CN1991396B - 电压检测装置 - Google Patents

Abstract

一种电压检测装置，用以检测一通用串行总线的接口电压，该电压检测装置包括分别与该接口电压相连接的第一及第二控制电路，第一控制电路包括第一检测电路及第一驱动电路，第二控制电路包括第二检测电路及第二驱动电路，第一驱动电路包括第一至第四三极管及第一二极管，第二驱动电路包括第五至第七三极管及第二二极管，当接口电压低于正常工作电压的最低值时，第一检测电路控制第一三极管导通，第二三极管截止，第三、第四三极管及第一二极管导通以驱动一第一电压指示装置，当接口电压高于正常工作电压的最高值时，第二检测电路控制第五三极管截止，第六、第七三极管及第二二极管导通以驱动一第二电压指示装置。

Description

电压检测装置

【技术领域】

本发明是关于一种电压检测装置，特别是一种用于检测电脑通用串行总线(USB)接口电压的检测装置。

【背景技术】

在当今信息时代，电脑的普及率与日俱增，而电脑相关的周边设备更是枚不胜数，尤其对多媒体工作者或玩游戏的人而言，一台电脑主机或集线器可能插满了多项的周边设备，而当周边设备数量多时，易引起USB接口电压不稳定，如果USB接口电压偏高则易造成USB设备损坏，偏低会造成USB设备无法正常使用。

【发明内容】

鉴于以上所述，有必要提供了一种能实时检测USB接口电压的检测装置。

一种电压检测装置，用以检测一通用串行总线的接口电压，其特征在于：该电压检测装置包括分别与该接口电压相连接的一第一控制电路及一第二控制电路，该第一控制电路包括一第一检测电路及一与该第一检测电路相连的第一驱动电路，该第二控制电路包括一第二检测电路及一与该第二检测电路相连的第二驱动电路，该第一驱动电路由该第一检测电路的输出控制，该第二驱动电路由该第二检测电路的输出控制，该第一驱动电路包括一第一三极管、一第二三极管、一第三三极管、一第四三极管及一第一二极管，该第一三极管的基极通过一电阻连接该第一检测电路的输出；该第二三极管的基极连接该第一三极管的集电极；该第三三极管的基极通过一电阻连接该第二三极管的集电极；该第四三极管的基极通过一电阻连接该第三三极管的集电极，同时通过一电阻连接接口电压，该第四三极管的集电极通过一电阻连接该第一二极管的阳极，同时通过一电阻连接该第三三极管的基极，该第一二极管的阴极连接一第一电压指示装置的阳极，该第一电压指示装置的阴极接地，该第四三极管的发射极连接该接口电压；该第二驱动电路包括一第五三极管、一第六三极管、一第七三极管及一第二二极管，该第五三极管的基极通过一电阻连接该第二检测电路的输出；该第六三极管的基极通过一电阻连接该第五三极管的集电极；该第七三极管的基极通过一电阻连接该第六三极管的集电极，同时通过一电阻连接该接口电压，该第七三极管的集电极通过一电阻连接该第二二极管的阳极，同时通过一电阻连接该第六三极管的基极，该第二二极管的阴极连接一第二电压指示装置的阳极，该第二电压指示装置的阴极接地，该第七三极管的发射极接该接口电压；该第一、第二、第三、第五及第六三极管的发射极均接地，该第一、第二及第五三极管的集电极分别通过一电阻连接该接口电压；当该接口电压低于正常工作电压的最低值时，该第一检测电路控制该第一三极管导通，该第二三极管截止，该第三三极管导通，该第四三极管导通，该第一二极管导通，进而驱动该第一电压指示装置；当该接口电压高于正常工作电压的最高值时，该第二检测电路控制该第五三极管截止，该第六三极管导通，该第七三极管导通，该第二二极管导通，进而驱动该第二电压指示装置。

该电压检测装置可以根据USB接口电压低于正常工作电压、高于正常工作电压两种状态分别以两个电压指示装置来指示，提醒电脑使用者在USB接口电压正常的情况下使用USB设备。

