CN102508011A - 一种过压失压检测电路及测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种过压失压检测电路及测试装置，包括比较电路和与待测电源相连接的两个分压电路；其中，第一分压电路在待测电源的电压值等于上门限值时，其分压节点处的电压值等于基准电压；第二分压电路在待测电源的电压值等于下门限值时，其分压节点处的电压值等于基准电压；将通过两个分压电路的分压节点输出的电压传输至比较电路与基准电压进行比较，若通过第一分压电路的分压节点输出的电压值大于基准电压或者通过第二分压电路的分压节点输出的电压值小于基准电压，比较电路输出故障信号至后续的执行机构。本发明可以针对待测电源是否落入某一电压范围进行检测，进而产生故障信号以指导执行机构的动作，从而避免了对电子产品产生的不良影响。

Description

一种过压失压检测电路及测试装置

技术领域

本发明属于电压检测技术领域，具体地说，是涉及一种对输入电源的电压值是否超出上下门限值所确定的范围进行检测的过压和失压检测电路以及采用所述过压失压检测电路设计的测试装置。

背景技术

电子产品工作时，常常需要给电子产品施加一个额定电压，并且为了保证此电子产品能够正常工作，还需要保持此额定电压在一定的范围内，超过或者低于这个电压范围都会对电子产品产生不良的影响。以手机主板为例进行说明，通常，在对手机主板进行系统测试时都需要对手机主板施加一定的电压才能进入开机测试模式，而此电压也有其范围要求，比如手机的电池电压就不能高于4.2V、且不能低于3.4V。如果此电压过高或者过低都会对手机主板产生不良影响，重则会导致手机主板的损坏；轻则需要对主板中的软件程序进行重新升级，由此影响了产线的测试效率。因此，如何确保施加到电子产品的电源电压能够始终保持在所允许的电压范围内，以保证电子产品的用电安全，是目前电子产品制造业所面临的一项主要问题。

为了解决上述问题，目前业内普遍使用的方法主要有两种：其一是通过人工进行设置，以保证施加到电子产品的电压正确；其二是采用电源转换电路对输入电源进行电压变换，以确保在电源转换电路正常工作的情况下输出的电压正常。现有的这两种解决方案，前者不能有效防呆，如果操作人员将电源电压设置错误，则无法避免电子产品的损坏；后者通过电压转换的方式无法确保转换电路始终处于正常的工作状态，对于其输出异常的情况无法及时获悉并产生预警，因而也就无法切实地保证施加到电子产品的电压准确，给电子产品的安全测试埋下了隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种过压失压检测电路，用于对待测电源的电压是否高于上门限值或者低于下门限值的状态进行检测，以指导后级电路执行相应的动作，确保后级电子产品的用电安全。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种过压失压检测电路，包括比较电路以及与待测电源相连接的两个分压电路；其中，第一分压电路在待测电源的电压值等于上门限值时，其分压节点处的电压值等于基准电压；第二分压电路在待测电源的电压值等于下门限值时，其分压节点处的电压值等于基准电压；将通过两个分压电路的分压节点输出的电压传输至比较电路与基准电压进行比较，若通过第一分压电路的分压节点输出的电压值大于基准电压或者通过第二分压电路的分压节点输出的电压值小于基准电压，比较电路输出故障信号至后续的执行机构。

优选的，为了获得所述的基准电压，在所述过压失压检测电路中还包含有一三端稳压管，所述三端稳压管的基准极和阴极连接输入电源，阳极接地，通过三端稳压管的阴极输出所述的基准电压。

进一步的，在所述过压失压检测电路中还包含有一稳压电路，所述稳压电路的输入端连接输入电源，对输入电源进行变换后，输出电子产品所需的供电电压，所述供电电压即为待测电源。

为了能够满足不同电子产品的供电要求，在所述稳压电路的输出端连接有第三分压电路，所述第三分压电路的分压节点连接稳压电路的调节端，调节第三分压电路的参数值以改变所述稳压电路输出的供电电压的幅值。

优选的，所述分压电路为由多个电阻连接而成的电阻分压网络，由于不同电子产品对于接入的供电电压的上下门限值有不同的要求，因而本发明在每一个分压电路中至少设置一个可调电阻，通过调节可调电阻的阻值，使通过分压电路在其分压节点输出的电压值等于基准电压时，所对应的供电电压（即待测电源）等于上门限值或者下门限值，进而实现对不同供电电压的过压和失压检测。

