一种高可靠供电的CPCI工控主机的制作方法

一种高可靠供电的cpci工控主机
技术领域
1.本发明为工业控制与航电领域，尤其涉及一种高可靠供电的cpci工控主机。


背景技术：

2.在工业制造的控制与航空电器领域应用的工控主机，为其配套的电源电路，与整个电器系统同等的重要，如工业控制其中一个电器件故障会影响到多个环节处于停滞状态，轻者使某个单元停机，重者使控制系统失去控制造成生产部件不符合要求，或给人员带来危害，所以与之配套的电源能保证一个高可靠稳定的状态尤为重要，另外能提前预知与之配套的电源存在异常，切换到备用电源以及提示生产人员提前做好相应的准备，使之故障对生产的损失降低。


技术实现要素：

3.为了克服上述存在的问题，本发明提供了一种高可靠供电的cpci工控主机，电源电路中具有良好的emc电磁干扰抑制能力，避免输入的电源干扰严重影响系统的工作稳定；供电状态检测电路中具有对电源的工作的温度和工作电压检测能力，检测数值送给主控电路，通过这些数值调整电源的工作状态使其工作在合适的参数内，同时可以与之配套的设施数据通讯参与状态调整及控制，并且该电路选用了高稳定的器件使用于该电源为工控主机供电，使其处于高可靠的稳定状态。
4.本发明采用如下技术方案，一种高可靠供电的cpci工控主机，其中包括机箱、cpci总线接口底板、电源模块、主模块、cpci模块组成，所述电源模块中包括emc电磁抑制与电源稳压电路、系统供电稳压电路、供电状态检测电路、主控电路组成；所述机箱用于安装电源模块、cpci总线接口底板、主模块、cpci模块；所述电源模块中的emc电磁抑制与电源稳压电路将电源中的电磁干扰信号滤除，以及把电压稳压在合适的范围内；所述电源模块中的系统供电稳压电路把电压稳压在芯片所需的电压值；所述电源模块中的供电状态检测电路，检测电源工作中温度是否过高，并检测供电压是否稳定；所述电源模块中的主控电路主要负责协调整个电源电路的工作；所述cpci总线接口底板用于把电源模块、主模块、cpci模块、电器线路连接在一块。
5.所述电源模块中emc电磁抑制与电源稳压电路的48伏正极经过f2保险连接z1二极管的阴极，之后串连c48电容到接地点，所述z1二极管的阴极连接l1共模电感的第1引脚，48伏负极连接d1、d2二极管的阴极，所述d1、d2二极管的阳极并联连接z1二极管的阳极，所述d1、d2二极管的阳极在c49电容对接地点滤波后连接所述l1共模电感的第2引脚，所述l1共模电感的第5引脚连接地点，所述l1共模电感的第4引脚在c21电容对接地点滤波后，再经在c50、ce21电容滤波输出48v电源，所述l1共模电感的第4引脚连接u7芯片的第4引脚，所述l1共模电感的第3引脚连接u7芯片的第1引脚，所述u7芯片的第4引脚串连c19、c20电容到所述u7芯片的第5、6引脚，所述u7芯片的第1引脚串连c28、c29电容到所述u7芯片的第8、9引脚，所述u7芯片的第8、9引脚连接电源地，所述u7芯片的第5、6引脚连接ce2、ce3、ce4、ce5、ce6、
ce16、c23、c24电容对电源地滤波后输出12v电源，所述u7芯片的第5、6引脚串连r56、r81、r80电阻到ce19、ce20电容的正极，两电容的负极连接电源地，所述u7芯片的第2引脚连接c6电容到接地点，所述u7芯片的型号为hs300-0222，所述u7芯片的第3引脚连接u139光耦的第4引脚，所述u139的第3引脚连接电源地，所述u139的第4、3引脚之间并联c62、c61电容，所述u139的第4引脚连接q2三极管的第3引脚，所述u139的第3引脚连接q2三极管的第2引脚，所述q2三极管的第1引脚串连r70电阻的第1引脚，其第2引脚连接r78电阻的第1引脚，所述r78电阻第2引脚连接48v电源，所述r70电阻的第2引脚串连r76电阻到电源地，所述r70电阻的第2引脚串连c60电容到电源地。
