CN112630505B - 一种宽电压自适应高隔离电压检测电路及其检测方法 - Google Patents

一种宽电压自适应高隔离电压检测电路及其检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种宽电压自适应高隔离电压检测电路及其检测方法，包括：整流电路；高隔离信号检测电路；以及自适应限流电路，所述自适应限流电路的输入端、输出端分别和整流电路、高隔离信号检测电路连接。所述整流电路将输入电压转换为直流电压；所述自适应限流电路根据输入电压的高低自动调节限流电阻阻值，对电路中的电流进行限制；所述高隔离信号检测电路对输入输出信号进行高度隔离并检测输入电压信号。本发明输入电压范围宽、输入电压自适应、输入输出高度隔离。

Description

一种宽电压自适应高隔离电压检测电路及其检测方法
技术领域
本发明涉及一种宽电压自适应高隔离电压检测电路及其检测方法，实现宽范围交直流电压的隔离检测，属于电源技术领域。
背景技术
电压信号检测是电源等设备中经常用到的电路，目前的电压检测电路多采用固定阻值的限流电阻，或采用手动跳线的方法来适应不同的电压等级；输入输出信号之间一般使用光耦进行隔离。采用固定限流电阻的电路，受到光耦、限流电阻等采样器件电流的限制，电压检测范围窄；采用手动跳线的检测检测方式，操作复杂，无法适应电压波动范围大的电路。采用光耦隔离的电路，输入输出之间的隔离电压受到光耦隔离电压的限制，且一旦光耦被击穿，可能会导致后级弱电部分电路损坏。
在一些特殊的应用场合如煤矿井下，在不同的应用场景需要检测AC127V或AC660V的交流电压，且输入电压不稳定，通用的检测电路很难同时适应两种电压信号的检测；电压检测光耦一旦被击穿，将严重威胁后级连接的传感器等精密设备的使用安全。本发明根据输入电压的高低自动调节限流电阻的阻值，解决了不同电压等级输入的适应问题。通过使用高度隔离的分立器件隔离技术，解决了光耦损坏可能对后级电路产生的不利影响。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种宽电压自适应高隔离电压检测电路，能够有效防止光耦被击穿导致的后级电路损坏，适应不同等级的宽电压输入信号检测。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种宽电压自适应高隔离电压检测电路，包括：
整流电路；
高隔离信号检测电路；
以及自适应限流电路，所述自适应限流电路的输入端、输出端分别和整流电路、高隔离信号检测电路连接；
所述整流电路包括整流桥BR1；所述自适应限流电路包括稳压二极管D1、稳压二极管D2,电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5,限流电阻R6、限流电阻R7，三极管Q1、三极管Q2，场效应管Q3；所述高隔离信号检测电路包括发光二极管D3、光敏二极管D4；
所述整流桥BR1的第1脚分别与稳压二极管D1负极、电阻R3第1脚、稳压二极管D2负极、场效应管Q3第3脚、限流电阻R6第1脚相连，所述整流桥BR1的第3脚分别与电阻R1第2脚、三极管Q1发射极、电阻R5第2脚、限流电阻R7第1脚相连；所述发光二极管D3的第2脚与限流电阻R7第2脚相连，发光二极管D3的第1脚分别与限流电阻R6第2脚、场效应管Q3第2脚相连；
稳压二极管D1正极分别与电阻R1第1脚、电阻R2第1脚相连，电阻R2第2脚与Q1基极相连，Q1集电极分别与电阻R3第2脚、电阻R4第1脚相连，电阻R4第2脚与三极管Q2基极相连；三极管Q2发射极和电阻R5第1脚相连，三极管Q2集电极分别与稳压二极管D2正极、场效应管Q3第1脚相连。
所述场效应管Q3第1脚为栅极，场效应管Q3第2脚为漏极，场效应管Q3第3脚为源极。
本发明中的整流电路将输入的交流电压或直流电压统一转换为直流电压输出，自适应限流电路自动适应输入的直流电压，根据输入电压高低自动调节限流电阻的大小，实现低电压时串联限流电阻小，高电压时串联限流电阻大的功能，高隔离信号检测电路则对输入输出信号进行隔离，实现输入输出信号的高度隔离，并转换为低电压电平信号输出，实现宽电压的电路检测。本发明首次将三极管和场效应管组合，通过元件之间不同的连线方式，实现对不同电压的检测，自动调节接入限流电路中的限流电阻阻值。