进一步的，在所述比较电路中至少包含有两个比较器，第一比较器的输入端分别与第一分压电路的分压节点和基准电压相连接，输出端连接执行机构；第二比较器的输入端分别与第二分压电路的分压节点和基准电压相连接，输出端连接执行机构。

优选的，所述第一比较器的同相输入端连接基准电压，反相输入端连接第一分压电路的分压节点；第二比较器的同相输入端连接第二分压电路的分压节点，反相输入端连接基准电压，两个比较器的输出端输出低电平有效的故障信号至执行机构。

为了在待测电源出现过压或者失压故障时能够及时预警，本发明在所述执行机构中设置了一蜂鸣器，所述蜂鸣器的阳极连接输入电源，阴极连接两个比较器的输出端，在其中一个比较器输出低电平的故障信号时报警提醒。

为了在待测电源出现过压或者失压故障时能够及时切断待测电源向电子产品的供电，以避免对电子产品造成不良影响，本发明在所述执行机构中还设置了一个开关电路，所述开关电路的控制端接收所述的故障信号，开关电路的开关通路连接在待测电源与电子产品的供电端子之间，在接收到有效的故障信号时切断待测电源向电子产品的供电通路，停止向电子产品供电。

基于上述过压失压检测电路结构，本发明又提供了一种采用所述过压失压检测电路设计的测试装置，用于对电子产品进行供电测试，包括用于接收输入电源的电源输入端子和用于向电子产品输出供电电压的电源输出端子，将所述供电电压作为待测电源，并利用所述过压失压检测电路对所述待测电源的电压值进行过压和失压检测，在所述过压失压检测电路中包括比较电路以及与待测电源相连接的两个分压电路；其中，第一分压电路在待测电源的电压值等于上门限值时，其分压节点处的电压值等于基准电压；第二分压电路在待测电源的电压值等于下门限值时，其分压节点处的电压值等于基准电压；将通过两个分压电路的分压节点输出的电压传输至比较电路与基准电压进行比较，若通过第一分压电路的分压节点输出的电压值大于基准电压或者通过第二分压电路的分压节点输出的电压值小于基准电压，比较电路输出故障信号至后续的执行机构，以实现对电子产品的过压和失压保护。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的过压失压检测电路可以针对待测电源是否落入某一电压范围进行检测，当待测电源的电压值高于预先设定的上门限值或者低于预先设定的下门限值时，可以产生故障信号以指导后级执行机构的动作，例如控制执行机构中的蜂鸣器鸣响，进行报警提示；或者切断待测电源向后级电子产品的供电，由此便可确保输入到电子产品的供电电压始终处于允许的电压范围内，从而避免了对电子产品产生的不良影响，最大限度的保护了终端设备。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明所提出的过压失压检测方法的一种实施例的处理流程图；

图2是本发明所提出的过压失压检测电路中分压电路和基准电压产生电路的一种实施例的电路原理图；

图3是本发明所提出的过压失压检测电路中比较电路和执行机构的一种实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细地描述。

本实施例针对目前某些电子产品在进行系统测试时，必须施加一定范围的供电电压才能保证其上电路安全运行的要求，提出了一种可以自动检测供电电压是否安全的设计方案，结合图1所示。首先，根据电子产品的安全供电要求设置好待测电源VOUT（即供电电压）的上门限值VH和下门限值VL；然后，向电子产品加入该待测电源VOUT，并判断该待测电源VOUT的电压范围是否落入所述上门限值VH和下门限值VL所确定的范围内；若落入该范围，则表示待测电源VOUT正常，继续向电子产品供电；若低于下门限值VL或者高于上门限值VH，则表示待测电源VOUT异常，输出故障信号至执行机构，控制其中的蜂鸣器鸣响报警并切断待测电源VOUT向电子产品的供电，避免电子产品遭受损坏。在执行机构切断待测电源VOUT的期间内，继续对待测电源VOUT的电压值进行检测，若重现调整到门限范围内，则控制蜂鸣器停止报警，并连通待测电源VOUT向电子产品的供电通路，继续电子产品的测试过程；若仍未介于门限范围内，即超出范围VL≤VOUT≤VH，则保持报警状态，提醒操作人员注意，并同时保持待测电源VOUT的切断状态，确保电子产品的安全。

