CN213581292U - 一种模拟电源监测装置与系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种一种模拟电源监测装置与系统，所述装置包括：依次连接的分压单元，模数转换单元及监测单元；所述分压单元的输入端口与所述模拟电源的输出端口连接，输出端口与所述负载装置的输入端口连接；所述模数转换单元还与所述负载单元的输出端口连接，所述模数转换单元用于将所述分压单元的模拟电压转换为第一数字电压、将所述负载单元的模拟电压转换成第二数字电压；所述监测单元用于从所述模数转换单元分别获取第一数字电压和第二数字电压，并基于所述分压单元的阻值将所述第一数字电压获得电流值。利用该电源监测装置，可监测模拟电源的输出电压电流。
Description
技术领域
本实用新型涉及模拟电源领域，尤其涉及一种模拟电源监测装置与系统。
背景技术
电子设备中不同负载部件所需电压或电流不一样，不同功率的部件不能使用同一个电源来供电，因此需要电源芯片对电子设备的电能进行变换、分配和检测。
在相关技术中，电源芯片可分为模拟电源芯片和数字电源芯片。模拟电源芯片具有高功率密度的优点，符合单板需要能输出高电流电源芯片的要求。但在实际应用中，当单板出现故障时，由于无法监测模拟电源芯片的输出电压电流等参数，使得单板问题定位与单板维护的难度大大增加。
实用新型内容
本实用新型提供了一种模拟电源监测装置，可监测模拟电源芯片的输出电压电流。
为了达到上述技术效果，本实用新型实施例公开了如下技术方案：
第一方面，提供了一种模拟电源监测装置，所述装置连接于模拟电源与负载装置之间，包括：依次连接的分压单元，模数转换单元及监测单元；
所述分压单元的输入端口与所述模拟电源的输出端口连接，输出端口与所述负载装置的输入端口连接；
所述模数转换单元还与所述负载单元的输出端口连接，所述模数转换单元用于将所述分压单元的模拟电压转换为第一数字电压、将所述负载单元的模拟电压转换成第二数字电压；
所述监测单元用于从所述模数转换单元分别获取第一数字电压和第二数字电压，并基于所述分压单元的阻值将所述第一数字电压获得电流值。
第二方面，提供了一种模拟电源系统，包括模拟电源以及模拟电源监测装置，所述装置连接于模拟电源与负载装置之间，包括：依次连接的分压单元，模数转换单元及监测单元；
所述分压单元的输入端口与所述模拟电源的输出端口连接，输出端口与所述负载装置的输入端口连接；
所述模数转换单元还与所述负载单元的输出端口连接，所述模数转换单元用于将所述分压单元的模拟电压转换为第一数字电压、将所述负载单元的模拟电压转换成第二数字电压；
所述监测单元用于从所述模数转换单元分别获取第一数字电压和第二数字电压，并基于所述分压单元的阻值将所述第一数字电压获得电流值。
本实用新型的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本实用新型在模拟电源芯片的输出端与负载芯片的输入端之间串接了一个模拟电源监测装置，装置中的模数转换单元可将分压单元的模拟电压以及负载装置的模拟电压，分别转换为数字电压。装置中的监测单元可根据分压单元的数字电压与分压单元的阻值得到模拟电源芯片的输出电流，根据负载装置的数字电压得到模拟电源芯片的输出电压，从而实现了对模拟电源芯片输出电压电流的监测，扩大了模拟电源芯片的使用范围。
附图说明
图1是本实用新型根据一示例性实施例示出的一种模拟电源监测装置。
图2是本实用新型根据一示例性实施例示出的一种模拟电源监测系统1。
图3是本实用新型根据一示例性实施例示出的分压单元。
图4是本实用新型根据一示例性实施例示出的另一种模拟电源监测系统2。
图5是本实用新型根据一示例性实施例示出的分压单元。
图6是本实用新型根据一示例性实施例示出的另一种模拟电源监测系统3。
具体实施方式
为了使本技术领域人员更好地理解本实用新型实施例中的技术方案，并使本实用新型实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型实施例中技术方案作进一步详细的说明。
参见图1与图2，为本实用新型根据一示例性实施例示出的一种模拟电源监测装置与系统1，系统1包括：模拟电源监测装置100、模拟电源200、以及负载装置300。模拟电源200与负载装置300可位于独立的芯片上，也可以是非芯片的器件和装置，在此不作限定。
