CN208423765U - 一种adc信号采集过压保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种ADC信号采集过压保护电路，涉及ADC信号采集技术领域，包括：当前电压提供模块，电源模块中包含变压单元、单相桥式整流单元、稳压单元；基准电压提供模块；比较模块的核心元件为双限比较器；报警模块；自锁模块；负载模块；当前电压提供模块和基准电压提供模块并联；比较模块包括过压比较器和欠压比较器，过压比较器同相输入端与欠压比较器反相输入端连接当前电压提供模块的输出电压，过压比较器的反相输入端和欠压比较器同相输入端连接基准电压提供模块的输出电压；本实用新型解决了现有的信号采集过压保护电路、无法同时满足成本和使用范围广这点的问题。

Description

一种ADC信号采集过压保护电路

技术领域

本实用新型涉及ADC信号采集技术领域，尤其涉及一种ADC信号采集过压保护电路。

背景技术

很多电子设备都有个额定电流，不允许超过额定电流，不然会烧坏设备。所以有些设备就做了电流保护模块。当电流超过设定电流时候，设备自动断电，以保护设备。如主板CPU的USB接口一般有USB过压保护，保护主板不被烧坏。同时，由于短路故障等原因，线路电压会在短时间内出现大幅度降低甚至消失的现象。它会给线路和电器设备带来损伤。例如：使电动机疲倒、堵转，从而产生数倍于额定电流的过电流，烧坏电动机；当电压恢复时，大量电动机的自起动又会使电动机的电压大幅度下降，造成危害。在现有的信号采集过压保护电路中，无法同时满足成本和使用范围广这两点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：为解决现有的信号采集过压保护电路、无法同时满足成本和使用范围广这点的问题，本实用新型提供一种ADC信号采集过压保护电路。

本实用新型的技术方案如下：

一种带有过压保护功能的ADC信号采集电路，包括：

当前电压提供模块，用于从交流电源中获取直流电；电源模块中包含变压单元、单相桥式整流单元、稳压单元；

基准电压提供模块，用于从交流电源中获取稳定的直流电；

比较模块，用于比较当前电压和基准电压；比较模块的核心元件为双限比较器；

报警模块，用于提示当前电路是处于过压状态还是欠压状态，

自锁模块，用于电路在过压和欠压状态时自动断开以保护电路和负载；

负载模块，比较模块的输出端连接负载模块；

当前电压提供模块和基准电压提供模块并联；

比较模块包括过压比较器和欠压比较器，过压比较器同相输入端与欠压比较器反相输入端连接当前电压提供模块的输出电压，过压比较器的反相输入端和欠压比较器同相输入端连接基准电压提供模块的输出电压；基准电压提供模块的输出端分别与过压比较器的反相输入端和欠压比较器同相输入端之间连接有滑动变阻器。

进一步地，所述报警模块内设有限流单元。

具体地，所述当前电压提供模块的具体电路为：变压单元为变压器T1，变压器TI的初级绕阻连接交流电源，变压器T1的次级绕组连接单相桥式整流单元D1，单相桥式整流单元D1的型号为1B4B42，单相桥式整流单元D1的正输出端连接并联的电解电容C1和电容C2的一端，单相整流动单元D1的负输出端接地，电解电容C1和电容C2的另一端接地，单相整流动单元D1的正输出端还连接电阻R1的一端，单相整流动单元D1的负输出端还连接电阻R2的一端，电阻R1的另一端和电阻R2的另一端工作作为当前电压提供单元的输出端。

具体地，所述稳压单元采用LM7812CT型号的稳压芯片U3,所述基准电压提供模块的具体电路为：变压单元为变压器T2，变压器T2的初级绕阻连接交流电源，变压器T2的次级绕组连接单相桥式整流单元D3，单相桥式整流单元D3的型号为1B4B42，单相桥式整流单元D3的正输出端连接稳压芯片U3的VIN接口和电解电容C4的正极，稳压芯片U3的VIN接口的Vout出口连接并联的电容C3的一端点和稳压二极管D4的一端，单相桥式整流单元D2的负输出端、电解电容C4的负极、电容C3的另一端和稳压二极管D4的另一端均接地，稳压芯片U3的Vout接口作为基准电压提供模块的输出端。

