CN101478174B - 一种直流电源的状态检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种直流电源状态检测系统，包括电源处理单元、信号隔离单元、监控单元以及热备份处理单元；其中，信号隔离单元将对应被测电源各个状态的电平信号进行隔离输出给监控单元；监控单元根据输入的电平信号进行控制及报警处理；电源处理单元将从被测电源的输入端抽取的被测电源信号进行降压、稳压处理生成驱动电源给信号隔离单元；热备份处理单元将从被测电源的输入端抽取的被测电源信号进行热备份处理，为监控单元提供驱动电源；在被测电源无输入时，通过热备份驱动电源将信号隔离单元输出的信号全部上拉至高电平或下拉至低电平。本发明以低成本可靠地实现直流电源的正常、欠压、过压及无输入状态的检测。

Description

一种直流电源的状态检测系统及方法

技术领域

本发明涉及通讯设备中的电源监控技术，尤其涉及对直流电源的状态检测技术。

背景技术

电源在任何电子设备中都是至关重要的环节，它是整个设备的动力之源，其工作的稳定性、可靠性直接影响到设备产品的质量。因此在稳定可靠的设备中对于电源的监控是必不可少的，其方法也多种多样。

通常情况为了保证设备的可靠性，电源都会进行热备份，即同时给两块电源板供电，如果其中一块电源板的输入突然断掉，就启用另一块电源板。对于电源板这种无输入的状态，是能够检测到的。现有技术实现的直流电源欠、过压检测方法，其大多数都是通过增加外围电路，即通过检测芯片输出的高低电平来表示直流电源的正常、欠压及过压状态。为了使检测芯片能够检测到电源的无输入的状态，往往需要额外增加一路供电电源，以满足检测芯片电路要求，使得被检测电源与检测芯片电源相互独立，在被检测电源无输入的情况下，检测芯片亦能正常工作，由此能正常获得被检测电源的无输入状态。为了保证电源检测的准确性，需要将检测芯片的供电电源与被检测电源共地。因此，这种方法不仅增加了电源种类，并引发了电源共地处理复杂等问题，还造成设备成本增加及维护难度增大，并减少了设备电源的可靠性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种直流电源状态检测系统及方法，能够利用低廉的成本和简单的方案可靠地实现直流电源的正常、欠压、过压及无输入状态的检测，从而获得电源设备的高性价比。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种直流电源状态检测系统，包括依次连接的电源处理单元、信号隔离单元、监控单元以及热备份处理单元，所述系统还包括分别与所述信号隔离单元及所述电源处理单元连接的电源检测单元，用于将在所述电源检测单元的输入端检测到的被测电源的状态，转换成电平信号输出给所述信号隔离单元，所述被测电源的所述状态包括正常状态、欠压状态和过压状态；其中：

信号隔离单元，用于将对应被测电源的状态的电平信号进行隔离输出给监控单元；

监控单元，用于根据在其输入端输入的电平信号进行控制及报警处理；

电源处理单元，用于将从电源检测单元的输入端抽取的被测电源信号进行降压和稳压处理，生成驱动电源信号输出给信号隔离单元和所述电源检测单元；

热备份处理单元，用于将从电源检测单元的输入端抽取的被测电源信号进行热备份处理，为监控单元提供热备份驱动电源；并在被测电源由于故障导致无输入信号时，通过提供的热备份驱动电源，将信号隔离单元输出的信号转换成与隔离输出的对应被测电源上述不同状态的各个电平信号不同的电平信号，从而保证被测电源无输入状态能被可靠地检测。

进一步地，热备份处理单元在被测电源由于故障导致无输入信号时将信号隔离单元输出的信号进行的转换，是通过将信号隔离单元输出的信号上拉至热备份驱动电源端的高电平信号实施，或通过将信号隔离单元输出的信号下拉至热备份驱动电源接地端的低电平实施。

进一步地，监控单元的输入端输入的电平信号对应被测电源的状态，包括被测电源的正常状态、欠压状态、过压状态和无输入状态。

进一步地，热备份处理单元通过在其内对电源装置的冗余配置实施，或者通过在其内的储能元件将被测电源信号的能量储存实施。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种采用上述直流电源状态检测系统进行直流电源状态检测的方法，包括如下步骤：

