CN203275595U

CN203275595U - 一种开关状态检测电路

Info

Publication number: CN203275595U
Application number: CN 201320194859
Authority: CN
Inventors: 张凤准; 夏泉波
Original assignee: Shenzhen Hopewind Electric Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Hopewind Electric Co Ltd
Priority date: 2013-04-17
Filing date: 2013-04-17
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2023-04-17

Abstract

本实用新型公开了一种开关状态检测电路，包括依次连接的电源振荡电路、电源功率电路、隔离电路和依次连接的信号检测电路、整流电路、滤波电路、比较电路和显示电路，信号检测电路的输入连接电源功率电路的输出，隔离电路的输出连接被测开关电路，显示电路用于显示被侧开关的通断状态。本实用新型开关状态检测电路仅需要一个电源，降低了检测电路的电缆布局难度，检测设备体积小、制造成本低，提高了市场竞争力；结构简单，容易实施。

Description

一种开关状态检测电路

技术领域

本实用新型涉及一种对开关的闭合或通断状态进行检测的电路。

背景技术

在电力电子设备中，常常需要检测开关的通断状态。例如，在电力电子设备中，常使用很多功率电磁元件，为了保证功率电磁元件的工作温度不超出允许工作温度，变压器或电抗器线包内部需要埋温度开关来检测功率电磁元件温度是否超过了安全工作区。由于温度开关和电磁元件线包之间存在寄生电容，在电磁元件工作时，温度开关就会通过这个寄生电容感应出高压，耦合电容越大，电磁元件的绕组电压变化的频率越高，电容阻抗越小，感应电压也就越高。当这个感应电压很高的时候会影响温度开关状态的检测结果，甚至损坏检测设备。因此，检测开关的通断状态成为必要。

如图1所示，现有常用的开关状态检测技术一般是通过把被测开关K1串联在电源中，通过检测开关电压的高低（检测A点电压）来判断开关是处于闭合状态或断开状态。该方式由于检测电路与被测开关没有隔离，开关上感应的差模及共模干扰会直接影响到检测的采样结果，甚至会因为感应的高压损坏检测设备。

为此，出现了隔离式开关状态检测方法。如图2所示，该检测方法使用两个完全隔离的电源，其中一个电源串联被侧开关K1及一个光耦U1的输入端，另一个电源连接光耦U1的输出端，通过检测光耦U1输出端电压的高低（检测B点电压）来判断被测开关K1是处于闭合状态或断开状态。

现有的隔离法检测开关状态存在如下缺陷：该方法须使用两个完全隔离的电源，这使得检测电路不仅增加了电缆布局的难度，检测设备体积增大，同时也提高了检测装置制造成本，降低了产品的市场竞争力。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种开关状态检测电路，克服现有隔离检测法的检测电路存在的须使用两个隔离电源所带来的缺陷。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种开关状态检测电路，其特征在于，包括依次连接的电源振荡电路、电源功率电路、隔离电路和依次连接的信号检测电路、整流电路、滤波电路、比较电路和显示电路；所述信号检测电路的输入连接所述电源功率电路的输出，所述隔离电路的输出连接被测开关电路，所述显示电路用于显示被侧开关的通断状态。

在本实用新型的开关状态检测电路中，所述的电源功率电路为单相全桥拓扑结构或双管正激拓扑结构。

在本实用新型的开关状态检测电路中，所述电源功率电路中的功率元件为三极管、MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化层-半导体-场效晶体管）或IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor绝缘栅双极型晶体管）。

