一种带低功耗控制的通讯接口电路的制作方法

1.本发明属于通讯接口电路技术领域，尤其涉及一种带低功耗控制的通讯接口电路。


背景技术：

2.健身器材设备主要有跑步机、健身车、椭圆机等，这些设备通常会由交流市电提供电能，对设备待机功耗有相关认证要求要健身设备待机功耗要求小于等于0.5w，目前比较常用的方法是在设备控制系统的电源输入前级加入一个独立的erp控制板，当设备进入待机模式时用erp控制板关断整个控制系统的主电源，由erp小板给控制仪表提供低功耗模式的供电以降低待机模式下的待机功耗，由于设备多一块erp控制板，导致这种方式电路复杂成本相对比较高。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于：为了解决现有技术电路复杂成本相对比较高的问题，而提出的一种带低功耗控制的通讯接口电路。
4.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
5.一种带低功耗控制的通讯接口电路，包括mcb通讯接口d2和d3，其特征在于，所述mcb通讯接口的第2脚和第5脚gnd与输入的交流市电通过6极能效的开关电源隔离转换的12v输出连接，用于为主控仪表上位机提供电源，开关电源的另外一路隔离电源与+18vp连接为控制电路提供电源，主控仪表的串口发送信号与mcb第4脚的c_rxd连接，mcb第4脚的c_rxd通过c7滤波fet2反向、u3、r14与下位机的主控mcu的串口rxd接收端连接，下位机主控mcu通过r11、u3、r10与mcb端口的第3脚c_txd连接，mcb端口的第3脚c_txd与主控仪表上位机的串口接收端口连接，mcb端口的第1脚与ldo u2的输入端口连接，下位机主控mcu的一个io口与u1光耦输出的sw-on信号连接，c2与fet1连接，fet1导通q2、q1也维持导通，+15vp和+5vp为主控mcu和驱动等电路供电。
6.作为上述技术方案的进一步描述：
7.所述交流市电降压隔离通过开关变压器的一路次级整流滤波后为vcc1+12v，给电子仪表提供电源。
8.作为上述技术方案的进一步描述：
9.所述d1的作用是u1光耦关断时避免sw-on信号电压过高起到电压钳位的功能。
10.作为上述技术方案的进一步描述：
11.所述d2、d3是esd静电抑制管主要用于吸收主控上位机可能传导的静电避免损坏mcb下位机的通讯接口。
12.作为上述技术方案的进一步描述：
13.所述sw-on信号为高电平状态时通过d4为c2快速充电，sw-on信号为低电平状态时c2存储的电能继续为fet1提供导通电压，同时d4反向截止c2通过r9慢速放电，fet1延时关
断此时q2和q1截止，断开+15vp和+5vp后下位机功耗降到最低。
14.作为上述技术方案的进一步描述：
15.所述主控仪表的12v sw使能信号通过光耦u1隔离传递sw-on控制信号，同时通过ldo电源芯片u2降压到5v后给高速数字隔离芯片隔离端供电。
16.作为上述技术方案的进一步描述：
17.所述u3采用高速数字隔离芯片，数字隔离芯片比普通光耦通讯速率高很多倍，能提高上位机和下位机的通讯速率满足下位机在ota升级过程中的大量数据流以缩短ota升级时间在可接受范围内。
18.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
19.1、本发明中，采用一组开关电源和辅助电源控制实现低功耗待机要求不需要额外加erp控制小板，提高通讯接口的数据传输速率，保证正常使用的数据通讯控制条件下能通过控制仪表的通讯控制接口实现下位机控制板的主控mcu固件程序的ota升级，用户可以网络下载升级包通过主控仪表的蓝牙或者wifi无线连接实现整个系统的ota固件程序升级，解决产品售后升级软件程序必须要上门提供服务降低售后成本。
20.2、本发明中，通过一个板载6极能效开关电源给主控仪表和可控辅助电源提供电源支持，用高速数字信号隔离芯片替代传统的光耦隔离可以让串口通讯速率加快，能很方便实现控制器主控mcu的在线ota程序升级解决了产品售后程序升级优化的问题不需要售后人员上门为用户服务降低了产品售后成本。另外这种设计方式可以只需要一组开关电源给主控仪表供电，不需要额外加erp控制板简化了电路和设计成本，电路更加简洁可以降低产品的不良率。
