一种可编程逻辑控制液晶屏供电保温电路的制作方法

本实用新型属于电源管理电路设计制造领域，特别涉及一种可编程逻辑控制液晶屏供电保温电路。

背景技术：

社会信息化的不断深入，关键性行业的关键任务将越来越多地依靠工业计算机，随着军工、电力、金融、冶金、石化、环保、交通、建筑等行业的迅速发展，从数字家庭用的机顶盒、数字电视，到银行柜员机、高速公路收费系统、加油站管理、制造业生产线控制，金融、电力、环保、国防等行业信息化需求不断增加，对工业计算机应用的需求越来越大，工业计算机的市场发展前景十分广阔。为了保证工业计算机系统在诸如超低温等各种恶劣的应用环境下可靠不间断的运行工作，通过液晶显示屏保持正常的人机对话显示界面，一方面保持液晶屏处于正常启动工作温度至关重要，另一方面，选择正确的供电方式更为重要。

由于液晶材料自身的物理特性限制，温度降低到-20℃甚至更低时，电场控制液晶偏转的性能下降，响应时间变长，对比度下降，从而导致显示功能异常甚至失效。而机载要求的全天候作战环境，低温下限可能低至-45℃以下，到此温度液晶分子几乎“凝固”在所在位置而几乎不透光。在这种环境中为了使液晶显示器仍然满足正常显示功能要求，必须对液晶层进行主动加热，以使液晶层温度上升到正常工作范围，达到短时间内可以使用的目的。目前常用的供电方式也是主流的供电方式为双电源+单电池切换供电，以维续液晶屏背光电路不间断通电，保持显示状态。

例如专利申请号为“201310646707.5”的专利申请文件中公开了一种具有温度补偿加热功能的液晶屏组件及液晶显示器，液晶屏组件包括液晶屏、面加热器和均匀性补偿膜；所述液晶屏和面加热器相连，均匀性补偿膜固定在液晶屏和面加热器之间；所述面加热器包括玻璃基板、透明导电层和加热电极，所述透明导电层设置于玻璃基板上，加热电极设置于玻璃基板的边缘；所述均匀性补偿膜包括加热丝、绝缘材料和补偿电极，所述绝缘材料包覆在加热丝上，补偿电极设置于加热丝的边缘，所述加热丝由电阻温度为负的材料制成。还公开了使用该液晶屏组件的液晶显示器。该发明提供的补偿膜能够感知液晶屏四周的温度差异，并对温度低的部分实现更多热量的加热，达到动态平衡。然而，在该发明中使用的面加热器和和均匀性补偿膜，其结构复杂，制造精密，造价成本高，且整个系统自动化性能差，反应速度慢，很难在环境恶劣的工业环境中应用。

液晶屏的正常工作和供电保温依赖于电源，目前常用的供电方式也是主流的供电方式为双电源切换供电，以维续液晶屏背光电路不间断通电，保持显示工作状态。其弊端是双电源在野外环境不能保证供电，出现断电的情况下无法保护液晶屏，更无法保证液晶屏正常工作温度和工作供电，因此在某些特定的环境下(如低温的工业现场)满足不了工业计算机长时间供电和人机对话显示屏正常显示的应用需求。

而在专利申请号为“201120160883.4”的专利申请文件中公开了一种兼容不同液晶屏供电电压的选择电路，包括供电电路，所述供电电路的电源输入端通过一选择开关选择连接第一供电接口或第二供电接口，输出端与液晶屏连接，控制端连接到一MCU芯片的GIPO口，所述MCU芯片用于控制供电电路向液晶屏输出电源电压的导通和截止，所述第一供电接口包括12V电源输入端和第一接口输出端，所述第一接口输出端与所述选择开关选择连接；所述第二供电接口包括5V电源输入端、3.3V电源输入端和第二接口输出端，所述第二接口输出端与所述选择开关选择连接。该实用新型能够实现将不同的电源电压输出给不同的液晶屏，电路简单，操作简单，满足客户实际使用的需求，且减少成本，节约资源。该实用新型提供的兼容不同液晶屏供电电压的选择电路可以应用于多种供电电源的工控现场，然而，如同时存在不同电源类型、不同供电电压的情况，具体的不同电源如何布置、不同类型电源之间如何与液晶屏连接，如何保证液晶屏正常供电保温，从该实用新型中我们无法得知。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种可通过编程实现液晶屏自动化保温的可编程逻辑控制液晶屏保温电路。

