CN105140890B - 一种稳态过压保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种稳态过压保护系统，其特征在于，包括开关单元、电压采样单元、基准电压选择回路、电压比较器、峰值检测回路、放电回路和信号保持回路；基准电压选择回路包括固定基准电压源、程控可调基准电压源和单刀双掷开关；峰值检测回路包括第一运算放大器和二极管；放电回路包括限流电阻和三极管；信号保持回路包括第二运算放大器和电容。所述稳态过压保护系统能够避免现有技术中过压保护电路反复上电对待测模组驱动芯片造成的冲击损害，改善开关单元的稳定性，延长开关单元的寿命。

Description

一种稳态过压保护系统

技术领域

本发明涉及过压保护电路技术领域。更具体地，涉及一种稳态过压保护系统。

背景技术

TFT(Thin Film Transistor)液晶屏，通常有多组工作电源，大体分为两类：一类为供给各驱动芯片的低压数字电路电源，通常为3.3V以下；另一类为模拟回路用电源，电压较高，可达几十伏。液晶模组厂商在设计引出液晶屏接口的柔性线路板(FPC)时，出于各方面原因，经常将低压数字电源和高压的背光电源放在相邻的两个管脚上，而柔性线路板的管脚间距越来越小，经常小于0.5mm。当柔性线路板插入连接器时，有时位置不是完全正确，而是稍有倾斜，导致柔性线路板上的一个长方形的焊盘，不仅接触连接器上一个触点，而且稍微搭接到相邻的触点上。如此，模组上电时，将高压的背光电源并联到相邻的低压数字电源上，导致模组内的驱动芯片因瞬间过压而损坏。

不同的液晶模组，内部的驱动芯片和背光类型不同，所要求的驱动芯片电压和背光电压，也有明显的差别。为了能够对应多种类型的液晶模组，当前通常采用软件对驱动芯片电源电压进行过压判别：对电源电压采样，送入A/D模数转换芯片，CPU多次读取A/D采样值，进行平均化等数据处理，得到当前的电压值，与设定的最大允许电压阈值比较，若超过设定值，执行电源关闭动作。此过程需要一定的时间，在完成整个过程前，液晶模组的驱动芯片，常因过压时间稍久而损坏。

技术人员也采用改进方案，如图1所示，使用硬件对驱动芯片电源电压进行过压检测，但存在以下不足：比较器输出反馈直接控制电源开关，会产生振荡现象：过压时，比较器输出高电平，关闭电源输出，待测液晶模组的电压降低，当待测液晶模组电压小于允许的最大电压阈值时，比较器输出低电平，重新打开电源，待测液晶模组再次产生过压现象。如此反复对电源进行快速开关，一方面，严重影响开关控制单元的寿命和稳定性：若开关执行单元为继电器，将大为减少触点寿命，若开关控制单元为开关管控制电路，很容易造成开关管发热损坏。另一方面，反复将高电压施加到只允许低输入电压的驱动芯片上，增加了驱动芯片损坏的机率。

因此，需要提供一种稳态过压保护系统。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种稳态过压保护系统。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种稳态过压保护系统，包括开关单元、电压采样单元、基准电压选择回路、电压比较器、峰值检测回路、放电回路和信号保持回路；

基准电压选择回路包括固定基准电压源、程控可调基准电压源和单刀双掷开关；峰值检测回路包括第一运算放大器和二极管；放电回路包括限流电阻和三极管；信号保持回路包括第二运算放大器和电容；

开关单元分别与电源和电压采样单元电连接，电压采样单元与待测模组驱动芯片电连接；

固定基准电压源和程控可调基准电压源分别与单刀双掷开关的不动端电连接；单刀双掷开关的动端与电压比较器的反相输入端电连接；电压比较器的同相输入端与电压采样单元电连接；电压比较器的输出端与第一运算放大器的同相输入端电连接；

第一运算放大器的输出端与二极管的正极电连接；二极管的负极分别与第一运算放大器的反相输入端、第二运算放大器的同相输入端、限流电阻和电容的正极板电连接；

第二运算放大器的输出端分别与第二运算放大器的反相输入端和开关单元电连接；电容的负极板接地；

限流电阻与三极管的集电极电连接，三极管的发射极接地。

优选地，所述稳态过压保护系统还包括分别与所述第二运算放大器的输出端和所述开关单元电连接的CPU。

更优选地，所述CPU与所述程控可调基准电压源电连接。

更优选地，所述稳态过压保护系统还包括与所述CPU电连接的报警器。

优选地，所述稳态过压保护系统还包括与所述三极管的基极电连接的复位控制器。

本发明的有益效果如下：

与现有技术的过压保护电路相比，本发明的所述稳态过压保护系统能够避免现有技术中过压保护电路反复上电对待测模组驱动芯片造成的冲击损害，改善开关单元的稳定性，延长开关单元的寿命。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为现有技术的过压保护电路的电路图。

