CN104569850A - 一种开关电源检测系统电路 - Google Patents

Abstract

一种开关电源检测系统电路,其特征在于包括将被检测电源电压进行变换转换为所需电压的电源转换电路，电压检测电路，电流检测电路，过热检测电路，通讯电路，地址选择电路，控制电路，继电器控制电路和发控单元；本发明克服了现有技术中对开关电源进行检测的过程中，会产生对待测电压信号的干扰，及通信数字信号对检测系统的干扰，且若一旦被检测电源电压过高，会造成对检测系统损害的问题，通过采用电压隔离和通信隔离，提高了系统的抗干扰能力，且通过对待测电压信号分压、隔离、放大和电流信号值缩小的步骤提高了检测系统的安全性。

Description

一种开关电源检测系统电路

技术领域

本发明涉及自动检测领域，主要用于实现开关电源系统的自动检测。

 

背景技术

随着各种电器电子产品在工作和生活中的普及，开关电源的应用场合极为广泛，目前在对开关电源进行检测的过程中，会产生对待测电压信号的干扰，及通信数字信号对检测系统产生干扰，且若一旦被检测电源电压过高，会造成对检测系统的损害。

因此，业界需要一种安全性高，且不会对待测电压信号及检测系统自身造成干扰的开关电源检测系统。

 

发明内容

开关电源系统要求输出的电压稳定度小于等0.5%，过流保护值为额定电流值的110%~130%,本发明的检测系统对电源系统的电压、电流、过热值进行检测，将状态信息发送给发控单元，当系统电压稳定度大于等于0.5%，电流超过额定电流值110%~130%时，系统出现过热故障时，发控单元需对检测到的故障信息进行处理。

为达成上述目的，本发明旨在提供一种开关电源检测系统电路，包括将被检测电源电压进行变换转换为所需电压的电源转换电路，电压检测电路，电流检测电路，过热检测电路，通讯电路，地址选择电路，控制电路，继电器控制电路和发控单元；所述电压检测电路将输入电压分压隔离放大后将所需电压信号送入所述控制电路进行采集；所述电流检测电路对电流进行检测后将信号送入所述控制电路；所述过热检测电路将过热的开关量信号输入控制电路；通过所述通讯电路，实现发控单元和控制电路之间信号的传输；所述地址选择电路通过对模块的选择编码，将所述编码信息输送给所述控制电路；所述控制电路发送状态信息给发控单元，并接受发控单元的信息；所述继电器控制电路根据所述控制系统对外部状态信息的判断，可断开电源检测系统的输入模块。

电源转换电路主要实现电压的转换，把外部输入的电压经过变换转换为所需电压，本发明中，可把30V电压先转换为12V电压，再转换为3路5V的电压。在电压检测电路中，需对输入的电压进行隔离，因此隔离模块的输入、输出电压采用两个独立的电源，确保达到隔离的效果。电压隔离模块的输入和过热检测电路的光隔输入采用一路5V电源；隔离后的电压经过的调理单元与电流检测电路、控制系统、过热检测电路公用另一路5V电源；为实现通讯隔离，防止外界信号的干扰，通讯电路数字电路部分采用第三路5V电源。

电压检测电路主要包括电压隔离放大单元和电压放大单元，待检测的电压为30V，通过分压后得到原电压1/300倍的电压，此电压经过HCPL-7800A的隔离和8倍的电压放大后再经过信号调理放大两倍后将所需电压信号送入控制系统进行采集。

电流检测电路在前级单元已将电流信号转换为5V左右电压信号，此处将此信号缩小一倍，以免偶发的冲击电压损害控制系统。

过热检测电路将过热的开关量信号经过光耦输入控制系统。

通讯电路由MAX489和光隔两部分组成，MAX489把输入输出信号转换为两路的差分信号，高速光隔将控制系统输出的信号隔离后送入发控系统，或者将发控系统的输入信号经过隔离后送入控制系统。

地址选择单元主要通过五根地址线实现对17个模块的选择。对17个模块进行编码，控制系统对得到的编码进行判断，再将其译码后发给发控系统，发控系统对得到的译码进行判断，确定具体出现故障的模块。