当然，对于待测电源VOUT低于下门限值VL的情况，也可以采用只报警、不切断待测电源VOUT的处理方式，本实施例对执行机构在接收到故障信号后具体如何动作并不仅限于以上举例，可视具体应用情况而定。

为了对待测电源VOUT的电压值是否超出预先设定的门限范围进行自动检测，本实施例采用构建硬件电路的方式予以实现，其电路结构参见图2、图3所示。

图2中，VOUT为待测电源，针对其后续所需连接的电子产品的供电要求，假设其上门限值为VH，下门限值为VL。在输出待测电源VOUT的线路上设置两个分压电路，例如由电阻R421、R422组成的第一分压电路以及由电阻R381、R382组成的第二分压电路，分别连接在待测电源VOUT与地之间。调节两个分压电路中电阻的阻值，使待测电源VOUT=VH时，通过第一分压电路的分压节点输出的电压VOUT-H等于基准电压Vref；当待测电源VOUT=VL时，通过第二分压电路的分压节点输出的电压VOUT-L等于基准电压Vref。若采用本实施例所提出的过压失压检测电路设计的测试装置只用于对某一种固定的电子产品进行测试，那么可以根据该电子产品所允许接入的供电电压的上下门限值具体确定两个分压电路中电阻R421、R422、R381、R382的参数值。若所述测试装置可以用于对不同电子产品进行测试，由于不同电子产品所要求接入的供电电压范围往往不同，为了避免反复更换电路板上的电阻器件，本实施例优选在构建所述两个分压电路时，将两个分压电路中的至少一个电阻（比如R422、R382）选用可调电阻进行电路设计，通过调节可调电阻的阻值，以修改分压电路的分压值，进而使得通过其分压节点输出的电压值在待测电源的上下门限值发生变化后，仍能保持在基准电压Vref的幅值上，由此满足了不同供电电压的过压、失压检测要求。

对于可使用的输入电源VIN能够刚好满足电子产品所需要的供电电压的情况，可以将输入电源VIN直接连接到电子产品上，采用输入电源VIN直接为电子产品供电，此时输入电源VIN即为待测电源VOUT。若输入电源VIN的幅值不能满足后续电子产品的供电要求，则可以在过压失压检测电路中进一步增设稳压电路来对输入电源VIN进行稳压处理，以生成后续电子产品所需的供电电压。作为本实施例的一个优选设计方案，可以采用一颗稳压芯片U1配合简单的外围电路来设计所述的稳压电路，如图2所示。将稳压芯片U1的输入端INPUT连接输入电源VIN，在输入端INPUT与地之间还可以进一步连接相互并联的稳压二极管D1、D2和滤波电容C1，以保持输入电源VIN的电压稳定。将所述稳压芯片U1的输出端OUTPUT通过由电阻R1、R2组成的第三分压电路接地，其分压节点连接稳压芯片U1的调节端ADJUST，通过调节电阻R1或者R2的阻值，可以改变所述稳压芯片U1输出的电压幅值，即待测电源VOUT的电压大小，以满足后级电子产品的供电要求。

在所述稳压芯片U1的输出端OUTPUT还可以进一步连接滤波电容C2，以使输出的待测电源VOUT更加稳定。将输入电源VIN同时连接到稳压芯片U1的使能端ENABLE，所述使能端ENABLE高电平有效，从而在有输入电源VIN接入后，稳压芯片U1即进入工作状态。

对于检测电路工作所需的基准电压Vref可以采用多种方式提供，例如直接采用独立的直流电源提供，或者采用稳压电路对输入电源VIN进行转换提供等等。本实施例提出了一种采用三端稳压管TL生成基准电压Vref的电路设计方案，如图2所示。将三端稳压管TL的基准极和阴极通过限流电阻R4连接输入电源VIN，阳极接地，由于三端稳压管TL的基准极电压始终要保持在一个固定的电压值上，比如2.5V，因此，采用这种电路连接结构通过三端稳压管TL的阴极即可输出三端稳压管TL基准极所限定的基准电压Vref。按照此基准电压Vref来调节第一分压电路和第二分压电路中电阻的参数值，以使VOUT=VH时，VOUT-H=Vref；VOUT=VL时，VOUT-L=Vref。