图2为本发明实施例提供的稳态过压保护系统的电路图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

如图2所示，本实施例提供的稳态过压保护系统包括开关单元、电压采样单元、基准电压选择回路1、电压比较器U3B、峰值检测回路2、放电回路3和信号保持回路4。

基准电压选择回路1包括固定基准电压源、程控可调基准电压源和单刀双掷开关SW。峰值检测回路2包括第一运算放大器U1B和二极管D。放电回路3包括限流电阻R和三极管Q。信号保持回路4包括第二运算放大器U2B和电容C。

开关单元分别与电源和电压采样单元电连接，电压采样单元与待测模组驱动芯片电连接。

基准电压选择回路1的固定基准电压源和程控可调基准电压源分别与单刀双掷开关SW的不动端电连接；单刀双掷开关SW的动端与电压比较器U3B的反相输入端电连接；电压比较器U3B的同相输入端与电压采样单元电连接；电压比较器U3B的输出端与第一运算放大器U1B的同相输入端电连接。

第一运算放大器U1B的输出端与二极管D的正极电连接；二极管D的负极分别与第一运算放大器U1B的反相输入端、第二运算放大器U2B的同相输入端、限流电阻R和电容C的正极板电连接。

第二运算放大器U2B的输出端分别与第二运算放大器U2B的反相输入端和开关单元电连接。电容C的负极板接地。

限流电阻R与三极管Q的集电极电连接，三极管Q的发射极接地。

在本实施例的一种优选实施方式中，所述稳态过压保护系统还包括CPU，且CPU分别与第二运算放大器U2B的输出端和开关单元电连接。

在本实施例的一种更优选实施方式中，CPU与程控可调基准电压源电连接(图中未示出)。

在本实施例的另一种优选实施方式中，所述稳态过压保护系统还包括与三极管Q的基极电连接的复位控制器。上述稳态过压保护系统的工作原理如下：

给所述稳态过压保护系统上电。当所述稳态过压保护系统上电时，开关单元默认处于关闭状态，电源施加于待测模组驱动芯片的电压为0V，电压采样单元输出至电压比较器U3B的同相输入端的第一采样电压为0V。当所述稳态过压保护系统上电时，单刀双掷开关SW默认选通固定基准电压源，固定基准电压源向电压比较器U3B的反相输入端输出固定的第一参考电压，程控可调基准电压源默认的输出电压为0V。当所述稳态过压保护系统上电时，三极管Q默认处于截止状态，CPU默认进行初始化。

自所述稳态过压保护系统上电后至CPU初始化结束的期间内，电压比较器U3B将第一采样电压与第一参考电压进行比较，然后向峰值检测回路2输出低电平。峰值检测回路2收到来自电压比较器U3B的低电平后向信号保持回路4输出低电平。信号保持回路4收到来自峰值检测回路2的低电平后分别向开关单元和CPU发送第一反馈信号，且第一反馈信号为低电平。CPU初始化结束后，单刀双掷开关SW选通程控可调基准电压源。

单刀双掷开关SW选通程控可调基准电压源后，程控可调基准电压源向电压比较器U3B的反相输入端输出可调的第二参考电压，且第二参考电压等于待测模组驱动芯片能够承受的最大电压。本领域技术人员很容易理解，程控可调基准电压源输出的第二参考电压与待测模组驱动芯片的型号相关，对于同一型号的待测模组驱动芯片，程控可调基准电压源输出的第二参考电压相同，对于不同型号的待测模组驱动芯片，程控可调基准电压源输出的第二参考电压不同。应用中，本领域技术人员需要根据待测模组驱动芯片的型号调节程控可调基准电压源输出的第二参考电压。电压比较器U3B将第一采样电压与第二参考电压进行比较后向峰值检测回路2输出低电平。峰值检测回路2收到来自电压比较器U3B的低电平后向信号保持回路4输出低电平。信号保持回路4收到来自峰值检测回路2的低电平后分别向开关单元和CPU发送第一反馈信号。