在本实用新型的开关状态检测电路中，包括干节点输出电路，所述干节点输出电路的输入连接所述比较电路的输出。

在本实用新型的开关状态检测电路中，所述隔离电路为变压器。

实施本实用新型的开关状态检测电路，与现有技术比较，其有益效果是：

1．检测电路仅需要一个电源，降低了检测电路的电缆布局难度，检测设备体积小、制造成本低，提高了市场竞争力；

2．结构简单，容易实施。

附图说明

图1是现有常用的开关状态检测电路的电路图。

图2是现有隔离式检查法开关状态检测电路的电路图。

图3是本实用新型开关状态检测电路一种实施例的原理结构图。

图4是本实用新型开关状态检测电路一种实施例的电路图。

图5是本实用新型开关状态检测电路中电源振荡电路一种实施方式的电路图。

图6是本实用新型开关状态检测电路中电源功率电路一种实施方式的电路图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

如图3所示，本实用新型的开关状态检测电路包括依次连接的电源振荡电路110、电源功率电路120、隔离电路130和依次连接的信号检测电路140、整流电路150、滤波电路160、比较电路170和显示电路180，信号检测电路140的输入连接电源功率电路120的输出，隔离电路130的输出连接被测开关电路100。显示电路180用于显示被侧开关电路100中的被侧开关的通断状态。

为了便于显示被测开关的状态，设置干节点输出电路200，比较电路170的输出连接干节点输出电路200的输入。干节点输出电路200用于连接被侧开关100通断状态的其他设备。

上述电源振荡电路110、电源功率电路120、隔离电路130、信号检测电路140、整流电路150、滤波电路160、比较电路170、显示电路180和干节点输出电路200均为现有技术或在现有技术基础上改进的电路，改进后电路的基本功能不变。

如图4所示是本实用新型的一个具体实施例。其中：

检测开关电路100包含电阻R6及待检测开关SW1，电阻R6和待检测开关SW1的串联后连接隔离变压器（即隔离电路130）的输出端。

电源振荡电路110包含反向器U1A、U1B、U1C、U1D，电阻R1、R2、R3、R4，电容C2，反向器U1A的输入端和电阻R1的1脚相连，输出端分别和反向器U1B的输入端及电阻R2的1脚相连。电阻R2的2脚分别和电阻R1的2脚及电容C2的1脚相连接。反向器U1B的输出分别和反向器U1C的输入端及电容C2的2脚相连接，反向器U1C的输出端分别和反向器U1D的输入端及电阻R4的1脚相连接，反向器U1D的输出端和电阻R3的1脚相连接。电阻R3、R4的2脚分别连接电源功率电路的驱动端。

在其他实施例中，如图5所示，电源振荡电路110也可以由专用PWM（Pulse Width Modulation脉宽调制）控制芯片构成，PWM控制芯片包括但不限于UC2525、UCC2808。

电源功率电路120包括三极管Q1、Q2、Q3、Q4，电容C1，C3，电容C1的1脚连接直流电源VCC及Q1的C极和Q2的C极，Q1的B极分别和Q3的B极及电源振荡电路的电阻R3的2脚相连，Q2的B极分别和Q4的B极及电源振荡电路的电阻R4的2脚相连，Q1的B极分别和Q3的B极及电源振荡电路的电阻R3的2脚相连，Q1的E极分别和Q3的E极及隔离电路中变压器的1脚相连，Q2的E极分别和Q4的E极及电容C3的1脚相连，三极管Q3的C极和Q4的C极相连后再连接功率检测电路中R5的1脚。电容C3的2脚连接隔离电路中变压器T1的2脚。

在其他实施例中，如图6所示，电源功率电路120的结构也可以是双管正激拓扑，电源功率电路120的拓扑结构还可以是单端正激、单端反激结构，所述电源功率电路中的功率元件包括但不限于三极管、MOSFET、IGBT。

隔离电路130中包括变压器T1，T1的9脚和负载电阻R6的2脚相连，T1的6脚和待检测开关的1脚相连。

信号检测电路140中包括电阻R5，R5的1脚分别连接电源功率电路120中Q3、Q4的C极及整流电路150中二极管D1的2脚，R5的2脚接地。

整流电路150包括二极管D1，D1的阳极连接信号检测电路140中R5的1脚，D1的阴极连接滤波电路中电阻R7的1脚。

滤波电路160中包括电阻R7及电容C8，电阻R7的1脚和整流电路150中D1的阴极连接，电阻R7的2脚分别和电容C8的1脚及比较电路中Q5的B极相连接，电容C8的2脚接地。

