一种智能电源运行状态检测电路的制作方法

1.本实用新型属于电子电路技术领域，具体涉及一种智能电源运行状态检测电路。


背景技术：

2.随着科技进步，电子产品越来越多，电子产品都要用到电源，电源的稳定运行是设备正常运行的保障，对于目前常见的各类电源，通常需要对电源的运行状态进行检测并显示电源运行状态，比如：通信机房电源子系统电源运行状态指示、机载电源子系统电源运行状态指示、车载电源子系统电源运行状态指示、电源系统内部各系统之间输出状态指示、板卡级电源运行状态指示。这些电源系统通常需要用到正负电源，目前对于这类电源的运行状态检测通常是通过ttl电平指示电源输出电压状态(采用芯片检测ttl电平)，但这些芯片不具备输入过压保护功能，大部分芯片不具备正负压同时检测功能，虽然少数芯片支持正负压同时检测，但价格昂贵。
3.也有采用软件对电源运行状态进行检测的，但这要配置单片机，通常单片机价格相对较高，因此电路成本较高。


技术实现要素：

4.本实用新型需要解决的技术问题是提供一种可以同时检测正负电压，具有过压保护和欠压保护功能，电路成本低的一种智能电源运行状态检测电路。
5.为解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案是：
6.一种智能电源运行状态检测电路，包括一路正压过压保护电路，一路正压欠压检测电路，一路负压过压保护电路，一路负压欠压检测电路，以及电源运行状态检测输出电路，其中，正压欠压检测电路的输出连接正压过压保护电路的输入，负压欠压检测电路的输出连接负压过压保护电路的输入，正压过压保护电路和负压过压保护电路的输出分别连接电源运行状态检测输出电路的输入；正、负电压分别经正压欠压检测电路和负压欠压检测电路检测是否欠压，如果欠压则输出欠压信号至正压过压保护电路和负压过压保护电路，断开电压输出，否则保持电压正常输出；同时正、负电压分别经正压过压保护电路和负压过压保护电路检测是否过压，如果过压则断开电压输出，否则保持电压正常输出，即正、负电压均在正常电压范围时，保持电压正常输出，否则断开电压输出；电压正常输出时电源运行状态检测输出电路输出高电平，否则，输出低电平。
7.进一步的，所述正压过压保护电路包括过压检测电路a、过压驱动电路a以及正压输出电路，其中过压检测电路a的输出连接过压驱动电路a的输入，过压驱动电路a的输出连接正压输出电路的输入。
8.优选的，所述正压过压保护电路包括电阻r1-r3，稳压管d1，三极管q1以及nmos管ic2，其中电阻r1和稳压管d1串联构成过压检测电路a，电阻r1一端接正压 vin，电阻r1另一端接稳压管d1负极，稳压管d1正极接地，电阻r2、r3以及三极管q1构成过压驱动电路a，电阻r2一端接稳压管d1负极，电阻r2另一端接三极管q1基极，三极管q1发射极接正压 vin，三极
管q1集电极经电阻r3接地，nmos管ic2构成正压输出电路，nmos管ic2的栅极接三极管q1的集电极，nmos管ic2的源极接正压 vin，nmos管ic2的漏极为输出端a，接电源运行状态检测输出电路。
9.进一步的，所述正压欠压检测电路包括欠压检测电路a和欠压驱动电路a，其中欠压检测电路a的输出连接欠压驱动电路a的输入。
10.优选的，所述正压欠压检测电路包括电阻r4-r9，稳压管d2，三极管q2-q3、光耦ic1以及nmos管ic2，其中电阻r4、r8和稳压管d1串联构成欠压检测电路a，电阻r5一端接正压 vin，电阻r5另一端接稳压管d2负极，稳压管d2正极经电阻r8接地，电阻r4-r6、电阻r8、三极管q2-q3以及光耦ic1构成欠压驱动电路a，三极管q3基极接稳压管d2正极，三极管q3发射极接地，三极管q3集电极经电阻r6接正压 vin，电阻r8并接在三极管q3基极和发射极之间，三极管q3集电极经电阻r7连接三极管q2基极，三极管q2发射极接地，三极管q2集电极接光耦ic1的发光管负极，光耦ic1的发光管正极经电阻r4接正压 vin，电阻r9并接在三极管q2基极和发射极之间，光耦ic1的光敏管两端并接在nmos管ic2的栅极和源极之间。
