另一端接地。
7、较佳地,所述的超压锁止电路包括第二mos管q2、第三电阻r3、第四电阻r4、第二稳压管d2和第三电容c3,所述的第二mos管q2的源极与电源输入相连,漏极与第一二极管d1的正极相连,栅极与第四电阻r4相连,所述的第三电阻r3的一端与电源输入相连,另一端与mcu控制电路相连,所述的第四电阻r4的另一端与第二稳压管d2的负极相连,所述的第二稳压管d2的正极接地,所述的第三电容c3的一端与第四电阻r4及第三电阻r3相连,另一端接地。
8、较佳地,所述的mcu控制电路包括mcu、第六电阻r6、第七电阻r7、第三mos管q3和第五电阻r5,所述的第三mos管q3的漏极与第五电阻r5相连,第五电阻r5的另一端与第三电阻r3相连,所述的第三mos管q3的源极接地,所述的第三mos管q3的栅极与第七电阻r7相连,所述的第七电阻r7的另一端与mcu相连,所述的第六电阻r6的一端与mcu相连,另一端接地,所述的mcu输出standby_ctrl信号至第七电阻r7。
9、较佳地,所述的冗余控制电路包括mcu监控电路、redun_ctrl输出控制电路,所述的mcu监控电路与mcu控制电路相连,所述的redun_ctrl输出控制电路与mcu控制电路相连,冗余电源v-bak与冗余控制电路相连,所述的冗余控制电路输出redun_ctrl信号至第三mos管q3的栅极,所述的mcu控制电路通过mcu监控电路的监控信号反馈自身工作状态。
10、较佳地,所述的超压锁止电路在电源输入的输入电压过高,超过第二稳压管d2的压降,且net2网络与电源输入的压差大于第二mos管q2的导通阈值时,第二mos管q2导通;若net3网络与电源输入的压差为0,则第一mos管q1断开。
11、较佳地,所述的mcu控制standby_ctrl信号高阻或拉低时,net1网络与地电压无压差,第三mos管q3未导通,若vbat未超压,则第二mos管q2未导通,第一mos管q1导通;否则,第一mos管q1未导通;所述的mcu控制standby_ctrl拉高时,net1网络对地压差大于第三mos管q3的导通电压,第三mos管q3导通后,net2网络与vbat压差大于第二mos管q2的导通阈值,第二mos管q2导通,net3网络与vbat压差为0,第一mos管q1断开。
12、较佳地,所述的冗余控制电路当mcu处于异常状态时,mcu监控电路的监控信号异常,冗余控制电路将redun_ctrl输出控制电路接地,第三mos管q3断开,若vbat未超压,则第二mos管q2断开,第一mos管q1打开。
13、采用了本发明的基于冗余低功耗控制的超压锁止输出电路系统,有效克服了背景技术的缺点,增强了系统输出的安全性和可靠性,降低了mcu工作异常或掉电时输出失效的风险,同时具备现有技术超压锁止及低功耗控制功能。
1.一种基于冗余低功耗控制的超压锁止输出电路系统,其特征在于,所述的系统包括过电压输出锁止保护电路和冗余低功耗控制电路,所述的冗余低功耗控制电路与超压锁止保护电路相互连接,所述的超压锁止保护电路包括基本输出开关电路和超压锁止电路,所述的超压锁止电路与基本输出开关电路相连;所述的冗余低功耗控制电路包括mcu控制电路及冗余控制电路,所述的冗余控制电路与mcu控制电路相连,所述的mcu控制电路与超压锁止电路相连。
2.根据权利要求1所述的基于冗余低功耗控制的超压锁止输出电路系统,其特征在于,所述的超压锁止电路用于在输入电压超过某个限定电压值时,通过基本输出开关电路自动关闭输出电路,在电压跌落限定电压以下时,输出电路恢复原有状态。
3.根据权利要求1所述的基于冗余低功耗控制的超压锁止输出电路系统,其特征在于,所述的冗余控制电路用于在mcu工作异常或掉电时,通过冗余控制电路保持输出打开或关闭的明确状态;所述的mcu控制电路用于通过gpio控制输出打开或关闭,在输出关闭时使系统进入低功耗模式。
