一种基于电源时序消抖控制的开关量输出电路制造技术

本发明专利技术公开了一种基于电源时序消抖控制的开关量输出电路，包括相互连接的电源时序消抖控制电路以及开关量输出电路；电源时序消抖电路包括供电电路以及时序控制电路，供电电路提供电源输入信号以及时序控制电路的控制信号，时序控制电路处理电源输入信号，将优化的电源信号输出至开关量输出电路。因此，本发明专利技术利用MOS管的高速开关及电压稳定特性，设计一种电源时序消抖控制电路，改善电源信号的输入时序关系及驱动能力，优化电源信号质量，该时序控制电路的控制信号由供电电路自身提供，将多种电源输入信号进行串行处理，确保全部的电源输出信号由统一的信号进行管理，确保电源信号时序的一致性。

A switching output circuit based on timing jitter control of power supply

The present invention discloses a power dissipation timing switch output circuit comprises a power shake control based on timing jitter elimination connected control circuit and switch output circuit; power supply timing jitter elimination circuit comprises a power supply circuit and a timing control circuit, power supply circuit provides power input signal and control signal timing control circuit, a timing control circuit processing power input signal, the output power will optimize the signal to the switch output circuit. Therefore, the invention uses high speed switch and voltage stability characteristics of MOS tube, design a power supply timing debounce control circuit, improving the power of input signal timing and driving ability, optimize the power quality of the signal, the control signal of the control circuit of the timing provided by the power supply circuit, the input signal power for serial processing, ensure the power output signal of all are managed by a unified signal, to ensure consistency of power signal timing.

