CN217156636U - 高精度电压检测控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了电压检测技术领域的高精度电压检测控制电路，包括电源供电模块、AD转换模块、CPU控制模块和电压控制模块，电源供电模块电连接AD转换模块，AD转换模块双向信号连接CPU控制模块，CPU控制模块双向信号连接电压控制模块，电压控制模块连接有外设被保护电路，AD转换模块采用12位的ADS7886芯片及配套电路，ADS7886芯片的电压输入端电连接有模拟电压采集电路，电压控制模块包括有控制电路，将电压检测电路与PMOS管高电压端控制电路相结合，可控制电路的通断并保护后端电路的正常，同时所有器件成本低，可防止损坏价格较高的外围设备；适用性强，大部分的低压直流电路均可适用；可移植性强，电路基本不用改动即可适配。

Description

高精度电压检测控制电路

技术领域

本实用新型涉及电压检测技术领域，具体为高精度电压检测控制电路。

背景技术

对于很多工业自动化控制系统电路来说都有自身的承受的输入电压限值，如果长期超出限值工作，线路很可能会损坏，也可能把电器设备破坏。因此，能够精确检测电压的大小对于很多工控领域有着重要的作用。现有技术方案一般只用到AD转换芯片，在整个电路板的电源入口处增加高精度的电阻，通过采集高精度电阻两端的电压，通过计算即可对整板的功耗进行监控，如图1所示，具体为：在整板的电源入口处串入一个高精度的电阻，阻值为R，当电压经过电阻R后会有一定的压降，通过AD转换芯片将压降U采集，即可计算出该主板的功耗P＝U2/R，然而，现有的功率检测电路只能对功耗及电压进行检测，当功率或电压过高有可能损坏器件时，无法及时断电保护后端电路，故实际生活中亟需设计一种具有保护机制的电压检测控制电路，基于此，本实用新型设计了高精度电压检测控制电路，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供高精度电压检测控制电路，以解决上述背景技术中提出的实际生活中亟需设计一种具有保护机制的电压检测控制电路的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：高精度电压检测控制电路，包括电源供电模块、AD转换模块、CPU控制模块和电压控制模块，所述电源供电模块电连接AD转换模块，所述AD转换模块双向信号连接CPU控制模块，所述CPU控制模块双向信号连接电压控制模块，所述电压控制模块连接有外设被保护电路，所述电源供电模块采用稳压源，所述AD转换模块采用12位的ADS7886芯片及配套电路，所述ADS7886芯片的电压输入端电连接有模拟电压采集电路，所述AD转换模块和CPU控制模块之间通过IIC总线连接，所述电压控制模块包括有控制电路。

优选的，所述稳压源的控制芯片选用LDO电源芯片。

优选的，所述IIC总线接口连接有上拉电阻。

优选的，所述控制电路包括与CPU控制模块连接的IO端口，所述IO端口并接有电阻R1和R2，所述电阻R1的另一端串接VCC端，所述电阻R2的另一端并接有电容C1、电阻R3和NPN三极管Q1的基极，所述电容C1与电阻R3的另一端和NPN三极管Q1的发射极接地，所述NPN三极管Q1的集电极串接有电阻R4，所述电阻R4的另一端并接有电阻R5和PMOS管Q2的栅极，所述电阻R5的另一端和PMOS管Q2的漏极连接VCC1端，所述PMOS管Q2的源极并接有电容C2、C3和VCC2端，所述电容C2和C3的另一端接地。

优选的，所述模拟电压采集电路包括与ADS7886芯片的VIN端口连接的电阻R6和R7，所述电阻R6的另一端连接电压采集端口，所述电阻R7的另一端连接有ADS7886芯片的GND端口、电容C4、电容C5、地线和电阻R8，所述电阻R8的另一端连接ADS7886芯片的CS#端口，所述电容C4和C5的另一端连接ADS7886芯片的VDD端口。