本实用新型的另一个目的在于提供一种可编程逻辑控制液晶屏保温电路，该电路自动化能力高，智能程度高，可应用于恶劣的工业环境中。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

本实用新型提供一种可编程逻辑控制液晶屏供电保温电路，该电路包括有主控模块、电源管理模块、液晶屏接口模块和保温模块，电源管理模块、液晶屏接口模块和保温模块均分别与主控模块连接，保温模块还与液晶屏接口模块连接。

本实用新型设计的电路在实际应用时，可分别利用AC-DC适配器和DC蓄电池两种外电源，同时使用内置锂电池和超级电容电池两者内部电池为整个电路提供电源。四种电源同时具备的情况下，主控模块作为中央控制模块对整个电路进行控制，主控模块通过电源管理模块侦测并管理四种电源，保证四种电源按照其供应状况分时分类接入，在最大程度地保护电源的同时，合理利用电源，保证整个电路可稳定供电。主控模块还控制液晶屏接口模块，实时监测液晶屏的工作状态及其温度，一旦出现外界温度减低影响液晶屏，导致液晶屏温度降低无法正常工作的情况，主控模块即控制保温模块工作为液晶屏加热保温，保证液晶屏正常显示。

主控模块包括有主控芯片，主控芯片的具体型号为：LPC824M201JHI33。

电源管理模块包括有电源接入单元和电源充放电单元，电源接入单元与电源充放电单元连接，电源充放电单元与主控芯片对应引脚连接。在本实用新型中应用了锂电池和超级电容电池作为内置电池，锂电池具有性能稳定、容量大的特点，而超级电容电池具有充电时间短、易充满等特点。因此对应地，在本实用新型中设置了电源充放电单元来控制两种内置电池的充放电动作，保证在可以保证充分供电的情况下，电路优先对超级电容电池充电，其次对锂电池充电最大程度保证内置电池的电量。在外电源无法对整个电路供电时，依据设定程序启用内电源对整个电路供电，使整个电路可以更好地适应恶劣、多变的应用环境。

电源接入单元包括有光电二极管、第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管和第六MOS管；光电二极管的阴极与+VADP/VD电源连接，光电二极管的阳极接地；光电二极管与+VADP/VD的公共端引出+AD电源，+AD电源与第一MOS管的漏极连接，第一MOS管的源极与第二MOS管的源极连接；第一MOS管的栅极与第二MOS管的栅极连接，所述第二MOS管的漏极与第三MOS管的源极连接，第三MOS管的漏极与+VSPC/L1电源连接；第三MOS管的栅极与第四MOS管的漏极连接，MOS管的源极接地，所述第四MOS管的栅极与电源充放电单元连接；第五MOS管的栅极与电源充放电单元连接，所述第五MOS管的源极接地，第五MOS管的漏极与+VCC电源连接；第五MOS管与+VCC电源的公共端还与第六MOS管的栅极连接，第六MOS管的源极接地，第六MOS管的漏极还与第一MOS管的栅极和第二MOS管的栅极的公共端连接。

电源充放电单元包括有充放电管理芯片，充放电管理芯片的具体型号为：BQ24640。

液晶屏接口模块包括有液晶屏接口控制芯片，液晶屏接口控制芯片的具体型号为：DF13A-30DP-1.25V。

保温模块包括有第七MOS管、第八MOS管、第一电感、第二电感、第三电感和第一电容；第一电感和第一电容并联；第一电感和第一电容的其中一个公共端与第七MOS管的源极连接，第一电感和第一电容的另一个公共端与第七MOS管的栅极连接，第七MOS管的漏极与液晶屏接口模块连接，所述第二电感的一端与液晶屏接口模块连接，第二电感的另一端与第八MOS管的栅极连接，第八MOS管的漏极接地，第八MOS管的源极与第三电感的一端连接，第三电感的另一端与第一电感、第一电容和第七MOS管的栅极的公共端连接。

