一种具有MCU和电源故障诊断及无触点输出保护功能的板卡的制作方法

本技术涉及列车控制，特别是涉及一种具有mcu和电源故障诊断及无触点输出保护功能的板卡。

背景技术：

1、传统地铁列车使用继电器完成列车逻辑控制和信号传递，比如：列车激活、司机室占有、牵引控制住等控制回路，在实际使用过程中，由继电器引发的故障导致列车晚点、清客以及救援事件屡见不鲜，因此，继电器的可靠性直接关系到整车的运行。如图2所示，逻辑控制单元(logic control unit，lcu)是专门为轨道交通环境下应用设计的数字逻辑控制装置，逻辑控制单元采用功率mos开关替换传统继电器，采用无触点式可编程控制技术，从根本上解决继电器卡滞、抖动、接触不良、延迟响应等缺陷。

2、对于逻辑控制单元，在现有技术中，如图3所示，逻辑控制单元的dio板卡的do(110v)硬线输出控制多是基于mcu、光耦隔离mosfet驱动芯片和n型功率mosfet管实现，该方案虽简单有效，但存在一定的安全隐患。如mcu输出出现异常或死机时，控制引脚处于高电平状态不变，光耦隔离mosfet驱动芯片驱动功率mosfet管打开，则do(110v)硬线一直处于输出状态，可能会造成车辆处于故障风险状态。另外，该方案多为大功率mosfet管，输出电流可达60a，一旦外部设备短路可能会烧毁该板卡，造成车辆故障。

技术实现思路

1、本技术提供一种具有mcu和电源故障诊断及无触点输出保护功能的板卡，旨在解决现有技术中无法对dio板卡的mcu的故障和电源的故障进行诊断，且输出电流较大，在外部设备短路时会损坏dio板卡，造成车辆故障的问题。

2、一种具有mcu和电源故障诊断及无触点输出保护功能的板卡，所述电路集成在逻辑控制单元的dio板卡上，所述dio板卡为所述逻辑控制单元的a系板卡或b系板卡，所述dio板卡用于对多路直流110v电压输入端的输入信号进行采集，以及用于对多路直流110v电压输出端的输出信号进行控制；

3、所述电路包括mcu、电源模块、状态指示模块、mcu和电源故障诊断电路，以及无触点输出保护电路；

4、所述状态指示模块由所述mcu进行控制，所述状态指示模块用于指示所述电路中各模块的工作状态；

5、所述mcu和电源故障诊断电路分别与所述电源模块和所述mcu连接，所述mcu和电源故障诊断电路用于检测所述电源模块的工作或故障，以及所述mcu的工作或故障；

6、所述无触点输出保护电路分别与所述多路直流110v电压输出端和所述mcu连接，所述无触点输出保护电路用于在所述电源模块或所述mcu故障时对所述多路直流110v电压的输出端进行保护。

7、上述方案中，可选地，所述电源模块包括第一电源、第二电源和电压转换模块，所述第一电源与所述第二电源均为+12v电源，所述第一电源与所述第二电源相互独立；

8、其中，在所述dio板卡为所述a系板卡的情况下，所述第一电源的输出端与所述电压转换模块的输入端连接；

9、在所述dio板卡为所述b系板卡的情况下，所述第二电源的输出端与所述电压转换模块的输入端连接。

10、上述方案中，进一步可选地，所述电压转换模块包括第一电压转换芯片、第二电压转换芯片和第三电压转换芯片；

11、所述第一电压转换芯片的输入端与所述第一电源或所述第二电源连接，所述第二电压转换芯片的输出端分别与所述第二电压转换芯片的输入端连接和所述第三电压转换芯片的输入端连接，所述第二电压转换芯片的输出端输出+3.3v电压，所述第三电压转换芯片的输出端输出+1.2v电压；

12、其中，所述第二电压转换芯片用于将所述第一电源或所述第二电源输出的+12v电压转换为+5v电压，所述第二电压转换芯片用于将所述+5v电压转换为+3.3v电压，所述第三电压转换芯片用于将所述+5v电压转换为+1.2v电压。

13、上述方案中，进一步可选地，所述mcu和电源故障诊断电路包括电源状态检测芯片u1和看门狗芯片u2；

14、所述电源状态检测芯片u1为tps3808g09dbvrg4芯片，所述电源状态检测芯片u1的第1引脚与所述看门狗芯片u2连接；所述电源状态检测芯片u1的第2引脚接地；所述电源状态检测芯片u1的第3引脚分为3路，一路与复位模块连接，另一路经第十八电阻r18与所述3.3v电源的输出端连接，第三路经第二十三电容c23接地；所述电源状态检测芯片u1的第4引脚经弟二十四电容c24接地；所述电源状态检测芯片u1的第5引脚分为两路，一路经第十九电阻r19接地，另一路经第二十电阻r20与所述1.2v电源的输出端连接；所述电源状态检测芯片u1的第6引脚分为两路，一路与所述3.3v电源的输出端连接，另一路经第二十五电容c25接地。