控制系统采用PIC16F88单片机，PIC16F88内部集成AD，可对隔离变换后的电压信号和电流信号进行采集，PIC16F88的IO口连接地址线信号，同时采用中断方式对外部的过热故障信息进行处理。PIC16F88单片机同时发送状态信息给发控单元，并接受发控单元的信息。

继电器控制电路主要是在控制系统对接受到的外部状态信息判断，当发现过压、过流、过热等状态时控制系统控制继电器动作，断开电源检测系统的输入模块，保护检测系统。

本发明克服了现有技术中对开关电源进行检测的过程中，会产生对待测电压信号的干扰，及通信数字信号对检测系统的干扰，且若一旦被检测电源电压过高，会造成对检测系统损害的问题，通过采用电压隔离和通信隔离，提高了系统的抗干扰功能，且通过对待测电压信号分压、隔离、放大和电流信号值缩小的步骤提高了检测系统的安全性。

结合附图，根据下文的通过示例说明本发明主旨的描述可清楚本发明的其他方面和优点。

 

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1-1、图1-2和图1-3是电源转换电路原理图；

图2是电压检测电路原理图；

图3是电流检测电路原理图；

图4是过热检测电路原理图；

图5-1和图5-2是通讯电路原理图；

图6是地址选择电路原理图；

图7是控制系统电路原理图；        

图8为继电器控制电路原理图；

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

 

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细的描述。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。

现详细说明根据本发明实施例的一种开关电源检测系统电路。

图1-1、图1-2和图1-3是电源转换电路原理图，主要通过FKC05-24S12W将外部输入的电压转换为12V电压，然后通过B1205和7805将12V电压转换为3路的5V电压。独立的3路5V电压便于电路的隔离。

图2是电压检测电路原理图，输入的电压信号幅值在32V~34V之间，需存在一些尖峰脉冲，需对采集前的电压信号通过HCPL-7800A进行隔离，HCPL-7800A的输入电压范围在-200mV~200mV之间，通过R29与R35的分压电阻进行分压，分压比为300：1，取R35两端的电压输入HCPL-7800A，输入的电压满足-200mV~200mV，HCPL-7800A同时可以对电压进行隔离和放大，放大8倍后的电压幅值较小，对其再次进行放大，LM358D为差分运放，放大倍数为R25/R28，取2倍放大倍数，将得到的电压信号送入控制系统。

在对电流进行检测中，前段电路已将电流信号转换为电压信号，本发明将得到的电压信号首先经过反相，通过LM358D和R26以及前置电路的电阻构成一倍的反向放大，得到电压为5V左右的电压信号。为保护控制系统，对电压缩小一倍处理后送入控制系统，采用LM358D、R27、R32、R34、R37构成正向放大器，

图4是过热检测电路原理图，过热信号也为开关量信号，过热信号通过光隔后接入控制系统。

图5-1和图5-2是通讯电路原理图。通讯电路采取隔离方式，减少外界干扰。通讯电路由MAX489和ACSL-6210构成，通讯电路为半双工工作模式，通过控制系统EN信号控制通讯的读写，ACSL-6210起隔离作用。

图6是地址选择电路原理图，地址单元也为开关量信号，经过上拉电阻后接入控制系统。

图7为控制系统原理图，控制系统主要通过内部自带AD检测电压、电流变量，通过中断检测过热信号，地址选择单元将信号发送给控制系统的IO 口，控制系统将检测到的电压值、电流值、过热状态信息通过485通讯总线传给发控系统。发控系统发送信息给控制系统。当出现电压、电流、过热状态不满足要求时，控制系统可以通过控制继电器信号控制电路的通断。

图8为继电器控制电路原理图。当控制系统检测到不满足要求的电压、电流信号和过热状态信息时，控制继电器断开。防止前端电路对检测系统的损害。

本发明具有如下优点：

（1）具有电压隔离功能；对待测的电压信号采取电压隔离，防止对待测电压信号的干扰。

（2）具有通信隔离功能；采用光电隔离，防止对通信数字信号的干扰，提高系统的抗干扰能力。

（3）可承受较大的电压信号和电流信号输入范围，系统安全性高。系统将电压信号经过分压后隔离，再放大，系统将电流信号转换的电压信号通过差分运输放大器后信号值缩小，正常工作条件下的电压值经过这些分压、隔离、放大，电流信号值经过缩小后远低于单片机的IO口承受电压。