在传统技术中，模拟电源200的输出端2001直接与负载装置300的输入端3001连接，为负载装置300提供工作电能。在本实用新型中，模拟电源监测装置100可串接在模拟电源200的输出端2001与负载装置300的输入端3001之间，以监测模拟电源200的输出参数，如输出电压、输出电流。
参见图1，模拟电源监测装置100包括依次连接的分压单元110、模数转换单元120与监测单元130。其中分压单元110的输入端1101为模拟电源监测装置100的输入端，输出端1102为模拟电源监测装置100的输出端。即分压单元110的输入端1101与模拟电源200的输出端2001连接，输出端1102与负载装置的输入端3001连接。
在一种可选的实施例中，电路中串接的分压单元110会使电路整体阻抗增大，降低了工作电流。为了确保负载装置300正常工作，可根据负载装置300的额定电流、额定电压、额定功率等参数确定分压单元110的阻抗值。此外，模数转换单元120的输入端口1201有最小输入电压值，即输入电压必须大于最小输入电压值时，模数转换单元120才能识别所述输入电压。因此分压单元110的阻抗值还要根据模数转换单元120的最小输入电压确定。
模数转换单元120可以将所输入的模拟信号转换为数字信号。可选地，模数转换单元120中包括存储子单元(图中未示出)，以存储转换后的数字信号。存储子单元可存储一段时间内所有转换后的数字信号；模数转换单元120也可以直接输出转换后的数字信号。在本实用新型中，模数转换单元120的输入端1201与1202分别与分压单元110的输出端1102以及负载装置300的输出端3002连接，可将分压单元110两端的模拟电压U1转换为第一数字电压，将负载装置300两端的模拟电压U2转换成第二数字电压。可选地，转换后的数字电压可存储在存储子单元中。具体地，模数转换单元120可以是模数转换器。
监测单元130可输入输出数字信号，也可输入输出模拟信号，且可以根据其内部存储逻辑运算、顺序控制、算术运算等操作指令，对其他器件进行控制。在本实用新型中，监测单元130可根据内部存储的操作指令，从模数转换单元120中读取第一、第二数字电压，可选地，可从模数转换单元120中的存储子单元读取一段时间内所有转换后的数字信号，也可直接读取模数转换单元120实时转换的第一、第二数字电压。在本实用新型中，作为一个例子，监测单元130可在电源监测装置100出厂时写入分压单元110的阻抗值。也可以在电源监测装置100的维修维护中，允许维修人员在更换分压单元110后，更新监测单元130所存储的分压单元110的阻抗值。监测单元130根据内部存储的操作指令，如算术运算指令，基于分压单元110的阻抗值，将第一数字电压转换为数字电流。所述数字电流为模拟电源的输出电流。第二数字电压为模拟电源的输出电压。具体地，监测单元130可以是可编程器件，如CPLD(Complex Programmable Logic Device,复杂可编程逻辑器件)、PLC(Programmable LogicController,可编程逻辑控制器)、FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)等。
本实用新型所提供的一种模拟电源监测装置100，装置中的模数转换单元120可将分压单元110的模拟电压以及负载装置300的模拟电压，分别转换为数字电压。装置中的监测单元130可根据分压单元110的数字电压与分压单元110的阻值得到模拟电源200的输出电流，根据负载装置300的数字电压得到模拟电源200的输出电压，从而实现了对模拟电源200输出电压电流的监测。
在另一种可选的实施例中，如图3所示，分压单元110可以包括阻抗子单元111，阻抗子单元111的输入端1101与模拟电源200的输出端2001连接，输出端1102与负载装置300的输入端3001连接。所述阻抗子单元111包括至少一个电阻。当电流较大时，阻抗子单元可以包括多个并联的电阻，以增大通流能力。阻抗子单元的阻抗值为分压单元的阻抗值。
参见图4，为本实用新型根据一示例性实施例示出的一种模拟电源监测系统2，包括：模拟电源监测装置100、模拟电源200、以及负载装置300。
