CN104917142B - 一种采样电路及监测设备 - Google Patents
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Abstract
在本发明实施例中提供了一种采样电路及监测设备，在该采样电路中包括了串联在该电路中的开关电路，从而实现了在通信系统电源通过监测设备出现正负母排短路时，该开关电路会及时断开，这样就避免了正负母排短路对采样电路板、采样电路中的电子器件的损坏，同时也保证通信系统电源的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及电路设计技术领域，尤其涉及一种采样电路及监测设备。
背景技术
当前，在通信电源系统中，供电电源母排的电池电压采样通常采用非隔离方式采样，这样可以简化辅助电源与采样部分电路的设计，同时降低了采样电路的成本，而且可以获得较高的采样精度。
但是，如图1所示，当前通信系统的中的正母排一般是接地，监测设备的金属外壳是与正母排同等电位，监测设备中的采样电路与负母排连接后接地，为了提高电磁兼容能，监测设备中的采样电路上带金属外壳的接触件（如网口、USB口，SD卡）往往也会接地，若这些带金属外壳的接触件结构加工误差没有控制好，就会出现接触件的金属外壳和监测设备的金属外壳接触而导致正负母排短路，进而烧坏电路板或采样电路中的电子器件。
发明内容
本发明实施例提供了一种采样电路及监测设备，用以解决现有技术中监测正负母排的检测装置由于内部接触件的金属外壳与自身外壳接触导致正负母排短路的问题。
其具体的技术方案如下：
一种采样电路，包括：信号调理电路、转换电路和开关电路，其中，所述信号调理电路与所述转换电路串联形成串联支路，所述串联支路的第一端作为连接正母排的接口，所述串联支路的第二端连接所述开关电路的第一端，且所述串联支路与开关电路连接的公共端接地，所述开关电路的第二端作为负母排的接口，
所述信号调理电路，用于对通过所述正母排的接口和所述负母排的接口输入的被测电源信号进行调理；
所述转换电路，用于转换处理所述信号调理电路输出经过调理的电源信号；
所述开关电路，在所述采样电路中的电流值达到预设电流值后断开，使得所述采样电路处于断路状态。
可选的，所述开关电路具体为正温度系数热敏电阻。
可选的，所述开关电路具体为熔丝。
可选的，所述开关电路包括：
电流传感器，用于检测所述采样电路中的采样电流；
比较器，用于判定所述采样电流是否大于预设电流，在所述采样电流大于预设电流时，生成关断信号；
开关器件，串联接入所述采样电路，用于根据所述比较器生成的关断信号断开，以使所述采样电路处于断路状态。
可选的，所述电流传感器为接入式或者非接入式电流传感器。
可选的，所述采样电路还包括：
滤波电路，串联接入所述转换电路的接地端与所述电源的负极之间，用于对采样电路中的电源信号进行滤波处理。
一种监测设备，包括：
接入点；
还包括上述的采样电路。
在本发明实施例中提供了一种采样电路，在该采样电路中包括了串联在该电路中的开关电路，在所述采样电路中的电流值达到预设电流值后断开，使得所述采样电路处于断路状态。从而实现了在通信系统电源通过监测设备出现正负母排出现短路时，该开关电路会及时断开，这样就避免了正负母排短路对监测设备中的采样电路板、采样电路中的电子器件的损坏，同时也保证通信系统电源的安全性。
附图说明
图1为现有技术中采样电路的示意图；
图2为本发明实施例中一种采样电路的示意图之一；
图3为本发明实施例中一种采样电路的示意图之二；
图4为本发明实施例中一种采样电路的示意图之三；
图5为本发明实施例中一种采样电路的示意图之四。
具体实施方式
为了解决现有技术中监测设备中的采样电路上的接触件的金属外壳与监测设备的金属外壳接触而导致通信系统电源正负母排短路的问题，在本发明实施例中提供了一种电样电路，在该采样电路中包括了串联在该电路中的开关电路，从而实现了在通信系统电源通过监测设备出现正负母排出现短路时，该开关电路会及时断开，这样就避免了正负母排短路对监测设备中的采样电路板、采样电路中的电子器件的损坏，同时也保证通信系统电源的安全性。
下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明。
