CN101726649A - 一种信号检测电路、应急电源切换装置及应急灯 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电路领域，提供了一种信号检测电路、应急电源切换装置及应急灯，该信号检测电路包括将输入的直流电压分压取出，输出参考电压的电平检测电路；根据基准电压，以及所述电平检测电路输出的参考电压，输出高低电平的可控分流电路；根据所述可控分流电路输出的高低电平，形成对应的使能信号的驱动输出电路；以及缩短所述使能信号切换的临界状态时间的加速电路；所述可控分流电路的输出同时反馈输入所述加速电路，所述加速电路的输出对所述电平检测电路形成控制，改变所述电平检测电路输出的参考电压值。本发明可防止输出的使能信号因元件特性变化发生跳变。

Description

一种信号检测电路、应急电源切换装置及应急灯

技术领域

本发明属于电路领域，尤其涉及一种信号检测电路、应急电源切换装置及应急灯。

背景技术

在常见的信号检测电路中，由于半导体器件的特性，检测信号在临界值附近会有波动。当检测信号在临界值附近波动时，输出信号也随输入的检测信号波动，就会产生误动作，而且信号检测电路一般采用运放实现，导致成本较高，体积大，不利于在小空间场合应用。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种信号检测电路，旨在解决现有信号检测电路中检测信号不稳定，电路实现成本高、体积大的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种信号检测电路，所述检测电路包括：

将输入的直流电压分压取出，输出参考电压的电平检测电路；

根据基准电压，以及所述电平检测电路输出的参考电压，输出高低电平的可控分流电路；

根据所述可控分流电路输出的高低电平，形成对应的使能信号的驱动输出电路；以及

缩短所述使能信号切换的临界状态时间的加速电路；

所述可控分流电路的输出同时反馈输入所述加速电路，所述加速电路的输出对所述电平检测电路形成控制，改变所述电平检测电路输出的参考电压值。

本发明的另一目的在于提供一种上述信号检测电路的应急电源切换装置。

本发明的另一目的在于提供一种上述信号检测电路应急灯。

本发明实施例通过以可调分流基准源为核心的电路，达到迅速反映检测电压水平、反应时间为毫秒级，具有结构简单、功耗低、成本低、体积小等优点。通过采用正反馈控制的加速电路，缩短信号切换的临界状态时间，防止输出的使能信号因元件特性变化发生跳变，保证输出的使能信号可靠。

附图说明

图1是本发明实施例提供的信号检测电路的实现原理图；

图2是本发明一个实施例提供的信号检测电路的电路结构图；

图3是本发明实施例提供的输入电压为交流电时的信号检测电路的实现原理图；

图4是本发明一个实施例提供的输入电压为交流电时的信号检测电路的电路结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例以可调分流基准源为核心，利用其可控分流特性，辅以加速电路，从而输出可靠的使能信号。

图1示出了本发明实施例提供的信号检测电路的实现原理，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

电平检测电路1、可控分流电路2、驱动输出电路3的输入输出为串联关系，可控分流电路2的输出同时反馈输入加速电路4，加速电路4的输出连接电平检测电路1，对电平检测电路1形成控制，可将电平检测电路1中的部分电阻旁路，改变电平检测电路1输出的参考电压值。

直流检测电压经电平检测电路1分压取出，输出参考电压。

可控分流电路2根据基准电压和电平检测电路1提供的参考电压，利用自身的可控分流特性确定输出参考点F的电平，经驱动输出电路3形成使能信号。

在本发明实施例中，可控分流电路2可以采用具有基准电压的可调分流基准源实现。

在本发明实施例中，为了防止输出的使能信号因元件的特性在临界状态时发生跳变，保证输出的使能信号可靠，采用加速电路4缩短使能信号切换的临界状态时间，使能信号一旦切换后即被锁定在确定状态。可控分流电路2的输出同时反馈输入加速电路4，加速电路4的输出对电平检测电路1形成控制。

当直流检测电压正常时，电平检测电路1输出的参考电压高于可控分流电路2中可调分流基准源提供的基准电压，可控分流电路2输出低电平，驱动输出电路3形成的使能信号为高电平；当直流检测电压不足时，电平检测电路1输出的参考电压低于可控分流电路2中可调分流基准源提供的基准电压，可控分流电路2输出高电平，驱动输出电路3形成的使能信号切换为低电平。

图2示出了本发明一个实施例提供的信号检测电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

电平检测电路1包括电阻R1、R2、R3、R11和R12，这些电阻串联于直流电压HV与地之间，其中电阻R1的一端与直流电压HV相连，电阻R12的一端接地。串联电阻在电阻R11的两端有线引出。需要说明的是，电平检测电路1中电阻的组成具体视检测电压的高低情况而定。

