一种采用MCU实现PCI-E通道下的多路电源控制的电路

摘要

本发明公开了一种采用MCU实现PCI‑E通道下的多路电源控制的电路，其特征在于,所述电路包括：电路控制模块(100)，用以控制所述电路的多个开关、电源输入、电源输出、晶振、使能模式、下载接口、复位及测试；电源输入模块(101)，用以连接电源并用以对所述电路控制模块(100)供电；多个电源驱动电路(102)，包括热拔插控制器和外围电源，用以提供电源的供电、电源的输出以及控制信号接口；5V及12V供电模块(103)，用以向所述电路提供5V及12V直流电源；硬盘供电模块(104)，用以向各路硬盘提供各种电源。

说明书

技术领域

本发明属于信息安全技术及数据恢复领域，涉及一种采用MCU实现PCI-E通道下的多路电源控制的电路。

背景技术

在信息安全技术及数据恢复领域中，随着硬盘容量的不断增加以及硬盘使用量不断扩大，当电脑端和硬盘连接时，每个硬盘都需要单独的电源接口进行供电，如果需要连接的硬盘过多，不仅对主机的电源模块的要求很高，而且不能通过上位机灵活地控制每个端口的电源。因此，现有技术中，在多路热拔插设备的控制和多路不同电压的多路电源开关控制的情况下，不能实现电流过载保护、因而造成多路电源的短路而损坏电脑端及硬盘。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种采用MCU实现PCI-E通道下的多路电源控制的电路，通过本发明所提供的的电路，解决了在多路热拔插设备的控制和多路不同电压的多路电源开关控制的情况下，不能实现电流过载保护、因而造成多路电源的短路而损坏电脑端及硬盘的技术问题。本发明申请提供的所述电路包括：

电路控制模块(100)，用以控制所述电路的多个开关、电源输入、电源输出、晶振、使能模式、下载接口、复位及测试；

电源输入模块(101)，用以连接电源并用以对所述电路控制模块(100)供电；

N个电源驱动电路(102)，包括热拔插控制器和外围电源，用以提供电源的供电、电源的输出以及控制信号接口，其中，N为不大于8的自然数；

5V及12V供电模块(103)，用以向所述电路提供5V及12V直流电源；

硬盘供电模块(104)，用以向各路硬盘提供各种电源。

优选地，其特征在于，所述电路控制模块(100)包括MCU单元(1000)、晶振模块(1001)、使能模式模块(1002)、下载接口模块(1003)、复位模块(1004)及测试模块(1005)，其中，

MCU单元(1000)用以所述电路的多个开关、电源输入、电源输出、晶振、使能模式、下载接口、复位及测试，其特征在于，各个引脚各自耦接至晶振模块(1001)、使能模式模块(1002)、下载接口模块(1003)、复位模块(1004)及测试模块(1005)及所述电路的电源输入模块(101)、电源驱动电路(102)、5V及12V供电模块(103)及硬盘供电模块(104)；

晶振模块(1001)用以产生MCU所需的时钟频率，其特征在于，引脚VSSA、PC14、PC15、OSC_IN及OSC_OUT各自耦接至所述MCU单元(1000)的各自对应引脚；

使能模式模块(1002)用以设置MCU的启动模式，其特征在于，引脚3V3、BOOT0、BOOT1、VSSA各自耦接至所述MCU单元(1000)的各自对应引脚；

下载接口模块(1003)用以更新MCU的程序，其特征在于，引脚USART1_RX、USART1_TX各自耦接至所述MCU单元(1000)的各自对应引脚；

复位模块(1004)用以MCU的重启功能，其特征在于，引脚3V3、NRST、VSSA各自耦接至所述MCU单元(1000)的各自对应引脚；

测试模块(1005)用以测试MCU是否能正常工作，其特征在于，引脚3V3、PC13各自耦接至所述MCU单元(1000)的各自对应引脚。

优选地，所述电源输入模块(101)包括接线排插P3及接线排插P4，引脚3V3、PA0及VSSA各自耦接至所述MCU单元(1000)的各自对应引脚。

优选地，所述电源驱动电路(102)的热拔插控制器的引脚PA3耦接至所述MCU单元(1000)的对应引脚，引脚GND及引脚PORT1_5各自耦接至所述硬盘供电模块(104)的各自对应引脚，引脚VIN_5耦接至所述5V及12V供电模块(103)的对应引脚。