比较电路170中包括三极管Q5，Q5的B极接滤波电路160中的R7的2脚及C8的1脚，Q5的E极接地，Q5的C极接显示电路180中D3的阴极及干结点输出电路200中继电器K2的2脚。

显示电路180包括限流电阻R9、R10，发光二极管D3、D4。电阻R10的1脚连接干结点输出电路200中继电器K2的1脚、二极管D2的阴极及电阻R8的1脚。电阻R10的2脚连接发光二极管D3的阳极，发光二极管D3的阴极分别连接比较电路170中Q5的C极、干结点输出电路200中继电器K2的2脚、D2的阳极以及显示电路180中电阻R9的1脚。电阻R9的2脚连接发光二极管D4的阳极，发光二极管D4的阴极接地。

干结点输出电路200包括电阻R8、二极管D2、继电器K2，电阻R8的2脚和电源VCC相连，R8的1脚分别和二极管D2的阴极、继电器K2的1脚及显示电路180中电阻R10的1脚相连，继电器K2的2脚与D2的阳极、比较电路170中Q5的C极、显示电路180中发光二极管D3的阴极相连接。继电器K2的3脚和4脚做为干结点输出。

开关状态检测电路工作原理如下：

开关状态检测电路上电后，电源振荡电路110开始工作并发出PWM驱动信号，所述PWM驱动信号驱动电源功率电路120的功率管开始驱动隔离电路130中的变压器。当待检测开关SW1断开时负载电阻R6未连接到输出电源上，开关电源处于空载状态，

电源功率电路中晶体管流过的仅仅是变压器的空载励磁电流i₀，这个空载励磁电流值i₀比较小。i₀在电阻R5上引起的电压v₀=i₀*R5，v₀经过整流滤波后和三极管Q5的be极之间形成的PN结开启电压0.7V比较，v₀小于0.7V，Q5处于截止状态，此时继电器K2没有动作，K2的干结点开路，显示电路的发光二极管D4亮。

当待检测开关SW1闭合时负载电阻R6连接到了输出电源上，开关电源处于满载状态，电源功率电路中晶体管流过的仅仅是变压器的负载电流i₁，这个负载电流值i₁比较小。i₁在电阻R5上引起的电压v₁=i₁*R5，v₁经过整流滤波后和三极管Q5的be极之间形成的PN结开启电压0.7V比较，v₁大于0.7V，Q5处于饱和状态，此时继电器K2动作，K2的干结点闭合短接在一起，显示电路的发光二极管D3亮。这里可设置发光二极管D3、D4为不同的颜色，通过发光颜色可很直观的判断开关状态。

Claims

1.一种开关状态检测电路，其特征在于，包括依次连接的电源振荡电路、电源功率电路、隔离电路和依次连接的信号检测电路、整流电路、滤波电路、比较电路和显示电路；所述信号检测电路的输入连接所述电源功率电路的输出，所述隔离电路的输出连接被测开关电路，所述显示电路用于显示被侧开关的通断状态。

2.如权利要求1所述的开关状态检测电路，其特征在于，所述的电源功率电路为单相全桥拓扑结构或双管正激拓扑结构。

3.如权利要求2所述的开关状态检测电路，其特征在于，所述电源功率电路中的功率元件为三极管、MOSFET或IGBT。

4.如权利要求1所述的开关状态检测电路，其特征在于，包括干节点输出电路，所述干节点输出电路的输入连接所述比较电路的输出。

5.如权利要求1至4之一所述的开关状态检测电路，其特征在于，所述隔离电路为变压器。