整个电路的逻辑控制表如下：

附表1、逻辑控制设计关系表

全电路功能实现过程描述如下：

1、主控模块检测两路外电源(AC-DC适配器、DC蓄电池)的供电情况。

2、如AC-DC适配器电源处于供电状态，则选测其供电；如AC-DC适配器电源处于断电状态，则选择DC蓄电池电源供电。两路外电源均处于供电状态，只选择AC-DC适配器电源供电。

在这其中：

1)主控模块控制电源充放电单元对超级电容电池充电，超级电容电池被检测到充电满状态后，再对锂电池电池充电直至充电满状态。

2)如锂电池、超级电容电池均处于电量满状态，则电源充放电单元不对锂电池、超级电容电池充电。

3、选择DC蓄电池供电时，不实施对锂电池、超级电容电池充电。

4、如两路外电源均处于供电状态、优先选择AC-DC适配器电源供电。

5、嵌入式处理器检测到两路外电源(AC-DC适配器、DC蓄电池)均处于断电状态，则检测两路内置电池电量状态。

6、如超级电容电池电量处于可供电状态，则选择其供电直至电量耗尽。

7、如超级电容电池电量处于不可供电状态，则检测锂电池电量状态，如处于可供电状态，则选择其供电直至电量耗尽。

在这其中：

1)两路内置电池均处于可供电状态选超级电容电池优先供电。

与现有技术相比，本实用新型提供的可编程逻辑控制液晶屏供电保温电路智能方便，整个系统反应速度快，其自动化程度高，应用本电路便无需人工干预液晶屏供电保温过程，适合应用环境恶劣的工业环境中，节省劳动力成本的同时，提高了工作效率。

附图说明

图1是本实用新型一种可编程逻辑控制液晶屏供电保温电路中主控模块的电路原理图。

图2是本实用新型一种可编程逻辑控制液晶屏供电保温电路中电源接入单元的电路原理图。

图3是本实用新型一种可编程逻辑控制液晶屏供电保温电路中电源充放电单元的电路原理图。

图4是本实用新型一种可编程逻辑控制液晶屏供电保温电路中液晶屏接口模块的电路原理图。

图5是本实用新型一种可编程逻辑控制液晶屏供电保温电路中保温模块的电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

参见图1-5所示，本实用新型提供一种可编程逻辑控制液晶屏供电保温电路，该电路包括有主控模块、电源管理模块、液晶屏接口模块和保温模块，电源管理模块、液晶屏接口模块和保温模块均分别与主控模块连接，保温模块还与液晶屏接口模块连接。

本实用新型设计的电路在实际应用时，可分别利用AC-DC适配器和DC蓄电池两种外电源，同时使用内置锂电池和超级电容电池两者内部电池为整个电路提供电源。四种电源同时具备的情况下，主控模块作为中央控制模块对整个电路进行控制，主控模块通过电源管理模块侦测并管理四种电源，保证四种电源按照其供应状况分时分类接入，在最大程度地保护电源的同时，合理利用电源，保证整个电路可稳定供电。主控模块还控制液晶屏接口模块，实时监测液晶屏的工作状态及其温度，一旦出现外界温度减低影响液晶屏，导致液晶屏温度降低无法正常工作的情况，主控模块即控制保温模块工作为液晶屏加热保温，保证液晶屏正常显示。

主控模块包括有主控芯片U1，主控芯片U1的具体型号为：LPC824M201JHI33。

电源管理模块包括有电源接入单元和电源充放电单元，电源接入单元与电源充放电单元连接，电源充放电单元与主控芯片U1对应引脚连接。在本实用新型中应用了锂电池和超级电容电池作为内置电池，锂电池具有性能稳定、容量大的特点，而超级电容电池具有充电时间短、易充满等特点。因此对应地，在本实用新型中设置了电源充放电单元来控制两种内置电池的充放电动作，保证在可以保证充分供电的情况下，电路优先对超级电容电池充电，其次对锂电池充电，最大程度保证内置电池的电量。在外电源无法对整个电路供电时，依据设定程序启用内电源对整个电路供电，使整个电路可以更好地适应恶劣、多变的应用环境。