优选的，所述12位的ADS7886芯片及配套电路可替换为16位的AD7705芯片及配套电路。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型将电压检测电路与PMOS管高电压端控制电路相结合，可控制电路的通断并保护后端电路的正常，同时所有器件成本低，可防止损坏价格较高的外围设备；适用性强，大部分的低压直流电路均可适用；可移植性强，电路基本不用改动即可适配。

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，下面将对实施例描述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为现有技术原理图；

图2为本实用新型电路原理图；

图3为图2中AD转换模块、CPU控制模块和电压控制模块控制示意图；

图4为图3中控制电路图；

图5为本实用新型模拟电压采集电路图；

图6为图4一种使用接电图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-电源供电模块、2-AD转换模块，3-CPU控制模块，4-电压控制模块，5-外设被保护电路。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例一

请参阅图2-3，本实用新型提供一种技术方案：高精度电压检测控制电路，包括电源供电模块1、AD转换模块2、CPU控制模块3和电压控制模块4，电源供电模块1电连接AD转换模块2，AD转换模块2双向信号连接CPU控制模块3，CPU控制模块3双向信号连接电压控制模块4，电压控制模块4连接有外设被保护电路5，电源供电模块1采用稳压源，其中，稳压源的控制芯片选用LDO电源芯片，为AD转换模块2提供稳定的电源供电，同时AD转换模块2采用12位的ADS7886芯片及配套电路，可实现最高0.8mV的电压检测精度，该精度的电压可以保护几乎任何集成电路及模块不受损坏，ADS7886芯片的电压输入端电连接有模拟电压采集电路，AD转换模块2和CPU控制模块3之间通过IIC总线连接，CPU控制模块3用来采集IIC总线信号，并通过IO控制电压控制模块4，且IIC总线接口连接有上拉电阻，电压控制模块4包括有控制电路，集成了NPN三极管Q1及PMOS管Q2，可在高电压端控制电路通断，本实用新型可提供毫伏级别的电压检测精度，以及毫秒级别的响应时间，对被保护电路的电压进行监控并控制，防止被保护电路因电压过高过低而损坏，相较于现有的8bit、10bit模数转换芯片，电压检测精度更高，并且融入了电压通断控制电路，实现对电路的保护；实现过程可通过高精度的AD转换芯片，将被监控电压采集，当电压范围超出安全电压，则通过通断控制电路将供电电压切断，防止被保护电路烧坏，实现对某部分电路的电压监控及通断控制，防止被保护器件电压超出最大范围，使用时：ADS7886芯片供电电压应为2.35V-5.25V，当被采集电压高于供电电压时，可通过电阻对被采集电压分压后进行采集，然后计算被采集电压。

请参阅图4，控制电路包括与CPU控制模块3连接的IO端口，IO端口并接有电阻R1和R2，电阻R1的另一端串接VCC端，电阻R2的另一端并接有电容C1、电阻R3和NPN三极管Q1的基极，电容C1与电阻R3的另一端和NPN三极管Q1的发射极接地，NPN三极管Q1的集电极串接有电阻R4，电阻R4的另一端并接有电阻R5和PMOS管Q2的栅极，电阻R5的另一端和PMOS管Q2的漏极连接VCC1端，PMOS管Q2的源极并接有电容C2、C3和VCC2端，电容C2和C3的另一端接地，具体的：控制电路采用PMOS管Q2和NPN三极管Q1，可实现在电压正端对电源切断，保护后端电路，与NMOS管的控制电压负端相比，PMOS管控制电路可保证电压在切断后，所有器件都不带电，其中IO端口即为CPU控制模块3的控制端口，当IO端口输出高电平时，NPN三极管Q1即可导通，此时PMOS管Q2的栅极和源极产生压差，将VCC1端和VCC2端导通，此时对负载端供电；当IO输出低电平时，NPN三极管Q1截止，此时PMOS管Q2的栅极和源极未产生压差，VCC1端和VCC2端不导通，此时VCC2端电压为0，负载端没有供电电压；

