專利名稱：一種電壓檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電壓檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電壓檢測裝置。
背景技術(shù)：
電子電路電壓通常具有較大的幅度差，因而相應(yīng)的檢測設(shè)備或儀表要具有較大的
口
里feo目前多采用分段式電壓采樣方法實現(xiàn)大量程電壓檢測。具體的檢測AD采樣芯片的電壓輸入范圍，并根據(jù)電壓輸入范圍選擇相應(yīng)的信號通道(不同的信號通道具有不同的 變比)，通過選擇信號通道來調(diào)節(jié)進入AD采樣芯片的電壓范圍，以此實現(xiàn)大量程電壓檢測。但是，對于現(xiàn)有的分段式電壓采樣方法，需要設(shè)置多個信號通道，其電路實現(xiàn)復(fù)雜，另外不同的信號通道會有不同的誤差和溫漂，導(dǎo)致很難提高采樣的精度，從而導(dǎo)致電壓檢測的精度較低。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種電壓檢測裝置，其結(jié)構(gòu)簡單，并且具有較高的檢測精度。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案一種電壓檢測裝置，包括正接入節(jié)點、負接入節(jié)點、采樣電阻、可選分壓電阻、切換控制單元、信號調(diào)理單元、處理單元所述采樣電阻和可選分壓電阻串聯(lián)于正接入節(jié)點和負接入節(jié)點之間；在每個所述可選分壓電阻的兩端連接有一個所述切換控制單元，所述切換控制單元在所述正接入節(jié)點和負接入節(jié)點之間的電壓差值未達到相應(yīng)閾值時，將與其連接的可選分壓電阻短路；所述信號調(diào)理單元采集所述采樣電阻兩端的電壓差值，在對所述電壓差值進行處理后輸出；所述處理單元接收所述信號調(diào)理單元輸出的處理后的電壓差值，并獲取所述可選分壓電阻的狀態(tài)信息，根據(jù)所述狀態(tài)信息確定電壓倍率，之后確定所述處理后的電壓差值與所述電壓倍率的乘積為待檢測電子電路的電壓值。優(yōu)選的，上述電壓檢測裝置包括多個可選分壓電阻和多個切換控制單元，所述多個切換控制單元的閾值均不相同。優(yōu)選的，上述電壓檢測裝置中，所述切換控制單元包括固態(tài)繼電器和電壓比較器，所述電壓檢測裝置還包括控制側(cè)電壓生成電路；所述控制側(cè)電壓生成電路包括多個串聯(lián)于所述正輸入節(jié)點和負輸入節(jié)點之間的分壓電阻，所述分壓電阻的數(shù)量大于所述可選分壓電阻的數(shù)量；所述電壓比較器的正輸入端連接至所述控制側(cè)電壓生成電路中相鄰兩個分壓電阻的公共端，所述電壓比較器的負輸入端接入基準電壓；
所述固態(tài)繼電器的第一輸入端接入與所述電壓比較器的高電平電壓相等的電壓信號、第二輸入端與所述電壓比 較器的輸出端連接，所述固態(tài)繼電器的兩個輸出端連接在所述可選分壓電阻的兩端。優(yōu)選的，上述電壓檢測裝置中，所述電壓比較器的輸出端連接至所述處理單元的輸入端口。優(yōu)選的，上述電壓檢測裝置中，所述控制側(cè)電壓生成電路中的一個或多個分壓電阻為可調(diào)電阻，所述電壓檢測裝置中的可選分壓電阻為可調(diào)電阻。優(yōu)選的，上述電壓檢測裝置中，還包括基準電壓生成電路，所述基準電壓生成電路產(chǎn)生的基準電壓送入所述電壓比較器的負輸入端。優(yōu)選的，上述電壓檢測裝置中，所述基準電壓生成電路包括電阻和穩(wěn)壓二極管，所述穩(wěn)壓二極管的陽極連接至所述負接入節(jié)點、陰極連接至所述電阻的一端，所述電阻的另一端連接至所述正輸入節(jié)點。優(yōu)選的，上述電壓檢測裝置中，所述信號調(diào)理單元包括差分放大電路和低通濾波電路。優(yōu)選的，上述電壓檢測裝置中，所述處理單元的輸出端口與待檢測電子電路中的保護電路連接，在所述待檢測電子電路的電壓大于保護閾值時，所述處理單元通過其輸出端口輸出控制所述保護電路開啟的指令。優(yōu)選的，上述電壓檢測裝置中，所述固態(tài)繼電器為光電耦合型固態(tài)繼電器或變壓器耦合型固態(tài)繼電器。由此可見，本發(fā)明的有益效果為在本發(fā)明公開的電壓檢測裝置中，在正輸入端和負輸入端之間串聯(lián)采樣電阻和可選分壓電阻，并且在可選分壓電阻的兩端連接有切換控制電路，該切換控制電路根據(jù)待測電子電路的電壓值將可選分壓電阻短路或接通，之后根據(jù)可選分壓電阻的狀態(tài)信息確定相應(yīng)的電壓倍率，最后利用采樣電阻兩端的電壓值和電壓倍率計算待檢測電子電路的電壓值。