如图2所示为本发明实施例中一种采样电路的示意图，该采样电路应用到监测设备中，该采样电路包括：信号调理电路201、转换电路202、开关电路203，其中，所述信号调理电路201与所述转换电路202串联形成串联支路，所述串联支路的第一端作为连接正母排的接口，通常情况下正母排接地，所述串联支路的第二端连接所述开关电路203的第一端，且所述串联支路与开关电路203连接的公共端接地，所述开关电路203的第二端作为负母排的接口；
信号调理电路201，于对通过正母排的接口和负母排的接口输入的被测电源信号进行调理；
转换电路202，用于转换处理信号调理电路输出的经过调理的电源信号；
开关电路203，用于在采样电路中的电流值达到预设电流值时断开，使得采样电路处于断开状态。
这里需要说明的是，在本发明实施例中开关电路203不仅可以设置在转换电路202的接地端与被测电源负极之间，或者是设置在信号调理电路201与转换电路202之间，还或者是设置在信号调理电路201的输入端之前，除了这三中设置位置之外，只要是开关电路203设置在采样电路的主回路上都可以对采样电路起到短路保护的作用。
该采样电路中还可以包括滤波电路301（如图3所示），该滤波电路301可以设置于开关电路203与负母排之间，也可以设置于信号调理电路201与转换电路202之间，该滤波电路301对采样电路中的信号进行滤波处理，提高采样电路对电压采集的准确性。
下面对开关电路203实现断路保护的原理进行具体说明：
首先来讲，在本发明实施例中该开关电路203可以是正温度系数热敏电阻401(Positive Temperature Coefficient简称PTC)（如图4所示），所述PTC电阻401的阻值会随着回路的电流增加而增大，因此当采样电路中的电流增大时，则该PTC电阻401的阻值也随着增大，并且该PTC电阻401存在两个接触端，当PTC电阻401上流过的电流值达到PTC电阻401所能承载的最大电流值时，则PTC电阻401的两个接触端将分离，由于PTC电阻401的断开使得整个采样电路也会处于断开的状态。
当然，为了保证PTC电阻401不会影响到采样电路的正常运行，因此PTC电阻401的正常工作电流大于正常状态下采样电路中的GND到负母排之间流过的电流，也就是说在采样电路在正常的状态下，该PTC电阻401将维持在较低阻值的状态下，不会影响到采样电路的正常电压采样。
当然，若是在通信系统电源通过监测设备出现正负母排出现短路时，采样电路中的电流将迅速增大，此时PCT电阻401两端的电流也再会迅速的增加，进而PTC电阻401的阻值也随着电流的增加而增大，当PTC电阻401两端的电流值达到预设电流值后，则PTC电阻401的两接触端将直接断开。
需要说明的是，为了避免通信系统电源的短路电流对采样电路中的元器件造成损害，因此在选择PTC电阻401时，首先要确定出采样电路中每个电子器件所能够承受的最大电流值，并确定出所有电子器件中所能够承受的最大电流值中的最小电流值，此时PTC电阻401的最大承载电流值小于所述最小电流值，这样保证在PTC电阻401断开之前，采样电路中的每个电子器件都未超过最大承受电流。
当然，PTC电阻401型号可以根据电路的调整实时更换。
进一步，开关电路203还可以是多个PTC电阻401串联组成，然后将串联的PTC电阻401接入采样电路。
另外，在本发明实施例中在采样电路中除了可以使用PTC电阻401之外，
还可以使用熔丝替代PTC电阻401，就是说该开关电路203具体为串联在采样电路中的熔丝。
当然，该熔丝的熔断电流小于采样电路中所有元器件中每个元器件所能够承受的最大电流中的最小电流，也就是说在通信系统电源正负母排出现短路时，在达到能够承受电流最小的一个元器件的最大承受电流之前，该熔丝已经熔断，这样整个采样电路将处于断开的状态，进而保证了通信系统电源短路时产生的短路电流不会对采样电路中的元器件造成损害，同时也保护了通信系统电源。
另外，如图5所示，在本发明实施例中该开关电路203还可以是包括：
电流传感器501，用于检测采样电路中的采样电流；
比较器502，用于判定电流传感器501采集到的采样电流是否大于预设电流，在采样电流大于预设电流时，生成关断信号；