具体地，所述比较模块的具体电路为：Ω

比较模块包括过压比较器U1和欠压比较器U2，过压比较器U1的同相输入端与欠压比较器U2的反相输入端连接当前电压提供模块的输出电压，过压比较器U1的反相输入端和欠压比较器U2的同相输入端连接基准电压提供模块的输出电压；基准电压提供模块的输出端分别与过压比较器U1的反相输入端和欠压比较器U2同相输入端之间连接滑动变阻器R3的滑动端和滑动变阻器R6的滑动端，具体的，滑动变阻器R3的一端连接当前电压提供模块的输出端，滑动变阻器R3的另一端连接电阻R4后接地；过压比较器U1的输出端和欠压比较器U2的输出端与报警模块连接。

具体地，所述报警模块包括与过压比较器U1和欠压比较器U2连接的两条支路：

二极管D2的正向输入端连接过压比较器U1，二极管D2的正向输出端分别连接并联的3条支路后接地，并联的3条支路分别为:发光二极管LED1和电阻R7并联、电容C5、继电器K3，继电器K3还连接负载模块；

二极管D5的正向输入端连接欠压比较器U2，二极管D5的正向输出端分别连接并联的3条支路后接地，并联的3条支路分别为:发光二极管LED2和电阻R8并联、电容C6、继电器K1，继电器K1还连接负载模块。

采用上述方案后，本实用新型的有益效果如下：

过压比较器同相输入端与欠压比较器反相输入端端接电源部分采集到的电压，过压比较器的反相输入端与欠压比较器的同相输入端则可以端接两种电路，传统的过压保护电路的设计是通过电源部分分别将250v与180v所对应的电压测试出来，分别为11.158v与7.89v，然后分别在过压与欠压比较器的相应输入端接入相同电压值的直流电源。但是，本实用新型的方案是：从电源部分的输入端接并联个单相桥式整流电容滤波电路，对其输出电压进行稳压，使其电压值高于或等于250v所对应的电压，这个电压值为基准电压，经过测试后为11.77v，在过压与欠压比较器的相应输入端接入一个滑动比较器，起调节基准电压的作用，然后将基准电压与滑动变阻器连接，这时便可以通过滑动变阻器将基准电压调节为两个比较器的标准电压。本实用新型的方案较第一种方案更加节省成本，不需要更换直流电源，并且，还可以对标准电压进行调节，使其适用于不同的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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。通过附图所示，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1为本实用新型的电路图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

为解决现有的信号采集过压保护电路、无法同时满足成本和使用范围广这点的问题，本实用新型提供一种带有过压保护功能的ADC信号采集电路，包括：

当前电压提供模块，用于从交流电源中获取直流电；电源模块中包含变压单元、单相桥式整流单元、稳压单元；

基准电压提供模块，用于从交流电源中获取稳定的直流电；

比较模块，用于比较当前电压和基准电压；比较模块的核心元件为双限比较器；

报警模块，用于提示当前电路是处于过压状态还是欠压状态，

自锁模块，用于电路在过压和欠压状态时自动断开以保护电路和负载；

负载模块，比较模块的输出端连接负载模块；

当前电压提供模块和基准电压提供模块并联；

比较模块包括过压比较器和欠压比较器，过压比较器同相输入端与欠压比较器反相输入端连接当前电压提供模块的输出电压，过压比较器的反相输入端和欠压比较器同相输入端连接基准电压提供模块的输出电压；基准电压提供模块的输出端分别与过压比较器的反相输入端和欠压比较器同相输入端之间连接有滑动变阻器。

电源模块采用10TO 1的变压器降压，1A/50V桥式整流电路进行整流，RCπ型滤波器进行滤波。当通以220V的交流电压时，经过变压器降压后，电压测量值为21.978V；通过由4个相同型号的二极管组成的桥式整流电路后，得到14.725V直流电压；再通过RCπ型滤波器的滤波、稳压功能，并通过电阻分压，采集到电压比较器变化端，最终得到9.692V的直流电压。

过压比较器同相输入端与欠压比较器反相输入端端接电源部分采集到的电压，过压比较器的反相输入端与欠压比较器的同相输入端则可以端接两种电路，传统的过压保护电路的设计是通过电源部分分别将250v与180v所对应的电压测试出来，分别为11.158v与7.89v，然后分别在过压与欠压比较器的相应输入端接入相同电压值的直流电源。但是，本实用新型的方案是：从电源部分的输入端接并联个单相桥式整流电容滤波电路，对其输出电压进行稳压，使其电压值高于或等于250v所对应的电压，这个电压值为基准电压，经过测试后为11.77v，在过压与欠压比较器的相应输入端接入一个滑动比较器，起调节基准电压的作用，然后将基准电压与滑动变阻器连接，这时便可以通过滑动变阻器将基准电压调节为两个比较器的标准电压。通过分析比较，本实用新型的方案较第一种方案更加节省成本，不需要更换直流电源，并且，还可以对标准电压进行调节，使其适用于不同的要求。

