CN208078901U - 一种电压监视回路 - Google Patents

Abstract

本实用新型的实施例提供一种电压监视回路，涉及电子技术领域，本实用新型的实施例能够避免当电压输入端的电压突增至正常范围时，开关电源的输出端出现瞬时过电压的问题。本实用新型所提供的电压监视回路包括：同相电压输入模块输入电压输入端电压的分压信号，反相电压输入模块输入阈值电压或者电压输入端电压。当同相电压输入端的电压大于反相电压输入端的电压时，在电压比较模块的输出端输出高电平；当同相电压输入端的电压小于反相电压输入端的电压时，在电压比较模块的输出端输出低电平。当电压比较模块输出高电平时，电压输出模块向开关电源使能端输出高电平；当输出低电平时，向开关电源使能端输出低电平本。实用新型应用于电压监视。

Description

一种电压监视回路

技术领域

本实用新型的实施例涉及电子技术领域，尤其涉及一种电压监视回路。

背景技术

随着汽车技术的发展，汽车上的各类车载电子设备也越来越多，这些车载电子设备基本都是依靠车载蓄电池来提供电源。由于正常情况下车载蓄电池的输出电压为13.2V，而车载电子设备则多采用5.2V的工作电压。因此如图1所示，在实际应用中，需要在车载蓄电池与车载电子设备之间连接一个DC/DC转换器，并利用DC/DC转换器通过控制转换占空比将蓄电池输出电压转换为车载电子设备需要的5.2V电压并输出，以便为与 DC/DC转换器连接的车载电子设备提供合适的工作电压。

然而蓄电池的输出电压会在发动机点火时出现欠压，即当发动机点火时蓄电池输出电压降低，此时DC/DC转换器的占空比会相应增大，以使 DC/DC转换器输出端的电压保持在5.2V。当发动机点火完成后，蓄电池输出电压突变至正常水平，但由于DC/DC转换器的响应速度较慢，不能及时调整转换占空比，从而导致DC/DC转换器的输出电压超过车载电子设备的工作电压，可能烧毁与DC/DC转换器连接的车载电子设备。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供一种电压监视回路，能够当电压输入端的电压处于正常范围时，向开关电源的使能端输出高电平，使开关电源正常工作；当电压输入端的电压小于预定电压值时，向开关电源的使能端输出低电平，以使开关电源停止工作，进而通过硬件电路的方式避免当电压输入端的电压突增至正常范围时，开关电源的输出端出现瞬时过电压的问题。

第一方面，提供一种电压监视回路，包括：同相电压输入模块、反相电压输入模块、电压比较模块、电压输出模块；所述同相电压输入模块连接电压输入端、所述电压比较模块的同相电压输入端，用于将所述电压输入端的电压分压后输出至所述电压比较模块的同相电压输入端；所述反相电压输入模块连接所述电压输入端、所述电压比较模块的反相电压输入端，用于在所述电压输入端的电压大于或等于阈值电压时，向所述电压比较模块的反相电压输入端输出所述阈值电压，以及在所述电压输入端的电压小于所述阈值电压时，向所述电压比较模块的反相电压输入端输出所述电压输入端的电压；所述电压比较模块，用于当所述同相电压输入端的电压大于所述反相电压输入端的电压时，在所述电压比较模块的输出端输出高电平；当所述同相电压输入端的电压小于所述反相电压输入端的电压时，在所述电压比较模块的输出端输出低电平；所述电压输出模块连接所述电压输入端、所述电压比较模块的输出端、开关电源的使能端，用于在所述电压比较模块的输出端输出高电平时，向所述开关电源的使能端输出高电平控制所述开关电源正常工作，在所述电压比较模块的输出端输出低电平时，向所述开关电源的使能端输出低电平控制所述开关电源停止工作。

可选的，所述同相电压输入模块包括：第一电阻单元、第二电阻单元；所述第一电阻单元的第一端连接所述电压输入端，所述第一电阻单元的第二端连接所述第二电阻单元的第一端和所述电压比较模块的同相电压输入端；所述第二电阻的第二端连接零电位端。

