CN1232183A - 电池供电的电压测量装置的自动电源接通电路 - Google Patents

Abstract

一种用于电池供电的测量仪表的自动电源接通电路。仪表电源是常断的,并且当仪表连接到待测量的电压时,待测量的电压激励电子开关,后者随后将内部电池连接到仪表的处理和显示电路。电压传感电路包括用来检测或者正或者负的电压并且把驱动晶体管偏置到导通状态的电路。驱动晶体管随后激励开关以便将电池电压连接到电源输出节点。在从仪表的输入端去掉待测量的电压之后一段短的时间间隔内,RC网络将所述开关保持在导通状态。

Description

电池供电的电压测量装置的 自动电源接通电路

本发明总的涉及电源电路，具体地说，涉及用于电池供电的电压测量装置的自动电源接通电路。

传统的电池供电的电压测量仪表，诸如电压表等等，通常具有电源开关，后者把内部电池连接到测量处理电路以便使测量处理电路工作并且显示测量结果、或者把内部电池与测量处理电路断开。通常，与这类仪表相联系的是一对测试引线：一根测试引线用来提供诸如地线的公共基点，而另一根测试引线用来接收待测量的电压。操作者首先必须接通电源，然后使测试引线与待测量的电路中的要求的点接触。当然，在仪表接通的全部时间内所述电池是消耗电力的。如果在不进行测量的情况下使仪表接通一段长的时间，或者仪表被无意地接通，则会明显地缩短电池的使用寿命。

先有技术中知道各种由测试中的电路供电并且仅仅激励指示灯的连续检验器。另一种先有技术方法是美国专利No.3919631中讲授的那种方法，该专利公开一种电池供电的无引线探头，后者通过连接到把电池与灯泡连接的电子开关的传感器或者导电的电极头来检测电压的存在。这些先有技术装置仅仅指示电压的存在，并且一旦从电压场移走，它们立即关断。

为了提供对整个预定的电压范围的若干不同电压的测量和指示，最好是提供能够自动地接通的电池供电的装置。此外，最好是提供这样一种电池供电的装置，它在电压测量之后的一段预定的时间内仍然保持接通以便能够进行一系列测量而不必在每次测量时接通和断开所述装置。

根据本发明，为用电池供电的测量仪表提供自动电源接通电路。仪表电源是常断的，以便节省内部电池的电力。当仪表的输入引线连接到待测量或者校验的电压电位时，或者甚至在所述各输入引线彼此接触时，由此而被检测的电压电位激励电子开关，后者随后将电池电源连接到所述仪表的处理和显示电路。电压传感电路包括用来或者读出正或负极性电压或者读出地电位、并且把驱动晶体管偏置到导通状态的电路。随后，所述驱动晶体管激励所述开关，以便把电池电压连接到电源输出节点。在从所述仪表的输入端去掉所述被测量或校验的电压电位之后一段短的时间内，RC网络把所述开关保持在接通位置。

因此，本发明的一个目的是提供一种用于电池供电的测量仪表的自动电源接通电路。

本发明的另一个目的是提供一种当其输入端连接到待测量或校验的电压电位时自动地接通电源的测量仪表。

对于本专业的技术人员来说，在结合附图阅读了随后的描述后，本发明的其它目的、特征和优点将是显而易见的。

图1是配备按照本发明的自动电源接通电路的测量仪表的示意图；

图2是按照本发明的自动电源接通电路的示意图；以及

图3是用于图2的电路的另一种输入阻抗。

参考图1，图中示出总的用虚线包围的、配备按照本发明的自动电源接通电路12的测量仪表10。仪表10中还包含测量和显示系统14，后者从自动电源电路12接收运行功率、以便测量和显示加在一对输入端子16和18上的电压。测量和显示系统14可以是数字万用表领域中众所周知的若干电压测量电路中的任何合适的一种，或者可以是诸如_年_月_日提交的系列号_________的共同未决的申请中公开的电路。输入端子16和18可以分别是可以与测试引线或者探头连接的传统的输入插座和公共的或接地的输入插座。

图2中详细地示出自动电源电路12。电池40连接到绝缘栅MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)42的源极，所述MOSFET起把电池40的电压连接到电源(PWR)输出端或者把电池40的电压与电源(PWR)输出端断开的开关和串联调整元件的作用。为了便于讨论，本电路中示出所述MOSFET42的漏极连接到用负载电阻44表示的负载，但是，实际上，负载电阻44可以是图1的测量和显示系统14。

通常，MOSFET42是断开的和不导通的，使得电池40与负载44断开。电阻48连接到MOSFET42的栅-源结的两端，并且与驱动晶体管50的集电极串联连接。每当电阻52的两端产生正电压、并且因此而在晶体管50的栅极-发射极结两端产生正电压时，MOSFET42就导通，将晶体管50正向偏置，于是使晶体管50引导电流通过电阻48，随后将MOSFET42正向偏置。