所述当前电压提供模块的具体电路为：变压单元为变压器T1，变压器TI的初级绕阻连接交流电源，变压器T1的次级绕组连接单相桥式整流单元D1，单相桥式整流单元D1的型号为1B4B42，单相桥式整流单元D1的正输出端连接并联的电解电容C1和电容C2的一端，单相整流动单元D1的负输出端接地，电解电容C1和电容C2的另一端接地，单相整流动单元D1的正输出端还连接电阻R1的一端，单相整流动单元D1的负输出端还连接电阻R2的一端，电阻R1的另一端和电阻R2的另一端工作作为当前电压提供单元的输出端。其中，单相桥式整流单元工作时，电路中的四只二极管都是作为开关运用，根据电路图可知：当正半周时，二极管D1、D3导通(D2、D4截止)，在负载电阻上得到正弦波的正半周；当负半周时，二极管D2、D4导通(D1、D3截止)，在负载电阻上得到正弦波的负半周。

所述稳压单元采用LM7812CT型号的稳压芯片U3,所述基准电压提供模块的具体电路为：变压单元为变压器T2，变压器T2的初级绕阻连接交流电源，变压器T2的次级绕组连接单相桥式整流单元D3，单相桥式整流单元D3的型号为1B4B42，单相桥式整流单元D3的正输出端连接稳压芯片U3的VIN接口和电解电容C4的正极，稳压芯片U3的VIN接口的Vout出口连接并联的电容C3的一端点和稳压二极管D4的一端，单相桥式整流单元D2的负输出端、电解电容C4的负极、电容C3的另一端和稳压二极管D4的另一端均接地，稳压芯片U3的Vout接口作为基准电压提供模块的输出端。

所述比较模块的具体电路为：

比较模块包括过压比较器U1和欠压比较器U2，过压比较器U1的同相输入端与欠压比较器U2的反相输入端连接当前电压提供模块的输出电压，过压比较器U1的反相输入端和欠压比较器U2的同相输入端连接基准电压提供模块的输出电压；基准电压提供模块的输出端分别与过压比较器U1的反相输入端和欠压比较器U2同相输入端之间连接滑动变阻器R3的滑动端和滑动变阻器R6的滑动端，具体的，滑动变阻器R3的一端连接当前电压提供模块的输出端，滑动变阻器R3的另一端连接电阻R4后接地；过压比较器U1的输出端和欠压比较器U2的输出端与报警模块连接。

由于本设计要求实现欠电压报警、保护的作用，故可以选择简单易于实现的单门限电压比较器来实现比较功能。单门限电压比较器采用简单的运放OPAMP，过压比较器同相输入端与欠压比较器反相输入端端接电源部分采集到的输出电压；另外两个输入端采取上述方法从而实现电网电压经变压器、整流电路、滤波电路后与其基准值相比较的目的。输入从同相端进，当电网电压比基准电压大时，比较器输出电压Vo向正向跳变；当电网电压比基准电压小时，比较器输出电压Vo向负向跳变。

所述报警模块和自锁模块的具体电路为：包括与过压比较器U1和欠压比较器U2连接的两条支路：

二极管D2的正向输入端连接过压比较器U1，二极管D2的正向输出端分别连接并联的3条支路后接地，并联的3条支路分别为:发光二极管LED1和电阻R7并联、电容C5、继电器K3，继电器K3还连接负载模块；

二极管D5的正向输入端连接欠压比较器U2，二极管D5的正向输出端分别连接并联的3条支路后接地，并联的3条支路分别为:发光二极管LED2和电阻R8并联、电容C6、继电器K1，继电器K1还连接负载模块。电阻R7和R8为限流单元。

本实用新型中，单相桥式整流单元的型号为1B4B42，稳压芯片U4的型号为LM7812CT，过压比较器U1和欠压比较器U2的型号为OPAMP_3T_VIRTUAL，继电器K1和继电器K3的型号为EMR011B03。

电器是具有隔离功能的自动开关元件，广泛应用于遥控，遥测，通讯，自动控制，机电一体化及电力电子设备中，是最重要的控制元件之一。继电器实质是一种传递信号的电器。电子开关与继电器相比，不如继电器。因为继电器有以下好处：与开关配合，实现了自动控制；实现了控制回路与主回路的电气隔离；触点电压电流都比较大。

