CN219266397U - 一种直流电压突变监测模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型旨在提供一种成本低、可实现多通道采集且有利于实现高度集成化的直流电压突变检测模块。本实用新型包括主控单元、电压比较单元和电压参考源单元，所述电压参考源单元与所述电压比较单元的负输入端连接为所述电压比较单元提供参考电压，所述电压比较单元的正输入端作为电压输入端以连接待测电流，所述主控单元上设置有若干个GPIO端口，所述电压比较单元的输出端与其中一个所述GPIO端口连接。本实用新型应用于直流电压突变检测的技术领域。

Description

一种直流电压突变监测模块

技术领域

本实用新型涉及直流电压突变检测的技术领域，特别涉及一种直流电压突变监测模块。

背景技术

在电子设备测试行业中，电源供电会因为负载的因素，很容易出现电压瞬间的突变。当这个瞬间很短的时候，则很难通过普通的电压读取来捕抓到这个点，所以常用方法是通过示波器捕抓整体的波形来分析电压突变的次数。

然而，在现有的示波器采样方案中，实际应用时存在着不少的缺点：首先是示波器非常昂贵，一台示波器价格高达几万人民币，投入过高；其次是示波器一般都是4个通道的输入，超过4个通道就要多加一台示波器，无疑会进一步拉高成本；再次，示波器体积较大且由接线需求，不容易集成在电子设备测试的机台里，存在局限性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种成本低、可实现多通道采集且有利于实现高度集成化的直流电压突变检测模块。

本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括主控单元、电压比较单元和电压参考源单元，所述电压参考源单元与所述电压比较单元的负输入端连接为所述电压比较单元提供参考电压，所述电压比较单元的正输入端作为电压输入端以连接待测电流，所述主控单元上设置有若干个GPIO端口，所述电压比较单元的输出端与其中一个所述GPIO端口连接。

进一步，所述主控单元包括型号为STM32F103RCT6的微控制芯片，所述电压比较单元的输出端与所述微控制芯片的第三十八引脚连接。

进一步，所述电压比较单元包括型号为ADCMP600的运算放大器，所述运算放大器的第五端口接电，所述运算放大器的第二端口接地，所述运算放大器的第三端口为正输入端并连接输入分压电阻后接入待测电流，所述运算放大器的第四端口为负输入端并与所述电压参考源单元连接以接入参考电流，所述运算放大器的第四端口连接第一分压电阻后接地。

进一步，所述电压参考源单元包括型号为REF2033AIDDCR的电压基准芯片，所述电压基准芯片第五引脚连接第二分压电阻后与所述电压比较单元的负输入端连接，所述电压基准芯片的第四引脚接电。

进一步，所述微控制芯片连接有时钟电路，所述时钟电路包括第一电阻、第一电容、第二电容和第一晶振，所述微控制芯片的第六引脚依次连接第一电阻和第一电容后接地，所述微控制芯片的第五引脚连接第二电容后接地，所述第一晶振的两端分别第一电容和第二电容。

进一步，所述微控制芯片的第六十引脚连接启动电路，所述启动电路包括第一开关、第二电阻和第三电阻，所述第一开关的一端与所述微控制芯片的第六十引脚和所述第二电阻的一端连接，所述第一开关的另一端连接所述第三电阻后接电，所述第二电阻的另一端接地。

进一步，所述微控制芯片的第七引脚连接复位电路，所述复位电路包括第二开关和第三电容，所述微控制芯片的第七引脚连接所述第二开关后接地，所述第三电容的两端分别与所述第二开关的两端连接。

进一步，所述微控制芯片的第五十引脚连接有运行指示灯。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过主控单元、电压比较单元和电压参考源单元相互配合实现对直流电压突变的监测，具体地，电压参考源单元为电压比较单元提供参考电压，电压比较单元接入待测电流并将待测电流的电压与参考电压进行比较，比较后再将电压输出至主控单元的GPIO接口，从而实现采集。由上述可见，本实用新型整体设计合理，不需要采用价格高昂的示波器，从而降低成本，并且主控单元具有多个GPIO接口，可以实现多通道采集，整体可集成于板卡上从而设置在测试设备中，有利于实现高度集成化。