将通过第一分压电路和第二分压电路的中间节点输出的电压VOUT-H、 VOUT-L传输至比较电路与基准电压Vref进行比较，若VOUT-H>Vref，则表示待测电源VOUT高于上门限值VH，输出故障信号；若VOUT-L<Vref，则表示待测电源VOUT低于下门限值VL，也生成故障信号输出；除上述两种情况外，则表示待测电源VOUT介于[VL,VH]的范围内，属于安全供电电压，不产生有效的故障信号。

作为本实施例的一种优选设计方案，所述比较电路可以采用至少两个比较器设计实现，以采用一颗集成有四个比较器的集成芯片U3为例进行说明，如图3所示。将第一比较器的两个输入端分别与第一分压电路的分压节点和基准电压Vref对应连接，以第一比较器的同相输入端+INPUT1接收基准电压Vref，反相输入端-INPUT1接收第一分压电路的分压节点输出的电压VOUT-H为例进行说明，当VOUT-H>Vref时，通过第一比较器的输出端OUTPUT1可输出低电平有效的故障信号。将第二比较器的两个输入端分别与第二分压电路的分压节点和基准电压Vref对应连接，以第二比较器的反相输入端-INPUT2接收基准电压Vref，同相输入端+INPUT2接收第二分压电路的分压节点输出的电压VOUT-L为例进行说明，当VOUT-L<Vref时，通过第二比较器的输出端OUTPUT2可输出低电平有效的故障信号。将两个比较器的输出端OUTPUT1、OUTPUT2连接在一起，再连接后续的执行机构，这样只要有一路比较器输出低电平有效的故障信号，则传输至执行机构的故障信号即为低电平。设置执行机构在接收到低电平信号时动作，进入供电保护模式。

本实施例以采用蜂鸣器U5和开关电路的形式构建所述的执行机构，如图3所示。将蜂鸣器U5的正极连接输入电源VIN，负极连接比较电路的输出端，例如比较芯片U3的输出端OUTPUT1、OUTPUT2。当比较芯片U3通过其输出端OUTPUT1或者OUTPUT2输出低电平信号时，蜂鸣器U5的供电回路连通，蜂鸣器U5鸣响报警，提醒操作人员供电电压故障。将通过比较芯片U3的输出端OUTPUT1、OUTPUT2输出的低电平有效的故障信号传输至开关电路的控制端，使开关电路动作，切断其连接在待测电源VOUT与电子产品的供电端子VBATT之间的开关通路，以停止向电子产品供电，避免电子产品遭受不良影响。

对于仅需要在待测电源VOUT高于上门限值VH时才要求切断供电电源的电子产品来说，可以采用比较芯片U3的另外两路比较器生成所需要的故障信号。如图3所示，将第三比较器的同相输入端+INPUT3连接基准电压Vref，反相输入端-INPUT3连接第二分压电路的分压节点，当VOUT-L<Vref时，通过第三比较器的输出端OUTPUT3输出的故障信号则为高电平。将第四比较器的同相输入端+INPUT4连接基准电压Vref，反相输入端-INPUT4连接第一分压电路的分压节点，当VOUT-H>Vref时，则通过第四比较器的输出端OUTPUT4输出的故障信号为低电平。

设置执行机构中开关电路接收的故障信号低电平有效，便可以实现仅在待测电源VOUT高于上门限值VH时才切断电子产品的供电电源的设计目的。

作为本实施例的一种优选电路设计方案，所述开关电路可以采用一颗PNP型三极管Q1配合继电器U4组建实现，如图3所示。将三极管Q1的基极通过电阻R5分别与比较电路的故障信号输出端（例如比较芯片U3的输出端OUTPUT3、OUTPUT4）以及输入电源VIN对应连接，在连接输入电源VIN的线路中还可以进一步连接限流电阻R6；三极管Q1的集电极接地，发射极连接继电器U4线圈的一端，继电器U4线圈的另一端连接输入电源VIN。将继电器U4的常闭触点连接在待测电源VOUT与电子产品的供电端子VBATT之间，当通过比较电路输出的信号VCON为高电平时，三极管Q1截止，继电器U4的线圈中无电流流过，其常闭触点保持闭合状态，持续为电子产品供电，测试装置对电子产品执行测试任务。当通过比较电路输出的信号VCON为低电平有效的故障信号时，三极管Q1导通，继电器U4的线圈中有电流流过，使其常闭触点断开，切断待测电源VOUT向电子产品的供电，暂停测试任务，进而保证了电子产品的用电安全。