【附图说明】

图1是本发明电压检测装置的较佳实施方式的系统方框图。

图2是本发明电压检测装置的较佳实施方式的电路图。

【具体实施方式】

请参考图1，本发明电压检测装置的较佳实施方式是用来检测一通用串行总线(USB)的接口电压Vcc的工作状态，该接口电压Vcc的正常工作范围为4.75V≤Vcc＜5.25V。该电压检测装置包括一第一控制电路100，一第二控制电路200、一由该第一控制电路100及该第二控制电路200的输出共同控制的第三控制电路300。当Vcc＜4.75V时，该第一控制电路100驱动一低电压指示装置；当Vcc＞5.25V时，该第二控制电路200驱动一高电压指示装置；当4.75V≤Vcc＜5.25V时，该第三控制电路300驱动一正常电压指示装置。

本发明电压检测装置较佳实施方式所选用的该低电压指示装置、高电压指示装置及正常电压指示装置分别为一发光二极管LED1、一发光二极管LED2及一发光二极管LED3，除可选用发光二极管外，依据本发明的原理，也可选用蜂鸣器等具指示功能的器件。

该第一控制电路100包括一第一检测电路110及一第一驱动电路120。该第一检测电路110包括一电阻R1、一电阻R2和一可调精密齐纳并联稳压器U1，其中该电阻R1与该电阻R2串联组成一分压电路，该电阻R1一端接该被测电压Vcc，该电阻R2一端接地。该可调精密齐纳并联稳压器U1具有一参考端1、一阴极2与一阳极3，其参考端1接在该电阻R1与该电阻R2的共接点，其阳极3接地。该第一驱动电路120包括包括一电阻R3、一电阻R4、一电阻R5、一电阻R6、一电阻R7、一电阻R8、一电阻R9、一电阻R10、一电阻R11、一电阻R24、一电阻R25、一NPN型三极管Q1、一NPN型三极管Q2、一NPN型三极管Q3、一PNP型三极管Q4及一二极管D1。该电阻R3的一端接该被测电压Vcc，另一端接该电阻R24与该可调精密齐纳并联稳压器U1阴极2的共接点。该电阻R24的另一端与该三极管Q1的基极相连。该三极管Q1的基极还通过该电阻R25接地，其集电极通过该电阻R4与该被测电压Vcc相连，其发射极接地。该三极管Q2的基极接到该三极管Q1的集电极，其集电极通过该电阻R5与该被测电压Vcc连接，其发射极接地。该三极管Q3的基极通过该电阻R7接到该三极管Q2的集电极，同时通过该电阻R9接地，同时顺次通过该电阻R8、该电阻R6、该二极管D1和该发光二极管LED1接地，同时通过一复位开关SW1接地。该三极管Q3的集电极通过该电阻R11接到该三极管Q4的基极，其发射极接地。该三极管Q4的基极通过该电阻R10接到该被测电压Vcc，其集电极接到该电阻R6与该电阻R8的共接点，其发射极接该被测电压Vcc。

该第二控制电路200包括一第二检测电路210及一第二驱动电路220.该第二检测电路210包括一电阻R14、一电阻R15和一可调精密齐纳并联稳压器U2，其中该电阻R14与该电阻R15串联组成一分压电路，该电阻R14一端接该被测电压Vcc，该电阻R15一端接地.该可调精密齐纳并联稳压器U2具有一参考端1、一阴极2与一阳极3，其参考端1接到该电阻R14与该电阻R15的共接点，其阳极3接地.该第二驱动电路220包括一电阻R16、一电阻R17、一电阻R18、一电阻R19、一电阻R20、一电阻R21、一电阻R22、一电阻R23、一电阻R26、一电阻R27、一NPN型三极管Q5、一NPN型三极管Q6、一PNP型三极管Q7及一二极管D2.该电阻R16的一端接该被测电压Vcc，其另一端接在该电阻R26与该可调精密齐纳并联稳压器U2阴极2的共接点.该电阻R26的另一端与该三极管Q5的基极相连.该三极管Q5的基极还通过该电阻R27接地，其集电极通过该电阻R17与该被测电压Vcc相连，其发射极接地.该三极管Q6的基极通过该电阻R18接到该三极管Q5的集电极，同时通过该电阻R20接地，同时顺次通过该电阻R21、该电阻R19、该二极管D2和该发光二极管LED2接地，同时通过一复位开关SW2接地.该三极管Q6的集电极通过该电阻R23接到该三极管Q7的基极，其发射极接地.该三极管Q7的基极通过该电阻R22接到该被测电压Vcc，其集电极接到该电阻R19与该电阻R21的共接点，其发射极接该被测电压Vcc.