优选地，所述5V及12V供电模块(103)包括接线排插P5及接线排插P6，所述接线排插P5及接线排插P6的引脚1耦接至VIN_5，所述接线排插P5及接线排插P6的引脚2、引脚3耦接至GND，所述接线排插P5及接线排插P6的引脚4耦接至VIN_12。

优选地，所述硬盘供电模块(104)包括接线排插P7至P10，所述接线排插P7至P10的引脚1各自耦接至PORT1_5、PORT2_5、PORT3_5、PORT4_5，所述接线排插P7至P10的引脚2各自耦接至PORT1_12、PORT2_12、PORT3_12、PORT4_12，所述接线排插P7至P10的引脚3、引脚4各自耦接至GND。

优选地，所述电路控制模块(100)的MCU单元(1000)为STM32系列芯片，所述电源驱动电路(102)的所述热拔插控制器的芯片型号为TPS2420。

优选地，各引脚对应的名称及功能如下：

电路控制模块(100)中，MCU单元(1000)的各引脚为：

引脚1：备用电源供电VBT

引脚2：IO引脚PC 13

引脚3：IO引脚PC14

引脚4：IO引脚PC15

引脚5：晶振输入OSC-IN

引脚6：晶振输出OSC-OUT

引脚7：复位NRST

引脚8：芯片的工作模拟负电压VSSA

引脚9：芯片的工作模拟正电压VDDA

引脚10：IO引脚PA0

引脚11：IO引脚PA1

引脚12：IO引脚PA2

引脚13：IO引脚PA3

引脚14：IO引脚PA4

引脚15：IO引脚PA5

引脚16：IO引脚PA6

引脚17：IO引脚PA7

引脚18：IO引脚PB0

引脚19：IO引脚PB1

引脚20：IO引脚BOOT1

引脚21：IO引脚PB10

引脚22：IO引脚PB11

引脚23：芯片的工作模拟负电压VSS-1

引脚24：芯片的工作模拟正电压VDD-1

引脚25：IO引脚PB12

引脚26：IO引脚PB13

引脚27：IO引脚PB14

引脚28：IO引脚PB15

引脚29：IO引脚PA8

引脚30：IO引脚PA9

引脚31：IO引脚PA10

引脚32：IO引脚PA11

引脚33：IO引脚PA12

引脚34：IO引脚PA13

引脚35：芯片的工作模拟负电压VSS-2

引脚36：芯片的工作模拟正电压VDD-2

引脚37：IO引脚PA14

引脚38：IO引脚PA15

引脚39：IO引脚PB3

引脚40：IO引脚PB4

引脚41：IO引脚PB5

引脚42：IO引脚PB6

引脚43：IO引脚PB7

引脚44：启动模式设置BOOT0

引脚45：IO引脚PB8

引脚46：IO引脚PB9

引脚47：芯片的工作模拟负电压VSS-3

引脚48：芯片的工作模拟正电压VDD-3

电源输入模块(101)中，接线排插P3、P4的各引脚为：

引脚1：MCU供电电源端口3V3

引脚2、引脚4：悬空

引脚3：外部控制信号端口，连接至U1的PA0

引脚5：MCU的电源地端口VSSA

电源驱动电路(102)中，TPS2420的各引脚为：

引脚1至引脚4：芯片输入电源电压VIN

引脚5：电源地GND

引脚6：过流故障后重启设置LTCH

引脚7：设置最大电流限制IMAX

引脚8：设置故障电流限制IFLT

引脚9：设置故障时间CT

引脚10至引脚12：输出到负载VOUT

引脚13：指示通过设备的电流IMON

引脚14：输出电压和输入电压的差值指示PG

引脚15：是否到达故障时间指示FLT

引脚16：使能引脚EN，低电平有效

5V及12V供电模块(103)中，接线排插P5的各引脚为：

引脚1：直流5V供电电源端口VIN_5

引脚2-3：电源地端口GND

引脚4：直流12V供电电源端口VIN_12

硬盘供电模块(104)中，接线排插P7的各引脚为：

引脚1：5V电源输出端口PORT1_5

引脚2：12V电源输出端口PORT_12

引脚3、引脚4：电源地端口GND。

本发明所通过的方法的有益效果是：解决了在多路热拔插设备的控制和多路不同电压的多路电源开关控制的情况下，不能实现电流过载保护、因而造成多路电源的短路而损坏电脑端及硬盘的技术问题。