11.进一步的，所述负压过压保护电路包括过压检测电路b、过压驱动电路b以及负压输出电路，其中过压检测电路b的输出连接过压驱动电路b的输入，过压驱动电路b的输出连接负压输出电路的输入。
12.优选的，所述负压过压保护电路包括电阻r14-r17，稳压管d5，三极管q5以及pmos管ic3，其中电阻r14、r17和稳压管d5串联构成过压检测电路b，电阻r14一端接负压-vin，电阻r14另一端接稳压管d1负极，稳压管d1正极经电阻r17接地，电阻r15、r16以及三极管q5构成过压驱动电路b，三极管q5基极接稳压管d5负极，三极管q5发射极接负压-vin，三极管q5集电极经电阻r15接地，电阻r16并接在三极管q5的集电极和发射极之间，pmos管ic3构成负压输出电路，pmos管ic3的栅极接三极管q5的集电极，pmos管ic2的源极接负压vin，pmos管ic2的漏极为输出端b，接电源运行状态检测输出电路。
13.进一步的，所述负压欠压检测电路包括欠压检测电路b和欠压驱动电路b，其中欠压检测电路b的输出连接欠压驱动电路b的输入。
14.优选的，所述负压欠压检测电路包括电阻r18-r23，稳压管d6，三极管q6-q7、光耦ic4以及pmos管ic3，其中电阻r19、r21和稳压管d6串联构成欠压检测电路b，电阻r19一端接地，电阻r19另一端接稳压管d6负极，稳压管d6正极经电阻r21接负压-vin，电阻r18、电阻r20、电阻r22-r23、三极管q6-q7以及光耦ic4构成欠压驱动电路b，三极管q7基极接稳压管d6正极，三极管q7发射极接负压-vin，三极管q3集电极经电阻r18接地，电阻r21并接在三极管q7基极和发射极之间，三极管q7集电极经电阻r22连接三极管q6基极，三极管q6发射极接负压-vin，三极管q6集电极接光耦ic4的发光管负极，光耦ic4的发光管正极经电阻r20接地，电阻r23并接在三极管q6基极和发射极之间，光耦ic4的光敏管两端并接在pmos管ic3的栅极和源极之间。
15.优选的，所述电源运行状态检测输出电路包括电阻r10-r13、稳压管d3-d4以及三极管q4，其中电阻r10一端连接正压过压保护电路的输出，电阻r10另一端连接稳压管d4的负极，稳压管d4的正极连接负压过压保护电路的输出，稳压管d4的负极经电阻r12连接三极管q4的基极，三极管q4的发射极接地，三极管q4的集电极经电阻r11连接正压过压保护电路的输出，电阻r13并接在三极管q4的基极和发射极之间，稳压管d3的正极接地，稳压管d3的
负极连接三极管q4的集电极，同时稳压管d3的负极为电平输出端。
16.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
17.本实用新型利用分立器件构建智能电源运行状态检测电路，利用串联稳压管的分压电路实现正负压的过压和欠压检测，同时根据检测结果驱动电路实现断电保护，既可以实现正负压同时检测，又可以实现对检测电路的输入过压保护，以及欠压检测功能，同时降低产品成本，提高市场竞争力。
附图说明
18.图1是本实用新型智能电源运行状态检测电路框图；
19.图2是本实用新型智能电源运行状态检测电路原理图。
具体实施方式
20.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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。
21.如图1所示，本实用新型包括一路正压过压保护电路，一路正压欠压检测电路，一路负压过压保护电路，一路负压欠压检测电路，以及电源运行状态检测输出电路，其中，正压欠压检测电路的输出连接正压过压保护电路的输入，负压欠压检测电路的输出连接负压过压保护电路的输入，正压过压保护电路和负压过压保护电路的输出分别连接电源运行状态检测输出电路的输入；正、负电压分别经正压欠压检测电路和负压欠压检测电路检测是否欠压，如果欠压则输出欠压信号至正压过压保护电路和负压过压保护电路，断开电压输出，否则保持电压正常输出；同时正、负电压分别经正压过压保护电路和负压过压保护电路检测是否过压，如果过压则断开电压输出，否则保持电压正常输出，即正、负电压均在正常电压范围时，保持电压正常输出，否则断开电压输出；电压正常输出时电源运行状态检测输出电路输出高电平，否则，输出低电平。