该第三控制电路300包括一场效应管V1及一场效应管V2。该场效应管V1的栅极接该第一控制电路100中的第一驱动电路120中的三极管Q3的集电极，其漏极接该发光二极管LED3的阴极，其源极接地。该场效应管V2的栅极接该第二控制电路200中的第二驱动电路220中的三极管Q7的集电极，其漏极接该发光二极管LED3的阳极，其源极接地。

该发光二极管LED3阳极通过一电阻12接该被测电压Vcc，其阴极通过一电阻13接该被测电压Vcc。

该第一检测电路110中的电阻R1与电阻R2的阻值由以下条件确定：当该被测电压Vcc等于4.75V时，该被测电压Vcc经电阻R1与电阻R2组成的分压电路分压后，加在电阻R2上的电压等于该可调精密齐纳并联稳压器U1的参考电压2.5V。

该第二检测电路210中的电阻R14与电阻R15的阻值由以下条件确定：当该被测电压Vcc等于5.25V时，该被测电压Vcc经电阻R14与电阻R15组成的分压电路分压后，加在电阻R15上的电压等于该可调精密齐纳并联稳压器U2的参考电压2.5V。

该电压检测装置较佳实施方式的工作过程如下所述：

当Vcc＜4.75V时，该被测电压Vcc经第一检测电路110中电阻R1与电阻R2组成的分压电路分压后，加在该电阻R2上的电压小于该可调精密齐纳并联稳压器U1参考端的参考电压，则该可调精密齐纳并联稳压器U1截止、该三极管Q1导通、该三极管Q2截止、该三极管Q3导通、该三极管Q4导通，该三极管Q4导通则电流顺次通过该三极管Q4、该电阻R6、该二极管D1、该发光二极管LED1，该发光二极管LED1导通则指示该被测电压Vcc＜4.75V，该发光二极管LED1、该二极管D1导通后，由于无门槛电压阻碍，则由该电阻R5、该电阻R7、该电阻R8、该电阻R6、该二极管D1、该发光二极管LED1组成的一保持电路导通，此时即使该三极管Q4截止仍不影响该发光二极管LED1的导通状态。由于该三极管Q3导通则其集电极为低电势，即该场效应管V1的栅极为低电势，所以该场效应管V1截止。

该发光二极管LED1导通后，该复位开关SW1接通可将该发光二极管LED1短路，该发光二极管LED1短路后，由于该发光二极管LED1、该二极管D1门槛电压的作用，由该电阻R5、该电阻R7、该电阻R8、该电阻R6、该二极管D1、该发光二极管LED1组成的电路不再导通，该发光二极管LED 1重新根据当前电路状态进行显示。

当Vcc＜4.75V时，该被测电压Vcc经第二检测电路210中电阻R14与电阻R15组成的分压电路分压后，加在该电阻R15上的电压小于该可调精密齐纳并联稳压器U2的参考端电压，则该可调精密齐纳并联稳压器U2截止、该三极管Q5导通、该三极管Q6截止、该三极管Q7截止，该三极管Q7截止则由该三极管Q7、该电阻R19、该二极管D2、该发光二极管LED2组成的回路不导通，则该发光二极管LED2不导通，同时由于该三极管Q7截止，即该场效应管V2的栅极为低电势，所以该场效应管V2截止.