附图说明

图1是本实用新型的原理框图；

图2是本实用新型的电路原理图；

图3是图2中A部分的放大图；

图4是图2中B部分的放大图。

实施方式

如图1至图4所示，在本实施例中，本实用新型包括主控单元1、电压比较单元2和电压参考源单元3，所述电压参考源单元3与所述电压比较单元2的负输入端连接为所述电压比较单元2提供参考电压，所述电压比较单元2的正输入端作为电压输入端以连接待测电流，所述主控单元1上设置有多个GPIO端口，所述电压比较单元2的输出端与其中一个所述GPIO端口连接；所述主控单元1包括型号为STM32F103RCT6的微控制芯片U1，所述电压比较单元2的输出端与所述微控制芯片U1的第三十八引脚连接。

所述电压比较单元2包括型号为ADCMP600的运算放大器U2，所述运算放大器U2的第五端口接电，所述运算放大器U2的第二端口接地，所述运算放大器U2的第三端口为正输入端并连接输入分压电阻R5后接入待测电流，所述运算放大器U2的第四端口为负输入端并与所述电压参考源单元3连接以接入参考电流，所述运算放大器U2的第四端口连接第一分压电阻R10后接地，通过所述第一分压电阻R10，可以确保输入进所述运算放大器U2负输入端的电压小于3.3V；所述运算放大器U2采用带宽50MHz的ADCMP600，最小可以通过长度21ns的脉冲信号，使用时，需要根据要捕抓的脉冲方向设定基准电压：当需要捕抓电压突升，则基准电压需大于输入电压；当需要捕抓电压突降，则基准电压需小于输入电压。

所述电压参考源单元3包括型号为REF2033AIDDCR的电压基准芯片U3，所述电压基准芯片U3第五引脚连接第二分压电阻R9后与所述电压比较单元2的负输入端连接，所述电压基准芯片U3的第四引脚接电。在实际应用时，所述电压参考源单元3接入5V电压，输出2.5V参考电压，根据使用要求，用电阻分压成不同电压值，用于输入至所述运算放大器U2的负输入端，作为所述电压比较单元2的基准电压。

工作原理：当待测电流输入所述电压比较单元2的电压输入大于参考电压时，所述运算放大器U2输出正供电电压，即3.3V；当待测电流输入所述电压比较单元2的电压输入小于参考电压时，电压比较器输出负供电电压（通常会把负供电连接到地），即0V。

待测电压输入超过3.3V需要在输入所述运算放大器U2之前做分压处理，要确保输入进所述运算放大器U2的电压小于3.3V，该分压处理由所述输入分压电阻R5实现。

所述主控单元1采用STM32F103RCT6芯片，外挂8MHz时钟频率，配置内部9倍分频最高可以达到72MHz时钟频率。供电电压3.3V，即电平是3.3V，所述电压比较单元2的输出点连接所述GPIO端口，所述GPIO端口可以读到0和1两种状态，可以分别设定0和1为正常和突变状态，以此判断是否存在电压突变。

所述微控制芯片U1连接有时钟电路，所述时钟电路包括第一电阻R4、第一电容C1、第二电容C3和第一晶振Y1，所述微控制芯片U1的第六引脚依次连接第一电阻R4和第一电容C1后接地，所述微控制芯片U1的第五引脚连接第二电容C3后接地，所述第一晶振Y1的两端分别连接第一电容C1和第二电容C3；所述微控制芯片U1通过设置所述时钟电路，具有8MHz时钟频率，再配置内部9倍分频最高可以达到72MHz时钟频率。

所述微控制芯片U1的第六十引脚连接启动电路，所述启动电路包括第一开关S1、第二电阻R3和第三电阻R1，所述第一开关S1的一端与所述微控制芯片U1的第六十引脚和所述第二电阻R3的一端连接，所述第一开关S1的另一端连接所述第三电阻R1后接电，所述第二电阻R3的另一端接地；测试时，按压所述第一开关S1即可实现对所述微控制芯片U1的工作进行控制。

所述微控制芯片U1的第七引脚连接复位电路，所述复位电路包括第二开关S2和第三电容C13，所述微控制芯片U1的第七引脚连接所述第二开关S2后接地，所述第三电容C13的两端分别与所述第二开关S2的两端连接；在使用时，通过按动所述第二开关S2即可实现监测数据的复位，以便于进行数据整理或数据统计。