22.作为本实用新型的优选实施方式，所述正压过压保护电路包括过压检测电路a、过压驱动电路a以及正压输出电路，其中过压检测电路a的输出连接过压驱动电路a的输入，过压驱动电路a的输出连接正压输出电路的输入。
23.如图2所示，所述正压过压保护电路包括电阻r1-r3，稳压管d1，三极管q1以及nmos管ic2，其中电阻r1和稳压管d1串联构成过压检测电路a，电阻r1一端接正压 vin，电阻r1另一端接稳压管d1负极，稳压管d1正极接地，电阻r2、r3以及三极管q1构成过压驱动电路a，电阻r2一端接稳压管d1负极，电阻r2另一端接三极管q1基极，三极管q1发射极接正压 vin，三极管q1集电极经电阻r3接地，nmos管ic2构成正压输出电路，nmos管ic2的栅极接三极管q1的集电极，nmos管ic2的源极接正压 vin，nmos管ic2的漏极为输出端a，接电源运行状态检测输出电路。
24.当 v
in
的电压值小于稳压管d1的稳压值时，稳压管d1不导通，此时三极管q1的基极电压等于输入电压 v
in
，三极管q1截止。nmos管ic2的栅极通过电阻r3接地，nmos管ic2的栅
源电压vgs为-| v
in
|，nmos管ic2将完全导通，输入的 v
in
被加载到，nmos管ic2的漏极，也即是正压输出电路的a点；
25.当 v
in
电压值达到或超过稳压管d1稳压值时，即 v
in
出现过压情况时，稳压管d1导通，三极管q1基极电压为vb＝ v
in-d1的稳压值，当ube＜-0.7时，三极管q1导通，此时nmos管ic2栅极电压vg＝ v
in-0.2v，此时vgs＝0.2v，nmos管ic2截止。a点电压为0v，此时这部分电路起过压保护作用，保护后级电源运行状态检测输出电路不因过压损坏。稳压二极管d1被用于设定过压保护点。
26.作为本实用新型的优选实施方式，所述正压欠压检测电路包括欠压检测电路a和欠压驱动电路a，其中欠压检测电路a的输出连接欠压驱动电路a的输入。
27.如图2所示，所述正压欠压检测电路包括电阻r4-r9，稳压管d2，三极管q2-q3、光耦ic1以及nmos管ic2，其中电阻r4、r8和稳压管d1串联构成欠压检测电路a，电阻r5一端接正压 vin，电阻r5另一端接稳压管d2负极，稳压管d2正极经电阻r8接地，电阻r4-r6、电阻r8、三极管q2-q3以及光耦ic1构成欠压驱动电路a，三极管q3基极接稳压管d2正极，三极管q3发射极接地，三极管q3集电极经电阻r6接正压 vin，电阻r8并接在三极管q3基极和发射极之间，三极管q3集电极经电阻r7连接三极管q2基极，三极管q2发射极接地，三极管q2集电极接光耦ic1的发光管负极，光耦ic1的发光管正极经电阻r4接正压 vin，电阻r9并接在三极管q2基极和发射极之间，光耦ic1的光敏管两端并接在nmos管ic2的栅极和源极之间。
28.当 v
in
的电压值小于稳压管d1的稳压值且大于稳压管d2的稳压值时，稳压管d2导通，三极管q3偏置，拉低三极管q2的基极电压，使得三极管q2截止，光耦ic1不动作，此时a点电位保持。当 v
in
的电压值进一步减小，直到小于稳压管d2的稳压值时，稳压管d2截止，此时三极管q3的ube＝0v，三极管q3也截止。三极管q2将偏置，光耦ic1的发光管导通，光敏管随之导通，输入电压 v
in
加到nmos管ic2的栅极，此时nmos管ic2栅极电压vg＝ v
in-0.2v，此时vgs＝-0.2v，nmos管ic2截止，a点电位通过电阻r10、r12、r13被拉到地。稳压二极管d2被用于设定欠压保护点。
29.作为本实用新型的优选实施方式，所述负压过压保护电路包括过压检测电路b、过压驱动电路b以及负压输出电路，其中过压检测电路b的输出连接过压驱动电路b的输入，过压驱动电路b的输出连接负压输出电路的输入。