6.所述电源模块中系统供电稳压电路里面u9稳压块的型号为wrb2403sd-3wr2，主要用于把48v电压稳压为3.3v电压，所述u9稳压块的第4引脚在ce8、c34电容滤波下连接48v电源，所述u9稳压块的第5引脚在ce5、c32、c33电容对地滤波后串连fb4磁珠输出3.3v电源，所述系统供电稳压电路中u12稳压块的第2引脚在ce9、c35、c36电容滤波下连接48v电源，所述u12稳压块的型号为urb2405ymd-10wr3，主要用于把48v电压稳压为5v电压，所述u12稳压块的第2、3引脚之间并联c39电容，所述u12稳压块的第1、5引脚之间并联c40电容，所述u12稳压块的第5引脚连接电源地，所述u12稳压块的第3引脚在ce7、c37、c38电容滤波下输出5v电源，所述u12稳压块的第3引脚连接z3钳流二极管的阴极，其阳极接电源地。
7.所述电源模块中供电状态检测电路里面u1、u3芯片的型号为tmp75aidr，主为温度检测传感器，所述u1芯片的第3引脚串连r12电阻到3.3v电源，所述u1芯片的第8引脚在c5电容滤波下连接3.3v电源，所述u1芯片的第4、5、6、7引脚连接电源地，u3芯片的第3引脚串连r19电阻到3.3v电源，所述u3芯片的第8引脚在c7电容滤波下连接3.3v电源，所述u1芯片的第4、5、6引脚连接电源地；r22的第1引脚连接12v电源，所述r22电阻的第2引脚串连r23电阻到电源地，所述r22电阻的第2引脚串连c10电容到电源地；r27电阻的第1引脚连接5v电源，所述r27电阻的第2引脚串连r29电阻到电源地，所述r27电阻的第2引脚串连c11电容到电源地；所述供电状态检测电路中的u11a与u11b芯片的型号为lm6152acm，主要用于检测供电中的异常电压值送给主控芯片，所述u11a芯片的第8引脚在c55、c56电容滤波下连接12v电源，所述u11a芯片的第4引脚连接电源地，所述u11a芯片的第3引脚串连c53电容到电源地，所述u11a芯片的第3引脚串连r45电阻到电源地，所述u11a芯片的第3引脚串连r41电阻到12v电源，所述u11a芯片的第2引脚串连r42电阻到12v电源，所述u11a芯片的第2、1引脚之间并联r46电阻，所述u11a芯片的第2、1引脚之间并联c54电容，所述u11a芯片的第1引脚串连r55电阻到u11b芯片的第5引脚，所述u11a芯片的第8引脚连接12v电源，所述u11a芯片的第4引脚连接电源地，所述u11a芯片的第6、7引脚并联，所述u11a芯片的第7引脚连接r20电阻的第1引脚。
8.所述电源模块中主控电路u2芯片的型号为gd32f103cbt6，所述u2芯片的第9、24、36、48引脚在c1、c2、c3、c4电容滤波下连接3.3v电源，所述主控电路中u2芯片的第8、23、35、47引脚连接电源地，所述主控电路中u2芯片的第21引脚连接r9上拉电阻，所述u2芯片的第22引脚连接r8上拉电阻，所述u2芯片的第21引脚串连r6电阻到u4芯片的第6引脚，所述u2芯片的第22引脚串连r4电阻到所述u4芯片的第5引脚，所述u4芯片的型号为at24c02d-sshm-t，主要用于主控芯片工作时产生的临时数据存放，所述u4芯片的第1、2、3、4引脚连接电源地，所述u2芯片的第21引脚串连r6电阻到所述u1芯片的第2引脚，所述u2芯片的第22引脚串
连r4电阻到所述u1芯片的第1引脚；所述u2芯片的第21引脚串连r6电阻到所述u1芯片的第2引脚，所述u2芯片的第22引脚串连r4电阻到所述u1芯片的第1引脚；所述u2芯片的第21引脚串连r6电阻到所述u3芯片的第2引脚，所述u2芯片的第22引脚串连r4电阻到所述u3芯片的第1引脚；所述u2芯片的第5引脚连接y1晶振的第3引脚，所述y1晶振的第4引脚串连fb1磁珠到3.3v电源，所述u2芯片的第28引脚连接sate1发光二极管的第4引脚，所述u2芯片的第29引脚连接sate1发光二极管的第2引脚，所述sate1发光二极管的第3引脚串连r34电阻到3.3v电源，所述sate1发光二极管的第1引脚串连r35电阻到3.3v电源，所述u2芯片的第12引脚连接u5芯片的第10引脚，所述u2芯片的第13引脚连接u5芯片的第9引脚，所述u2芯片的第30引脚连接u5芯片的第11引脚，所述u2芯片的第31引脚连接u5芯片的第12引脚，所述u5芯片的型号为max3232ese+，主要用于与其它设备之间的串行通讯，所述u5芯片的第1、3引脚之间并联c14电容，所述u5芯片的第4、5引脚之间并联c15电容，所述u5芯片的第6引脚串连 