CN103926516B - 一种二极管在线检测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二极管在线检测电路，包括：与待检测二极管连接，用于为待检测二极管提供激励电流的激励电路；与待检测二极管连接，用于检测待检测二极管两端的电压，并将检测到的电压与基准电路提供的基准电压进行比较，根据比较结果判定待检测二极管的工作状态的故障判定电路；以及，与故障判定电路连接，用于为故障判定电路提供基准电压的基准电路。本发明技术方案具有可以实时在线检测二极管的工作状态，不影响大功率电能的正常传输，不需要人工操作，结构简单，实现方便，功率损耗小等特点。
Description
技术领域
本发明涉及电路技术领域，具体涉及一种二极管在线检测电路。
背景技术
晶体二极管是一种具有单向导电特性的半导体器件，在功率变换领域中应用十分广泛，是一种不可缺少的重要器件之一。在大电流或大电压的功率变换电路中，二极管产生故障会使电路中的电流或者电压产生巨大的变化，使电路不能正常工作，更严重的会使电路瘫痪，造成严重的后果，所以在直流电源系统中必须检测二极管是否正常工作，防范于未然。
目前，常用的二极管检测方法有两种：一种是断电下的检测；一种是通电下的检测。在断电的情况下，对二极管的检测，主要用万用表的二极管档检测其正、反向导电性能，看其单向导电特性是否良好、是否损坏等。在通电的情况下，对二极管的检测就是用万用表检测二极管两电极之间的正向电压降。其检测方法有两种：一是用万用表直接测二极管两端电压值；二是将“地”作为参考点，黑表笔接于“地”、红表笔分别测取二极管阳极电压及阴极电压，再根据阳极电压与阴极电压之差来判断二极管是否正常工作。以上两种测量方法都比较耗时，不能实现实时在线检测，而且需要人工操作，在通电的大电压或者大电流的直流电源系统中存在危险性。
发明内容
本发明提供一种二极管在线检测电路，以解决现有技术不能对二极管实时在线检测的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种二极管在线检测电路，包括：与待检测二极管连接，用于为待检测二极管提供激励电流的激励电路；与待检测二极管连接，用于检测待检测二极管两端的电压，并将检测到的电压与基准电路提供的基准电压进行比较，根据比较结果判定待检测二极管的工作状态的故障判定电路；以及，与故障判定电路连接，用于为故障判定电路提供基准电压的基准电路。
其中，所述激励电路包括电压源、电阻和二极管，或者包括电压源、电流源和二极管；所述基准电路包括稳压管和电阻，或者包括基准源和电阻，或者仅包括电阻； 所述故障判定电路包括六个电阻、两个比较器和增强型NMOS管，或者包括六个电阻、两个比较器和NPN型三极管，或者包括三个电阻、两个比较器和一个或非门。
本发明实施例技术方案具有可以实时在线检测二极管的工作状态，不影响大功率电能的正常传输，不需要人工操作，结构简单，实现方便，功率损耗小，等特点。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的二极管在线检测电路的电路原理框图；
图2为本发明实施例二提供的二极管在线检测电路的电路原理图；
图3为本发明实施例三提供的二极管在线检测电路的电路原理图；
图4为本发明实施例四提供的二极管在线检测电路的电路原理图；
图5为本发明实施例五提供的二极管在线检测电路的电路原理图。
具体实施方式
实施例一
如图1所示，本发明实施例提供一种二极管在线检测电路，可用于在线检测二极管的故障。该二极管在线检测电路包括：分别与待检测二极管（2）连接的激励电路（1）和故障判定电路（4），以及与故障判定电路（4）连接的基准电路（3），所述激励电路（1）用于为待检测二极管（2）提供激励电流，所述基准电路（3）用于为故障判定电路（4）提供基准电压，所述故障判定电路（4）用于检测待检测二极管（2）两端的电压，并将检测到的电压与基准电压进行比较，根据比较结果判定待检测二极管（2）的工作状态。
其中，所述激励电路（1）包括电压源、电阻和二极管，或者包括电压源、电流源和二极管；所述基准电路（3）包括稳压管和电阻，或者包括基准源和电阻，或者仅包括电阻；所述故障判定电路（4）包括六个电阻、两个比较器和增强型NMOS管，或者包括六个电阻、两个比较器和NPN型三极管，或者包括三个电阻、两个比较器和一个或非门。
所述的工作状态分为短路、开路及正常三种。故障判定电路（4）具有三个输出端来表示这三种工作状态，当某个输出端例如短路输出端为高电平时，即表示当前的工作状态为短路。
本发明技术方案具有可以实时在线检测二极管的工作状态，不影响大功率电能的正常传输，不需要人工操作，结构简单，实现方便，功率损耗小，等特点。