附图说明

图1为本发明所提供电路的功能框图；

图2为本发明所提供电路中电路控制模块的功能框图；

图3为本发明所提供电路中电路控制模块的电路图；

图4为本发明所提供电路中电源输入模块的电路图；

图5A为本发明所提供电路中8个电源驱动电路的电路图；

图5B为本发明所提供电路中单个电源驱动电路的放大的电路图；

图6为本发明所提供电路中5V及12V供电模块的电路图；

图7为本发明所提供电路中硬盘供电模块的电路图。

具体实施方式

本发明的实施例采用的MCU单元为STM32系列芯片，电源驱动电路的热拔插控制器的芯片型号为TPS2420。

此外，本发明提供了研发该电路时定义并设置各个引脚的名称及功能如下：

电路控制模块(100)中，MCU单元(1000)的各引脚为：

引脚1：备用电源供电VBT

引脚2：IO引脚PC 13

引脚3：IO引脚PC14

引脚4：IO引脚PC15

引脚5：晶振输入OSC-IN

引脚6：晶振输出OSC-OUT

引脚7：复位NRST

引脚8：芯片的工作模拟负电压VSSA

引脚9：芯片的工作模拟正电压VDDA

引脚10：IO引脚PA0

引脚11：IO引脚PA1

引脚12：IO引脚PA2

引脚13：IO引脚PA3

引脚14：IO引脚PA4

引脚15：IO引脚PA5

引脚16：IO引脚PA6

引脚17：IO引脚PA7

引脚18：IO引脚PB0

引脚19：IO引脚PB1

引脚20：IO引脚BOOT1

引脚21：IO引脚PB10

引脚22：IO引脚PB11

引脚23：芯片的工作模拟负电压VSS-1

引脚24：芯片的工作模拟正电压VDD-1

引脚25：IO引脚PB12

引脚26：IO引脚PB13

引脚27：IO引脚PB14

引脚28：IO引脚PB15

引脚29：IO引脚PA8

引脚30：IO引脚PA9

引脚31：IO引脚PA10

引脚32：IO引脚PA11

引脚33：IO引脚PA12

引脚34：IO引脚PA13

引脚35：芯片的工作模拟负电压VSS-2

引脚36：芯片的工作模拟正电压VDD-2

引脚37：IO引脚PA14

引脚38：IO引脚PA15

引脚39：IO引脚PB3

引脚40：IO引脚PB4

引脚41：IO引脚PB5

引脚42：IO引脚PB6

引脚43：IO引脚PB7

引脚44：启动模式设置BOOT0

引脚45：IO引脚PB8

引脚46：IO引脚PB9

引脚47：芯片的工作模拟负电压VSS-3

引脚48：芯片的工作模拟正电压VDD-3

电源输入模块(101)中，接线排插P3、P4的各引脚为：

引脚1：MCU供电电源端口3V3

引脚2、引脚4：悬空

引脚3：外部控制信号端口，连接至U1的PA0

引脚5：MCU的电源地端口VSSA

电源驱动电路(102)中，TPS2420的各引脚为：

引脚1至引脚4：芯片输入电源电压VIN

引脚5：电源地GND

引脚6：过流故障后重启设置LTCH

引脚7：设置最大电流限制IMAX

引脚8：设置故障电流限制IFLT

引脚9：设置故障时间CT

引脚10至引脚12：输出到负载VOUT

引脚13：指示通过设备的电流IMON

引脚14：输出电压和输入电压的差值指示PG

引脚15：是否到达故障时间指示FLT

引脚16：使能引脚EN，低电平有效

5V及12V供电模块(103)中，接线排插P5的各引脚为：

引脚1：直流5V供电电源端口VIN_5

引脚2-3：电源地端口GND

引脚4：直流12V供电电源端口VIN_12

硬盘供电模块(104)中，接线排插P7的各引脚为：

引脚1：5V电源输出端口PORT1_5

引脚2：12V电源输出端口PORT_12

引脚3、引脚4：电源地端口GND。

图1示出了本发明所提供电路的功能框图。

如图1所示，该电路包括：

电路控制模块(100)，用以控制电路的多个开关、电源输入、电源输出、晶振、使能模式、下载接口、复位及测试；

电源输入模块(101)，用以连接电源并用以对电路控制模块(100)供电；

8个电源驱动电路(102)，包括热拔插控制器和外围电源，用以提供电源的供电、电源的输出以及控制信号接口；

5V及12V供电模块(103)，用以向电路提供5V及12V直流电源；

硬盘供电模块(104)，用以向各路硬盘提供各种电源。

图2示出了本发明所提供电路中电路控制模块的功能框图，如图2所示，该电路控制模块(100)包括MCU单元(1000)、晶振模块(1001)、使能模式模块(1002)、下载接口模块(1003)、复位模块(1004)及测试模块(1005)。其中，MCU单元(1000)为STM32系列芯片。

