CN117110695A - 一种针对低压电源的过压和欠压监测电路及监测方法 - Google Patents

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Abstract

一种针对低压电源的过压和欠压监测电路及监测方法，分压电路将被监测的低压电源进行分压后输入电压监测电路，电压监测电路将来自分压电路的输入电压与阈值电压比较，如果输入电压小于等于阈值电压，则输出的监测信号为高电平，如果输入电压大于阈值电压，则输出的监测信号为低电平。本发明实现对低压电源的过压和欠压监测，有效提高安全性。

Description

一种针对低压电源的过压和欠压监测电路及监测方法
技术领域
本发明涉及一种针对低压电源的过压和欠压监测电路及监测方法。
背景技术
轨道交通行业中采用运算板承担与外界的通信任务以及内部的运算处理和控制任务。为了降低产品的开发、维护和测试验证的成本，以及缩短开发时间，将运算板设计为核心板与底板结合的方式。核心板上集成了处理器、内存、非易失闪存Norflash、嵌入式多媒体卡e.MMC、FPGA、时钟发生器、温度监测模块、千兆以太网等关键器件，对于这些关键器件的电源管理尤为重要。目前国产电源监测芯片的集成度低，每个芯片能监测的电源通道较少，且电压阈值较高，无法监测核电压较低的器件的电源。
这里的陈述仅提供与本发明有关的背景技术，而并不必然地构成现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种针对低压电源的过压和欠压监测电路及监测方法，实现对低压电源的过压和欠压监测，有效提高安全性。
为了达到上述目的，本发明提供一种针对低压电源的过压和欠压监测电路，包含：
分压电路，其输入端连接被监测的低压电源，其输出端连接所述电压监测电路的输入端，所述分压电路将被监测的低压电源进行分压后输入所述电压监测电路，确保输入所述电压监测电路的电压值等于所述电压监测电路的阈值电压；
电压监测电路，其输入端连接所述分压电路的输出端，其输出端输出监测信号，所述电压监测电路将来自分压电路的输入电压与阈值电压比较，如果输入电压小于阈值电压，则输出的监测信号为高电平，如果输入电压大于阈值电压，则输出的监测信号为低电平。
所述电压监测电路采用思瑞浦的TPV8348芯片。
所述分压电路包含串联的第一电阻和第二电阻，第一电阻的一端接电源，另一端与第二电阻串联，第二电阻的一端接地，另一端与第一电阻串联，第一电阻与第二电阻连接的一端作为所述分压电路的输出端，输出分压后的电压。
所述第一电阻和第二电阻的阻值确保输入所述电压监测电路的电压值等于所述电压监测电路的阈值电压。
本发明还提供一种针对低压电源的过压和欠压监测方法，分压电路将被监测的低压电源进行分压后输入电压监测电路，电压监测电路将来自分压电路的输入电压与阈值电压比较，如果输入电压小于等于阈值电压，则输出的监测信号为高电平，如果输入电压大于阈值电压，则输出的监测信号为低电平。
当所述监测信号从高电平变为低电平，或者从低电平变为高电平时，进行报警。
本发明采用欠压复位芯片TPV8348实现对核心板上关键低压电源的过压和欠压监测，降低了找寻国产过欠压监测芯片的难度。通过对需监测的电源进行分压，然后将分压后的电压与TPV8348的阈值电压进行对比，当分压后的电压低于阈值电压时，复位信号的电平发生变化，即可达到欠压监测的目的，当分压后的电压高于阈值电压时，复位信号的电平也将发生变化，即可达到过压监测的目的。将TPV8348输的出信号连到FPGA上，当发生过压或欠压时，能够及时进行故障报警，有效提高板卡的安全性。
附图说明
图1是核心板的结构示意图。
图2是核心板的电源连接示意图。
图3是本发明提供的一种针对低压电源的过压和欠压监测电路的电路图。
图4是TPV8348芯片的信号电平示意图。
具体实施方式
以下根据图1～图4，具体说明本发明的较佳实施例。
如图1所示，核心板包含：处理器、FPGA、电源管理模块、时钟发生器、温度监测模块、内存、Norflash、e.MMC、千兆以太网、以及板对板连接器，核心板的电源由底板通过板对板连接器来提供，如图2所示，通过DC-DC转换器和低压差线性稳压器LDO将底板提供的电源转换为核心板上的处理器、FPGA、DDR、PHY端口物理层芯片、Norflash、e.MMC、温度监测芯片等模块所需的电压。针对上述核心板的电源，需要对关键低压电源，例如：CPU的核电压0.8V、FPGA的核电压0.95V、CPU和FPGA的IO电压1.8V和3.3V、DDR上的1.2V这五种电压进行过欠压监测。对比国外的电源监测芯片，国产的电源监测芯片存在如下三个问题：1、每个芯片可监测的电压通道数少，无法满足核心板上的五种电压由一个电压监测芯片来完成过欠压的监测；2、国产芯片的电压阈值普遍偏高，对于1V以下的电压无法进行过欠压监测；3、国产的电源监测芯片大多数只具备欠压监测功能，不具备过压监测功能，无法满足要求。
如图3所示，本发明提供一种针对低压电源的过压和欠压监测电路，包含：
分压电路1，其输入端连接被监测的低压电源，其输出端连接所述电压监测电路的输入端，所述分压电路将被监测的低压电源进行分压后输入所述电压监测电路，确保输入所述电压监测电路的电压值等于所述电压监测电路的阈值电压；
电压监测电路2，其输入端连接所述分压电路的输出端，其输出端输出监测信号，所述电压监测电路将来自分压电路的输入电压与阈值电压比较，如果输入电压小于阈值电压，则输出的监测信号为高电平，如果输入电压大于阈值电压，则输出的监测信号为低电平。
在本实施例中，所述分压电路1包含两个串联的电阻，第一电阻R1的一端接电源VDD，另一端与第二电阻R2串联，第二电阻的一端接地，另一端与第一电阻R1串联，第一电阻R1与第二电阻R2连接的一端作为所述分压电路1的输出端，输出分压后的电压。
所述电压监测电路2采用思瑞浦的TPV8348芯片，引脚SENSE为输入端，连接被监测电压分压后的电压，引脚RESET为输出端，输出监测信号RESET，引脚VDD接电源，引脚GND接地，引脚CT控制输出延时时间tD，引脚MR上拉到电源，确保引脚MR为高电平，以关闭TPV8348芯片的手动复位功能。
本发明还提供一种针对低压电源的过压和欠压监测方法，以监测0.8V的电源电压为例，首先，需要选取合理的第一电阻R1和第二电阻R2的阻值来对输入电压0.8V进行分压，得到分压后的电压输入TPV8348芯片。TPV8348芯片的阈值是0.405V，所以需要将被监测的电压进行分压后连到SENSE脚，分压后的电压与0.405V进行对比就可以进行过欠压监测了，第一电阻R1和第二电阻R2的阻值需要保证在被监测电压保持正常电压值的情况下，输入到SENSE脚的电压等于TPV8348芯片的阈值电压。TPV8348芯片的阈值电压为0.405V，阈值精度是±3％，阈值电压的迟滞是1.5％，可对大于0.405V的各种电压进行过欠压监测，需监测的电源电压为0.8V，因为需监测的电源电压大于阈值电压，所以TPV8348芯片满足设计要求。
如图4所示，当被监测的0.8V的电源电压发生了波动，电压值升高了，从而也导致分压后的电压，即，SENSE脚输入的电压值大于VIT(阈值电压)+VHYS(迟滞电压)时，经过tD(延时时间)后，输出的RESET信号由高电平变为低电平，即当输入电压发生过压时，RESET信号的电平会发生变化。
当被监测的0.8V的电源电压发生了波动，电压值下降了，从而也导致分压后的电压，即，SENSE脚输入的电压值小于VIT(阈值电压)时，RESET由低电平变为高电平，即当输入电压发生欠压时，RESET信号的电平会发生变化。
最后将TPV8348芯片输出的RESET信号输出到FPGA，由FPGA进行过压或欠压的报警。
本发明采用欠压复位芯片TPV8348实现对核心板上关键低压电源的过压和欠压监测，降低了找寻国产过欠压监测芯片的难度。通过对需监测的电源进行分压，然后将分压后的电压与TPV8348的阈值电压进行对比，当分压后的电压低于阈值电压时，复位信号的电平发生变化，即可达到欠压监测的目的，当分压后的电压高于阈值电压时，复位信号的电平也将发生变化，即可达到过压监测的目的。将TPV8348输的出信号连到FPGA上，当发生过压或欠压时，能够及时进行故障报警，有效提高板卡的安全性。
需要说明的是，在本发明的实施例中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述实施例，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (6)