Claims (10)

1.一种开关电源检测系统电路,其特征在于包括将被检测电源电压进行变换转换为所需电压的电源转换电路，电压检测电路，电流检测电路，过热检测电路，通讯电路，地址选择电路，控制电路，继电器控制电路和发控单元；所述电压检测电路将输入电压分压隔离放大后将所需电压信号送入所述控制电路进行采集；所述电流检测电路对电流进行检测后将信号送入所述控制电路；所述过热检测电路将过热的开关量信号输入控制电路；通过所述通讯电路，实现发控单元和控制电路之间信号的传输；所述地址选择电路通过对模块的选择编码，将所述编码信息输送给所述控制电路；所述控制电路发送状态信息给发控单元，并接受发控单元的信息；所述继电器控制电路根据所述控制系统对外部状态信息的判断，可断开电源检测系统的输入模块。

2.根据权利要求1所述的检测系统电路，其特征在于所述电源转换电路包括FKC05-24S12W，B1205S-1W，7805电源芯片、滤波电容和电阻；所述FKC05-24S12W将外部输入的电压进行转换，然后通过B1205S-1W和7805电源芯片将转换后的电压变化为独立的多路电压。

3.根据权利要求1所述的检测系统电路，其特征在于所述电压检测电路主要包括起隔离作用的HCPL-7800A和差放LM358D、电容和电阻；所述HCPL-7800A对采集前的电压信号进行隔离，取R35两端的电压输入HCPL-7800A，其输入电压范围在-200mV~200mV之间，通过R29与R35的分压电阻进行分压；所述HCPL-7800A同时可以对电压进行隔离和放大；所述LM358D可对电压信号差分运放，放大倍数为R25/R28。

4.根据权利要求3所述的检测系统电路，其特征在于所述所述电压检测电路通过R29与R35的分压电阻进行分压的分压比为300:1；所述HCPL-7800A同时对电压放大的倍数取8倍；通过LM358D对电压信号的放大倍数取2倍。

5.根据权利要求1所述的检测系统电路，其特征在于所述电流检测电路包括LM358、电容和电阻；所述电流检测电路将经前端电路转换后得到的电压信号首先经过反相，通过所述LM358和R26以及前置电路的电阻构成一倍的反向放大，得到缩小后的电压信号。

6.根据权利要求1所述的检测系统电路，其特征在于所述过热检测电路包括TLP521-1和电阻。

7.根据权利要求1所述的检测系统电路，其特征在于所述通讯电路包括MAX489、光隔和电阻；所述MAX489把输入输出信号转换为两路的差分信号；光隔将控制系统输出的信号隔离后送入所述发控单元，或者将所述发控单元的输入信号经过隔离后送入控制电路。

8.根据权利要求1所述的检测系统电路，其特征在于所述地址选择电路包括电阻，通过地址线实现对多个模块的选择，并对这些模块进行编码，所述控制电路对得到的编码进行判断，再将其译码后发给所述发控单元，所述发控单元对得到的译码进行判断，确定具体出现故障的模块。

9.根据权利要求1所述的检测系统电路，其特征在于所述控制电路包括电阻包括PIC16F88单片机和外围电阻，所述PIC16F88内部集成可对隔离变换后的电压信号和电流信号进行采集的AD，所述PIC16F88的IO口连接地址线信号，同时采用中断方式对外部的过热故障信息进行处理；所述PIC16F88单片机同时发送状态信息给发控单元，并接受发控单元的信息。

10.根据权利要求1所述的检测系统电路，其特征在于所述继电器控制电路包括N-MOSFET管、电阻和电容；当所述控制电路检测到不满足要求的电压、电流信号和过热状态信息时，所述控制电路通过控制所述继电器，断开电源检测系统的输入模块。