CN1755867A - 一种电源系统直流熔丝检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电源系统直流熔丝检测装置，包括输入限流电阻R1，上拉电阻R2，开关K，稳压管VD和一个小信号放大器；所述输入限流电阻R1的一端与电源熔丝输出端相连，另一端连接开关K的一端与稳压管VD的阴极；开关K的另一端与正电源V1之间串连上拉电阻R2，小信号放大器的供电电源为V2，其发射极连接被测电源的参考地，其输入端与稳压管VD的阳极连接，小信号放大器的输出端为本装置的信号输出端。本发明所述装置与现有技术中通过光耦检测熔丝故障的装置比较，只需通过断开或闭合开关K即可兼容+24V电源系统和－48V电源系统中，降低了成本。在检测精度上，本发明提出的装置可以做到动作输入电流非常小，为uA级，可更准确及时作出判断，同时抗干扰能力较强。

Description

一种电源系统直流熔丝检测装置

技术领域

本发明涉及通信电源系统，尤其涉及通信电源系统的熔丝检测装置。

背景技术

目前通信电源常用的有-48V电源系统和+24V电源系统，其应用非常广泛，交换局站、传输系统、微蜂窝基站、微波站等都用到通信电源。电源给各种应用系统供电，是通信系统的血液，为保证通信系统稳定的工作，需实时监视电源的工作状态，其中包括电源直流输出熔丝的状态检测。目前常用的直流输出熔丝通断状态检测装置普遍采用光耦隔离的方式进行检测，具体装置如图1所示，电路采用光耦隔离法，其中的D1为光耦，VD1用于防止接线出错或接插件插错，引入反压击穿光耦。在-48V系统中，监控以-48V为参考地，A端接熔丝，B端接-48V，C端为检测口；在+24V系统中，监控以+24V为参考地，A端接+24V，B端接熔丝，C端为检测口；电阻R1对于48V系统来说，选值为20KΩ～40KΩ，对于24V系统，选值为10KΩ～20KΩ。在设计的过程中，电阻的选取是根据光耦的电流传输比和功率要求，光藕导通时需完全饱和，兼考虑电阻的功率。

该电路原理对-48电源系统和+24V电源系统熔丝检测都适用，但由于两种系统的参考地不同以及工作电平不一样，在具体应用中，两种系统的电阻R1参数选择不同，熔丝检测输入信号接口也不同，造成对-48V电源系统和+24V电源系统的熔丝检测电路分别采用不同的PCB。此外，该电路还有一个缺点，就是信号检测驱动电流相对较大(大于1mA)，在实际应用中，遇到电源负载是小功率非电阻性负载时，当熔丝熔断后，光耦不能正常饱和导通，这就导致无法准确检测熔丝的通断状态。

发明内容

本发明的目的就是提出一种能够准确检测熔丝通断状态的且能够同时兼容-48和+24V电源系统的熔丝检测装置。

一种电源系统直流熔丝检测装置，包括输入限流电阻R1，上拉电阻R2，开关K，稳压管VD和一个小信号放大器；所述输入限流电阻R1的一端与电源熔丝输出端相连，另一端连接开关K的一端与稳压管VD的阴极；开关K的另一端与正电源V1之间串连上拉电阻R2，小信号放大器的供电电源为V2，其发射极连接被测电源的参考地，其输入端与稳压管VD的阳极连接，小信号放大器的输出端为本装置的信号输出端；其中所述正电源V1和V2是共参考地的同一或不同的电源；V1的值大于稳压管VD的稳压值Ud；所述电阻R1和R2的取值条件必须满足： $R1<\frac{40-(\mathrm{Ud}+\mathrm{Us})}{\mathrm{Is}},$ $R2<\frac{V1-(\mathrm{Ud}+\mathrm{Us})}{\mathrm{Is}},$ 以及 $\frac{V1-\mathrm{Ud}}{20+\mathrm{Ud}}<\frac{R2}{R1}<\frac{V1-(\mathrm{Ud}+\mathrm{Us})}{\mathrm{Ud}+\mathrm{Us}};$ 其中Us为小信号放大器的饱和输入电压，Is为其饱和输入电流；当检测-48V电源系统时，开关K断开，熔丝接在电源的负极，检测装置以电源的-48V汇流排端为参考地；当熔丝正常时，熔丝输出端电压与参考地同电位，稳压管VD截止，小信号放大器无输入驱动信号，处于截止状态；当电源熔丝熔断时，熔丝输出端电压被负载拉到+48V端，正电压通过电阻R1使稳压管VD导通，驱动后面的放大电路饱和导通，在小信号放大器的输出端产生电平的改变；当检测+24V电源系统时，开关K闭合，熔丝接在电源的正极，检测装置以+24V汇流排端为参考地，当熔丝正常时，熔丝输出端电压与参考地同电位，由上拉电阻R2提供上拉电源使稳压管VD导通，驱动后面的放大电路饱和导通；当电源熔丝熔断，熔丝输出端电压被负载拉到-24V端，负电压通过电阻R1拉低稳压管VD阴极的电压，使稳压管VD截止，小信号放大器无输入驱动信号，处于截止状态，小信号放大器的输出端产生电平的改变。

