CN104166035A - 负电压检知装置 - Google Patents

Abstract

本发明是公开一种负电压检知装置，其包括有一取样电路电性连接一正电压接地端与一负电压接地端，以根据此二接地端的压差产生一跨压，并产生一取样电流；一比流器电性连接取样电路与一负电压参考节点，以便于跨压产生时相对输出取样电流；一第一分压取样电阻系电性连接至正电压参考节点与一连接节点，另有一第二分压取样电阻系电性连接至负电压参考节点与连接节点，且第一分压取样电阻与第二分压取样电阻二者的电阻值相等；当比流器输出的取样电流经第二分压取样电阻而于连接节点产生一负感测电压。因此，通过本发明，可有效侦测到精确的负感测电压，更可取得其负感测电流或是其功率。

Description

负电压检知装置

技术领域

本发明是有关一种电压检知装置，特别是关于一种应用于多组电源系统的负电压检知装置。

背景技术

为了进一步提升电子电路系统的安全性与可靠性，通常都会于系统中设计有电压检测电路，且其通常具备有过电压或低电压检知功能，以防止电源电压超出工作电压所造成的破坏，抑或是避免因电压暂时的供电电压下降或过压而引起的元件崩溃。然而，大部分的电压检测电路皆是检测正电压，不管是低电压或是过电压皆是如此。

另一方面，在一般情况下，研究、设计、开发与生产应用均需要可电源供应电流的设备，以连接开发中或测试中的装置。这些应用亦必须监控由装置所耗用的电压与电流，以根据其装置行为或测试得出最适宜的处理方式。再者，为针对需要电源供应作更精确量测的应用，通常会读取各种电压、电流数值来作进一步的评估。然而，目前普遍仅能轻易取得正电压及正电流来进行检知，些微的负电流则通常直接忽略它；或是仅能通过交流信号来量测负电流，以利用方波取得所需的负电流，但此种利用方波取得的负电流相当不准确。尤其是在具有多组电源的交换机或是工业用电源装置等设备上，负电流仍会影响到装置性能与稳定性，因此，如能有效且准确地取得负电流的数值，提供评估或计算使用，当有利于性能的改善与效能的提升。

有鉴于此，本发明遂提出一种负电压检知装置，可以有效检测出负电压。

发明内容

本发明的主要目的是在于提供一种负电压检知装置，其是可准确读取到负电压，并取得非常准确的负电流，进而可准确得知负电流功率，提供后续评估所需的准确数值。

本发明的另一目的是在于提供一种负电压检知装置，其是可应用于具有多组电源的交换机、工业用电源装置或是资讯用电源装置等设备中，扮演一个有效检知负电压的角色。

为达到上述目的，本发明提出的一种负电压检知装置系包括有：一取样电路是电性连接一正电压接地端与一负电压接地端，以根据此二接地端的压差产生一跨压，并产生一取样电流；一比流器是电性连接取样电路与一负电压参考节点，以控制在此跨压产生时相对输出取样电流；一第一分压取样电阻是电性连接至正电压参考节点与一连接节点，另有一第二分压取样电阻是电性连接至负电压参考节点与连接节点，且比流器电性连接至第二分压取样电阻，以根据比流器输出的取样电流经第二分压取样电阻而于连接节点产生一负感测电压。

其中，该比流器更包括：

一运算放大器，连接该取样电路；以及

一晶体管，其基极连接该运算放大器的输出端，射极连接该取样电路，以及集极连接该第二分压取样电阻，该运算放大器根据该跨压来控制该晶体管导通与否，以决定是否输出该取样电流。

其中，该取样电路更包括一限流电阻，其二端分别连接该正电压接地端与该运算放大器以及该负电压接地端，一第一电阻连接该负电压接地端与该运算放大器，以及二串联的二极管连接至该第一电阻与该运算放大器之间以及该晶体管，该限流电阻产生该跨压时，经该第一电阻产生该取样电流经该二极管输出至该晶体管。

