CN101191825A - 直流电源检测装置 - Google Patents

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Abstract

一种直流电源检测装置，包括一多段分压电路、一模拟数字转换器和一控制器。所述多段分压电路包括至少两电子开关、至少两分路电阻和一主路电阻，所述电子开关的第一极分别通过对应的分路电阻与所述主路电阻的第一端相连，所述电子开关的第二极接地，所述主路电阻的第二端与待测直流电源相连，所述模拟数字转换器与所述主路电阻的第一端相连，所述控制器与所述模拟数字转换器和所述电子开关的第三极相连，所述控制器根据所述模拟数字转换器的输出控制相应的电子开关导通，使与所述导通的电子开关相连的分路电阻与地导通。当所述直流电源提供的电压范围较小时，所述直流电源检测装置能够提供较高的电压检测准确度。

Description

直流电源检测装置
技术领域
本发明涉及一种检测装置，特别涉及一种用于检测直流电源输出的电压的检测装置。
背景技术
许多电子设备由直流电源提供其所需要的直流电压。用户可以通过一直流电源检测装置来检测所述直流电压的大小，判断所述直流电压的大小是否符合电子设备的要求。如图1所示，传统的直流电源检测装置包括一分压电路200、一模拟数字转换器300、一参考电压400和一中央处理器500。所述分压电路200与待测直流电源100相连。假设所述直流电源100输出的电压范围为0~60V，所述参考电压400为4.096V，所述模拟数字转换器300为10位转换器。所述分压电路中R10和R20的取值使所述直流电源100输出最大电压60V时，所述分压电路200输出和所述参考电压大小相等的电压给所述模拟数字转换器300。故所述分压电路200将所述直流电源100输出的范围为0~60V的电压转换成范围为0~4.096V的电压，所述模拟数字转换器300将所述分压电路200输出的电压转换成数字信号，所述中央处理器500再对所述数字信号进行处理，所述中央处理器500再接上一显示终端(图未示)显示所述数字信号的处理结果，以反应所述直流电源100输出的电压大小。
所述模拟数字转换器300输出的数字信号在0000000000~1111111111(二进制)内变化，故所述直流电源检测装置对所述直流电源100检测的准确度为0.06V(60V除以2的10次方)
所述直流电源100输出的电压在0~60V范围变化时，所述直流电源检测装置的检测准确度都为0.06V。若所述直流电源100输出的电压较小，如20V或者5V，需要所述直流电源检测装置有更高的检测准确度时，可以通过采用提高模拟数字转换器的位数来提高其准确度，但模拟数字转换器的位数的提高受制造成本和技术的限制。
发明内容
鉴于以上，有必要提供一种根据直流电源输出的电压范围选择合适的检测准确度的直流电源检测装置。
一种直流电源检测装置，包括一多段分压电路、一模拟数字转换器和一控制器。所述多段分压电路用于降低一直流电源提供的电压，所述多段分压电路包括至少两电子开关、至少两分路电阻和一主路电阻，所述电子开关的第一极分别通过对应的分路电阻与所述主路电阻的第一端相连，所述电子开关的第二极接地，所述主路电阻的第二端与待测直流电源相连。所述模拟数字转换器用于将所述降低的电压转换成一数字信号，所述模拟数字转换器与所述主路电阻的第一端相连。所述控制器用于处理所述数字信号，所述控制器与所述模拟数字转换器和所述电子开关的第三极相连，所述控制器根据所述模拟数字转换器的输出控制相应的电子开关导通，使与所述导通的电子开关相连的分路电阻与地导通。
相较于传统技术，所述直流电源检测装置能够根据所述直流电源提供的电压选择相应的分路电阻与所述主路电阻组成分压电路，当所述直流电源提供的电压范围较小时，所述直流电源检测装置能够提供较高的电压检测准确度。
附图说明
图1是传统的直流电源检测装置的示意图。
图2是本发明直流电源检测装置的较佳实施方式的方块图。
图3是图2中的直流电源、多段分压电路和保护电路的电路图。
具体实施方式
请参照图2，本发明直流电源检测装置的较佳实施方式包括一多段分压电路20、一保护电路30、一模拟数字转换器40、一参考电压50和一中央处理器60。
请继续参照图3，所述多段分压电路20包括若干场效应晶体管Q1、Q2、Q3、Q4、一主路电阻R1和若干分路电阻R2、R3、R4、R5。所述场效应晶体管Q1、Q2、Q3、Q4的第一极为漏极，第二极为源极，第三极为栅极。所述场效应晶体管Q1、Q2、Q3、Q4的第一极分别通过对应的分路电阻R2、R3、R4、R5与所述主路电阻R1的第一端N1相连，所述场效应晶体管Q1、Q2、Q3、Q4的第二极接地。所述主路电阻R1的第二端N2与待测直流电源10相连。
所述保护电路30包括一运算放大器A1，所述运算放大器A1的同相输入端与所述主路电阻R1的第一端N1相连，所述运算放大器A1的反相输入端与所述运算放大器A1的输出端相连。所述运算放大器A1的工作电压由一参考电压Vcc(与所述参考电压50的大小相等)提供。所述运算放大器A1的同相输入端输入的电压V1小于参考电压Vcc时，所述运算放大器A1的输出端输出的电压V2等于V1，所述运算放大器A1的同相输入端输入的电压V1大于或等于参考电压Vcc时，所述运算放大器A1的输出端输出的电压V2等于Vcc，故所述运算放大器A1的输出端输出的电压V2的大小被限制在参考电压Vcc内，以保护所述模拟数字转换器40。
所述模拟数字转换器40的一输入端接收所述运算放大器A1的输出端输出的电压V2，所述模拟数字转换器40的另一输入端接收所述参考电压50。
所述中央处理器60包括一I2C总线接口和若干通用输入输出接口(GPIO)，所述中央处理器60的I2C总线接口与所述模拟数字转换器40的输出端相连。所述中央处理器60的通用输入输出接口GPIO1、GPIO2、GPIO3、GPIO4分别和所述场效应晶体管Q1、Q2、Q3、Q4的第三极相连。所述中央处理器60还与一显示器(图未示)相连，用于显示所述中央处理器60的数据处理结果。
下面举例说明本发明直流电源检测装置的较佳实施方式的工作原理。
假设所述直流电源10输出的电压范围为0~60V，所述参考电压50为4.096V，所述模拟数字转换器40为10位转换器。
所述主路电阻R1的阻值固定。所述多段分压电路20中R2的取值使所述主路电阻R1的第一端N1在所述直流电源10输出60V电压，并且所述场效应晶体管Q1导通而其他场效应晶体管Q2、Q3、Q4截止时，输出4.096V的电压(此电压和所述模拟数字转换器40接收的参考电压50的大小相等，以保证所述模拟数字转换器40不会被烧坏)。所述多段分压电路20中R3的取值使所述主路电阻R1的第一端N1在所述直流电源10输出45V电压，并且所述场效应晶体管Q2导通而其他场效应晶体管Q1、Q3、Q4截止时，输出4.096V的电压。所述多段分压电路20中R4的取值使所述主路电阻R1的第一端N1在所述直流电源10输出30V电压，并且所述场效应晶体管Q3导通而其他场效应晶体管Q1、Q2、Q4截止时，输出4.096V的电压。所述多段分压电路20中R5的取值使所述主路电阻R1的第一端N1在所述直流电源10输出15V电压，并且所述场效应晶体管Q4导通而其他场效应晶体管Q1、Q2、Q3截止时，输出4.096V的电压。
所述中央处理器60在接收所述模拟数字转换器40的输出之前令所述通用输入输出接口GPIO1输出高电平，所述通用输入输出接口GPIO2、GPIO3、GPIO4输出低电平，故只有所述场效应晶体管Q1导通。若在实际测量中所述直流电源10输出的电压在23.3V左右时，所述主路电阻R1的第一端N1输出一电压经过所述保护电路30、模拟数字转换器40后被转换成一数字信号，所述中央处理器60通过所述数字信号确定所述直流电源10输出的电压范围在15V~30V内，然后令所述通用输入输出接口GPIO3输出高电平，所述通用输入输出接口GPIO1、GPIO2、GPIO4输出低电平，只让所述场效应晶体管Q3导通，所述直流电源10输出的电压被重新检测，此时所述直流电源检测装置对所述直流电源10检测的准确度为0.03V(30V除以2的10次方)，比传统采用固定分压方式的直流电源检测装置准确度提高了0.03V。下表表示所述直流电源10输出的电压在不同的范围时，所述直流电源检测装置对所述直流电源10检测可达到的准确度。
表1
Figure A20061020111000071
另外，所述中央处理器还可以是其他的控制器，如8051微控制器，可将8051微控制器的输入输出接口代替上述中央处理器的通用输入输出接口和场效应晶体管的第三极相连。所述场效应晶体管还可以是其他的电子开关，如双极型三极管，将双极型三极管的集电极、发射极、基极分别作为上述电子开关的第一极、第二极、第三极，可以达到同样的效果。