当Vcc＜4.75V时，对该第三控制电路300与该发光二极管LED3：由该场效应管V1截止得出该发光二极管LED3截止。

当Vcc≥5.25V时，该被测电压Vcc经该第一检测电路110中电阻R1与电阻R2组成的分压电路分压后，加在该电阻R2上的电压大于该可调精密齐纳并联稳压器U1的参考电压，则该可调精密齐纳并联稳压器U1导通、该三极管Q1截止、该三极管Q2导通、该三极管Q3截止、该三极管Q4截止，该三极管Q4截止则由该三极管Q4、该电阻R6、该二极管D1、该发光二极管LED1组成的电路不导通，则该发光二极管LED1不导通，同时由该三极管Q3截止，其集电极为高电势，即该场效应管V1的栅极为高电势，所以该场效应管V1导通。

当Vcc≥5.25V时，该被测电压Vcc经该第二检测电路210中电阻R14与电阻R15组成的分压电路分压后，加在该电阻R15上的电压大于或等于该可调精密齐纳并联稳压器U2的参考电压，则该可调精密齐纳并联稳压器U2导通、该三极管Q5截止、该三极管Q6导通、该三极管Q7导通，该三极管Q7导通则由该三极管Q7、该电阻R19、该二极管D2、该发光二极管LED2组成的回路导通，该发光二极管LED2导通发光指示该接口电压Vcc≥5.25V，该二极管D2、该发光二极管LED2导通后，由于无门槛电压阻碍，则由该电阻R17、该电阻R18、该电阻R21、该电阻R19、该二极管D2、该发光二极管LED2组成的一保持电路导通，此时即使该三极管Q7截止仍不影响该发光二极管LED2的导通状态。由于该三极管Q7导通则其集电极为高电势，即该场效应管V2的栅极为高电势，所以该场效应管V2导通。

该发光二极管LED2导通后，该复位开关SW2接通可将该发光二极管LED2短路，该发光二极管LED2短路后，由于该发光二极管LED2、该二极管D2门槛电压的作用，由该电阻R17、该电阻R18、该电阻R21、该电阻R19、该二极管D2、该发光二极管LED2组成的电路不再导通，该发光二极管LED 2重新根据当前电路状态进行显示。

当Vcc≥5.25V时，对第三控制电路300与发光二极管LED3：由于该场效应管V2导通，所以该发光二极管LED3被短路不会导通。

当4.75V≤Vcc＜5.25V时，该被测电压Vcc经该第一检测电路110中电阻R1与电阻R2组成的分压电路分压后，加在该电阻R2上的电压大于或等于该可调精密齐纳并联稳压器U1的参考电压，所以该发光二极管LED1截止、该第三控制电路300中的该场效应管V1导通。

当4.75V≤Vcc＜5.25V时，该被测电压Vcc经该第二检测电路210中电阻R14与电阻R15组成的分压电路分压后，加在该电阻R15上的电压小于该可调精密齐纳并联稳压器U2的参考电压，所以该发光二极管LED2截止、该第三控制电路300中的该场效应管V2截止；

当4.75V≤Vcc＜5.25V时，对该第三控制电路300与该发光二极管LED3：由于该场效应管V1导通、该场效应管V2截止则由该电阻R12、该发光二极管LED3、该场效应管V1组成的电路导通，该发光二极管LED3导通发光指示该接口电压Vcc处于正常工作电压范围内，以提醒用户可以使用USB设备.

Claims (10)