作为一种较佳的实施方式，所述高隔离信号检测电路还包括电阻R8、电阻R9、电阻R10，三极管Q4和电容C1。
作为一种较佳的实施方式，所述光敏二极管D4第1脚与所述电阻R8第2脚、所述电阻R9第1脚相连接，所述光敏二极管D4第2脚与GND相连接；所述电阻R8第1脚与VCC相连连接；所述电阻R9第2脚与所述三极管Q4第1脚相连接；所述三极管Q4第2脚与VCC相连接，所述三极管Q4第3脚与所述电阻R10第1脚、所述电容C1第1脚相连接；所述电阻R10第2脚与GND相连接；所述电容C1第2脚与GND相连接。
所述三极管Q4第1脚为基极，三极管Q4第2脚为发射极，三极管Q4第3脚为集电极。
本发明还提供了一种宽电压自适应高隔离电压检测电路的检测方法。
所述的包括宽电压自适应高隔离电压检测电路的检测方法，以下步骤：
将待检测电压接入整流电路中；
当所述的待检测电压低于稳压二极管D1的额定电压时，所述的三极管Q1断开，三极管Q2和场效应管Q3导通，限流电阻R7上有电流通过，发光二极管D3发光，将信号输出至高隔离信号检测电路；
当所述的待检测电压高于稳压二极管D1的额定电压时，所述的电阻R1和电阻R2上有电流通过，三极管Q1导通，三极管Q2和场效应管Q3断开，限流电阻R6和限流电阻R7上有电流通过，发光二极管D3发光，将信号输出至高隔离信号检测电路。
本发明根据输入电压等级，自动调节接入限流电路中的限流电阻阻值，通过控制场效应管的导通，可以自动适应不同等级的宽电压输入信号检测，避免后续电路击穿；本发明采用分立器件实现输入输出信号之间的隔离，极大的提高的输入输出之间的隔离电压，调高了电路的稳定性。
附图说明
图1是本发明的宽电压自适应高隔离电压检测电路电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，本发明提出一种宽电压自适应高隔离电压检测电路，包括整流电路、自适应限流电路和高隔离信号检测电路；所述自适应限流电路的输入输出分别和整流电路、高隔离信号检测电路相连接。
所述整流电路包括整流桥BR1，将输入的交流电压或直流电压转换为直流电压输出。
所述自适应限流电路包括稳压二极管D1、稳压二极管D2,电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5,限流电阻R6、限流电阻R7，三极管Q1、三极管Q2，场效应管Q3。
所述整流桥BR1的第1脚分别与稳压二极管D1负极、电阻R3第1脚、稳压二极管D2负极、场效应管Q3第3脚、限流电阻R6第1脚相连，所述整流桥BR1的第3脚分别与电阻R1第2脚、三极管Q1发射极、电阻R5第2脚、限流电阻R7第1脚相连；所述发光二极管D3的第2脚与限流电阻R7第2脚相连，发光二极管D3的第1脚分别与限流电阻R6第2脚、场效应管Q3第2脚相连；
稳压二极管D1正极分别与电阻R1第1脚、电阻R2第1脚相连，电阻R2第2脚与Q1基极相连，Q1集电极分别与电阻R3第2脚、电阻R4第1脚相连，电阻R4第2脚与三极管Q2基极相连；三极管Q2发射极和电阻R5第1脚相连，三极管Q2集电极分别与稳压二极管D2正极、场效应管Q3第1脚相连。
当输入电压低于稳压二极管D1的额定电压时，电阻R1两端电压为0，三极管Q1的Vbe电压小于0.7V，三极管Q1截止；三级管Q2的Vbe电压大于0.7V，三极管Q2导通；场效应管Q3的Vgs电压为负电压，三极管Q4导通，限流电路只接入限流电阻R7。当输入电压高于稳压二极管D1的额定电压0.7V时，电阻R1两端电压大于0.7V，三极管Q1的Vbe电压大于0.7V，三极管Q1导通；三极管Q2的Vbe电压为0，三极管Q2截止；场效应管Q3的Vgs电压为0，场效应管Q3截止，电阻R6接入到限流电路中，与限流电阻R7串联。