电源接入单元包括有光电二极管PD1、第一MOS管PQ1、第二MOS管PQ2、第三MOS管PQ3、第四MOS管PQ5、第五MOS管PQ4B和第六MOS管PQ4A；光电二极管PD1的阴极与+VADP/VD电源连接，光电二极管PD1的阳极接地；光电二极管PD1与+VADP/VD的公共端引出+AD电源，+AD电源与第一MOS管PQ1的漏极连接，第一MOS管PQ1的源极与第二MOS管PQ2的源极连接；第一MOS管PQ1的栅极与第二MOS管PQ2的栅极连接，所述第二MOS管PQ2的漏极与第三MOS管PQ3的源极连接，第三MOS管PQ3的漏极与+VSPC/L1电源连接；第三MOS管PQ3的栅极与第四MOS管PQ5的漏极连接，MOS管的源极接地，所述第四MOS管PQ5的栅极与电源充放电单元连接；第五MOS管PQ4B的栅极与电源充放电单元连接，所述第五MOS管PQ4B的源极接地，第五MOS管PQ4B的漏极与+VCC电源连接；第五MOS管PQ4B与+VCC电源的公共端还与第六MOS管PQ4A的栅极连接，第六MOS管PQ4A的源极接地，第六MOS管PQ4A的漏极还与第一MOS管PQ1的栅极和第二MOS管PQ2的栅极的公共端连接。

电源充放电单元包括有充放电管理芯片PU1，充放电管理芯片PU1的具体型号为：BQ24640。

液晶屏接口模块包括有液晶屏接口控制芯片PU2，液晶屏接口控制芯片PU2的具体型号为：DF13A-30DP-1.25V。

保温模块包括有第七MOS管PQ72、第八MOS管、第一电感PR264、第二电感PR226、第三电感PR262和第一电容PC7；第一电感PR264和第一电容PC7并联；第一电感PR264和第一电容PC7的其中一个公共端与第七MOS管PQ72的源极连接，第一电感PR264和第一电容PC7的另一个公共端与第七MOS管PQ72的栅极连接，第七MOS管PQ72的漏极与液晶屏接口模块连接，所述第二电感PR226的一端与液晶屏接口模块连接，第二电感PR226的另一端与第八MOS管PQ70的栅极连接，第八MOS管PQ70的漏极接地，第八MOS管PQ70的源极与第三电感PR262的一端连接，第三电感PR262的另一端与第一电感PR264、第一电容PC7和第七MOS管PQ72的栅极的公共端连接。

整个电路的逻辑控制表如下：

附表1、逻辑控制设计关系表

全电路功能实现过程描述如下：

1、主控模块检测两路外电源(AC-DC适配器、DC蓄电池)的供电情况。

2、如AC-DC适配器电源处于供电状态，则选测其供电；如AC-DC适配器电源处于断电状态，则选择DC蓄电池电源供电。两路外电源均处于供电状态，只选择AC-DC适配器电源供电。

在这其中：

1)主控模块控制电源充放电单元对超级电容电池充电，超级电容电池被检测到充电满状态后，再对锂电池电池充电直至充电满状态。

2)如锂电池、超级电容电池均处于电量满状态，则电源充放电单元不对锂电池、超级电容电池充电。

3、选择DC蓄电池供电时，不实施对锂电池、超级电容电池充电。

4、如两路外电源均处于供电状态、优先选择AC-DC适配器电源供电。

5、嵌入式处理器检测到两路外电源(AC-DC适配器、DC蓄电池)均处于断电状态，则检测两路内置电池电量状态。

6、如超级电容电池电量处于可供电状态，则选择其供电直至电量耗尽。

7、如超级电容电池电量处于不可供电状态，则检测锂电池电量状态，如处于可供电状态，则选择其供电直至电量耗尽。

在这其中：

1)两路内置电池均处于可供电状态选超级电容电池优先供电。

与现有技术相比，本实用新型提供的可编程逻辑控制液晶屏供电保温电路智能方便，整个系统反应速度快，其自动化程度高，应用本电路便无需人工干预液晶屏供电保温过程，适合应用环境恶劣的工业环境中，节省劳动力成本的同时，提高了工作效率。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。