【技术实现步骤摘要】
一种基于电源时序消抖控制的开关量输出电路
本专利技术属于数字电路控制领域，特别是一种基于电源时序消抖控制的开关量输出电路。
技术介绍
开关量输出是将传感器感应的模拟信号或数字控制信号转换为开关量信号，并提供作为负载电路的开关使用。通常情况下，开关量利用电磁或固体继电器实现。开关量存在断开和闭合两种状态，开关量输出信号的使用方式保证开关处于一种恒定状态，即保持断开或闭合状态，是输出负载电路稳定。由于控制电路设计问题，传统的数控开关量输出信号在闭合时，可能会产生短暂的开关抖动现象。即在开关量信号为稳定的闭合状态前，开关在极短时间内发生一次或多次的交叉通断。大多数情况下，对于响应时间要求不高的控制系统或控制精度较低的系统，开关量抖动对系统的影响较小。但是，对于高精度控制系统或系统中的精密设备，其要求的控制精度和响应时间非常高，通常会精确到“微秒”级。高精度系统中通常配备故障诊断设备，如果开关量存在抖动现象，将会造成故障诊断设备报警。若系统中未存在故障诊断设备，则开关量的交叉通断会造成负载电路的不稳定，极端情况下，可能导致系统的过调或振荡。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于电源时序消抖控制的开关量输出电路，其电源时序控制电路具备设计简单、参数可调、控制精度高等优点，适用于高精度要求的复杂控制系统中，开关量输出信号的精确控制，有效实现开关量信号的通断的平滑处理，同时，本专利技术的电源时序控制电路能够广泛应用于其他数字控制系统领域。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于电源时序消抖控制的开关量输出电路，包括相互连接的电源时序消抖控制电路以及开关量输出电路；所述电源时序消抖电路包括供电电路以及时序控制电路，所述供电电路提供电源输入信号以及时序控制电路的控制信号，时序控制电路处理电源输入信号，将优化的电源信号输出至开关量输出电路。作为进一步改进，所述供电电路包括信号输出端、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一三极管、第二三极管、第三三极管；电源信号输入端+1.8V-A与第一电阻的一端连接，第一电阻的另一端分别与第四电阻的一端以及第三三极管的基级连接，第四电阻的另一端分别与第五电阻的一端、第六电阻的一端以及第三三极管的发射极相连，所述第三三极管的发射极同时接地；电源信号输入端+5V-CPCI与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端分别与第五电阻的另一端以及第二三极管的基级连接；电源信号输入端+3.3V-CPCI与第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端分别与第六电阻的另一端以及第一三极管的基极连接；电源信号输入端+5V-CPCI与第七电阻的一端连接，第七电阻的另一端分别与第一三极管的集电极连接以及信号输出端连接，第一三极管的发射极与第二三极管的集电极连接，第二三极管的发射极与第三三极管的集电极连接。作为进一步改进，所述时序控制电路包括信号输入端、第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容以及第九电容；信号输入端分别与第一MOS管的栅极、第二MOS管的栅极以及第三MOS管的栅极连接；电源信号输入端+5V-CPCI与第一MOS管的源极连接，所述第一电容、第二电容以及第三电容并联并设置在第一MOS管的漏极上，第三电容的正电极和信号+5VRUN连接，负电极接地；电源信号输入端+3.3V-CPCI与第二MOS管的源极连接，所述第四电容、第五电容以及第六电容并联并设置在第二MOS管的漏极上，第六电容的正电极和信号+3.3VRUN连接，负电极接地；电源信号输入端+1.8V-A与第三MOS管的源极连接，所述第七电容、第八电容以及第九电容并联并设置在第三MOS管的漏极上，第九电容的正电极和信号+1.8VRUN连接，负电极接地。作为进一步改进，所述开关量输出电路包括依次连接的FPGA电路、总线驱动电路以及固体继电器电路；FPGA电路提供继电器的控制信号，总线驱动电路增强控制信号的电平驱动能力，将FPGA的3.3V电平信号转换为5V电平信号，固体继电器电路提供开关量输出信号，为后端的负载提供控制输出。作为进一步改进，所述FPGA电路包括FPGA芯片、配置芯片以及时钟芯片，所述总线驱动电路包括总线转换芯片以及第八电阻，所述固体继电器电路包括固体继电器芯片、第九电阻、二极管以及熔断器；电源信号输入端+3.3VRUN通过第八电阻分别与FPGA芯片的GPIOn引脚以及总线转换芯片的引脚IN1连接，电源信号输入端+1.8VRUN与总线转换芯片的引脚EN连接，总线转换芯片的引脚OUT1与固体继电器芯片的引脚3连接，固体继电器芯片的引脚1和引脚4悬空，固体继电器芯片的引脚2通过第九电阻与电源输入信号+5VRUN连接；所述固体继电器芯片的引脚5与引脚8连接，引脚7分别与引脚6、二极管的正极以及数字开关量输出信号正端OUTn+连接，所述二极管的负极和引脚8连接，并通过熔断器和数字开关量输出信号负端OUTn-连接。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：1)相比现有的电源时序控制技术，本专利技术采用简化设计，电源时序控制参数配置更加灵活，对于具体的控制电路设计方案具有更强的针对性，具有广泛的应用前景。2)相比现有的开关量输出电路，电源时序控制电路有效消除开关量因极小电源时差导致的开关状态抖动，提高开关量输出控制的精确程度。3)有效避免FPGA在初始化过程中，其I/O信号电平变化对开关量控制信号的影响。使得开关量输出信号平滑，提高继电器的使用寿命和工作可靠性。下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。附图说明图1为本专利技术的电源时序控制的开关量输出电路原理框图。图2为本专利技术的供电电路图。图3为本专利技术的时序控制电路图。图4为本专利技术的开关量输出应用电路图。图5为本专利技术的固体继电器内部原理图。具体实施方式在CPCI总线架构的数字电路中，供电电路由CPCI总线的电源信号及电源转换模块提供，同一功能模块中需要不同电压幅值的电源信号，各种电源信号的供电时序存在先后的时序关系，将导致后端应用电路工作异常，降低应用电路的稳定性和可靠性，严重时会导致系统的超调和振荡。本专利技术中的应用电路是基于大规模可编程控制器FPGA控制的开关量输出电路，应用电路由FPGA电路、总线驱动电路、固体继电器电路构成。应用电路对电源时序的要求较高，若供电电源信号存在时序差异关系，将导致FPGA控制信号无法与固体继电器的开关动作同步匹配，造成固体继电器会产生频繁的开关动作，即在应用电路初始化的过程中开关量输出产生抖动现象。该电路使得电源的发生时序受到严格控制，进而确保开关量控制信号状态的一致性，该模式适用于高精度控制系统领域。结合图1到图4，本专利技术一种基于电源时序消抖控制的开关量输出电路，包括相互连接的电源时序消抖控制电路以及开关量输出电路；电源时序消抖电路包括供电电路以及时序控制电路，供电电路提供电源输入信号以及时序控制电路的控制信号，时序控制电路处理电源输入信号，将优化的电源信号输出至开关量输出电路。供电电路包括信号输出端a、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第一三极管D1、第二三极管D2、第三三极管D3；电源信号输入端+1.8V-A与第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电源时序消抖控制的开关量输出电路，其特征在于，包括相互连接的电源时序消抖控制电路以及开关量输出电路；所述电源时序消抖电路包括供电电路以及时序控制电路，所述供电电路提供电源输入信号以及时序控制电路的控制信号，时序控制电路处理电源输入信号，将优化的电源信号输出至开关量输出电路。