当然，所述开关电路也可以采用其他多种电路设计方式，本实施例并不仅限于以上举例。

采用本实施例的过压失压检测电路设计测试装置，用于对目前的电子产品进行供电测试，相比传统的解决方案可以有效防呆，防止由于操作人员的误操作以及电路输出异常时对电子产品所造成的伤害，且此电路设计结构简单，可靠性高，测试范围灵活可调，适用于所有需要对电子产品进行供电测试的测试装置中。

当然，以上所述仅是本发明的一种优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种过压失压检测电路，其特征在于：包括比较电路以及与待测电源相连接的两个分压电路；其中，第一分压电路在待测电源的电压值等于上门限值时，其分压节点处的电压值等于基准电压；第二分压电路在待测电源的电压值等于下门限值时，其分压节点处的电压值等于基准电压；将通过两个分压电路的分压节点输出的电压传输至比较电路与基准电压进行比较，若通过第一分压电路的分压节点输出的电压值大于基准电压或者通过第二分压电路的分压节点输出的电压值小于基准电压，比较电路输出故障信号至后续的执行机构。

2.根据权利要求1所述的过压失压检测电路，其特征在于：在所述过压失压检测电路中还包含有一三端稳压管，所述三端稳压管的基准极和阴极连接输入电源，阳极接地，通过三端稳压管的阴极输出所述的基准电压。

3.根据权利要求1所述的过压失压检测电路，其特征在于：在所述过压失压检测电路中还包含有一稳压电路，所述稳压电路的输入端连接输入电源，对输入电源进行变换后，输出电子产品所需的供电电压，所述供电电压即为待测电源。

4.根据权利要求3所述的过压失压检测电路，其特征在于：在所述稳压电路的输出端连接有第三分压电路，所述第三分压电路的分压节点连接稳压电路的调节端，调节第三分压电路的参数值以改变所述稳压电路输出的供电电压的幅值。

5.根据权利要求1所述的过压失压检测电路，其特征在于：所述分压电路为由多个电阻连接而成的电阻分压网络，在每一个分压电路中至少设置有一个可调电阻。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的过压失压检测电路，其特征在于：在所述比较电路中至少包含有两个比较器，第一比较器的输入端分别与第一分压电路的分压节点和基准电压相连接，输出端连接执行机构；第二比较器的输入端分别与第二分压电路的分压节点和基准电压相连接，输出端连接执行机构。

7.根据权利要求6所述的过压失压检测电路，其特征在于：所述第一比较器的同相输入端连接基准电压，反相输入端连接第一分压电路的分压节点；第二比较器的同相输入端连接第二分压电路的分压节点，反相输入端连接基准电压，两个比较器的输出端输出低电平有效的故障信号至执行机构。

8.根据权利要求7所述的过压失压检测电路，其特征在于：在所述执行机构中包含有一蜂鸣器，所述蜂鸣器的阳极连接输入电源，阴极连接两个比较器的输出端，在其中一个比较器输出低电平的故障信号时报警提醒。

9.根据权利要求6所述的过压失压检测电路，其特征在于：在所述执行机构中包含有一开关电路，所述开关电路的控制端接收所述的故障信号，开关电路的开关通路连接在待测电源与电子产品的供电端子之间，在接收到有效的故障信号时切断待测电源向电子产品的供电通路。

10.一种测试装置，用于对电子产品进行供电测试，其特征在于：包括用于接收输入电源的电源输入端子和用于向电子产品输出供电电压的电源输出端子，将所述供电电压作为待测电源，利用如权利要求1至9中任一项权利要求所述的过压失压检测电路对所述待测电源的电压值进行过压和失压检测。

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