电平检测电路1采用电阻限流和分压的方法将直流检测电压HV分压取出，将整流完成后的直流电调整到适合采集的输入要求，输出的参考电压大小为

临界值为可控分流电路2中三端可调分流基准源T提供的基准电压。经电平检测电路1限流后的直流电的正极接到可控分流电路2中三端可调分流基准源T的参考端，负极与三端可调分流基准源T的阳极共地。

作为本发明的一个实施例，当在高电压应用场合，为了提高耐压值，可以采用减小阻值，多个串连的方式来放置电阻，如电阻R1、R2和R3。电阻可以是贴片电阻、直插电阻等。

可控分流电路2可以采用可调分流基准源实现，该可调分流基准源具有基准电压，以三端可调分流基准源TL431为例，其内部基准电压为2.5V。

可控分流电路2包括电阻R8、R13，电容C2、C3，以及三端可调分流基准源T。三端可调分流基准源T的阳极接地，电阻R13跨接于电阻R11的上端与三端可调分流基准源T的参考端，电容C2跨接于三端可调分流基准源T的参考端与地之间。控制电源VCC通过电阻R8与三端可调分流基准源T的阴极相连，电容C3跨接于三端可调分流基准源T的阴极与地之间。电阻R13、电容C2还有滤除干扰信号的作用，电容C3对三端可调分流基准源T的输出信号也有滤波作用。可控分流电路2的输出为其阴极电位，即图1中的F点，阴极电流在电阻R8的压降决定了输出F点电平的高低。

驱动输出电路3采用MOSFET电路，其包括电阻R9、R10、R16及N沟道MOSFET Q2。MOSFET Q2的漏极通过电阻R16与控制电源VCC相连，其源极接地，其栅极通过电阻R9与三端可调分流基准源T的阴极(F点)相连。电阻R10跨接于MOSFET Q2的栅极与源极之间。MOSFET Q2的漏极输出使能信号EN。当MOSFET Q2导通时，输出的使能信号EN为低电平；当MOSFETQ2截止时，输出的使能信号EN为高电平。MOSFET Q2的通断受控于F点电平。F点电平高时，MOSFET Q2导通；F点电平低时，MOSFET Q2截止。

加速电路4采用正反馈控制，包括电阻R14、R15，NPN型三极管Q3，电阻R14跨接于三极管Q3的基极与发射极之间，三极管Q3的发射极接地，基极通过电阻R15与F点相连。三极管Q3的集电极与电阻R11、R12的串联公共端相连。加速电路4可将电平检测电路1中的部分电阻旁路，改变电平检测电路1输出的参考电压值。

当直流检测电压降低时，三端可调分流基准源T参考端的输入电压降低，导致阴极输出电流开始减小，电阻R8压降减小，F点电压上升。F点电压经电阻R15反馈促使三极管Q3导通，从而将电阻R12旁路短接，致使三端可调分流基准源T参考端的输入电压更低，加速三端可调分流基准源T的截止，F点电压快速上升到高电平。这是一个正反馈过程。

上述电路的具体工作过程详述如下：

设直流检测电压为Us，需要切换的电压值为Ux，整定检测电阻R1、R2、R3、R11和R12的值，使得当Us＝Ux时，电阻R11、R12分得的电压为基准电压，例如2.5V。

当Us≥Ux时，电阻R11、R12分得的电压高于基准电压，此电压加在三端可调分流基准源T的参考端，导致三端可调分流基准源T阴极电流很大，电阻R8上压降很大，F点电压被拉低，MOSFET Q2截止，使能信号EN维持高电平。同时三极管Q3因基极电位被拉低而截止。

当Us＜Ux时，电阻R11、R12分得的电压低于基准电压，此电压加在三端可调分流基准源T的参考端，导致三端可调分流基准源T阴极电流减小，电阻R8压降减小，F点电压升高，MOSFET Q2导通，使能信号EN变为低电平。同时，三极管Q3因基极电位升高而导通。三极管Q3导通将电阻R12短接，导致电阻R11、R12分得的电压更加低于基准电压，最终导致三端可调分流基准源T的阴极电流快速减小并截止，F点电压迅速升高并保持高电平状态，导致使能信号EN也一直维持在低电平。

作为本发明的一个实施例，在交流电应用场合，输入电压为交流电，为了实现信号检测，需要增加整流电路对该交流电进行整流，如图3所示，交流输入整流电路5对输入的交流电进行整流滤波输出直流电压，该直流电压经电平检测电路1分压取出，输出参考电压。

