[实用新型]一种高可靠异构式双冗余开关电路

说明书

技术领域

本实用新型属于一种开关控制电路，具体涉及一种高可靠异构式双冗余开关电路，适用于在可靠性要求较高的场合通过控制芯片控制后端设备开通与关断的场合。

背景技术

在汽车、轮船、飞行器等载人领域，产品可靠性的高低直接影响生命和财产安全。为提高产品可靠性，需要加大关键部件的安全系数，而作为系统核心的电气控制系统，其电路设计是否具有足够的可靠性至关重要。

在由DSP、MCU等主控芯片发出开关电平信号，控制后端驱动电路、仪器仪表、电机锁、照明系统等相关电路或设备可靠开通或关断的场合，需要设计一个开关电路将主控芯片输出的数字控制信号转换为开关电平信号。传统设计方案中，设计一路开关电路实现上述功能，一旦开关电路故障，则导致系统无法工作。随着可靠性需求的提升，开始设计冗余的开关电路实现上述功能，但是现有设计中对每一路开关电路的隔离度设计不足，当电路中某些部件失效时，容易产生大电流导致其他器件损坏；同时给主控芯片以及与该电路共用电源的其他电路引入噪声。由于主控芯片同时肩负着其他大量的控制任务，一旦引入噪声，则会影响主控芯片正常工作，从而降低整个电气控制系统的可靠性。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种高可靠异构式双冗余开关电路，将来自主控芯片的+3.3V数字控制信号变换为与原信号完全隔离的+28V数字信号，且在其中一路发生故障时能够保证系统的可靠开通与关断，同时将故障进行有效隔离，避免对其他电路或主控芯片造成影响，提高了整个电气控制系统的可靠性。

本实用新型的技术解决方案是：一种高可靠异构式双冗余开关电路，包括第一开关电路和第二开关电路，第一开关电路和第二开关电路互为冗余；

第一开关电路包括数字隔离芯片U1、电阻R1、电阻R2、电容C1、继电器U2、熔断器Fuse1以及续流二极管D1；

数字隔离芯片U1的管脚VDD1与外部+3.3V供电电源连接，管脚VDD2与外部+5V供电电源连接，管脚A1与主控芯片输出的控制信号连接，管脚GND1接+3.3V供电电源对应的地，管脚GND2接+5V供电电源对应的地，管脚B1与电阻R1的一端连接；电阻R1的另一端同时与电阻R2的一端、电容C1的一端以及继电器U2的管脚IN+连接，电阻R2的另一端、电容C1的另一端以及固态继电器U2的管脚IN-均与+5V供电电源对应的地连接，继电器U2的管脚IN1和IN2同时与熔断器Fuse1的一端连接，熔断器Fuse1的另一端与外部+28V供电电源连接，继电器U2的管脚OUT1和OUT2相连后，一方面作为输出端O1，另一方面与续流二极管D1的阴极连接，续流二极管D1的阳极与+28V供电电源对应的地连接；

第二开关电路包括数字隔离芯片U3、电阻R3、电阻R4、电容C2、继电器U4、熔断器Fuse2以及续流二极管D2；

数字隔离芯片U3的管脚VDD1与外部+3.3V供电电源连接，管脚VDD2与外部+5V供电电源连接，管脚A1与主控芯片输出的控制信号连接，管脚GND1接+3.3V供电电源对应的地，管脚GND2接+5V供电电源对应的地，管脚B1与电阻R3的一端连接；电阻R3的另一端同时与电阻R4的一端、电容C2的一端以及继电器U4的管脚IN+连接，电阻R4的另一端、电容C2的另一端以及继电器U4的管脚IN-均与+5V供电电源对应的地连接，继电器U4的管脚IN1和IN2同时与熔断器Fuse2的一端连接，熔断器Fuse2的另一端与外部+28V供电电源连接，继电器U4的管脚OUT1和OUT2相连后，一方面作为输出端O2，另一方面与续流二极管D2的阴极连接，续流二极管D2的阳极与+28V供电电源对应的地连接；

第一开关电路的输出端O1和第二开关电路的输出端O2连接后，作为双冗余开关电路的输出端Ctrl。

所述第一开关电路的继电器U2和第二开关电路的继电器U4的类型不同，第一开关电路的继电器U2为固态继电器或电磁继电器，第二开关电路的继电器U4为电磁继电器或固态继电器。

所述第一开关电路连接的外部+5V供电电源与第二开关电路连接的外部+5V供电电源相互隔离。

所述第一开关电路和第二开关电路的数字隔离芯片均采用射频型数字隔离芯片。

本实用新型与现有电路相比，具有以下优点：

(1)通过两级电平放大电路(3.3V到5V，5V到28V)提高了信号的驱动能力，实现以弱电信号控制强电信号开关的作用。