1.一种针对低压电源的过压和欠压监测电路，其特征在于，包含：
分压电路，其输入端连接被监测的低压电源，其输出端连接所述电压监测电路的输入端，所述分压电路将被监测的低压电源进行分压后输入所述电压监测电路，确保输入所述电压监测电路的电压值等于所述电压监测电路的阈值电压；
电压监测电路，其输入端连接所述分压电路的输出端，其输出端输出监测信号，所述电压监测电路将来自分压电路的输入电压与阈值电压比较，如果输入电压小于阈值电压，则输出的监测信号为高电平，如果输入电压大于阈值电压，则输出的监测信号为低电平。
2.如权利要求1所述的针对低压电源的过压和欠压监测电路，其特征在于，所述电压监测电路采用思瑞浦的TPV8348芯片。
3.如权利要求2所述的针对低压电源的过压和欠压监测电路，其特征在于，所述分压电路包含串联的第一电阻和第二电阻，第一电阻的一端接电源，另一端与第二电阻串联，第二电阻的一端接地，另一端与第一电阻串联，第一电阻与第二电阻连接的一端作为所述分压电路的输出端，输出分压后的电压。
4.如权利要求3所述的针对低压电源的过压和欠压监测电路，其特征在于，所述第一电阻和第二电阻的阻值确保输入所述电压监测电路的电压值等于所述电压监测电路的阈值电压。
5.一种利用如权利要求1-4中任意一项所述的针对低压电源的过压和欠压监测电路进行的针对低压电源的过压和欠压监测方法，其特征在于，分压电路将被监测的低压电源进行分压后输入电压监测电路，电压监测电路将来自分压电路的输入电压与阈值电压比较，如果输入电压小于等于阈值电压，则输出的监测信号为高电平，如果输入电压大于阈值电压，则输出的监测信号为低电平。
6.如权利要求5所述的针对低压电源的过压和欠压监测方法，其特征在于，当所述监测信号从高电平变为低电平，或者从低电平变为高电平时，进行报警。
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