可控分流电路2根据基准电压和电平检测电路1提供的参考电压，利用自身的可控分流特性确定输出参考点F的电平，经驱动输出电路3形成使能信号。

在本发明实施例中，可控分流电路2可以采用具有基准电压的可调分流基准源实现。

为了防止输出的使能信号因元件的特性在临界状态时发生跳变，保证输出的使能信号可靠，采用加速电路4缩短使能信号切换的临界状态时间，当使能信号一旦切换后即被锁定在确定状态。可控分流电路2的输出同时反馈输入加速电路4，加速电路4的输出对电平检测电路1形成控制。

当直流检测电压正常时，电平检测电路1输出的参考电压高于可控分流电路2中可调分流基准源提供的基准电压，可控分流电路2输出低电平，驱动输出电路3形成的使能信号为高电平；当直流检测电压不足时，电平检测电路1输出的参考电压低于可控分流电路2中可调分流基准源提供的基准电压，可控分流电路2输出高电平，驱动输出电路3形成的使能信号切换为低电平。

控制电源电路6为可控分流电路3、驱动输出电路4提供控制电源。

作为本发明的一个实施例，控制电源可以由控制电源电路6对整流后的直流电压调整得到。控制电源电路6的输入与交流输入整流电路5的输出相连，将整流后的直流电压进行压降调整，输出直流电压，为可控分流电路2、驱动输出电路3提供控制电源。

图4示出了本发明一个实施例提供的，当输入电压为交流电时，信号检测电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

交流输入整流电路5将交流电信号进行全桥整流处理，整流过后的交流电变成了直流电，采样点可设在整流后的大电容上。交流输入整流电路5包括全桥整流桥B1和滤波电容C4，全桥整流桥B1内的二极管异极接点端与交流电L、N相连，共阴极接点端与滤波电容C4的正端相连，共阳极接点端与滤波电容C4的负端相连并接地。交流电经过交流输入整流电路5整流滤波变成直流电压HV，作为电平检测电路1的输入。

作为本发明的一个实施例，全桥整流桥B1也可以由四个分散的电力二极管组成。

电平检测电路1由电阻R1、R2、R3、R11和R12组成，这些电阻串联于直流电压HV与地之间，其中电阻R1的一端与直流电压HV相连，电阻R12的一端接地。串联电阻在电阻R11的两端有线引出。需要说明的是，电平检测电路1中电阻的组成具体视检测电压的高低情况而定。

电平检测电路1采用电阻限流和分压的方法将直流检测电压HV分压取出，将整流完成后的直流电调整到适合采集的输入要求，输出的参考电压大小为

临界值为可控分流电路2中三端可调分流基准源T提供的基准电压。经电平检测电路1限流后的直流电的正极接到可控分流电路2中三端可调分流基准源T的参考端，负极与三端可调分流基准源T的阳极共地。

作为本发明的一个实施例，当在高电压应用场合，为了提高耐压值，可以采用减小阻值，多个串连的方式来放置电阻，如电阻R1、R2和R3。电阻可以是贴片电阻、直插电阻等。

可控分流电路2可以采用可调分流基准源实现，该可调分流基准源具有基准电压，以三端可调分流基准源TL431为例，其内部基准电压为2.5V。

可控分流电路2由电阻R8、R13，电容C2、C3，以及三端可调分流基准源T组成。三端可调分流基准源T的阳极接地，电阻R13跨接于电阻R11的上端与三端可调分流基准源T的参考端，电容C2跨接于三端可调分流基准源T的参考端与地之间。控制电源VCC通过电阻R8与三端可调分流基准源T的阴极相连，电容C3跨接于三端可调分流基准源T的阴极端与地之间。电阻R13、电容C2还有滤除干扰信号的作用，电容C3对三端可调分流基准源T的输出信号也有滤波作用。可控分流电路3的输出为其阴极电位，即图2中的F点，阴极电流在电阻R8的压降决定了输出F点电平的高低。

驱动输出电路3采用MOSFET电路，由电阻R9、R10、R16、N沟道MOSFETQ2组成。MOSFET Q2的漏极通过电阻R16与控制电源VCC相连，源极接地，栅极通过电阻R9与三端可调分流基准源T的阴极(F点)相连。电阻R10跨接于MOSFET Q2的栅极与源极之间。MOSFET Q2的漏极输出使能信号EN。当MOSFET Q2导通时，输出的使能信号EN为低电平；当MOSFET Q2截止时，输出的使能信号EN为高电平。MOSFET Q2的通断受控于F点电平。F点电平高时，MOSFET Q2导通；F点电平低时，MOSFET Q2截止。

加速电路4采用正反馈控制，包括电阻R14、R15，NPN型三极管Q3，电阻R14跨接于三极管Q3的基极与发射极之间，三极管Q3的发射极接地，基极通过电阻R15与F点相连。三极管Q3的集电极与电阻R11、R12的交点相连。