可选的，所述反相电压输入模块包括：第三电阻单元、稳压二极管；所述第三电阻单元的第一端连接所述电压输入端，所述第三电阻单元的第二端连接所述稳压二极管的阴极和所述电压比较模块的反相电压输入端；所述稳压二极管的阳极连接零电位端。

可选的，电压输出模块包括：第四电阻单元、二极管；所述第四电阻单元的第一端连接所述电压输入端，所述第四电阻单元的第二端连接所述开关电源的使能端和所述二极管的阳极；所述二极管的阴极连接电压比较模块的输出端。

可选的，所述阈值电压为2.7V；所述同相电压输入模块，具体用于将所述电压输入端的电压的1/2输出至所述电压比较模块的同相电压输入端。

可选的，所述同相电压输入模块包括：第一电阻单元、第二电阻单元；所述第一电阻单元的第一端连接所述电压输入端，所述第一电阻单元的第二端连接所述第二电阻单元的第一端和所述电压比较模块的同相电压输入端；所述第二电阻单元的第二端连接所述零电位端；所述第一电阻单元的电阻值与第二电阻单元的电阻值相等。

可选的，所述开关电源包括：DC/DC转换器。

本实用新型提供的电压监视回路，将所述电压输入端的电压分压后输入至电压比较模块的同相电压输入端，另外，当所述电压输入端的电压大于或等于阈值电压时，将阈值电压输入至电压比较模块的反相电压输入端；当所述电压输入端的电压小于所述阈值电压时，将电压输入端的电压输入至电压比较模块的反相电压输入端。进而能够当电压输入端的电压大于预定电压值时，电压比较模块的输出端输出高电平，当电压输入端的电压小于预定电压值时，电压比较模块的输出端输出低电平。之后，电压输出模块在电压比较模块的输出端输出高电平时，向开关电源的使能端输出高电平控制开关电源正常工作；当电压比较模块的输出端输出低电平时，向开关电源的使能端示出低电平控制开关电源停止工作。从而实现了当电压输入端的电压大于预定电压值时，开关电源正常工作，当电压输入端的电压小于预定电压值时，开关电源停止工作，避免当电压输入端的电压从较小的电压突增至正常范围时，开关电源不能及时响应仍然按照较大的占空比进行输出而导致开关电源输出端出现瞬时过电压的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的一种为车载电子设备提供电源的电路结构图；

图2为本实用新型的实施例提供的一种电压监视回路的电路结构图；

图3为本实用新型的实施例提供的一种电压监视回路的电路结构图；

图4为本实用新型的实施例提供的一种为车载电子设备提供电源的电路结构图；

图5为未采用本实用新型所提供的电压监视回路时，所检测到的电压输入端+B的电压以及DC/DC转换器输出电压的变化情况；

图6为采用本实用新型所提供的电压监视回路时，所检测到的电压输入端+B的电压以及DC/DC转换器输出电压的变化情况。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的实施例提供一种电压监视回路，如图2所示，该电压监视回路10包括：同相电压输入模块101、反相电压输入模块102、电压比较模块103、电压输出模块104。同相电压输入模块101连接电压输入端 +B、电压比较模块103的同相电压输入端IN+。同相电压输入模块101用于将电压输入端的电压分压后输出至电压比较模块103的同相电压输入端 IN+。

反相电压输入模块102连接电压输入端、电压比较模块103的反相电压输入端IN-。反相电压输入模块102用于在电压输入端的电压大于或等于阈值电压时，向电压比较模块103的反相电压输入端IN-输出阈值电压，以及在电压输入端的电压小于阈值电压时，向电压比较模块103的反相电压输入端IN-输出电压输入端的电压。