本發(fā)明公開的電壓檢測裝置，通過控制接入電路的可選分壓電阻的個數(shù)來改變采樣電阻上輸出電壓的范圍，實現(xiàn)了大量程電壓檢測，并且實現(xiàn)了輸出采樣電壓的自動無縫切換；同時，由于不需要設(shè)置多個信號通道，因此簡化了電路結(jié)構(gòu)，并提高了采樣的精度，從而提高了電壓檢測的精度。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例，下面將對實施例中所需要使用的附圖做簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明公共的一種電壓檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明公開的另一種電壓檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明公開的另一種電壓檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是輸入電壓為1000V時三段式分壓采樣電阻上電壓的波形圖；圖5是輸入電壓為1200V時三段式分壓采樣電阻上電壓的波形圖；圖6是輸入電壓為600V時兩段式分壓采樣電阻上電壓的波形圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下，所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護范圍。本發(fā)明公開了一種電壓檢測裝置，其結(jié)構(gòu)簡單，并且具有較高的檢測精度。參見圖1，圖I為本發(fā)明公開的一種電壓檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。該電壓檢測裝置包括正接入節(jié)點IN+、負接入節(jié)點IN-、采樣電阻、可選分壓電阻、切換控制單元、信號調(diào)理單元和處理單元。其中采樣電阻和可選分壓電阻串聯(lián)于正接入節(jié)點IN+和負接入節(jié)點IN-之間。其中，·可選分壓電阻可以為一個或多個，實施中可根據(jù)要實現(xiàn)的電壓量程來選定。在每個可選分壓電阻的兩端連接有一個切換控制單元，該切換控制單元在正接入節(jié)點IN+和負接入節(jié)點IN-之間的電壓差值(也就是待測電子電路的電壓值)未達到相應(yīng)閾值時，將與其連接的可選分壓電阻短路。也就是，切換控制單元在正接入節(jié)點IN+和負接入節(jié)點IN-之間的電壓差值達到相應(yīng)閾值時，使得與其連接的可選分壓電阻被接入電路。信號調(diào)理單元用于采集采樣電阻兩端的電壓差值，并對該電壓差值進行處理后輸出。實施中，信號調(diào)理單元可以對電壓差值進行放大和濾波處理之后，再輸出。處理單元用于接收信號調(diào)理單元輸出的處理后的電壓差值，并獲取可選分壓電阻的狀態(tài)信息(可選分壓電阻被短路或被接入電路)，根據(jù)該狀態(tài)信息確定電壓倍率，計算處理后的電壓差值和該電壓倍率的乘積，將該乘積確定為待檢測電子電路的電壓值。當正接入節(jié)點IN+和負接入節(jié)點IN-之間的電壓差值(也就是待測電子電路的電壓值)低于切換控制單元的閾值時，切換控制單元將與其連接的可選分壓電阻短路，電壓檢測裝置中采樣電阻兩端的電壓即為待測電子電路的電壓值。當正接入節(jié)點IN+和負接入節(jié)點IN-之間的電壓差值達到切換控制單元的閾值時，與切換控制單元連接的可選分壓電阻被接入電路，采樣電阻兩端的電壓僅為待測電子電路電壓值的一部分，此時U=U采* (R采+R分)/ ，其中，U為待測電子電路的電壓值，U采為采樣電阻兩端的電壓值，R31為采樣電阻的電阻值，R#為全部被接入電路的可選分壓電阻的電阻值之和。因此，在待測電子電路的電壓值與采樣電阻兩端的電壓值之間存在正比關(guān)系，兩者之間的比值為/Rt在處理單元預(yù)存有采樣電阻和可選分壓電阻的電阻值，因此，當獲取到可選分壓電阻的狀態(tài)信息后，就可以依據(jù)采樣電阻的電阻值以及被接通的可選分壓電阻的電阻值確定電壓倍率(Rx +R #) /R x。在本發(fā)明公開的電壓檢測裝置中，在正輸入端和負輸入端之間串聯(lián)采樣電阻和可選分壓電阻，并且在可選分壓電阻的兩端連接有切換控制單元，該切換控制單元根據(jù)待測電子電路的電壓值將可選分壓電阻短路或接通，之后根據(jù)可選分壓電阻的狀態(tài)信息確定相應(yīng)的電壓倍率，最后利用采樣電阻兩端的電壓值和電壓倍率計算待檢測電子電路的電壓值。本發(fā)明公開的電壓檢測裝置，通過控制接入電路的可選分壓電阻的個數(shù)來改變采樣電阻上輸出電壓的范圍，實現(xiàn)了大量程電壓檢測，并且實現(xiàn)了輸出采樣電壓的自動無縫切換；同時，由于不需要設(shè)置多個信號通道，因此簡化了電路結(jié)構(gòu)，并提高了采樣的精度，從而提高了電壓檢測的精度。