当直流检测电压降低时，三端可调分流基准源T参考端的输入电压降低，导致阴极输出电流开始减小，电阻R8压降减小，F点电压上升。F点电压经电阻R15反馈促使三极管Q3导通，从而将电阻R12旁路短接，致使三端可调分流基准源T参考端的输入电压更低，加速三端可调分流基准源T的截止，F点电压快速上升到高电平。这是一个正反馈过程。

作为本发明的一个实施例，控制电源由控制电源电路6对直流电压HV调整得到。控制电源电路5将直流电压HV进行降压调整，输出直流电压，为可控分流电路3和驱动输出电路4提供控制电源，包括NPN型三极管Q1、电阻R4、R5、R6、R7、电容C1和稳压管D1，其中依次串接的电阻R4、R5、R6、稳压管D1连接在整流桥B1输出直流电压HV和地之间，三极管Q1的集电极与整流桥B1输出的直流电压HV连接，基极连接至稳压管D1的阴极，发射极则通过电阻R7连接至控制电源VCC，控制电源VCC同时通过滤波电容C1接地。

上述电路的具体工作过程详述如下：

设交流电电压为Ua，需要切换的交流电压值为Ub，对应的切换整流直流电压为1.4Ub，整定检测电阻R1、R2、R3、R11和R12的值，使得当Ua＝Ub时，电阻R11、R12分得的电压为基准电压，例如2.5V。

当Ua≥Ub时，电阻R11、R12分得的电压高于基准电压，此电压加在三端可调分流基准源T的参考端，导致三端可调分流基准源T阴极电流很大，电阻R8上压降很大，F点电压被拉低，MOSFET Q2截止，使能信号EN维持高电平。同时三极管Q3因基极电位被拉低而截止。

当Ua＜Ub时，电阻R11、R12分得的电压低于基准电压，此电压加在三端可调分流基准源T的参考端，导致三端可调分流基准源T阴极电流减小，电阻R8压降减小，F点电压升高，MOSFET Q2导通，使能信号EN变为低电平。同时，三极管Q3因基极电位升高而导通。三极管Q3导通将电阻R12短接，导致电阻R11、R12分得的电压更加低于基准电压，最终导致三端可调分流基准源T的阴极电流快速减小并截止，F点电压迅速升高并保持高电平状态，导致使能信号EN也一直维持在低电平。

上述信号检测电路以交流电为输入，以使能信号为输出，可以广泛应用于各种交流电检测场合，例如可以作为应急电源的切换信号，迅速反映直流检测电压水平、输出可靠的使能信号，能够实现应急电源与交流电的快速切换，可以应用到各种应急电源切换装置中，这些应急电源切换装置可以广泛应用于应急灯等领域。

本发明实施例通过以可调分流基准源为核心的电路，达到迅速反映检测电压水平、反应时间为毫秒级，具有结构简单、功耗低、成本低、体积小等优点。通过采用正反馈控制的加速电路，缩短信号切换的临界状态时间，防止输出的使能信号因元件特性变化发生跳变，保证输出的使能信号可靠。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种信号检测电路，其特征在于，所述信号检测电路包括：

将输入的直流电压分压取出，输出参考电压的电平检测电路；

根据基准电压，以及所述电平检测电路输出的参考电压，输出高低电平的可控分流电路；

根据所述可控分流电路输出的高低电平，形成对应的使能信号的驱动输出电路；以及

缩短所述使能信号切换的临界状态时间的加速电路；

所述可控分流电路的输出同时反馈输入所述加速电路，所述加速电路的输出对所述电平检测电路形成控制，改变所述电平检测电路输出的参考电压值。

2.如权利要求1所述的信号检测电路，其特征在于，所述电平检测电路用电阻限流和分压的方法将所述直流电压分压取出，输出的参考电压的临界值为所述可调分流基准源提供的基准电压。

3.如权利要求1所述的信号检测电路，其特征在于，所述可控分流电路采用可调分流基准源实现。

4.如权利要求1所述的信号检测电路，其特征在于，所述驱动输出电路采用MOSFET电路。

5.如权利要求1所述的信号检测电路，其特征在于，所述加速电路采用正反馈控制。

6.如权利要求1所述的信号检测电路，其特征在于，当输入电压为交流电时，所述检测电路进一步包括：

与所述电平检测电路连接，对检测交流输入进行整流滤波，将整流后的直流电压输入至所述电平检测电路的交流输入整流电路。

7.如权利要求6所述的信号检测电路，其特征在于，所述检测电路进一步包括：

为所述可控分流电路、驱动输出电路提供控制电源的控制电源电路。

8.如权利要求6所述的信号检测电路，其特征在于，所述控制电源由所述控制电源电路对所述整流后的直流电压调整得到。

9.一种采用权利要求1的信号检测电路的应急电源切换装置。

10.一种采用权利要求1的信号检测电路的应急灯。

Images