A电源处理单元将从电源检测单元输入端抽取的被测电源信号进行降压、稳压处理，为信号隔离单元提供驱动电源信号；并由热备份处理单元将抽取的被测电源信号进行热备份处理，为电源监控单元提供热备份驱动电源信号；电源检测单元根据设定的被测电源电压的高、低门限值，确定电源检测单元的输出电平信号，所述输出电平信号对应其输入端检测到的所述被测电源信号的正常状态、欠压状态或过压状态；

b当被测电源无输入信号时，在热备份处理单元提供的驱动电源热备份状态下经信号隔离单元的输出信号被转换成与所述电源检测单元的上述输出电平信号不同的电平信号给电源监控单元，由电源监控单元根据检测到的电平信号进行被测电源无输入状态的控制及报警处理。

步骤a还包括步骤：

a1电源处理单元将从电源检测单元输入端抽取的被测电源信号进行降压、稳压处理后，还为电源检测单元提供驱动电源；

步骤b还包括步骤：

当被测电源有输入信号时，由电源检测单元的输出电平信号通过信号隔离单元输出给电源监控单元；由电源监控单元根据检测到的电平信号进行被测电源状态的控制及报警处理。

进一步地，步骤a热备份处理通过冗余配置电源装置实施，或者通过采用储能元件将被测电源信号的能量储存实施。

进一步地，步骤b将经信号隔离单元的输出信号上拉至热备份状态下驱动电源电压的高电平，或将经信号隔离单元的输出信号下拉至驱动电源接地的低电平，从而转换成相同的电平信号。

本发明与现有技术相比，能够在不增加电源种类的情况下实现对电源无输入状态的检测，且保证检测状态唯一，不会出现误报，由此增加检测的可靠性。在满足电源监控要求的前提下，降低了成本，且避开了电源共地问题，减少了维护难度。通过实验验证，采用本发明对直流电源状态进行检测运行状况非常稳定，满足系统电源的监控要求。

附图说明

图1是本发明提供的直流电源状态检测系统原理框图；

图2是采用图1原理的直流电源状态检测系统一实施例的电路图；

图3是采用图1原理的直流电源状态检测系统另一实施例的电路图。

具体实施方式

本发明提供的直流电源状态检测系统，包括依次连接的电源处理单元、电源检测单元、信号隔离单元、监控单元以及热备份处理单元。其中：电源检测单元用于将其输入端检测到的被测电源的状态(包括正常、欠压以及过压)转换成电平信号输出给信号隔离单元。信号隔离单元用于对电源检测单元输出的电平信号进行隔离输出给监控单元，并在被测电源无输入时，能将这种状态转换成与上述各状态信号不同的电平信号，以保证被测电源的状态信号可靠地输出。监控单元用于根据在其输入端检测到的被测电源的状态(包括正常、欠压、过压以及无输入状态)信号进行控制及报警处理。电源处理单元还与信号隔离单元连接，用于将从电源检测单元的输入端抽取的被测电源信号进行降压、稳压等处理，生成驱动电源输出给电源检测单元和信号隔离单元。热备份处理单元，用于将从电源检测单元的输入端抽取的被测电源信号进行热备份处理，生成一路驱动电源信号输出给监控单元。其中热备份处理是为了使监控单元能够在被测电源中有一路无输入时，仍能得到驱动电源信号，从而保证被测电源无输入状态能可靠地被监控单元检测到。

下面结合实施例和附图对本发明上述技术方案作进一步详细描述。

如图1所示，本发明提供的直流电源状态检测系统，包括依次连接的电源处理单元140、电源检测单元110、信号隔离单元120、监控单元130以及热备份处理单元150；其中：

电源检测单元110，用于将其输入端检测到的被测电源的状态，转换成电平信号输出给信号隔离单元120。其中，电平信号输出包括：00、01、10，分别对应被测电源的正常状态、欠压状态以及过压状态。

信号隔离单元120，用于对电源检测单元110输出的被测电源的各状态信号进行隔离输出给监控单元130，并在被测电源无输入时，能将这种无输入状态转换成与上述各状态的电平信号不同的电平信号11，以保证被测电源的状态信号可靠地输出。