开关器件503，串联接入到采样电路，用于根据比较器502生成的关断信号断开，以使采样电路处于断路状态。
其中，电流传感器501可以是接入采样电路的电阻或者是其他接入元件，该电流传感器501还可以是非接入式的霍尔元件等，在本发明实施例中不限定电流传感器501的具体为何种传感器，只要是能够实现电流检测功能的元器件都在本发明所保护的范围内。
电流传感器501检测到采样电路的采样电流时，该采样电流会传输到比较器502，比较器502中设置有一预设电流，该预设电流小于或者等于采样电路中所有元器件所能承受的最大电流中的最小值。
比较器502将电流传感器501得到的采样电流与比较器502中的预设电流进行比较，当得到的采样电流小于预设电流时，则该比较器502将按照正常的信号处理，若是电路传感器501检测到的采样电流大于比较器502中的预设电流时，则说明采样电路中存在较大的电流，则该比较器502将生成一关断信号，该关断信号用于控制开关器件503断开，只要开关器件503断开，则采样电路也将处于断开的状态，此时采样电路中的大电流将不能够在采样电路中通过，从而避免了通信系统电源的正负母排短路形成的大电流对采样电路中的元器件造成损害。
进一步，由于在通信系统电源的负母排与转换电路202之间加入了开关电路203，该开关电路203可能是PTC热敏电阻或者是熔丝，由于PTC热敏电阻或者是熔丝的阻抗存在，因此开关电路203会在采样电路中分压，若直接采集转换电路202与负母排之间的电压时，会降低测量的电压的准确度，因此在采集到转换电路202与负母排之间的电压V1之后，还需要确定开关电路203以及滤波电路301两端的电压V0，该电压V0作为测量V1的补偿电压，也就是说将V1与V0之和确定为通信系统电源正母排与负母排之间的电压，即：Vcc=V0+V1，若是采样电路中流经的电流较小时，则补偿电压V0可以忽略不计，但是采样电路中的电流较大时，则必须采集补偿电压V0。
当然，由于滤波电路301的阻抗较小，因此在测量补偿电压V0时可以只测量开关电路203两端的电压，然后将开关电路203两端的电压作为补偿电压。这样可以在保护采样电路的情况下得到较为准确的针对通信系统电源的电压。
另外，在本发明实施例还提供了一种监测设备，该监测设备包括：
接入点，用于被测电源接入；
还包括上述实施例中的采样电路。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种采样电路，其特征在于，包括：信号调理电路、转换电路和开关电路，其中，所述信号调理电路与所述转换电路串联形成串联支路，所述串联支路的第一端作为连接正母排的接口，所述串联支路的第二端连接所述开关电路的第一端，且所述串联支路与开关电路连接的公共端接地，所述开关电路的第二端作为负母排的接口，
所述信号调理电路，用于对通过所述正母排的接口和所述负母排的接口输入的被测电源信号进行调理；
所述转换电路，用于转换处理所述信号调理电路输出的经过调理的电源信号；
所述开关电路，在所述采样电路中的电流值达到预设电流值后断开，使得所述采样电路处于断路状态。
2.如权利要求1所述的采样电路，其特征在于，所述开关电路具体为正温度系数热敏电阻。
3.如权利要求1所述的采样电路，其特征在于，所述开关电路具体为熔丝。
4.如权利要求1所述的采样电路，其特征在于，所述开关电路包括：
电流传感器，用于检测所述采样电路中的采样电流；
比较器，用于判定所述采样电流是否大于预设电流，在所述采样电流大于预设电流时，生成关断信号；
开关器件，串联接入所述采样电路，用于根据所述比较器生成的关断信号断开，以使所述采样电路处于断路状态。
5.如权利要求4所述的采样电路，其特征在于，所述电流传感器为接入式或者非接入式电流传感器。
6.如权利要求1所述的采样电路，其特征在于，所述采样电路还包括：
滤波电路，串联接入所述转换电路的接地端与所述负母排之间，用于对采样电路中的电源信号进行滤波处理。
7.一种监测设备，其特征在于，包括：
接入点，用于被测电源接入；
还包括如权利要求1～6中任一权项所述的采样电路。
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