附图说明
21.图1为本发明提出的一种带低功耗控制的通讯接口电路的结构示意图；
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
23.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种带低功耗控制的通讯接口电路，包括mcb通讯接口d2和d3，所述mcb通讯接口的第2脚和第5脚gnd与输入的交流市电通过6极能效的开关电源隔离转换的12v输出连接，用于为主控仪表上位机提供电源，开关电源的另外一路隔离电源与+18vp连接为控制电路提供电源，所述交流市电降压隔离通过开关变压器的一路次级整流滤波后为vcc1+12v，给电子仪表提供电源；
24.主控仪表的串口与mcb第4脚的c_rxd连接，主控仪表的串口用于发送信号，mcb第4脚的c_rxd通过c7滤波fet2反向、u3、r14与下位机的主控mcu的串口rxd接收端连接，下位机主控mcu通过r11、u3、r10与mcb端口的第3脚c_txd连接，所述u3采用高速数字隔离芯片，数字隔离芯片比普通光耦通讯速率高很多倍，能提高上位机和下位机的通讯速率满足下位机在ota升级过程中的大量数据流以缩短ota升级时间在可接受范围内，mcb端口的第3脚c_
txd与主控仪表上位机的串口接收端口连接，下位机主控mcu接收到指令执行后把相关的转速、电压、电流等运行和指令执行数据传输给主控仪表上位机，实现通讯控制环功能，mcb端口的第1脚与ldo u2的输入端口连接，下位机主控mcu的一个io口与u1光耦输出的sw-on信号为低电平连接，c2与fet1连接，fet1导通q2、q1也维持导通，+15vp和+5vp为主控mcu和驱动等电路供电，通过fet1电平反向滤波电路处理后给隔离芯片输入串口信号增加电路信号的可靠以及兼容性，所述主控仪表的12v sw使能信号通过光耦u1隔离传递sw-on控制信号，同时通过ldo电源芯片u2降压到5v后给高速数字隔离芯片隔离端供电，通过高速隔离芯片替代光耦隔离提高控制系统的串口通讯速率，实现除串口通讯控制以外能ota升级主控mcu的固件程序，降低产品的售后升级的服务成本；
25.所述d1的作用是u1光耦关断时避免sw-on信号电压过高起到电压钳位的功能，所述d2、d3是esd静电抑制管主要用于吸收主控上位机可能传导的静电避免损坏mcb下位机的通讯接口。
26.工作原理：使用时，当主控仪表上位机进入休眠待机模式时，可以关断12v的s/w信号通过mcb端口的第1脚关断ldo u2的供电，同时u1光耦的控制端发光管停止发光隔离接收端处于截止关断状态，sw-on信号为低电平接入下位机主控mcu的一个io口，下位机主控io收到低电平信号进入立即进入停机模式，此时因为d4二极管的单向导通特性c2存储的电能继续维持让fet1导通，由于fet1导通q2、q1也维持导通，+15vp和+5vp继续为主控mcu、驱动等电路提供供电，随着时间推移c2存储的电能通过r9放电c2两端的电压下降当下降到不能维持fet1导通的电压时fet1截止，fet1截止后q2和q1因为不能达到导通条件进入截止状态，所述sw-on信号为高电平状态时通过d4为c2快速充电，sw-on信号为低电平状态时c2存储的电能继续为fet1提供导通电压，同时d4反向截止c2通过r9慢速放电，fet1延时关断此时q2和q1截止，断开+15vp和+5vp后下位机功耗降到最低。当主控仪表上位机需要结束低功耗模式进入正常工作状态时，可以通过打开s/w输出12v的控制信号，ldo u2为高速隔离芯片u3供电，u1光耦导通q2、q1导通+15vp和+5vp供电输出下位机正常工作，u1光耦导通通过d4二极管为c2快速充电fet1导通。
27.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。