15、上述方案中，进一步可选地，所述看门狗芯片u2为tps3823-33dbvt芯片，所述看门狗芯片u2的第1引脚分为两路，一路经第二十二电阻r22与所述3.3v电源的输出端连接，另一路与所述mcu连接；所述看门狗芯片u2的第2引脚接地；所述看门狗芯片u2的第3引脚分为两路，一路经第二十一电阻r21与所述3.3v电源的输出端连接，另一路与所述电源状态检测芯片u1的第1引脚连接；所述看门狗芯片u2的第4引脚经第二十三电阻r23与所述mcu连接；

16、其中，所述电源状态检测芯片u1用于检测所述1.2v电源，所述看门狗芯片u2用于检测所述3.3v电源；在所述1.2v电源输出的电压跌落至第一电压，或者，在所述3.3v电源输出的电压跌落至第二电压的情况下，所述看门狗芯片u2的第1引脚向所述mcu输出低电平信号，所述低电平信号用于对mcu进行复位；在所述1.2v电源输出的电压，且所述3.3v电源输出的电压均正常的情况下，所述看门狗芯片u2对所述mcu进行复位。

17、上述方案中，进一步可选地，所述直流110v电压输出端的数量为十路，十路所述直流110v电压输出端分别为第一电压输出端、第二电压输出端、第三电压输出端、第四电压输出端、第五电压输出端、第六电压输出端、第七电压输出端、第八电压输出端、第九电压输出端和第十电压输出端。

18、上述方案中，进一步可选地，所述无触点输出保护电路包括故障输出保护电路和输出限流保护电路；

19、所述故障输出保护电路包括电源变压器、第一瓷隔离芯片、第二瓷隔离芯片和第三瓷隔离芯片；

20、所述电源变压器的初级线圈经驱动开关q1与所述mcu连接，所述电源变压器的次级线圈分别与所述第一瓷隔离芯片、第二瓷隔离芯片和第三瓷隔离芯片连接；

21、所述第一电压输出端、所述第二电压输出端、所述第三电压输出端和所述第四电压输出端均与所述第一瓷隔离芯片连接，所述第五电压输出端、所述第六电压输出端、所述第七电压输出端和所述第八电压输出端均与所述第二瓷隔离芯片连接，所述第九电压输出端和所述第十电压输出端均与所述第三瓷隔离芯片连接。

22、上述方案中，进一步可选地，所述输出限流保护电路的数量与所述直流110v电压输出端的数量相等且一一对应；

23、所述输出限流保护电路包括输出通道控制电路和过流自锁保护电路，所述输出通道控制电路的输入端与所述mcu连接，所述输出通道控制电路的输出端与所述过流自锁保护电路连接。

24、上述方案中，进一步可选地，所述状态指示模块包括第一指示灯、第二指示灯、第三指示灯和第四指示灯，所述第一指示灯、所述第二指示灯、所述第三指示灯和所述第四指示灯均由所述mcu进行控制；

25、其中，所述第一指示灯为5v电压指示灯，所述第二指示灯为cpu运行状态指示灯，所述第三指示灯为所述mcu运行状态指示灯，所述第四指示灯为所述电路自检指示灯。

26、上述方案中，进一步可选地，所述状态指示模块还包括无触点输入状态指示灯和无触点输出状态指示灯；

27、所述无触点输入状态指示灯与无触点直流输入端的数量相等且一一对应，所述无触点输入状态指示灯用于指示所述无触点直流输入端是否输入110v直流电压；

28、所述无触点输出状态指示灯与无触点直流输出端的数量相等且一一对应，所述无触点输出状态指示灯用于指示所述无触点直流输出端是否输出110v直流电压。

29、相比现有技术，本技术至少具有以下有益效果：本技术基于对现有技术问题的进一步分析和研究，认识到现有中存在无法对dio板卡的mcu的故障和电源的故障进行诊断，且输出电流较大，在外部设备短路时会损坏dio板卡，造成车辆故障的问题，通过本技术的具有mcu和电源故障诊断及无触点输出保护功能的板卡，该电路包括mcu、电源模块、状态指示模块、mcu和电源故障诊断电路，以及无触点输出保护电路；状态指示模块由mcu进行控制，状态指示模块用于指示电路中各模块的工作状态；mcu和电源故障诊断电路分别与电源模块和mcu连接，mcu和电源故障诊断电路用于检测电源模块的工作或故障，以及mcu的工作或故障；无触点输出保护电路分别与多路直流110v电压输出端和mcu连接，无触点输出保护电路用于在电源模块或mcu故障时对多路直流110v电压的输出端进行保护，可大大提高了系统的安全性，降低车辆故障风险。