其中，该第一分压取样电阻的电阻值等于该第二分压取样电阻的电阻值，则在无该跨压产生时，该连接节点的电压保持为0。

其中，该第二分压取样电阻更包括：数个串联的电阻连接该负电压参考节点；以及一补偿电阻，其连接该与该多个串联的电阻，以利用该补偿电阻维持该连接节点的电压保持为0。

其中，更包括一第一稳压单元，其一端电性连接至该负电压接地端与该限流电阻之间，另一端则连接至该负电压参考节点。

其中，更包括一第二稳压单元，其一端电性连接至该正电压接地端与该限流电阻之间，另一端则连接至该正电压参考节点。

其中，该负电压参考节点更利用一第二电阻连接至一负电压端。

其中，该正电压参考节点更利用一第三电阻连接至一正电压端。

其中，更包括一缓冲器，其电性连接该连接节点、该正电压参考节点、正电压接地端，以缓冲输出对应该负感测电压的负感测电流。

如此，即可有效利用本发明的检知装置，有效取得精确的负电压，进而取得负电流或是其功率。

底下通过具体实施例配合所附的图式详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1为本发明的电路示意图。

图2为本发明于感应产生负电流的电路示意图。

附图标记说明：10-取样电路；12-比流器；14-第一分压取样电阻；16-第二分压取样电阻；18-缓冲器；20-第一稳压单元；22-第二稳压单元；A-正电压参考节点；B-负电压惨考节点；C-连接节点；D1、D2-二极管；Gnd-正电压接地端；Gnd1-负电压接地端；OP-运算放大器；Q-晶体管；R1-第一电阻；R2-第二电阻；R3-第三电阻；R4、R5、R6、R7、R8-电阻；Rs-限流电阻；Rv-补偿电阻；+Vcc-正电压端；-Vcc-负电压端。

具体实施方式

图1为本发明的电路示意图，如图所示，一种负电压检知装置主要包括有一取样电路10、比流器12、第一分压取样电阻14、第二分压取样电阻16以及一缓冲器18；另外，本发明亦可同时搭配一第一稳压单元20及一第二稳压单元22来稳定电压。

请参阅图1所示，取样电路10分别电性连接一正电压接地端Gnd与一负电压接地端Gnd1，以根据此正电压接地端Gnd与负电压接地端Gnd1的压差产生一跨压Vs，并产生一取样电流Is；一比流器12电性连接此取样电路10以及负电压参考节点B，以根据此跨压Vs来决定是否输出此取样电流Is；一第一分压取样电阻14是电性连接至正电压参考节点A与一连接节点C；另有一第二分压取样电阻16，其是电性连接至负电压参考节点B与连接节点C，且比流器12亦电性连接至第二分压取样电阻16，以根据取样电流的产生而于连接节点C产生一负感测电压，其中第一分压取样电阻14的电阻值等于第二分压取样电阻16的电阻值，使其在无跨压产生时，连接节点C的电压仍够保持为0；以及一缓冲器18是电性连接此连接节点C、正电压参考节点A、正电压接地端Gnd，以缓冲输出对应负感测电压的负感测电流Isense。此外，为提供稳定的电压，第一稳压单元20的一端电性连接至负电压接地端Gnd1与取样电路10之间，另一端则连接至负电压参考节点B，且第二稳压单元的一端电性连接至正电压接地端Gnd与比流器10之间，另一端则连接至正电压参考节点A。再者，负电压参考节点B更利用一第二电阻R2电性连接至一负电压端-Vcc（负电压源），正电压参考节点A则利用一第三电阻R3电性连接至一正电压端+Vcc（正电压源）。

续参阅图1所示，详言之，此取样电路10包括有一限流电阻Rs，其二端是分别连接正电压接地端Gnd与负电压接地端Gnd1，一第一电阻R1的一端电性连接至负电压接地端Gnd1，另一端则连接至二串联的二极管D1、D2。比流器12则包括有一运算放大器OP，其正端是电性连接取样电路10的限流电阻Rs，负端则电性连接至第一电阻R1与二极管D1之间；以及一晶体管Q，通常使用PNP晶体管，其基极连接运算放大器OP的输出端，射极连接取样电路10的二极管D2，以及集极连接至第二分压取样电阻16，此运算放大器OP可根据跨压Vs的产生与否来控制晶体管Q的导通与否，以决定是否输出取样电流，另有一电阻R8连接至运算放大器OP与晶体管Q之间以及负电压参考节点B。第一分压取样电阻14是采用至少一电阻R4连接正电压参考节点A和连接节点C；第二分压取样电阻16则包括有数个串联的电阻，包括电阻R5、R6、R7以及一补偿电阻Rv，电阻R5一端连接至连接节点C，另一端连接补偿电阻Rv，补偿电阻Rv的另一端则连接至电阻R6的一端，电阻R6的另一端连接至电阻R7，电阻R7另一端则连接负电压参考节点B，且晶体管Q5的集极亦连接至电阻R6与电阻R7之间。其中，无负电压产生时，即无跨压产生，此时电阻R4的电阻值必须与电阻R5、R6、R7及补偿电阻Rv的电阻值总和相等（R4=R5+R6+R7+Rv），以确保连接节点C的电压维持为0；但是，由于工艺差异或其他因素而导致连接节点C二侧的电阻值不均等，此时可轻易通过补偿电阻Rv来调整至所需的电阻值，相当方便，并可有效利用补偿电阻Rv来维持连接节点C的电压保持为0，以避免有非感测的负电压产生。