所述微控制芯片U1的第五十引脚连接有运行指示灯，以便于在工作时提醒操作人员整体的运行状况，便于处理。

本实用新型可作为模块板卡安装在测试系统板卡上，实现高度集成化。

本实用新型的有益效果是：元件简单易采购，物料成本低，可规模应用于量产项目；电路结构简单；占用空间小。

相较于现有的示波器应用，本实用新型成本低廉，针对输入电压信号突变的持续时间，可以选用不同带宽的电压比较单元及不同频率的主控单元，避免资源浪费；可以实现多个通道的采集，通道数由主控单元的GPIO端口数量决定；设计模型是PCBA，可作为模块板卡安装在测试系统板卡上面，实现高度集成化。

虽然本实用新型的实施例是以实际方案来描述的，但是并不构成对本实用新型含义的限制，对于本领域的技术人员，根据本说明书对其实施方案的修改及与其他方案的组合都是显而易见的。

Claims (8)

1.一种直流电压突变监测模块，其特征在于：它包括主控单元（1）、电压比较单元（2）和电压参考源单元（3），所述电压参考源单元（3）与所述电压比较单元（2）的负输入端连接为所述电压比较单元（2）提供参考电压，所述电压比较单元（2）的正输入端作为电压输入端以连接待测电流，所述主控单元（1）上设置有若干个GPIO端口，所述电压比较单元（2）的输出端与其中一个所述GPIO端口连接。

2.根据权利要求1所述的一种直流电压突变监测模块，其特征在于：所述主控单元（1）包括型号为STM32F103RCT6的微控制芯片（U1），所述电压比较单元（2）的输出端与所述微控制芯片（U1）的第三十八引脚连接。

3.根据权利要求1所述的一种直流电压突变监测模块，其特征在于：所述电压比较单元（2）包括型号为ADCMP600的运算放大器（U2），所述运算放大器（U2）的第五端口接电，所述运算放大器（U2）的第二端口接地，所述运算放大器（U2）的第三端口为正输入端并连接输入分压电阻（R5）后接入待测电流，所述运算放大器（U2）的第四端口为负输入端并与所述电压参考源单元（3）连接以接入参考电流，所述运算放大器（U2）的第四端口连接第一分压电阻（R10）后接地。

4.根据权利要求1所述的一种直流电压突变监测模块，其特征在于：所述电压参考源单元（3）包括型号为REF2033AIDDCR的电压基准芯片（U3），所述电压基准芯片（U3）第五引脚连接第二分压电阻（R9）后与所述电压比较单元（2）的负输入端连接，所述电压基准芯片（U3）的第四引脚接电。

5.根据权利要求2所述的一种直流电压突变监测模块，其特征在于：所述微控制芯片（U1）连接有时钟电路，所述时钟电路包括第一电阻（R4）、第一电容（C1）、第二电容（C3）和第一晶振（Y1），所述微控制芯片（U1）的第六引脚依次连接第一电阻（R4）和第一电容（C1）后接地，所述微控制芯片（U1）的第五引脚连接第二电容（C3）后接地，所述第一晶振（Y1）的两端分别连接第一电容（C1）和第二电容（C3）。

6.根据权利要求2所述的一种直流电压突变监测模块，其特征在于：所述微控制芯片（U1）的第六十引脚连接启动电路，所述启动电路包括第一开关（S1）、第二电阻（R3）和第三电阻（R1），所述第一开关（S1）的一端与所述微控制芯片（U1）的第六十引脚和所述第二电阻（R3）的一端连接，所述第一开关（S1）的另一端连接所述第三电阻（R1）后接电，所述第二电阻（R3）的另一端接地。

7.根据权利要求2所述的一种直流电压突变监测模块，其特征在于：所述微控制芯片（U1）的第七引脚连接复位电路，所述复位电路包括第二开关（S2）和第三电容（C13），所述微控制芯片（U1）的第七引脚连接所述第二开关（S2）后接地，所述第三电容（C13）的两端分别与所述第二开关（S2）的两端连接。

8.根据权利要求2所述的一种直流电压突变监测模块，其特征在于：所述微控制芯片（U1）的第五十引脚连接有运行指示灯。

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