电压比较模块103，用于当同相电压输入端IN+的电压大于反相电压输入端IN-的电压时，在电压比较模块103的输出端输出高电平；当同相电压输入端IN+的电压小于反相电压输入端IN-的电压时，在电压比较模块103的输出端输出低电平。

电压输出模块104连接电压输入端、电压比较模块103的输出端、开关电源的使能端EN，用于在电压比较模块103的输出端输出高电平时，向开关电源的使能端EN输出高电平控制开关电源正常工作，在电压比较模块103的输出端输出低电平时，向开关电源的使能端EN输出低电平控制开关电源停止工作。

本实用新型提供的电压监视回路，将所述电压输入端+B的电压分压后输入至电压比较模块103的同相电压输入端IN+，另外，当所述电压输入端+B的电压大于或等于阈值电压时，将阈值电压输入至电压比较模块 103的反相电压输入端IN-；当所述电压输入端+B的电压小于所述阈值电压时，将电压输入端的电压输入至电压比较模块103的反相电压输入端 IN-。进而能够当电压输入端+B的电压大于预定电压值时，电压比较模块 103的输出端输出高电平，当电压输入端+B的电压小于预定电压值时，电压比较模块103的输出端输出低电平。之后，电压输出模块104在电压比较模块103的输出端输出高电平时，向开关电源的使能端EN输出高电平控制开关电源正常工作；当电压比较模块103的输出端输出低电平时，向开关电源的使能端EN示出低电平控制开关电源停止工作。从而实现了当电压输入端的电压大于预定电压值时，开关电源正常工作，当电压输入端的电压小于预定电压值时，开关电源停止工作，避免当电压输入端的电压从较小的电压突增至正常范围时，开关电源不能及时响应仍然按照较大的占空比进行输出而导致开关电源输出端出现瞬时过电压的问题。

示例性的，当电压输入端+B与车载蓄电池的电压输出端连接时，在汽车发动机点火时，车载蓄电池的电压输出端的电压降低，当车载蓄电池的电压输出端电压降低至预设电压值时，通过本实用新型所提供的电压监视回路，向开关电源的使能端EN输出低电平，进而使开关电源停止工作。由此，当发动机点火完毕后，车载蓄电池的电压输出端电压突增，恢复正常水平后，由于开关电源没有工作，因此保障了开关电源以及与开关电源连接的电子元件不会受到过电压的冲击。

在一种实施例中，如图3所示，同相电压输入模块101可以包括：第一电阻单元R1和第二电阻单元R2，其中：

第一电阻单元R1的第一端连接电压输入端+B，第一电阻单元R2的第二端连接第二电阻单元R2的第一端和电压比较模块103的同相电压输入端IN+；

第二电阻单元R2的第二端连接零电位端GND。

在一种实施例中，如图3所示，反相电压输入模块102包括：第三电阻单元R3、稳压二极管ZD；

第三电阻单元R3的第一端连接电压输入端+B，第三电阻单元R3的第二端连接稳压二极管ZD的阴极和电压比较模块103的反相电压输入端 IN-；

稳压二极管ZD的阳极连接零电位端GND。

在一种实施例中，如图3所示，电压输出模块104包括：第四电阻单元R4、二极管D1；

第四电阻单元R4的第一端连接电压输入端+B，第四电阻单元R4的第二端连接开关电源的使能端EN和二极管D1的阳极；

所二极管的阴极连接电压比较模块103的输出端。

在一种实施例中，如图3所示，电压比较模块103包括：电压比较器 LM。

在一种实施例中，本实用新型提供的电压监视回路中，电压输入端+B 用于连接车载蓄电池的电压输出端。

可选的，考虑到车载电子设备的工作电压通常为5.2V即开关电源的输出电压为5.2V，因此能够触发向开关电源使能端EN输入低电平的电压输入端+B的电压要高于5.2V。又考虑到能够触发向EN输入低电平的电压输入端+B的电压过高，容易导致开关电源复位，因此本实施例中阈值电压可以为2.7V；同相电压输入模块101，具体用于将电压输入端+B的电压的1/2输出至电压比较模块103的同相电压输入端IN+。