c16电容到电源地，所述u5芯片的第2引脚串连 c12电容到3.3v电源，所述u5芯片的第16引脚在c13电容滤波下连接3.3v电源，所述u5芯片的第15引脚连接电源地，所述u5芯片的第14引脚串连r30电阻到com1连接器的第1引脚，所述u5芯片的第13引脚串连r31电阻到com1连接器的第2引脚，所述com1连接器的第3引脚连接电源地，所述u2芯片的第40引脚连接所述电源电路中r66电阻的第2引脚，所述u2芯片的第25引脚连接所述供电状态检测电路中所述u1芯片的第3引脚，所述u2芯片的第27引脚连接所述供电状态检测电路中所述u3芯片的第3引脚，所述u2芯片的第2、3、4、46、45引脚依次连接r48、r51、r52、r67、r58上拉电阻，所述u2芯片的第2、3、4、46、45引脚连接工控主机用于与工控主机通讯，所述u2芯片的第18引脚连接r22电阻的第2引脚，所述u2芯片的第19引脚连接r43电阻的第2引脚，其第1引脚连接所述r27电阻的第2引脚。
9.所述工控机箱的底部装置有cpci总线接口底板，所述工控机箱的右侧1装置有电源模块；所述工控机箱的右侧2装置有主模块；所述工控机箱的右侧3、4装置有cpci模块，所述cpci总线接口底板用于连接电源模块、主模块、cpci模块。
10.本发明的有益效果（1）本发明的一种高可靠供电的cpci工控主机，电源模块的电路中具有良好的emc电磁干扰抑制能力，避免输入的电源干扰严重影响系统的工作稳定。
11.（2）本发明的一种高可靠供电的cpci工控主机，电源模块的电路中具有对电源的工作的温度和工作电压检测能力，检测数值送给主控电路，通过这些数值调整电源的工作状态使其工作在合适的参数内，同时可以与之配套的设施数据通讯参与状态调整及控制，并且该电路选用了高稳定的器件使用于该电源为工控主机供电，使其处于高可靠的稳定状态。
附图说明
12.图1是本技术实施例的emc电磁抑制与电源稳压电路图；图2是本技术实施例的系统供电稳压电路图；图3是本技术实施例的供电状态检测电路图；图4是本技术实施例的主控电路图；图5是本技术实施例的电路组成图；
图6是本技术实施例的整体组成意图。
具体实施方式
13.为了便于理解本发明电路，下面结合附图和具体实施例，对本发明电路进行更详细的说明；附图中给出了本电路的较佳的实施例，但是本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例；相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明公开内容的理解更加透彻全面。
14.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件；当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件；本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
15.除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。
16.工作原理：本工控机的电源模块中电源输入端配置有共模电感与差模电容，从而滤除了emc电磁干扰的纹波信号，避免输入的电源干扰严重影响系统的工作稳定；供电状态检测电路中配备有对电源的工作的温度和工作电压检测的器件，把检测的数值送给主控电路，通过这些数值调整电源的工作状态使其工作在合适的参数内，同时可以与之配套的设施数据通讯参与状态调整及控制，并且该电路选用了高稳定的器件使用于该电源为工控主机供电，使其处于高可靠的稳定状态。