当CPU控制模块3通过IIC总线检测到负载端的电压值超出可承受范围时，通过IO输出低电平，经过NPN三极管Q1及PMOS管Q2将VCC1端与VCC2端断开，及时保护后端负载电路的器件不受损坏。

请参阅图5，模拟电压采集电路包括与ADS7886芯片的VIN端口连接的电阻R6和R7，电阻R6的另一端连接电压采集端口，电阻R7的另一端连接有ADS7886芯片的GND端口、电容C4、电容C5、地线和电阻R8，电阻R8的另一端连接ADS7886芯片的CS#端口，电容C4和C5的另一端连接ADS7886芯片的VDD端口。

工作原理：将高精度的电压监测与PMOS管电压控制电路融合起来，在监控电压的同时还可及时控制电压通断，可以防止因电压异常造成器件的损坏，如图6所示，方案应用在A7架构主板上，通过A7主芯片的IIC接口采集ADS7886芯片的数字信号，计算出电压并对外设5V模块进行监控及通断控制；给AD转换模块2供电电压为3.3V，采集电压的精度可以达到0.8mV，被采集电压通过两个10K电阻R6和R7分压给ADS7886芯片，因为外部模块的供电电压范围为4.75～5.25V，即当主控芯片检测到采集电压超出2.375～2.625V的范围，即通过控制电路，对模块断电，防止器件损坏，通过CPU控制模块3的GPIO接口，对外部模块的5V电压供电进行控制。

实施例二

请参阅图2-5，本实用新型高精度电压检测控制电路中12位的ADS7886芯片及配套电路可替换为16位的AD7705芯片及配套电路，可以满足更高精度的电压检测。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.高精度电压检测控制电路，包括电源供电模块(1)、AD转换模块(2)、CPU控制模块(3)和电压控制模块(4)，其特征在于：所述电源供电模块(1)电连接AD转换模块(2)，所述AD转换模块(2)双向信号连接CPU控制模块(3)，所述CPU控制模块(3)双向信号连接电压控制模块(4)，所述电压控制模块(4)连接有外设被保护电路(5)，所述电源供电模块(1)采用稳压源，所述AD转换模块(2)采用12位的ADS7886芯片及配套电路，所述ADS7886芯片的电压输入端电连接有模拟电压采集电路，所述AD转换模块(2)和CPU控制模块(3)之间通过IIC总线连接，所述电压控制模块(4)包括有控制电路。

2.根据权利要求1所述的高精度电压检测控制电路，其特征在于：所述稳压源的控制芯片选用LDO电源芯片。

3.根据权利要求1所述的高精度电压检测控制电路，其特征在于：所述IIC总线接口连接有上拉电阻。

4.根据权利要求1所述的高精度电压检测控制电路，其特征在于：所述控制电路包括与CPU控制模块(3)连接的IO端口，所述IO端口并接有电阻R1和R2，所述电阻R1的另一端串接VCC端，所述电阻R2的另一端并接有电容C1、电阻R3和NPN三极管Q1的基极，所述电容C1与电阻R3的另一端和NPN三极管Q1的发射极接地，所述NPN三极管Q1的集电极串接有电阻R4，所述电阻R4的另一端并接有电阻R5和PMOS管Q2的栅极，所述电阻R5的另一端和PMOS管Q2的漏极连接VCC1端，所述PMOS管Q2的源极并接有电容C2、C3和VCC2端，所述电容C2和C3的另一端接地。

5.根据权利要求1所述的高精度电压检测控制电路，其特征在于：所述模拟电压采集电路包括与ADS7886芯片的VIN端口连接的电阻R6和R7，所述电阻R6的另一端连接电压采集端口，所述电阻R7的另一端连接有ADS7886芯片的GND端口、电容C4、电容C5、地线和电阻R8，所述电阻R8的另一端连接ADS7886芯片的CS#端口，所述电容C4和C5的另一端连接ADS7886芯片的VDD端口。

6.根据权利要求1所述的高精度电压检测控制电路，其特征在于：所述12位的ADS7886芯片及配套电路可替换为16位的AD7705芯片及配套电路。

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