所述高隔离信号检测电路包括发光二极管D3,光敏二极管D4，电阻R8、R9、R10，三极管Q4和电容C1。所述发光二极管D3第1脚与所述限流电阻R6第2脚、所述场效应管Q3第2脚相连接，所述发光二极管D3第2脚与所述限流电阻R7第2脚相连接；所述光敏二极管D4第1脚与所述电阻R8第2脚、所述电阻R9第1脚相连接，所述光敏二极管D4第2脚与GND相连接；所述电阻R8第1脚与VCC相连连接；所述电阻R9第2脚与所述三极管Q4第1脚相连接；所述三极管Q4第2脚与VCC相连接，所述三极管Q4第3脚与所述电阻R10第1脚、所述电容C1第1脚相连接；所述电阻R10第2脚与GND相连接；所述电容C1第2脚与GND相连接。
当输入端有电压输入时，发光二极管D3发光，光敏二极管D4接收到D3的光亮后导通，三极管Q4的Vbe电压为负电压，三极管Q4导通，信号输出OUT端输出高电平信号；当输入端无电压时，发光二极管D3不亮，发光二极管D4截止，三极管Q4的Vbe电压为0，三极管Q4截止，信号输出OUT端输出低电平信号。
所述自适应限流电路根据输入电压等级，自动调节接入限流电路中的限流电阻阻值，可以自动适应不同等级的宽电压输入信号检测；所述高隔离信号检测电路采用分立器件实现输入输出信号之间的隔离，极大的提高的输入输出之间的隔离电压，调高了电路的稳定性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种宽电压自适应高隔离电压检测电路，其特征在于，包括：
整流电路；
高隔离信号检测电路；
以及自适应限流电路，所述自适应限流电路的输入端、输出端分别和整流电路、高隔离信号检测电路连接；
所述整流电路包括整流桥BR1；所述自适应限流电路包括稳压二极管D1、稳压二极管D2,电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5,限流电阻R6、限流电阻R7，三极管Q1、三极管Q2，场效应管Q3；所述高隔离信号检测电路包括发光二极管D3，光敏二极管D4；
所述整流桥BR1的第1脚分别与稳压二极管D1负极、电阻R3第1脚、稳压二极管D2负极、场效应管Q3第3脚、限流电阻R6第1脚相连，所述整流桥BR1的第3脚分别与电阻R1第2脚、三极管Q1发射极、电阻R5第2脚、限流电阻R7第1脚相连；所述发光二极管D3的第2脚与限流电阻R7第2脚相连，发光二极管D3的第1脚分别与限流电阻R6第2脚、场效应管Q3第2脚相连；
稳压二极管D1正极分别与电阻R1第1脚、电阻R2第1脚相连，电阻R2第2脚与Q1基极相连，Q1集电极分别与电阻R3第2脚、电阻R4第1脚相连，电阻R4第2脚与三极管Q2基极相连；三极管Q2发射极和电阻R5第1脚相连，三极管Q2集电极分别与稳压二极管D2正极、场效应管Q3第1脚相连；
所述场效应管Q3第1脚为栅极，场效应管Q3第2脚为漏极，场效应管Q3第3脚为源极。
2.根据权利要求1所述的一种宽电压自适应高隔离电压检测电路，其特征在于，所述高隔离信号检测电路还包括电阻R8、电阻R9、电阻R10，三极管Q4和电容C1；所述光敏二极管D4第1脚与所述电阻R8第2脚、所述电阻R9第1脚相连接，所述光敏二极管D4第2脚与GND相连接；所述电阻R8第1脚与VCC相连接；所述电阻R9第2脚与所述三极管Q4第1脚相连接；所述三极管Q4第2脚与VCC相连接，所述三极管Q4第3脚与所述电阻R10第1脚、所述电容C1第1脚相连接；所述电阻R10第2脚与GND相连接；所述电容C1第2脚与GND相连接；所述三极管Q4第1脚为基极，三极管Q4第2脚为发射极，三极管Q4第3脚为集电极。
3.基于权利要求1所述的一种宽电压自适应高隔离电压检测电路的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
将待检测电压接入整流电路中；
当所述的待检测电压低于稳压二极管D1的额定电压时，所述的三极管Q1断开，三极管Q2和场效应管Q3导通，限流电阻R7上有电流通过，发光二极管D3发光，将信号输出至高隔离信号检测电路；
当所述的待检测电压高于稳压二极管D1的额定电压时，所述的电阻R1和电阻R2上有电流通过，三极管Q1导通，三极管Q2和场效应管Q3断开，限流电阻R6和限流电阻R7上有电流通过，发光二极管D3发光，将信号输出至高隔离信号检测电路。
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