监控单元130，用于根据在其输入端检测到的被测电源的状态信号进行控制及报警处理。其中，被测电源的状态包括正常、欠压、过压以及无输入状态。

电源处理单元140，与信号隔离单元120连接，用于将从电源检测单元110的输入端抽取的被测电源信号进行降压、稳压等处理，生成驱动电源输出给电源检测单元110和信号隔离单元120。

热备份处理单元150，用于将从电源检测单元110的输入端抽取的被测电源信号进行热备份处理，生成一路驱动电源信号输出给监控单元130。其中热备份处理是为了使监控单元130能够在被测电源中有一路无输入时，仍能得到驱动电源信号，从而保证被测电源无输入状态能被可靠地检测到。

采用本发明上述原理实施的一具体电路如图2所示，电源检测单元110引入被测直流电源的正负极输入信号，通过内部设定电压的高、低门限值，确定该电源检测单元110输出状态。其通过两个电平信号OUT1、OUT2共能显示四种唯一的状态，可以分别对应被测电源的正常、欠压以及过压状态，如表1所示。

表1：电源检测单元的输出状态

电源检测单元110输出的OUT1、OUT2电平信号通过信号隔离单元120的信号隔离而输出给监控单元130的输入端OUT1’、OUT2’。

电源检测单元110和信号隔离单元120的驱动电源是电源处理单元140提供的，即电源处理单元140将从被测直流电源抽取的电源信号进行降压、稳压等处理而分别提供给电源检测单元110和信号隔离单元120。而监控单元130的驱动电源是由热备份单元150提供的，该热备份单元150采用至少两块电源板进行热备份，即两路输入(图2中只示出一路)经过热备份单元150并联输出驱动电源信号VCC，提供给监控单元150。

在热备份状态下，当被测电源由于故障导致无输入信号时，信号隔离单元前的信号也会没有，信号隔离单元后的信号由于被上拉电阻R1、R2上拉到热备份处理单元150输出的电源VCC，由于冗余配置使得VCC在热备份处理单元150的一路电源无输入时仍会有输出，因此在被测电源无输入的情况下，信号隔离单元120的输出会被上拉到高电平，即监控单元130的输入端OUT1’、OUT2’输入“11”电平信号，这就是第四种状态：被测电源的无输入状态。综上所述，被测电源的四种状态输入至监控单元130的输入端OUT1’、OUT2’的电平信号请参见表2。

表2：监控单元的输入状态

本实施例例举的热备份单元150是采用冗余配置的方式实施的，应该理解，这仅仅是用来具体说明本发明，而不是用来限制本发明。热备份单元150还可以采用储能元件(譬如电容等)将输入的被测电源信号的能量以充电的形式储存起来，那么在被测电源无输入时，热备份单元150的VCC电源输出亦不会立即消失，使监控单元的输入端OUT1’、OUT2’输入“11”电平信号，从而使其在一定时间内实施报警动作。

本发明的发明点在于将检测单元和监控单元的驱动电源均取自于被测电源，而不是另采用一套额外的电源，由此避开多个电源共地问题，在实施电源监控功能的同时，尽量降低成本及减少维护难度。而实施这一发明点的关键，在于热备份单元150能够在被测电源无输入状态下仍能为监控单元130提供驱动电源输出，从而使得被测电源的状态能够可靠地输入至监控单元130。因此，除了上述例举的热备份单元150的实施方式外，任何能够在被测电源无输入时能保证有驱动电源输出的热备份单元的形式均应在本发明的保护范围内。

采用本发明上述原理实施的另一具体电路如图3所示，在热备份状态下，当被测电源由于故障导致无输入信号时，信号隔离单元后的输出信号由于被下拉电阻R1、R2下拉到电源VCC的地端的低电平，即监控单元150的输入端OUT1’、OUT2’输入“00”电平信号。假如让电源检测单元在被测电源正常时输出“11”电平，同样也能达到唯一确认被测电源的各个状态的目的，请参见表3。