模拟电源监测装置100包括依次连接的分压单元110、模数转换单元120与监测单元130。其中分压单元110为采样电阻，模数转换单元120为模数转换器，监测单元130为可编程器件。采样电阻110两端的模拟电压为U1，负载装置300两端的模拟电压为U2。模数转换器120可将其模拟信号采集端所采集的U1，U2分别转换为第一数字电压与第二数字电压。可选地，转换后的数字电压可存储在寄存器(图中未示出)中。
可编程器件130通过其内部存储的指令，从数字信号发送端1203读取模数转换器120的第一数字电压与第二数字电压。可选地，可从模数转换器120的寄存器读取一段时间内所有转换的数字电压，也可直接读取模数转换器120实时转换的第一、第二数字电压。可编程器件130基于其预先存储的采样电阻111的阻抗值，将第一数字电压转换为数字电流。所述数字电流为模拟电源200的输出电流。第二数字电压为模拟电源200的输出电压。其中，可编程器件130可在电源监测装置100出厂时写入采样电阻的阻抗值；也可以在电源监测装置100的维修维护中，允许维修人员在采样电阻111后，更新可编程器件130所存储的采样电阻111的阻抗值。
本实用新型所提供的一种模拟电源监测装置100，装置中的模数转换器120可将采样电阻110的模拟电压以及负载装置300的模拟电压，分别转换为数字电压。装置中的可编程器件130可根据采用电阻110的数字电压与采样电阻110的阻值得到模拟电源200的输出电流，根据负载装置300的数字电压得到模拟电源200的输出电压，从而实现了对模拟电源200输出电压电流的监测。可选地，当电路出现故障需要定位故障时，可编程器件130还可查询模数转换器120的寄存器中的历史数字电压，以确定模拟电源200是否出现故障。
在另一种可选的实施例中，如图5所示，分压单元110可以包括阻抗子单元111与放大子单元112。阻抗子单元111的输入端1101与模拟电源200的输出端2001连接，输出端1102分别与负载装置300的输入端3001以及放大子单元112的输入端1121连接。所述阻抗子单元111包括至少一个电阻。当电流较大时，阻抗子单元可以包括多个并联的电阻，以增大通流能力。阻抗子单元的阻抗值为分压单元的阻抗值。
放大子单元112可放大所输入的信号。在本实用新型中，放大子单元112可将阻抗子单元111两端的模拟电压放大，得到分压单元的模拟电压U1。
相应地，监测单元130可以在电源监测装置100出厂时写入分压单元110的阻抗值，即阻抗子单元111的阻抗值，以及放大子单元112的放大倍数；也可以在模拟电源监测装置100的维修维护中，允许维修人员在更换分压单元110后，更新监测单元130所存储的阻抗子单元111的阻抗值以及放大子单元112的放大倍数。
参见图6，为本实用新型根据一示例性实施例示出的一种模拟电源监测系统3，包括：模拟电源监测装置100、模拟电源200、以及负载装置300。模拟电源监测装置100包括依次连接的分压单元110、模数转换单元120与监测单元130。分压单元110包括阻抗子单元111与放大子单元112。其中阻抗子单元111为采样电阻，放大子单元112为运算放大器，模数转换单元120为模数转换器，监测单元130为可编程器件。
可选地，为保证负载装置300的正常工作，采样电阻111可选用阻值较低的电阻，一般可选用毫欧级电阻。但这会导致采样电阻111两端的模拟电压非常低，从而模数转换器120的模拟信号采集端1201无法采集该模拟电压。运算放大器112可将采样电阻111两端的模拟电压进行放大，一般可放大数十倍，以使放大后的电压可被模数转换器120采集识别。放大后的采样电阻111的模拟电压为分压单元110的模拟电压U1。
模数转换器120将分压单元110的模拟电压U1，即放大后的采样电阻111的模拟电压，转换为第一数字电压、将负载装置300两端的模拟电压U2转换成第二数字电压。可选地，转换后的数字电压可存储在寄存器(图中未示出)中。