实施例二
请参考图2，本实施例中，所述的待检测二极管（2）具体为待检测二极管D2，所述激励电路（1）包括电压源V1、电阻R1和二极管D1，所述电压源V1的正极接电阻R1的一端，电压源V1的负极与待检测二极管D2的阴极相接；所述电阻R1的另一端与二极管D1的阳极相接，所述二极管D1的阴极与待检测二极管D2的阳极相接。
所述基准电路（3）包括稳压管ZD1和电阻R3。所述电阻R3的一端与电压源V1的正极相接，电阻R3的另一端与稳压管ZD1的阴极及故障判定电路（4）中的电阻R5的一端相接，所述稳压管ZD1的阳极与电压源V1的负极相接。
所述故障判定电路（4）包括电阻R2、R4、R5、R6、R7、R8，比较器U1、U2和NPN型三极管VT1（下文简称三极管VT1）。所述电阻R2的一端与电压源V1的正极相接，电阻R2的另一端与三极管VT1的集电极相接；所述电阻R4的一端接于比较器U1的输出端，电阻R4的另一端与三极管VT1的基极相接；所述电阻R5的一端与稳压管ZD1的阴极相接且接于比较器U1的反相输入端，电阻R5的另一端与比较器U2的同相输入端相接；所述电阻R6的一端与比较器U2的同相输入端相接，电阻R6的另一端接于电压源V1的负极；所述电阻R7的一端与比较器U2的输出端相接，电阻R7的另一端与三极管VT1的基极相接；所述电阻R8的一端接于三极管VT1的基极，电阻R8的另一端与三极管VT1的发射极相接；所述比较器U1的同相输入端与比较器U2的反相输入端相接且接于待检测二极管D2的阳极；所述三极管VT1的发射极接于电压源V1的负极。
实施例三
请参考图3，本实施例与实施例二的不同的是：
所述基准电路（3）包括电阻R3及基准源U3；所述电阻R3的一端接激励电路1中电压源V1的正极，电阻R3的另一端与基准源U3的阴极相接；所述基准源U3的参考端与自身的阴极相接，基准源U3的阳极接于电压源V1的负极。
所述故障判定电路（4）包括电阻R5、R6、R9、比较器U1、U2和或非门U4，所述电阻R9的一端与基准源U3的参考端相接，电阻R9的另一端接于比较器U1的反相输入端；所述或非门U4的一个输入端与比较器U1的输出端相接，或非门U4的另一个输入端接于比较器U2的输出端。
其余电路结构均与实施例二相同。
实施例四
请参考图4，本实施例与实施例二不同的是：
所述的激励电路（1）包括电流源Is、二极管D1、电压源V1；所述电流源Is的正极接二极管D1的阳极，电流源Is的负极接于电压源V1的负极；所述二极管D1的阴极接待检测二极管D2的阳极，所述待检测二极管D2的阴极与电流源Is的负极相接。
所述的基准电路（3）中只有电阻R3，所述电阻R3的一端接电压源V1的正极，电阻R3的另一端比较器U1的反相输入端相接。
所述故障判定电路（4）中的全控型开关为增强型NMOS管VT2，而不是NPN型三极管VT1，所述增强型NMOS管VT2的漏极与电阻R2的一端相接，增强型NMOS管VT2的源极接于电流源Is的负极，增强型NMOS管VT2的栅极与电阻R4的另一端及R7的一端相接；所述电阻R8的一端与NMOS管VT2的栅极相接，电阻R8的另一端接于电流源Is的负极，所述电阻R2的另一端与电压源V1的正极相接。
其余电路结构均与实施例二相同。
实施例五
请参考图5，本实施例与实施例二不同的是：
所述激励电路（1）包括电流源Is、二极管D1、电压源V1；所述电流源Is的正极接二极管D1的阳极，电流源Is的负极接于电压源V1的负极；所述二极管D1的阴极接待检测二极管D2的阳极，所述待检测二极管D2的阴极与电流源Is的负极相接。
所述基准电路（3）包括电阻R3及基准源U3，所述电阻R3的一端接电压源V1的正极，电阻R3的另一端与基准源U3的阴极相接；所述基准源U3的参考端与其阴极相接，基准源U3的阳极接于电流源Is的负极。
所述故障判定电路（4）包括电阻R5、R6、R9、比较器U1、U2和或非门U4，所述电阻R9的一端与基准源U3的参考端相接，电阻R9的另一端接于比较器U1的反相输入端；所述或非门U4的一个输入端与比较器U1的输出端相接，或非门U4的另一个输入端接于比较器U2的输出端。
其余电路结构均与实施例二相同。
本发明技术方案的基本工作原理是：激励电路为待检测二极管提供足够的激励电流，确保正常工作时，待检测二极管两端的正向电压变化不致太大；故障判定电路通过将待检测二极管两端的电压与基准电路提供的基准电压进行比较，从而判定待检测二极管的工作状态。
本发明技术方案的具体工作原理是：