本发明提出的装置与现有技术中通过光耦检测熔丝故障的装置比较，只需通过断开或闭合开关K即可应用于+24V电源系统和-48V电源系统中，提高了兼容性，降低了成本。在检测精度上，现有技术采用光耦检测，导通需要一定的电流，一般1mA以上，这样导致某些轻负载不能准确判断，而本发明提出的装置可以做到动作输入电流非常小，为uA级，可更准确及时作出判断，同时输入判断电压有9-10V，抗干扰能力较强。

附图说明

图1是现有技术中熔丝检测装置的原理图；

图2是本发明提出的熔丝检测装置的原理图；

图3是本发明的一个优选实施例的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

图1已经在背景技术中进行过说明。

图2是本发明提出的熔丝检测装置的原理图。如图2所示，本发明提出的熔丝检测装置包括输入限流电阻R1，上拉电阻R2，开关K，稳压管VD和一个小信号放大器；这里的开关K既可以采用继电器开关也可以采用电子开关。所述输入限流电阻R1的一端与电源熔丝输出端相连(设为A点)，提供熔丝检测电路输入信号，另一端连接开关K的一端与稳压管VD的阴极(设为C点)；开关K的另一端与正电源V1之间串连上拉电阻R2，小信号放大器的供电电源为V2，其发射极连接被测电源的参考地，其输入端与稳压管VD的阳极连接，小信号放大器的输出端为本装置的信号输出端(设为B点)，提供监控数据采集信号。输入信号是熔丝输出接口的电压信号，在-48V电源系统中，电压范围为：0V～60V；在+24V电源系统中，电压范围为：0V～30V。

当本装置用于检测-48V电源系统时，开关K断开，熔丝接在电源的负极，检测装置以电源的-48V汇流排端为参考地；当熔丝正常时，熔丝输出端电压与参考地同电位，稳压管VD截止，小信号放大器无输入驱动信号，处于截止状态；当电源熔丝熔断时，熔丝输出端电压被负载拉到+48V端，正电压通过电阻R1使稳压管VD导通，驱动后面的放大电路饱和导通，在小信号放大器的输出端产生电平的改变；当用于检测+24V电源系统时，开关K闭合，熔丝接在电源的正极，检测装置以+24V汇流排端为参考地，当熔丝正常时，熔丝输出端电压与参考地同电位，由上拉电阻R2提供上拉电源使稳压管VD导通，驱动后面的放大电路饱和导通；当电源熔丝熔断，熔丝输出端电压被负载拉到-24V端，负电压通过电阻R1拉低稳压管VD阴极的电压，使稳压管VD截止，小信号放大器无输入驱动信号，处于截止状态，小信号放大器的输出端产生电平的改变。

按照以上工作原理，电路器件参数的选择要注意两个关键参数：C点电压；放大器截止和饱和的驱动电流。为此，电路参数的选取须满足以下要求：

(1)V1和V2可以是同一电源也可是不同的电源，但必须共参考地。

(2)V1必须大于VD的稳压值，保证在+24V电源系统中熔丝正常时，V1通过R2使VD导通，驱动放大器饱和导通。

(3)R1、R2的选取原则是在+24V电源系统中，电源熔丝正常时，保证C点电压大于VD稳压电压，并能驱动放大器饱和导通；电源熔丝熔断时，保证C点电压小于VD稳压电压，使放大器截止。在-48V系统中，R1的取值在熔丝熔断时要能使放大器饱和导通。

(4)按照上面的原则，设定稳压管VD的稳压值为Ud；放大器的饱和输入电压为Us，饱和输入电流为Is；一般-48V电源最低正常工作电压为-40V，+24V电源正常工作电压为+20V，这样就可以得到R1、R2的选取计算公式为：

$R1<\frac{40-(\mathrm{Ud}+\mathrm{Us})}{\mathrm{Is}}$

$R2<\frac{V1-(\mathrm{Ud}+\mathrm{Us})}{\mathrm{Is}}$

$\frac{V1-\mathrm{Ud}}{20+\mathrm{Ud}}<\frac{R2}{R1}<\frac{V1-(\mathrm{Ud}+\mathrm{Us})}{\mathrm{Ud}+\mathrm{Us}}$