1.一种电压检测装置，用以检测一通用串行总线的接口电压，其特征在于：该电压检测装置包括分别与该接口电压相连接的一第一控制电路及一第二控制电路，该第一控制电路包括一第一检测电路及一与该第一检测电路相连的第一驱动电路，该第二控制电路包括一第二检测电路及一与该第二检测电路相连的第二驱动电路，该第一驱动电路由该第一检测电路的输出控制，该第二驱动电路由该第二检测电路的输出控制，该第一驱动电路包括一第一三极管、一第二三极管、一第三三极管、一第四三极管及一第一二极管，该第一三极管的基极通过一电阻连接该第一检测电路的输出；该第二三极管的基极连接该第一三极管的集电极；该第三三极管的基极通过一电阻连接该第二三极管的集电极；该第四三极管的基极通过一电阻连接该第三三极管的集电极，同时通过一电阻连接接口电压，该第四三极管的集电极通过一电阻连接该第一二极管的阳极，同时通过一电阻连接该第三三极管的基极，该第一二极管的阴极连接一第一电压指示装置的阳极，该第一电压指示装置的阴极接地，该第四三极管的发射极连接该接口电压；该第二驱动电路包括一第五三极管、一第六三极管、一第七三极管及一第二二极管，该第五三极管的基极通过一电阻连接该第二检测电路的输出；该第六三极管的基极通过一电阻连接该第五三极管的集电极；该第七三极管的基极通过一电阻连接该第六三极管的集电极，同时通过一电阻连接该接口电压，该第七三极管的集电极通过一电阻连接该第二二极管的阳极，同时通过一电阻连接该第六三极管的基极，该第二二极管的阴极连接一第二电压指示装置的阳极，该第二电压指示装置的阴极接地，该第七三极管的发射极接该接口电压；该第一、第二、第三、第五及第六三极管的发射极均接地，该第一、第二及第五三极管的集电极分别通过一电阻连接该接口电压；当该接口电压低于正常工作电压的最低值时，该第一检测电路控制该第一三极管导通，该第二三极管截止，该第三三极管导通，该第四三极管导通，该第一二极管导通，进而驱动该第一电压指示装置；当该接口电压高于正常工作电压的最高值时，该第二检测电路控制该第五三极管截止，该第六三极管导通，该第七三极管导通，该第二二极管导通，进而驱动该第二电压指示装置。

2.如权利要求1所述的电压检测装置，其特征在于：该电压检测装置还包括一第三控制电路，该第三控制电路包括一由该第一控制电路的第一控制信号控制的一第一场效应管及一由该第二控制电路的第二控制信号控制的一第二场效应管；当该接口电压处于正常工作电压的最低值与最高值之间时，该第一控制信号控制该第一场效应管导通，且该第二控制信号控制该第二场效应管截止，以驱动一第三电压指示装置。

3.如权利要求2所述的电压检测装置，其特征在于：该第一检测电路包括一第一电阻、一第二电阻及一第一稳压二极管，该第一电阻与第二电阻串联在该接口电压与地之间，该第二检测电路包括一第三电阻、一第四电阻及一第二稳压二极管，该第三电阻与第四电阻串联在该接口电压与地之间。

4.如权利要求3所述的电压检测装置，其特征在于：该第一、第二稳压二极管均是可调精密齐纳二极管，其均具有一参考端、一阳极及一阴极，该第一稳压二极管的参考端接在该第一电阻与该第二电阻的共接点，阴极作为该第一检测电路的输出，与该第一驱动电路相连接，阳极接地，该第二稳压二极管的参考端接在该第三电阻与该第四电阻的共接点，阴极作为该第二检测电路的输出，与该第二驱动电路相连接，阳极接地。

5.如权利要求4所述的电压检测装置，其特征在于：该第一、第三、第五及第六三极管的基极分别通过一电阻接地.

6.如权利要求5所述的电压检测装置，其特征在于：该第三三极管的基极通过一第一复位开关接地；当第一电压指示装置已导通时，该第一复位开关接通后可以将该第一电压指示装置短路，电路重新根据当前状态进行指示。

7.如权利要求5所述的电压检测装置，其特征在于：该第三三极管的集电极输出该第一控制信号到该第一场效应管的栅极，该第一场效应管的源极接地，该第一场效应管的漏极接该第三电压指示装置的阴极。

8.如权利要求5所述的电压检测装置，其特征在于：该第六三极管的基极通过一第二复位开关接地；当第二电压指示装置已导通时，该第二复位开关接通后可以将该第二电压指示装置短路，电路重新根据当前状态进行指示。

9.如权利要求5所述的电压检测装置，其特征在于：该第七三极管的集电极输出该第二控制信号到该第二场效应管的栅极，该第二场效应管的源极接地，该第二场效应管的漏极接该第三电压指示装置的阳极，并通过一电阻接该接口电压。

10.如权利要求2至9任一项所述的电压检测装置，其特征在于：该第一电压指示装置、第二电压指示装置及第三电压指示装置为发光二极管、蜂鸣器或它们的组合。

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