30.如图2所示，所述负压过压保护电路包括电阻r14-r17，稳压管d5，三极管q5以及pmos管ic3，其中电阻r14、r17和稳压管d5串联构成过压检测电路b，电阻r14一端接负压vin，电阻r14另一端接稳压管d1负极，稳压管d1正极经电阻r17接地，电阻r15、r16以及三极管q5构成过压驱动电路b，三极管q5基极接稳压管d5负极，三极管q5发射极接负压-vin，三极管q5集电极经电阻r15接地，电阻r16并接在三极管q5的集电极和发射极之间，pmos管ic3构成负压输出电路，pmos管ic3的栅极接三极管q5的集电极，pmos管ic2的源极接负压-vin，pmos管ic2的漏极为输出端b，接电源运行状态检测输出电路。
31.当负电压|-v
in
|小于稳压管d5的稳压值时，稳压管d5不导通，三极管q5截止，pmos管ic3栅极电压vg为此时pmos管ic3将完全导通，输入负电压被加载到b点。稳压管d5被用于设定过压保护点。
32.当负电压|-v
in
|增大到稳压管d5的稳压值时，稳压管d5导通，三极管q5偏置，此时
pmos管ic3栅极电压vg＝-v
in
0.2v，此时vgs＝0.2v，pmos管ic3截止。输入负电压无法到达b点。
33.作为本实用新型的优选实施方式，所述负压欠压检测电路包括欠压检测电路b和欠压驱动电路b，其中欠压检测电路b的输出连接欠压驱动电路b的输入。
34.如图2所示，所述负压欠压检测电路包括电阻r18-r23，稳压管d6，三极管q6-q7、光耦ic4以及pmos管ic3，其中电阻r19、r21和稳压管d6串联构成欠压检测电路b，电阻r19一端接地，电阻r19另一端接稳压管d6负极，稳压管d6正极经电阻r21接负压-vin，电阻r18、电阻r20、电阻r22-r23、三极管q6-q7以及光耦ic4构成欠压驱动电路b，三极管q7基极接稳压管d6正极，三极管q7发射极接负压-vin，三极管q3集电极经电阻r18接地，电阻r21并接在三极管q7基极和发射极之间，三极管q7集电极经电阻r22连接三极管q6基极，三极管q6发射极接负压-vin，三极管q6集电极接光耦ic4的发光管负极，光耦ic4的发光管正极经电阻r20接地，电阻r23并接在三极管q6基极和发射极之间，光耦ic4的光敏管两端并接在pmos管ic3的栅极和源极之间。
35.当负电压|-v
in
|小于稳压管d5的稳压值且大于稳压管d6的稳压值时，与正压情况同理，此时光耦ic4不动作；当进一步减小直到小于稳压管d6的稳压值时，稳压管d6截止，光耦ic4将拉低pmos管ic3的栅极电压，与正压情况相同，pmos管ic3完全关断。输入负电压无法到达b点。稳压管d6用于设置负压欠压点。
36.由上述分析可知，只有当正、负电压输入在过压、欠压点之间即在合理的输入范围时，输入电压才会被加载到a、b点。
37.如图2所示，所述电源运行状态检测输出电路包括电阻r10-r13、稳压管d3-d4以及三极管q4，其中电阻r10一端连接正压过压保护电路的输出，电阻r10另一端连接稳压管d4的负极，稳压管d4的正极连接负压过压保护电路的输出，稳压管d4的负极经电阻r12连接三极管q4的基极，三极管q4的发射极接地，三极管q4的集电极经电阻r11连接正压过压保护电路的输出，电阻r13并接在三极管q4的基极和发射极之间，稳压管d3的正极接地，稳压管d3的负极连接三极管q4的集电极，同时稳压管d3的负极为电平输出端。
38.对于本实用新型，电源运行状态检测输出电路输出ttl电平，适用于正负压为
±
5v以上的电压，当然通过改变电路参数也可以适用于更低的电压，此时电源运行状态检测输出电路的输出就不再是ttl电平。
39.本实用新型的稳压管d3为4.7v稳压管，以适应输出ttl电平，其中a点电压经过电阻r11并通过稳压管d3钳位后作为ttl电压输出，用于指示电源输出电压状态。c点电位为b点电位加稳压管d4的稳压值，故在d4选型时应保证b点电位正常时c点电压值小于0.7v。当a点电压为0v时，稳压管d3不导通，ttl输出低电平；当b点电压为0v时，稳压管d4不导通，三极管q4偏置拉低ttl到地，同样输出低电平。只有当a点电压与b点电压同时存在，ttl才输出高电平。