进一步的，为了使同相电压输入模块101能够将电压输入端+B的电压的1/2输出至电压比较模块103的同相电压输入端IN+，本实用新型还包括：

同相电压输入模块包括101：第一电阻单元R1、第二电阻单元R2；

第一电阻单元R1的第一端连接电压输入端+B，第一电阻单元R1的第二端连接第二电阻单元R2的第一端和电压比较模块103的同相电压输入端；第二电阻单元R2的第二端连接零电位端GND；第一电阻单元R1 的电阻值与第二电阻单元R2的电阻值相等。

在一种实施例中，本实用新型还包括：开关电源包括：DC/DC转换器。

需要说明的是，上述实施例中各电阻单元可以由一个或多个电阻元件通过并联或者串联的方式组成，本实用新型对此不做限制。

示例性的，当将图3所示的本实用新型所提供的电压监视回路应用于通过车载蓄电池向DC/DC转换器提供电源的场景下时，如图4所示，车载蓄电池的电压输出端通过电压输入端+B连接本实用新型提供的电压监视回路，DC/DC转换器的使能端连接电压输出模块104的输出端。如图所示，DC/DC转换器的输出端还可以连接USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)电源管理模块，进而向USB接口供电。

其中，R1＝R2，稳压二极管ZD的稳定电压为2.7V。下面对该电路的工作过程进行说明如下：

示例一、当车载蓄电池正常工作时，车载蓄电池的电压输出端向 DC/DC转换器输出13.2V的电压。此时，电压输入端+B的电压为13.2V，经过R1和R2的分压后，输入LM的同相电压输入端IN+的电压为6.6V，输入LM的反相电压输入端IN-的电压为ZD的反向击穿电压2.7V。LM的同相电压输入端IN+的电压大于反相电压输入端IN-的电压，LM输出高电平。因为蓄电池的输出电压+B经过R4传输至D1的阳极，D1阴极连接 LM的输出端，所以在LM输出端输出的高电平小于+B时，D1导通，DC/DC 转换器的使能端EN的电压为LM输出端输出的高电平；在LM输出端输出的高电平大于+B时，D1截止，DC/DC转换器的使能端EN的电压为+B。即DC/DC转换器的使能端EN的电压始终为高电平，所以DC/DC转换器正常工作。同理，在蓄电池的输出端电压大于等于5.4V时，DC/DC转换器都可以正常工作。

示例二、当车辆点火发动机启动时，蓄电池的输出电压出现欠电，即蓄电池输出的电压+B小于5.4V且大于2.7V时，ZD仍被反向击穿，因此 LM的反相输入端的电压为ZD的反向击穿电压2.7V，由于R3＝R2所以 LM的同相端的电压为+B/2；LM的同相输入端电压小于反相输入端电压，因此LM的输出端输出低电平。蓄电池输出的电压+B经过R4传输至D1 的阳极，D1导通，DC/DC转换器的使能端EN的电压为低电平，DC/DC 不工作。这样，当蓄电池的输出电压+B突然变大后，由于DC/DC转换器没有工作，与其连接的电子元件不会受到突然变大的电压冲击，进而不会被烧毁。

示例三、当蓄电池输出的电压+B小于等于2.7V时，LM的反相端的电压为+B，LM的同相端的电压为+B/2，LM的输出端输出低电平， DC/DC转换器的使能端EN的电压为低电平，DC/DC转换器仍然不工作，同样可以防止蓄电池的输出电压+B突然变大导致的DC/DC转换器输出电压异常的问题发生。

图5为未采用本实用新型所提供的电压监视回路时，所检测到的电压输入端+B的电压以及DC/DC转换器输出电压随时间的变化情况。图6为采用本实用新型所提供的电压监视回路时，所检测到的电压输入端+B的电压以及DC/DC转换器输出电压的变化情况。