表3：监控单元的输入状态

本发明的直流电源的状态检测方法，包括如下步骤：

步骤1：将抽取的被测电源信号进行功率放大处理，为电源检测及信号隔离提供驱动电源；并将抽取的被测电源信号进行热备份处理，为电源监控提供驱动电源VCC；

由于检测及监控电源取自被测电源，而不是另采用一套额外的电源，因而避开了电源共地问题。

步骤2：根据设定的高、低门限值，确定电源检测的输出电平信号，包括三种电平信号：00、01以及10，分别一一对应被测电源的正常、欠压及过压状态；

步骤3：当被测电源有输入时，由电源检测的输出电平信号通过信号隔离输出给电源监控；当被测电源无输入时，在电源热备份状态下经信号隔离的输出信号均被上拉到高电平给电源监控；由电源监控根据检测到的被测电源状态信号进行控制和报警处理。

综上所述，本发明能够在不增加电源种类的情况下实现对电源无输入状态的检测，且保证检测状态唯一，不会出现误报，由此增加检测的可靠性，并降低了设备成本及减少了维护难度。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种直流电源状态检测系统，其特征在于，该系统包括依次连接的电源处理单元、信号隔离单元、监控单元以及热备份处理单元，所述系统还包括分别与所述信号隔离单元及所述电源处理单元连接的电源检测单元，用于将在所述电源检测单元的输入端检测到的被测电源的状态，转换成电平信号输出给所述信号隔离单元，所述被测电源的所述状态包括正常状态、欠压状态和过压状态；其中：

所述信号隔离单元，用于将对应被测电源的所述状态的电平信号进行隔离输出给所述监控单元；

所述监控单元，用于根据在其输入端输入的电平信号进行控制及报警处理；

所述电源处理单元，用于将从电源检测单元的输入端抽取的被测电源信号进行降压和稳压处理，生成驱动电源信号输出给所述信号隔离单元和所述电源检测单元；

所述热备份处理单元，用于将从电源检测单元的输入端抽取的所述被测电源信号进行热备份处理，为所述监控单元提供热备份驱动电源；并在所述被测电源由于故障导致无输入信号时，通过提供的所述热备份驱动电源，将所述信号隔离单元输出的信号转换成与隔离输出的对应被测电源上述不同状态的各个电平信号不同的电平信号，从而保证被测电源无输入状态能被可靠地检测。

2.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热备份处理单元在所述被测电源由于故障导致无输入信号时将所述信号隔离单元输出的信号进行的所述转换，是通过将所述信号隔离单元输出的信号上拉至所述热备份驱动电源端的高电平信号实施，或通过将所述信号隔离单元输出的信号下拉至所述热备份驱动电源接地端的低电平实施。

3.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述监控单元的输入端输入的电平信号对应所述被测电源的状态，所述被测电源的状态包括正常状态、欠压状态、过压状态和无输入状态。

4.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热备份处理单元通过在其内对电源装置的冗余配置实施，或者通过在其内的储能元件将所述被测电源信号的能量储存实施。

5.一种采用权利要求1所述直流电源状态检测系统进行直流电源状态检测的方法，包括如下步骤：

a电源处理单元将从电源检测单元输入端抽取的被测电源信号进行降压、稳压处理，为信号隔离单元和电源检测单元提供驱动电源信号；并由热备份处理单元将抽取的所述被测电源信号进行热备份处理，为电源监控单元提供热备份驱动电源信号；电源检测单元根据设定的被测电源电压的高、低门限值，确定电源检测单元的输出电平信号，所述输出电平信号对应其输入端检测到的所述被测电源信号的正常状态、欠压状态或过压状态；

b当所述被测电源无输入信号时，在热备份处理单元提供的驱动电源热备份状态下经信号隔离单元的输出信号被转换成与所述电源检测单元的上述输出电平信号不同的电平信号给所述电源监控单元，由所述电源监控单元根据检测到的所述电平信号进行被测电源无输入状态的控制及报警处理；

c当所述被测电源有输入信号时，由所述电源检测单元的所述输出电平信号通过所述信号隔离单元输出给所述电源监控单元；由所述电源监控单元根据检测到的所述电平信号进行被测电源状态的控制及报警处理。

6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤a所述热备份处理通过冗余配置电源装置实施，或者通过采用储能元件将所述被测电源信号的能量储存实施。

7.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤b将所述经信号隔离单元的输出信号上拉至所述热备份状态下所述驱动电源电压的高电平，或将所述经信号隔离单元的输出信号下拉至所述驱动电源接地的低电平，从而转换成相同的电平信号。

Images