4.根据权利要求1所述的基于冗余低功耗控制的超压锁止输出电路系统,其特征在于,所述的基本输出开关电路包括第一mos管q1、第一二极管d1、第一电阻r1、第二电阻r2、第一电容c1和第二电容c2,所述的第一mos管q1的漏极与输出端相连,源极与电源输入相连,所述的第一mos管q1的栅极与第一电阻r1相连,所述的第二电阻r2与第一电阻r1相连且第二电阻r2的另一端接地,所述的第一二极管d1的负极与电源输入相连,正极与第一电阻r1相连,所述的第一电容c1的一端与输出端相连,另一端接地,所述的第二电容c2的一端与第一二极管d1的正极相连,另一端接地。
5.根据权利要求1所述的基于冗余低功耗控制的超压锁止输出电路系统,其特征在于,所述的超压锁止电路包括第二mos管q2、第三电阻r3、第四电阻r4、第二稳压管d2和第三电容c3,所述的第二mos管q2的源极与电源输入相连,漏极与第一二极管d1的正极相连,栅极与第四电阻r4相连,所述的第三电阻r3的一端与电源输入相连,另一端与mcu控制电路相连,所述的第四电阻r4的另一端与第二稳压管d2的负极相连,所述的第二稳压管d2的正极接地,所述的第三电容c3的一端与第四电阻r4及第三电阻r3相连,另一端接地。
6.根据权利要求1所述的基于冗余低功耗控制的超压锁止输出电路系统,其特征在于,所述的mcu控制电路包括mcu、第六电阻r6、第七电阻r7、第三mos管q3和第五电阻r5,所述的第三mos管q3的漏极与第五电阻r5相连,第五电阻r5的另一端与第三电阻r3相连,所述的第三mos管q3的源极接地,所述的第三mos管q3的栅极与第七电阻r7相连,所述的第七电阻r7的另一端与mcu相连,所述的第六电阻r6的一端与mcu相连,另一端接地,所述的mcu输出standby_ctrl信号至第七电阻r7。
7.根据权利要求1所述的基于冗余低功耗控制的超压锁止输出电路系统,其特征在于,所述的冗余控制电路包括mcu监控电路、redun_ctrl输出控制电路,所述的mcu监控电路与mcu控制电路相连,所述的redun_ctrl输出控制电路与mcu控制电路相连,冗余电源v-bak与冗余控制电路相连,所述的冗余控制电路输出redun_ctrl信号至第三mos管q3的栅极,所述的mcu控制电路通过mcu监控电路的监控信号反馈自身工作状态。
8.根据权利要求5所述的基于冗余低功耗控制的超压锁止输出电路系统,其特征在于,所述的超压锁止电路在电源输入的输入电压过高,超过第二稳压管d2的压降,且net2网络与电源输入的压差大于第二mos管q2的导通阈值时,第二mos管q2导通;若net3网络与电源输入的压差为0,则第一mos管q1断开。
9.根据权利要求6所述的基于冗余低功耗控制的超压锁止输出电路系统,其特征在于,所述的mcu控制standby_ctrl信号高阻或拉低时,net1网络与地电压无压差,第三mos管q3未导通,若vbat未超压,则第二mos管q2未导通,第一mos管q1导通;否则,第一mos管q1未导通;所述的mcu控制standby_ctrl拉高时,net1网络对地压差大于第三mos管q3的导通电压,第三mos管q3导通后,net2网络与vbat压差大于第二mos管q2的导通阈值,第二mos管q2导通,net3网络与vbat压差为0,第一mos管q1断开。
10.根据权利要求6所述的基于冗余低功耗控制的超压锁止输出电路系统,其特征在于,所述的冗余控制电路当mcu处于异常状态时,mcu监控电路的监控信号异常,冗余控制电路将redun_ctrl输出控制电路接地,第三mos管q3断开,若vbat未超压,则第二mos管q2断开,第一mos管q1打开。