有两种可以在电阻52的两端产生正电压的方法，并且这两种方法都涉及加在输入端子60上的输入电压相对于电池40的电池电压VBAT的或者正或者负的极性。

在第一实施例中假定输入端子60连接到相对于电池电压VBAT的正电压电位、而输入端子66连接到地电位。用连接在输入端子60和公共端子66之间的电压源62及其内阻抗64来表示待测量的电压源。晶体管70的栅极电位保持在电池电压VBAT，并且输入端子60上的大于电压VBAT的正电压使电流通过电阻72流入偏置电阻74、76和78以及晶体管70的发射极，使晶体管70导通。如上所述，晶体管70起共基极放大器的作用，它把集电极电流送入电阻52、在电阻52的两端产生正电压而将晶体管50正向偏置、使MOSFET42导通。

应当指出，可以用单一电阻来代替偏置电阻74、76和78。但是，在本实施例中，电阻78是提供温度补偿的热敏电阻。另外，可以在电池40的两端设置齐纳二极管80，以便在所述电池被反向安装的情况下保护电路，并且，齐纳二极管80还保护所述电池免受由高电压引起的损害。

在第二实施例中假定输入端子60连接到相对于电池电压VBAT的负电压。应当指出，所述电压可以是0伏，例如，可以使所述各输入引线彼此接触，实际上使端子60和66彼此短路，或者，所述电压可以是负极性的电压电位。晶体管82的发射极电位保持在电池电压VBAT，并且输入端子60上的相当于电压VBAT为负值的负电压使电流通过电阻72流入偏置电阻74、76和78以及晶体管82的基极-发射极结，使晶体管82导通。如上所述，晶体管82起共发射极放大器的作用，它把集电极电流通过电阻84送入电阻52、在电阻52的两端产生正电压而将晶体管50正向偏置、使MOSFET42导通。

因此，可以看出，MOSFET42起开关的作用，一旦在输入端子60和66上加上任何电压电位，所述开关立即接通，从而向测量仪表的专用的测量处理电路提供运行电源。

在迄今描述的图2的实施例中，一旦从所述输入端子上去掉电压源62，晶体管50就失去其偏压源而断开，MOSFET42随之断开。为了使所述测量仪表在操作员进行多次测量、例如检查连接器插头块的若干接点时免于接通和断开，把包括串联连接的电容86和电阻88的RC电路跨接在晶体管50的收集极和发射极上。最初，在晶体管50非导通因而断开的情况下，电容86充电到电池电压VBAT。当晶体管50导通时，电容86上的电荷通过电阻88和晶体管50移动。在五倍的RC常数之后，电容86被完全放电，于是其两端上具有地电位。当去掉电压源62并且晶体管50断开时，晶体管50的集电极暂时保持在地电位，因为电容86不能瞬时地充电。但是，随着电容86朝着电池电压VBAT充电，电阻48两端的电压降最终降低到MOSFET42断开的点。

在建议采用的本发明的有工业价值的实施例中，电容86具有68微法拉的值，电阻88具有100欧姆的值，而电阻48具有3兆欧姆的值。因此，可以看出，电容86和电阻88的组合在输入端60和66上加上电压时提供MOSFET42的平稳的接通，而电容86和电阻48与88的组合在去掉所述输入电压之后的若干分钟内使MOSFET42保持导通。

此外，在建议采用的有工业价值的实施例中，选择电阻72和52的值为1兆欧姆。其它值可以在不必进行过多的试验的情况下由电路设计者根据预期的工作环境进行选择。

还应当指出，如这里显示和描述的，往端子60和66看的输入阻抗是比较高的。另一方面，把电池40的漏电流保持在最小值。如果需要不同的输入阻抗，例如象许多测量仪表中常见的1兆欧姆，则横跨端子60和66设置的并联输入电阻将产生不希望有的效果：形成通过电阻76、74、72和所述并联输入电阻流向地线的电流，从而显著地缩短电池的使用寿命。图3中示出解决这个问题的方法。

图3示出跨接在输入端子60和66上的电阻100的形式的任选的并联输入阻抗。与电阻100串联地插入MOSFET102，并且当MOSFET42导通而把PWR加到MOSFET102的栅极时，MOSFET102导通，从而把地电位连接到电阻100的下端。当MOSFET102断开时，阻断了通向地线的消耗电池的漏电通路。

虽然已经显示和描述了本发明的最佳实施例，但是，对于本专业的技术人员来说，显然，可以在不脱离本发明的情况下、在其更广泛的方面作出许多变化和修改。因此打算：所附的权利要求书将覆盖属于本发明的真正范围内的所有这些变化和修改。

Claims (4)

1．一种用于电池供电的电压测量装置的自动电源接通电路，它包括：

用于把电池连接到负载的开关；

用来激励所述开关和将其去激励的驱动电路；以及

设置在输入端子和所述驱动电路之间的电压传感电阻，所述电压传感电阻响应在所述输入端子上接收到的电压电位而产生电流，以便接通所述驱动电路从而激励所述开关。

2．权利要求1的自动电源接通电路，其特征在于还包括连接在所述电压传感电阻和所述驱动电路之间的电压极性检测电路。

3．权利要求2的自动电源接通电路，其特征在于：所述电压极性检测电路检测所述输入端子上的电压相对于所述电池的电压的极性。

4．权利要求1的自动电源接通电路，其特征在于还包括连接到所述驱动电路的RC网络，用来在所述驱动电路断开之后的一段预定的时间间隔内将所述开关保持在激励状态。

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