在单刀双掷开关SW选通程控可调基准电压源后之后，开关单元开启电源。开关单元开启电源后，当电源施加于待测模组驱动芯片的电压小于待测模组驱动芯片能够承受的最大电压时，即当待测模组驱动芯片正常工作未出现过压时，电压采样单元输出至电压比较器U3B的同相输入端的第二采样电压小于第二参考电压。电压比较器U3B将第二采样电压与第二参考电压进行比较后向峰值检测回路2输出低电平。峰值检测回路2收到来自电压比较器U3B的低电平后向信号保持回路4输出低电平。信号保持回路4收到来自峰值检测回路2的低电平后分别向开关单元和CPU发送第一反馈信号。

开关单元开启电源后，当电源施加于待测模组驱动芯片的电压大于或等于待测模组驱动芯片能够承受的最大电压时，即当待测模组驱动芯片出现过压时，电压采样单元输出至电压比较器U3B的同相输入端的第三采样电压大于第二参考电压。电压比较器U3B将第三采样电压与第二参考电压进行比较后向峰值检测回路2输出高电平。峰值检测回路2收到来自电压比较器U3B的高电平向信号保持回路4输出高电平。信号保持回路4收到来自峰值检测回路2的高电平后分别向开关单元和CPU发送第二反馈信号，且此时第二反馈信号为高电平。开关单元收到来自信号保持回路4的第二反馈信号后关闭电源。CPU检测到来自信号保持回路4的第二反馈信号后在预先设定的第一时间间隔内持续向开关单元发送关闭指令信号。开关单元收到来自CPU的关闭指令信号后保持电源在上述预先设定的第一时间间隔内一直处于关闭状态，以避免开关单元在上述预先设定的第一时间间隔内重新开启电源。

复位控制器在电源关闭之后向三极管Q发送复位信号，三极管Q收到来自复位控制器的复位信号后导通，使得电容C开始放电，电容C放电的同时信号保持回路4分别向开关单元和CPU发送的第二反馈信号逐渐降低，电容C放电结束时信号保持回路4分别向开关单元和CPU发送的第二反馈信号为0V。

电容C放电结束后，CPU按照预先设定的第二时间间隔向开关单元发送开启指令信号；开关单元收到来自CPU的开启指令信号开启电源，开始下一循环。

在本实施例的一种优选实施方式中，所述稳态过压保护系统还包括与CPU电连接的报警器(图中未示出)，CPU检测到来自第二运算放大器U2B的第二反馈信号后向报警器发送报警指令信号，报警器收到来自CPU的报警指令信号后向用户发出报警的灯光或声音。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (5)

1.一种稳态过压保护系统，其特征在于，包括开关单元、电压采样单元、基准电压选择回路、电压比较器、峰值检测回路、放电回路和信号保持回路；

基准电压选择回路包括固定基准电压源、程控可调基准电压源和单刀双掷开关；峰值检测回路包括第一运算放大器和二极管；放电回路包括限流电阻和三极管；信号保持回路包括第二运算放大器和电容；

开关单元分别与电源和电压采样单元电连接，电压采样单元与待测模组驱动芯片电连接；

固定基准电压源和程控可调基准电压源分别与单刀双掷开关的不动端电连接；单刀双掷开关的动端与电压比较器的反相输入端电连接；电压比较器的同相输入端与电压采样单元电连接；电压比较器的输出端与第一运算放大器的同相输入端电连接；

第一运算放大器的输出端与二极管的正极电连接；二极管的负极分别与第一运算放大器的反相输入端、第二运算放大器的同相输入端、限流电阻的一端和电容的正极板电连接；

第二运算放大器的输出端分别与第二运算放大器的反相输入端和开关单元电连接；电容的负极板接地；

限流电阻的另一端与三极管的集电极电连接，三极管的发射极接地。

2.根据权利要求1所述的稳态过压保护系统，其特征在于，所述稳态过压保护系统还包括分别与所述第二运算放大器的输出端和所述开关单元电连接的CPU。

3.根据权利要求2所述的稳态过压保护系统，其特征在于，所述CPU与所述程控可调基准电压源电连接。

4.根据权利要求2所述的稳态过压保护系统，其特征在于，所述稳态过压保护系统还包括与所述CPU电连接的报警器。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的稳态过压保护系统，其特征在于，所述稳态过压保护系统还包括与所述三极管的基极电连接的复位控制器。