17.实施方式：如图6所示，一种高可靠供电的cpci工控主机，其中包括机箱1、cpci总线接口底板2、电源模块3、主模块4、cpci模块5；如图5所示，所述电源模块中包括emc电磁抑制与电源稳压电路、系统供电稳压电路、供电状态检测电路、主控电路组成；所述机箱用于安装电源模块、cpci总线接口底板、主模块、cpci模块；所述电源模块中的emc电磁抑制与电源稳压电路将电源中的电磁干扰信号滤除，以及把电压稳压在合适的范围内；所述电源模块中的系统供电稳压电路把电压稳压在芯片所需的电压值；所述电源模块中的供电状态检测电路，检测电源工作中温度是否过高，并检测供电压是否稳定；所述电源模块中的主控电路主要负责协调整个电源电路的工作；所述cpci总线接口底板用于把电源模块、主模块、cpci模块、电器线路连接在一块。
18.如图1所示，所述电源模块中emc电磁抑制与电源稳压电路的48伏正极经过f2保险连接z1二极管的阴极，之后串连c48电容到接地点，所述z1二极管的阴极连接l1共模电感的第1引脚，48伏负极连接d1、d2二极管的阴极，所述d1、d2二极管的阳极并联连接z1二极管的阳极，所述d1、d2二极管的阳极在c49电容对接地点滤波后连接所述l1共模电感的第2引脚，所述l1共模电感的第5引脚连接地点，所述l1共模电感的第4引脚在c21电容对接地点滤波后，再经在c50、ce21电容滤波输出48v电源，所述l1共模电感的第4引脚连接u7芯片的第4引脚，所述l1共模电感的第3引脚连接u7芯片的第1引脚，所述u7芯片的第4引脚串连c19、c20电容到所述u7芯片的第5、6引脚，所述u7芯片的第1引脚串连c28、c29电容到所述u7芯片的第8、9引脚，所述u7芯片的第8、9引脚连接电源地，所述u7芯片的第5、6引脚连接ce2、ce3、ce4、ce5、ce6、ce16、c23、c24电容对电源地滤波后输出12v电源，所述u7芯片的第5、6引脚串
连r56、r81、r80电阻到ce19、ce20电容的正极，两电容的负极连接电源地，所述u7芯片的第2引脚连接c6电容到接地点，所述u7芯片的型号为hs300-0222，所述u7芯片的第3引脚连接u139光耦的第4引脚，所述u139的第3引脚连接电源地，所述u139的第4、3引脚之间并联c62、c61电容，所述u139的第4引脚连接q2三极管的第3引脚，所述u139的第3引脚连接q2三极管的第2引脚，所述q2三极管的第1引脚串连r70电阻的第1引脚，其第2引脚连接r78电阻的第1引脚，所述r78电阻第2引脚连接48v电源，所述r70电阻的第2引脚串连r76电阻到电源地，所述r70电阻的第2引脚串连c60电容到电源地。
19.如图2所示，所述电源模块中系统供电稳压电路里面u9稳压块的型号为wrb2403sd-3wr2，主要用于把48v电压稳压为3.3v电压，所述u9稳压块的第4引脚在ce8、c34电容滤波下连接48v电源，所述u9稳压块的第5引脚在ce5、c32、c33电容对地滤波后串连fb4磁珠输出3.3v电源，所述系统供电稳压电路中u12稳压块的第2引脚在ce9、c35、c36电容滤波下连接48v电源，所述u12稳压块的型号为urb2405ymd-10wr3，主要用于把48v电压稳压为5v电压，所述u12稳压块的第2、3引脚之间并联c39电容，所述u12稳压块的第1、5引脚之间并联c40电容，所述u12稳压块的第5引脚连接电源地，所述u12稳压块的第3引脚在ce7、c37、c38电容滤波下输出5v电源，所述u12稳压块的第3引脚连接z3钳流二极管的阴极，其阳极接电源地。
20.如图3所示，所述电源模块中供电状态检测电路u1、u3芯片的型号为tmp75aidr，主为温度检测传感器，所述u1芯片的第3引脚串连r12电阻到3.3v电源，所述u1芯片的第8引脚在c5电容滤波下连接3.3v电源，所述u1芯片的第4、5、6、7引脚连接电源地，u3芯片的第3引脚串连r19电阻到3.3v电源，所述u3芯片的第8引脚在c7电容滤波下连接3.3v电源，所述u1芯片的第4、5、6引脚连接电源地；r22的第1引脚连接12v电源，所述r22电阻的第2引脚串连r23电阻到电源地，所述r22电阻的第2引脚串连c10电容到电源地；r27电阻的第1引脚连接5v电源，所述r27电阻的第2引脚串连r29电阻到电源地，所述r27电阻的第2引脚串连c11电容到电源地；所述供电状态检测电路中的u11a与u11b芯片的型号为lm6152acm