本实用新型中，欠电压状态下，比如输入电压为150v，并且用电压表测量了欠压部分反相输入端电压Ui，电压Ui＝6.476V小于基准电压7.89V，报警电路LED2绿灯亮，表示此时电网欠电压。将输入电压改为300V，模拟过电压状态，用电压表测量过压部分的同相输入端电压Ui，此时Ui＝13.504V大于基准电压11.158V，报警电路LED1红灯亮，表示此时电网过电压。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种带有过压保护功能的ADC信号采集电路，其特征在于，包括：

当前电压提供模块，用于从交流电源中获取直流电；电源模块中包含变压单元、单相桥式整流单元、稳压单元；

基准电压提供模块，用于从交流电源中获取稳定的直流电；

比较模块，用于比较当前电压和基准电压；比较模块的核心元件为双限比较器；

报警模块，用于提示当前电路是处于过压状态还是欠压状态，

自锁模块，用于电路在过压和欠压状态时自动断开以保护电路和负载；

负载模块，比较模块的输出端连接负载模块；

当前电压提供模块和基准电压提供模块并联；

比较模块包括过压比较器和欠压比较器，过压比较器同相输入端与欠压比较器反相输入端连接当前电压提供模块的输出电压，过压比较器的反相输入端和欠压比较器同相输入端连接基准电压提供模块的输出电压；基准电压提供模块的输出端分别与过压比较器的反相输入端和欠压比较器同相输入端之间连接有滑动变阻器。

2.根据权利要求1所述的一种带有过压保护功能的ADC信号采集电路，其特征在于，所述报警模块内设有限流单元。

3.根据权利要求1所述的一种带有过压保护功能的ADC信号采集电路，其特征在于，所述当前电压提供模块的具体电路为：变压单元为变压器T1，变压器TI的初级绕阻连接交流电源，变压器T1的次级绕组连接单相桥式整流单元D1，单相桥式整流单元D1的型号为1B4B42，单相桥式整流单元D1的正输出端连接并联的电解电容C1和电容C2的一端，单相整流动单元D1的负输出端接地，电解电容C1和电容C2的另一端接地，单相整流动单元D1的正输出端还连接电阻R1的一端，单相整流动单元D1的负输出端还连接电阻R2的一端，电阻R1的另一端和电阻R2的另一端工作作为当前电压提供单元的输出端。

4.根据权利要求1所述的一种带有过压保护功能的ADC信号采集电路，其特征在于，所述稳压单元采用LM7812CT型号的稳压芯片U3,所述基准电压提供模块的具体电路为：变压单元为变压器T2，变压器T2的初级绕阻连接交流电源，变压器T2的次级绕组连接单相桥式整流单元D3，单相桥式整流单元D3的型号为1B4B42，单相桥式整流单元D3的正输出端连接稳压芯片U3的VIN接口和电解电容C4的正极，稳压芯片U3的VIN接口的Vout出口连接并联的电容C3的一端点和稳压二极管D4的一端，单相桥式整流单元D2的负输出端、电解电容C4的负极、电容C3的另一端和稳压二极管D4的另一端均接地，稳压芯片U3的Vout接口作为基准电压提供模块的输出端。

5.根据权利要求1所述的一种带有过压保护功能的ADC信号采集电路，其特征在于，所述比较模块的具体电路为：

比较模块包括过压比较器U1和欠压比较器U2，过压比较器U1的同相输入端与欠压比较器U2的反相输入端连接当前电压提供模块的输出电压，过压比较器U1的反相输入端和欠压比较器U2的同相输入端连接基准电压提供模块的输出电压；基准电压提供模块的输出端分别与过压比较器U1的反相输入端和欠压比较器U2同相输入端之间连接滑动变阻器R3的滑动端和滑动变阻器R6的滑动端，具体的，滑动变阻器R3的一端连接当前电压提供模块的输出端，滑动变阻器R3的另一端连接电阻R4后接地；过压比较器U1的输出端和欠压比较器U2的输出端与报警模块连接。

6.根据权利要求1所述的一种带有过压保护功能的ADC信号采集电路，其特征在于，所述报警模块和自锁模块的电路为：包括与过压比较器U1和欠压比较器U2连接的两条支路：

二极管D2的正向输入端连接过压比较器U1，二极管D2的正向输出端分别连接并联的3条支路后接地，并联的3条支路分别为:发光二极管LED1和电阻R7并联、电容C5、继电器K3，继电器K3还连接负载模块；

二极管D5的正向输入端连接欠压比较器U2，二极管D5的正向输出端分别连接并联的3条支路后接地，并联的3条支路分别为:发光二极管LED2和电阻R8并联、电容C6、继电器K1，继电器K1还连接负载模块。