【技术特征摘要】
1.一种基于电源时序消抖控制的开关量输出电路，其特征在于，包括相互连接的电源时序消抖控制电路以及开关量输出电路；所述电源时序消抖电路包括供电电路以及时序控制电路，所述供电电路提供电源输入信号以及时序控制电路的控制信号，时序控制电路处理电源输入信号，将优化的电源信号输出至开关量输出电路。2.根据权利要求1所述一种基于电源时序消抖控制的开关量输出电路，其特征在于，所述供电电路包括信号输出端a、第一电阻[R1]、第二电阻[R2]、第三电阻[R3]、第四电阻[R4]、第五电阻[R5]、第六电阻[R6]、第七电阻[R7]、第一三极管[D1]、第二三极管[D2]、第三三极管[D3]；电源信号输入端+1.8V-A与第一电阻[R1]的一端连接，第一电阻[R1]的另一端分别与第四电阻[R4]的一端以及第三三极管[D3]的基级连接，第四电阻[R4]的另一端分别与第五电阻[R5]的一端、第六电阻[R6]的一端以及第三三极管[D3]的发射极相连，所述第三三极管[D3]的发射极同时接地；电源信号输入端+5V-CPCI与第二电阻[R2]的一端连接，第二电阻[R2]的另一端分别与第五电阻[R5]的另一端以及第二三极管[D2]的基级连接；电源信号输入端+3.3V-CPCI与第三电阻[R3]的一端连接，第三电阻[R3]的另一端分别与第六电阻[R6]的另一端以及第一三极管[D1]的基极连接；电源信号输入端+5V-CPCI与第七电阻[R7]的一端连接，第七电阻[R7]的另一端分别与第一三极管[D1]的集电极连接以及信号输出端a连接，第一三极管[D1]的发射极与第二三极管[D2]的集电极连接，第二三极管[D2]的发射极与第三三极管[D3]的集电极连接。3.根据权利要求1所述一种基于电源时序消抖控制的开关量输出电路，其特征在于，所述时序控制电路包括信号输入端b、第一MOS管[Q1]、第二MOS管[Q2]、第三MOS管[Q3]、第一电容[C1]、第二电容[C2]、第三电容[C3]、第四电容[C4]、第五电容[C5]、第六电容[C6]、第七电容[C7]、第八电容[C8]以及第九电容[C9]；信号输入端b分别与第一MOS管[Q1]的栅极、第二MOS管[Q2]的栅极以及第三MOS管[Q3]的栅极连接；电源信号输入端+5V-CPCI与第一MOS管[Q1]的源极连接，所述第一电容[C1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王子健，陈海荣，王冶，王伟强，宋汉广，张兴堂，史小犇，王延鹏，夏鹏浩，崔强强，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一六研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32