可以看出，在未采用本实用新型所提供的电压监视回路时，每次当电压输入端+B出现电压大幅降低又突增至正常电压水平时，DC/DC转换器的输出端都会出现一个过电压信号。这就可能导致DC/DC转换器输出端连接的车载电子设备烧毁。而在采用本实用新型所提供的电压监视回路后，当出现电压输入端+B电压大幅降低时，由于此时DC/DC转换器的使能端输入低电平，因此此时DC/DC转换器并不工作，直至电压输入端+B 恢复正常供电并持续一定时间，DC/DC转换器的使能端接收到高电平， DC/DC转换器才恢复工作并输出电压信号，从而保证了车载电子设备的安全。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电压监视回路，其特征在于，包括：同相电压输入模块、反相电压输入模块、电压比较模块、电压输出模块；

所述同相电压输入模块连接电压输入端、所述电压比较模块的同相电压输入端，用于将所述电压输入端的电压分压后输出至所述电压比较模块的同相电压输入端；

所述反相电压输入模块连接所述电压输入端、所述电压比较模块的反相电压输入端，用于在所述电压输入端的电压大于或等于阈值电压时，向所述电压比较模块的反相电压输入端输出所述阈值电压，以及在所述电压输入端的电压小于所述阈值电压时，向所述电压比较模块的反相电压输入端输出所述电压输入端的电压；

所述电压比较模块，用于当所述同相电压输入端的电压大于所述反相电压输入端的电压时，在所述电压比较模块的输出端输出高电平；当所述同相电压输入端的电压小于所述反相电压输入端的电压时，在所述电压比较模块的输出端输出低电平；

所述电压输出模块连接所述电压输入端、所述电压比较模块的输出端、开关电源的使能端，用于在所述电压比较模块的输出端输出高电平时，向所述开关电源的使能端输出高电平控制所述开关电源正常工作，在所述电压比较模块的输出端输出低电平时，向所述开关电源的使能端输出低电平控制所述开关电源停止工作。

2.根据权利要求1所述电压监视回路，其特征在于，所述同相电压输入模块包括：第一电阻单元、第二电阻单元；

所述第一电阻单元的第一端连接所述电压输入端，所述第一电阻单元的第二端连接所述第二电阻单元的第一端和所述电压比较模块的同相电压输入端；

所述第二电阻单元的第二端连接零电位端。

3.根据权利要求1所述电压监视回路，其特征在于，所述反相电压输入模块包括：第三电阻单元、稳压二极管；

所述第三电阻单元的第一端连接所述电压输入端，所述第三电阻单元的第二端连接所述稳压二极管的阴极和所述电压比较模块的反相电压输入端；

所述稳压二极管的阳极连接零电位端。

4.根据权利要求1所述电压监视回路，其特征在于，电压输出模块包括：第四电阻单元、二极管；

所述第四电阻单元的第一端连接所述电压输入端，所述第四电阻单元的第二端连接所述开关电源的使能端和所述二极管的阳极；

所述二极管的阴极连接电压比较模块的输出端。

5.根据权利要求1-4任一项所述电压监视回路，其特征在于，所述电压输入端用于连接车载蓄电池的电压输出端。

6.根据权利要求5所述电压监视回路，其特征在于，所述阈值电压为2.7V；

所述同相电压输入模块，具体用于将所述电压输入端的电压的1/2输出至所述电压比较模块的同相电压输入端。

7.根据权利要求6所述电压监视回路，其特征在于，所述同相电压输入模块包括：第一电阻单元、第二电阻单元；

所述第一电阻单元的第一端连接所述电压输入端，所述第一电阻单元的第二端连接所述第二电阻单元的第一端和所述电压比较模块的同相电压输入端；

所述第二电阻单元的第二端连接零电位端；

所述第一电阻单元的电阻值与所述第二电阻单元的电阻值相等。

8.根据权利要求1-4任一项所述电压监视回路，其特征在于，所述开关电源包括：DC/DC转换器。