以图2为例，正常工作状态下，待检测二极管D2两端的电压值在一可预计的范围，该范围小于比较器U1反相输入端的给定值，而大于U2同相输入端的给定值，U1、U2输出均为低电平，三极管VT1关断，“正常”端为高电平，其他端为低电平；若待检测二极管D2出现短路故障时，待检测二极管D2两端的电压值小于比较器U2同相输入端的给定值，同时也小于U1反相输入端的给定值，U1输出低电平，U2输出高电平，三极管VT1导通，“短路”端为高电平，其他端为低电平；当待检测二极管D2出现开路故障时，待检测二极管D2两端的电压值大于比较器U1反相输入端的给定值，且大于比较器U2同相输入端的给定值，U1输出高电平，U2输出低电平，三极管VT1导通，“开路”端为高电平，其他端为低电平。本发明技术方案在不影响大功率能量正常传输的情况下，能够在线自动检测二极管的故障，满足了电路正常工作的要求。
实施例二中，所述基准电路（3）包括稳压管ZD1和电阻R3。所述电阻R3的一端与电压源V1的正极相接，电阻R3的另一端与稳压管ZD1的阴极及电阻R5的一端相接；所述稳压管ZD1的阴极接电压源V1的负极。实施例三和实施例五中，所述基准电路（3）包括电阻R3及基准源U3，所述电阻R3的一端接于电压源V1的正极，电阻R3的另一端与基准源U3的阴极相接；所述基准源U3的阳极接电流源Is的负极。实施例四中，所述基准电路（3）包括电阻R3。所述R3的一端接电压源V1的正极，电阻R3的另一端与比较器U1的反相输入端相接。各实施例中基准电路不同，但是其作用都是为故障判定电路提供判定基准，三种基准电路都能提供准确的基准电压。
实施例四中，故障判定电路（4）中的全控型开关元件采用增强型NMOS管VT2，增强型NMOS管属于单极性器件，其开通和关断时只有多数载流子参与导电，所以在开关关断时较三极管而言省掉了电子的反向恢复时间，从使电路的开关速度更快，能够快速反应被测二极管出现了故障，但由于MOS管是电压驱动型器件，其驱动电压应大于5V，而且一般而言MOS管的价格比三极管高，所以在开关速度要求高、驱动电压大且对成本没有要求的时候可以采用。
各实施例中二极管D1的作用是：在待检测二极管D2出现开路时，防止外部高压对激励电路造成损坏，起到保护激励电路的作用。
上述实施例中的全控型开关元件可以换成类似的开关元件，如IGBT、达灵顿管等，电路灵活性较大，可根据要求来进行替换。
本发明技术方案能够确保正确地测出二极管的工作状态，还能广泛地应用在其他电子产品中。
以上对本发明实施例所提供的二极管在线检测电路进行了详细介绍，但以上实施例仅是本发明的较佳实施例，只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，不应理解为对本发明的限制。本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种二极管在线检测电路，其特征在于，包括：
与待检测二极管连接，用于为待检测二极管提供激励电流的激励电路；与待检测二极管连接，用于检测待检测二极管两端的电压，并将检测到的电压与基准电路提供的基准电压进行比较，根据比较结果判定待检测二极管的工作状态的故障判定电路；以及，与故障判定电路连接，用于为故障判定电路提供基准电压的基准电路；
所述激励电路包括电压源V1、电阻R1和二极管D1，所述电压源V1的正极接于电阻R1的一端，电压源V1的负极与待检测二极管D2的阴极相接，电阻R1的另一端与二极管D1的阳极相接，所述二极管D1的阴极与待检测二极管D2的阳极相接；
所述基准电路包括稳压管ZD1和电阻R3，所述电阻R3的一端与电压源V1的正极相接，电阻R3的另一端与稳压管ZD1的阴极相接，所述稳压管ZD1的阳极与电压源V1的负极相接；
所述故障判定电路包括电阻R2、R4、R5、R6、R7、R8，比较器U1、U2和NPN型三极管VT1，所述电阻R2的一端与电压源V1的正极相接，电阻R2的另一端与NPN型三极管VT1的集电极相接；所述电阻R4的一端接于比较器U1的输出端，电阻R4的另一端与NPN型三极管VT1的基极相接；所述电阻R5的一端与稳压管ZD1的阴极相接且接于比较器U1的反相输入端，电阻R5的另一端与比较器U2的同相输入端相接；所述电阻R6的一端与比较器U2的同相输入端相接，电阻R6的另一端接于电压源V1的负极；所述电阻R7的一端与比较器U2的输出端相接，电阻R7的另一端与NPN型三极管VT1的基极相接；所述电阻R8的一端接于NPN型三极管VT1的基极，电阻R8的另一端与NPN型三极管VT1的发射极相接；所述比较器U1的同相输入端与比较器U2的反相输入端相接且接于待检测二极管D2的阳极；所述三极管VT1的发射极接于电压源V1的负极。
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Granted publication date: 20170208 |