下面结合具体的实施例来说明本发明提出的装置的具体实现方案。图3是本发明的一个优选实施例的原理图，结合图3，虚线左侧为本专利发明电路，右侧为常用的数据采集电路，采用8位数据总线输出；A点连接电源熔丝输出端，提供熔丝检测电路输入信号；B点为信号输出端，提供监控数据采集信号。输入信号是熔丝输出接口的电压信号，在-48V电源系统中，电压范围为：0V～60V；在+24V电源系统中，电压范围为：0V～-30V，输出信号为TTL兼容电平信号。一个TD62083和一个74HC245配合，可检测8路负载熔丝。

电路关键器件为TD62083(ULN2803与其兼容)，为8路达林顿管阵列驱动器。一个电阻(R3)与TD62083的一路达林顿管通道组成一个放大器，8个电阻可与TD62083的8路达林顿管阵列组成8个放大器。也可用普通三极管组合替换TD62083。

TD62083的输入承受电流大，为25mA，而截止电流小，为65uA。按照其典型工作电流1mA左右计算，设计电路中的输入电阻选择51K，同时为提高抗干扰能力通道中串连一个5.1V的稳压二极管1N4733和并联一个0.1u滤波电容，这样在-48V系统中，按照输入电流大于65uA后TD62083导通计算，当电路输入电压大于(51×10³)×(65×10^-6)+5.1V+1.5V≈10V时(实测值为10.3V)，TD62083输出由截止变为导通。

在+24V系统中，由于参考地为+24V，需额外提供上拉参考电源，这里采用+12V，上拉电阻20K，同上原理计算，当电路输入电压低于9V左右，TD62083输出由导通变为截止。

按照以上设计原理，在-48V系统中，把电路中的上拉电阻断开，当负载熔丝两端出现10V左右的电压差时，TD62083输出由高电平变为低电平，后级数据采集系统可判断为熔丝断。

在+24V系统中，把电路中的上拉电阻接通，当负载熔丝两端出现9V左右的电压差时，TD62083输出由低电平变为高电平，后级数据采集系统可判断为熔丝断。

对比发现，在检测精度上，现有技术采用光耦检测，导通需要一定的电流，一般需要1mA以上，这样就导致某些小负载无法准确判断，而TD62083动作输入电流非常小，为65uA，可更准确及时作出判断，同时输入判断电压有9-10V，抗干扰能力也比较强。

Claims (6)

1、一种电源系统直流熔丝检测装置，包括输入限流电阻R1，上拉电阻R2，开关K，稳压管VD和一个小信号放大器；所述输入限流电阻R1的一端与电源熔丝输出端相连，另一端连接开关K的一端与稳压管VD的阴极；开关K的另一端与正电源V1之间串连上拉电阻R2，小信号放大器的供电电源为V2，其发射极连接被测电源的参考地，其输入端与稳压管VD的阳极连接，小信号放大器的输出端为本装置的信号输出端；其中所述正电源V1和V2是共参考地的同一或不同的电源；V1的值大于稳压管VD的稳压值Ud；所述电阻R1和R2的取值条件必须满足： $R1<\frac{40-(\mathrm{Ud}+\mathrm{Us})}{\mathrm{Is}},$ $R2<\frac{V1-(\mathrm{Ud}+\mathrm{Us})}{\mathrm{Is}},$ 以及 $\frac{V1-\mathrm{Ud}}{20+\mathrm{Ud}}<\frac{R2}{R1}<\frac{V1-(\mathrm{Ud}+\mathrm{Us})}{\mathrm{Ud}+\mathrm{Us}};$ 其中Us为小信号放大器的饱和输入电压，Is为其饱和输入电流；当检测-48V电源系统时，开关K断开，熔丝接在电源的负极，检测装置以电源的-48V汇流排端为参考地；当熔丝正常时，熔丝输出端电压与参考地同电位，稳压管VD截止，小信号放大器无输入驱动信号，处于截止状态；当电源熔丝熔断时，熔丝输出端电压被负载拉到+48V端，正电压通过电阻R1使稳压管VD导通，驱动后面的放大电路饱和导通，在小信号放大器的输出端产生电平的改变；当检测+24V电源系统时，开关K闭合，熔丝接在电源的正极，检测装置以+24V汇流排端为参考地，当熔丝正常时，熔丝输出端电压与参考地同电位，由上拉电阻R2提供上拉电源使稳压管VD导通，驱动后面的放大电路饱和导通；当电源熔丝熔断，熔丝输出端电压被负载拉到-24V端，负电压通过电阻R1拉低稳压管VD阴极的电压，使稳压管VD截止，小信号放大器无输入驱动信号，处于截止状态，小信号放大器的输出端产生电平的改变。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述开关K为继电器开关。

3、根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述开关K为电子开关。

4、根据权利要求1或2或3所述的装置，其特征在于所述装置还包括两个分别连接在小信号放大器输入端和输出端与参考地之间的滤波电容。

5、根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述稳压管VD采用5.1V的稳压二极管1N4733。

6、根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述小信号放大器可以由一个电阻与TD62083的一路达林顿管通道组成。

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