Claims (9)

1.一种直流电源检测装置，包括：
一多段分压电路，用于降低一直流电源提供的电压，所述多段分压电路包括至少两电子开关、至少两分路电阻和一主路电阻，所述电子开关的第一极分别通过对应的分路电阻与所述主路电阻的第一端相连，所述电子开关的第二极接地，所述主路电阻的第二端与待测直流电源相连；
一模拟数字转换器，用于将所述降低的电压转换成一数字信号，所述模拟数字转换器与所述主路电阻的第一端相连；和
一控制器，用于处理所述数字信号，所述控制器与所述模拟数字转换器和所述电子开关的第三极相连，所述控制器根据所述模拟数字转换器的输出控制相应的电子开关导通，使与所述导通的电子开关相连的分路电阻与地导通。
2.如权利要求1所述的直流电源检测装置，其特征在于，所述主路电阻的第一端通过一保护电路与所述模拟数字转换器相连。
3.如权利要求2所述的直流电源检测装置，其特征在于，所述保护电路包括一运算放大器，所述运算放大器的同相输入端与所述主路电阻的第一端相连，所述运算放大器的反相输入端与所述运算放大器的输出端相连，所述运算放大器的输出端与所述模拟数字转换器的输入端相连。
4.如权利要求1所述的直流电源检测装置，其特征在于，所述电子开关为场效应晶体管或双极型三极管。
5.如权利要求1所述的直流电源检测装置，其特征在于，所述控制器为中央处理器或微控制器。
6.如权利要求5所述的直流电源检测装置，其特征在于，所述中央处理器包括至少两个通用输入输出接口，所述通用输入输出口分别与对应的电子开关的第三极相连。
7.如权利要求5所述的直流电源检测装置，其特征在于，所述微控制器包括至少两个输入输出接口，所述输入输出接口分别与对应的电子开关的第三极相连。
8.如权利要求4所述的直流电源检测装置，其特征在于，所述场效应晶体管的第一极为漏极，第二极为源极，第三极为栅极。
9.如权利要求4所述的直流电源检测装置，其特征在于，所述双极型三极管的第一极为集电极，第二极为发射极，第三极为基极。
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