可编程器件130通过其内部存储的指令，从数字信号发送端读1203取模数转换器120的第一数字电压与第二数字电压。可选地，可从模数转换器120的寄存器读取一段时间内所有转换的数字电压，也可直接读取模数转换器120实时转换的第一、第二数字电压。可编程器件130基于其预先存储的采样电阻111的阻抗值以及运算放大器112的放大倍数，将第一数字电压转换为数字电流。所述数字电流为模拟电源200的输出电流。第二数字电压为模拟电源200的输出电压。其中，可编程器件130可以在电源监测装置100出厂时写入采样电阻111的阻抗值，即分压单元110的阻抗值，以及运算放大器112的放大倍数；也可以在模拟电源监测装置100的维修维护中，允许维修人员在更换采样电阻111和运算放大器112后，更新可编程器130件所存储的采样电阻111的阻抗值以及运算放大器112的放大倍数。
本实用新型所提供的一种模拟电源监测装置100，装置中的模数转换器120可将分压单元110的模拟电压以及负载装置300的模拟电压，分别转换为数字电压。装置中的可编程器件130可根据分压单元110的数字电压与分压单元110的阻值得到模拟电源200的输出电流，根据负载装置300的数字电压得到模拟电源200的输出电压，从而实现了对模拟电源200输出电压电流的监测。可选地，当电路出现故障需要定位故障时，可编程器件130还可查询模数转换器120的寄存器中的历史数字电压，以确定模拟电源200是否出现故障。
Claims (10)
1.一种模拟电源监测装置，其特征在于，所述装置连接于模拟电源与负载装置之间，包括：依次连接的分压单元，模数转换单元及监测单元；
所述分压单元的输入端口与所述模拟电源的输出端口连接，输出端口与所述负载装置的输入端口连接；
所述模数转换单元还与所述负载装置的输出端口连接，所述模数转换单元用于将所述分压单元的模拟电压转换为第一数字电压、将所述负载装置的模拟电压转换成第二数字电压；
所述监测单元用于从所述模数转换单元分别获取第一数字电压和第二数字电压，并基于所述分压单元的阻值将所述第一数字电压获得电流值。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分压单元阻抗值基于所述负载装置的额定电流以及所述模数转换单元的最小输入电压确定。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分压单元包括阻抗子单元，所述阻抗子单元包括至少一个电阻。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述分压单元还包括：放大子单元；
所述阻抗子单元的输出端口还与所述放大子单元连接；
所述放大子单元，用于将所述阻抗子单元的模拟电压放大后输出至所述模数转换单元；
所述电流值基于所述放大子单元的放大倍数与所述分压单元的阻抗值获得。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述阻抗子单元的阻抗值为毫欧级。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述放大子单元为运算放大器。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述模数转换单元为模数转换器。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述监测单元为可编程器件。
9.一种模拟电源监测系统，其特征在于，包括模拟电源以及如权利要求1至8任一项所述的监测装置。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述模拟电源和所述负载装置位于独立的芯片上。
Priority Applications (1)
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| CN202021924192.2U CN213581292U (zh) | 2020-09-04 | 2020-09-04 | 一种模拟电源监测装置与系统 |
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| CN202021924192.2U Active CN213581292U (zh) | 2020-09-04 | 2020-09-04 | 一种模拟电源监测装置与系统 |
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