当有负电流产生时，限流电阻Rs上会有一跨压Vs产生，此时，经由第一电阻R1会产生一取样电流Is流经二极管D1、D2，如图2所示，同时，运算放大器OP会根据此跨压Vs而产生输出，使晶体管Q导通，此时取样电流得以经过晶体管Q而流至第二分压取样电阻16，进而在连接节点C产生一负感测电压Vsense，此负感测电压Vsense经过缓冲器18之后，随即产生一感测负电流Isense输出，相当准确。

综上所述，本发明的负电压检知装置可准确读取到负电压，并取得非常准确的负电流，进而可准确得知负电流功率，有效且正确地提供后续评估所需的准确数值，故可广泛应用于各领域，尤其是具有多组电源的交换机、工业用电源装置或是资讯用电源装置等设备中，以确实扮演一个有效检知负电压的角色者。

以上所述的实施例仅系为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以的限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (10)

1.一种负电压检知装置，其特征在于，其分别电性连接至一正电压参考节点及一负电压参考节点，该负电压检知装置包括：

一取样电路，电性连接一正电压接地端与一负电压接地端，以根据该正电压接地端与该负电压接地端的压差产生一跨压，并产生一取样电流；

一比流器，电性连接该取样电路以及该负电压参考节点，以根据该跨压，决定是否输出该取样电流；

一第一分压取样电阻，其电性连接至该正电压参考节点与一连接节点；以及

一第二分压取样电阻，其电性连接至该负电压参考节点与该连接节点，且该比流器亦电性连接至该第二分压取样电阻，以根据该取样电流的产生而于该连接节点产生一负感测电压。

2.根据权利要求1所述的负电压检知装置，其特征在于，该比流器更包括：

一运算放大器，连接该取样电路；以及

一晶体管，其基极连接该运算放大器的输出端，射极连接该取样电路，以及集极连接该第二分压取样电阻，该运算放大器根据该跨压来控制该晶体管导通与否，以决定是否输出该取样电流。

3.根据权利要求2所述的负电压检知装置，其特征在于，该取样电路更包括一限流电阻，其二端分别连接该正电压接地端与该运算放大器以及该负电压接地端，一第一电阻连接该负电压接地端与该运算放大器，以及二串联的二极管连接至该第一电阻与该运算放大器之间以及该晶体管，该限流电阻产生该跨压时，经该第一电阻产生该取样电流经该二极管输出至该晶体管。

4.根据权利要求1或3所述的负电压检知装置，其特征在于，该第一分压取样电阻的电阻值等于该第二分压取样电阻的电阻值，则在无该跨压产生时，该连接节点的电压保持为0。

5.根据权利要求4所述的负电压检知装置，其特征在于，该第二分压取样电阻更包括：数个串联的电阻连接该负电压参考节点；以及一补偿电阻，其连接该与该多个串联的电阻，以利用该补偿电阻维持该连接节点的电压保持为0。

6.根据权利要求3所述的负电压检知装置，其特征在于，更包括一第一稳压单元，其一端电性连接至该负电压接地端与该限流电阻之间，另一端则连接至该负电压参考节点。

7.根据权利要求3所述的负电压检知装置，其特征在于，更包括一第二稳压单元，其一端电性连接至该正电压接地端与该限流电阻之间，另一端则连接至该正电压参考节点。

8.根据权利要求1所述的负电压检知装置，其特征在于，该负电压参考节点更利用一第二电阻连接至一负电压端。

9.根据权利要求1所述的负电压检知装置，其特征在于，该正电压参考节点更利用一第三电阻连接至一正电压端。

10.根据权利要求1所述的负电压检知装置，其特征在于，更包括一缓冲器，其电性连接该连接节点、该正电压参考节点、正电压接地端，以缓冲输出对应该负感测电压的负感测电流。