图3示出了发明所提供电路中电路控制模块的电路图。如图3所示，MCU单元(1000)用以电路的多个开关、电源输入、电源输出、晶振、使能模式、下载接口、复位及测试，各个引脚各自耦接至晶振模块(1001)、使能模式模块(1002)、下载接口模块(1003)、复位模块(1004)及测试模块(1005)及电路的电源输入模块(101)、电源驱动电路(102)、5V及12V供电模块(103)及硬盘供电模块(104)；

晶振模块(1001)用以产生MCU所需的时钟频率，引脚VSSA、PC14、PC15、OSC_IN及OSC_OUT各自耦接至MCU单元(1000)的各自对应引脚；

使能模式模块(1002)用以设置MCU的启动模式，引脚3V3、BOOT0、BOOT1、VSSA各自耦接至MCU单元(1000)的各自对应引脚；

下载接口模块(1003)用以更新MCU的程序，引脚USART1_RX、USART1_TX各自耦接至MCU单元(1000)的各自对应引脚；

复位模块(1004)用以MCU的重启功能，引脚3V3、NRST、VSSA各自耦接至MCU单元(1000)的各自对应引脚；

测试模块(1005)用以测试MCU是否能正常工作，引脚3V3、PC13各自耦接至MCU单元(1000)的各自对应引脚。

图4示出了本发明所提供电路中电源输入模块的电路图。如图4所示，电源输入模块(101)包括接线排插P3及接线排插P4，引脚3V3、PA0及VSSA各自耦接至MCU单元(1000)的各自对应引脚。

图5A示出了本发明所提供电路中8个电源驱动电路的电路图，图5B示出了本发明所提供电路中单个电源驱动电路的放大的电路图，其中，热拔插控制器的芯片型号为TPS2420。

结合如图5A及图5B所示，电源驱动电路(102)的热拔插控制器的引脚PA3耦接至MCU单元(1000)的对应引脚，引脚GND及引脚PORT1_5各自耦接至硬盘供电模块(104)的各自对应引脚，引脚VIN_5耦接至5V及12V供电模块(103)的对应引脚。

同理，对其他7个电源驱动电路中热拔插控制器的引脚PA4、PA5、PA6、PA7、PA8、PA11、PA12耦接至MCU单元(1000)的对应引脚，引脚GND及引脚PORTx_5各自耦接至硬盘供电模块(104)的各自对应引脚，引脚VIN_5耦接至5V及12V供电模块(103)的对应引脚，其中，x为2～4。

当电路控制模块(100)处于开启的状态下，热拔插驱动芯片会对输出端口进行短路和过流保护，热拔插驱动芯片可以通过外围电路，设置允许流入负载的最大电流，同时支持过流时间的超时阀值设定，过流超时视为出现故障，出现故障后，可以进行故障重启和故障闭锁，达到实时保护功能。

图6示出了本发明所提供电路中5V及12V供电模块的电路图。如图6所示，5V及12V供电模块(103)包括接线排插P5及接线排插P6，接线排插P5及接线排插P6的引脚1耦接至VIN_5，接线排插P5及接线排插P6的引脚2、引脚3耦接至GND，接线排插P5及接线排插P6的引脚4耦接至VIN_12。

图7示出了本发明所提供电路中硬盘供电模块的电路图。如图7所示，硬盘供电模块(104)包括接线排插P7至P10，接线排插P7至P10的引脚1各自耦接至PORT1_5、PORT2_5、PORT3_5、PORT4_5，接线排插P7至P10的引脚2各自耦接至PORT1_12、PORT2_12、PORT3_12、PORT4_12，接线排插P7至P10的引脚3、引脚4各自耦接至GND。

采用本发明所提供的电路，解决了在多路热拔插设备的控制和多路不同电压的多路电源开关控制的情况下，不能实现电流过载保护、因而造成多路电源的短路而损坏电脑端及硬盘的技术问题。

应当理解的是，本发明不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。