，主要用于检测供电中的异常电压值送给主控芯片，所述u11a芯片的第8引脚在c55、c56电容滤波下连接12v电源，所述u11a芯片的第4引脚连接电源地，所述u11a芯片的第3引脚串连c53电容到电源地，所述u11a芯片的第3引脚串连r45电阻到电源地，所述u11a芯片的第3引脚串连r41电阻到12v电源，所述u11a芯片的第2引脚串连r42电阻到12v电源，所述u11a芯片的第2、1引脚之间并联r46电阻，所述u11a芯片的第2、1引脚之间并联c54电容，所述u11a芯片的第1引脚串连r55电阻到u11b芯片的第5引脚，所述u11a芯片的第8引脚连接12v电源，所述u11a芯片的第4引脚连接电源地，所述u11a芯片的第6、7引脚并联，所述u11a芯片的第7引脚连接r20电阻的第1引脚。
21.如图4所示，所述电源模块中主控电路u2芯片的型号为gd32f103cbt6，所述u2芯片的第9、24、36、48引脚在c1、c2、c3、c4电容滤波下连接3.3v电源，所述主控电路中u2芯片的第8、23、35、47引脚连接电源地，所述主控电路中u2芯片的第21引脚连接r9上拉电阻，所述u2芯片的第22引脚连接r8上拉电阻，所述u2芯片的第21引脚串连r6电阻到u4芯片的第6引脚，所述u2芯片的第22引脚串连r4电阻到所述u4芯片的第5引脚，所述u4芯片的型号为at24c02d-sshm-t，主要用于主控芯片工作时产生的临时数据存放，所述u4芯片的第1、2、3、4引脚连接电源地，所述u2芯片的第21引脚串连r6电阻到所述u1芯片的第2引脚，所述u2芯
片的第22引脚串连r4电阻到所述u1芯片的第1引脚；所述u2芯片的第21引脚串连r6电阻到所述u1芯片的第2引脚，所述u2芯片的第22引脚串连r4电阻到所述u1芯片的第1引脚；所述u2芯片的第21引脚串连r6电阻到所述u3芯片的第2引脚，所述u2芯片的第22引脚串连r4电阻到所述u3芯片的第1引脚；所述u2芯片的第5引脚连接y1晶振的第3引脚，所述y1晶振的第4引脚串连fb1磁珠到3.3v电源，所述u2芯片的第28引脚连接sate1发光二极管的第4引脚，所述u2芯片的第29引脚连接sate1发光二极管的第2引脚，所述sate1发光二极管的第3引脚串连r34电阻到3.3v电源，所述sate1发光二极管的第1引脚串连r35电阻到3.3v电源，所述u2芯片的第12引脚连接u5芯片的第10引脚，所述u2芯片的第13引脚连接u5芯片的第9引脚，所述u2芯片的第30引脚连接u5芯片的第11引脚，所述u2芯片的第31引脚连接u5芯片的第12引脚，所述u5芯片的型号为max3232ese+，主要用于与其它设备之间的串行通讯，所述u5芯片的第1、3引脚之间并联c14电容，所述u5芯片的第4、5引脚之间并联c15电容，所述u5芯片的第6引脚串连 c16电容到电源地，所述u5芯片的第2引脚串连 c12电容到3.3v电源，所述u5芯片的第16引脚在c13电容滤波下连接3.3v电源，所述u5芯片的第15引脚连接电源地，所述u5芯片的第14引脚串连r30电阻到com1连接器的第1引脚，所述u5芯片的第13引脚串连r31电阻到com1连接器的第2引脚，所述com1连接器的第3引脚连接电源地，所述u2芯片的第40引脚连接所述电源电路中r66电阻的第2引脚，所述u2芯片的第25引脚连接所述供电状态检测电路中所述u1芯片的第3引脚，所述u2芯片的第27引脚连接所述供电状态检测电路中所述u3芯片的第3引脚，所述u2芯片的第2、3、4、46、45引脚依次连接r48、r51、r52、r67、r58上拉电阻，所述u2芯片的第2、3、4、46、45引脚连接工控主机用于与工控主机通讯，所述u2芯片的第18引脚连接r22电阻的第2引脚，所述u2芯片的第19引脚连接r43电阻的第2引脚，其第1引脚连接所述r27电阻的第2引脚。
22.如图6所示，所述工控机箱的底部装置有cpci总线接口底板，所述工控机箱的右侧1装置有电源模块；所述工控机箱的右侧2装置有主模块；所述工控机箱的右侧3、4装置有cpci模块，所述cpci总线接口底板用于连接电源模块、主模块、cpci模块。