在本發(fā)明公開的電壓檢測裝置中，可以包含一個或多個可選分壓電阻。實施中，可以設(shè)置多個可選分壓電阻，以適應(yīng)不同的采樣電壓范圍和不同的分段方式。相應(yīng)的在電壓檢測裝置中設(shè)置相同數(shù)量的切換控制單元，并且多個切換控制單元的閾值均不相同?？紤]到大部分電子電路的電壓范圍，優(yōu)選的，在電壓檢測裝置中設(shè)置3個可選分壓電阻。需要說明的是，采樣電阻和各個可選分壓電阻的位置關(guān)系可以是任意的，例如各個可選分壓電阻串聯(lián)形成可選分壓電阻串，采樣電阻連接于正輸入節(jié)點IN+和可選分壓電阻串之間，或者連接于負輸入節(jié)點IN-和可選分壓電阻串之間；或者，正輸入節(jié)點IN+與一個可選分壓電阻連接，負輸入節(jié)點IN-與另一個可選分壓電阻連接，而采樣電阻連接于兩個可選分壓電阻之間。連接在可選分壓電阻兩端的切換控制單元可以采用多種結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。 例如切換控制單元主要由開關(guān)管、反相器和電壓比較器組成，同時在電壓檢測裝置中設(shè)置控制側(cè)電壓生成電路，該控制側(cè)電壓生成電路包括多個串聯(lián)于正輸入節(jié)點IN+和負輸入節(jié)點IN-之間的分壓電阻，分壓電阻的數(shù)量大于電壓檢測裝置中可選分壓電阻的數(shù)量；電壓比較器的正輸入端連接至控制側(cè)電壓生成電路中相鄰兩個分壓電阻的公共端，電壓比較器的負輸入端接入基準電壓；開關(guān)管的控制端通過反相器連接至電壓比較器的輸出端，開關(guān)管的第一端連接在可選分壓電阻的靠近正輸入端的一端，開關(guān)管的第二端連接在可選分壓電阻的另一端(也就是靠近負輸入端的一端)。開關(guān)管可以采用MOS管(絕緣柵型場效應(yīng)三極管)或IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)。當開關(guān)管采用MOS管時，第一端為漏極，第二端為源極，控制端為柵極；當開關(guān)管為IGBT時，第一端為集電極，第二端為發(fā)射極，控制端為門極?；蛘咔袚Q控制單元主要由固態(tài)繼電器和電壓比較器組成，同時在電壓檢測裝置中設(shè)置控制側(cè)電壓生成電路，該控制側(cè)電壓生成電路包括多個串聯(lián)于正輸入節(jié)點IN+和負輸入節(jié)點IN-之間的分壓電阻，分壓電阻的數(shù)量大于電壓檢測裝置中可選分壓電阻的數(shù)量；電壓比較器的正輸入端連接至控制側(cè)電壓生成電路中相鄰兩個分壓電阻的公共端，電壓比較器的負輸入端接入基準電壓；固態(tài)繼電器的第一輸入端接入與電壓比較器的高電平電壓相等的電壓信號、第二輸入端與電壓比較器的輸出端連接，固態(tài)繼電器的兩個輸出端連接在所述可選分壓電阻的兩端。需要說明的是，當電壓檢測裝置中設(shè)置多個可選分壓電阻和切換控制單元時，多個切換控制單元中的電壓比較器的正輸入端連接至控制側(cè)電壓生成電路中不同的相鄰分壓電阻的公共端。下面結(jié)合具體實施例進行說明。參見圖2，圖2為本發(fā)明公開的另一種電壓檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。該電源檢測裝置包括正輸入端IN+、負輸入端IN-、米樣電阻R1、第一可選分壓電阻R2、第二可選分壓電阻R3、第一固態(tài)繼電器SI、第二固態(tài)繼電器S2、第一電壓比較器Ul、第二電壓比較器U2、控制側(cè)電壓生成電路100、信號調(diào)理單元200和處理單元300。其中采樣電阻R1、第一可選分壓電阻R2和第二可選分壓電阻R3依次串聯(lián)于正輸入端IN+和負輸入端IN-之間。
控制側(cè)電壓生成電路100包括串聯(lián)于正輸入端IN+和負輸入端IN-之間的第六分壓電阻R6、第七分壓電阻R7和第八分壓電阻R8。需要說明的是，控制側(cè)電壓生成電路100中分壓電阻的數(shù)量要大于電壓檢測裝置中可選分壓電阻的數(shù)量。在第一可選分壓電阻R2的兩端連接有主要由第一固態(tài)繼電器SI和第一電壓比較器Ul構(gòu)成的切換控制單元，具體的第一電壓比較器Ul的正輸入端連接至控制側(cè)電壓生成電路100中第六分壓電阻R6和第七分壓電子R7的公共端，第一電壓比較器Ul的負輸入端接入基準電壓；第一固態(tài)繼電器SI的第一輸入端接入電壓信號，該電壓信號的幅值與第一電壓比較器Ul輸出的高電平電壓相等，第一固態(tài)繼電器SI的第二輸入端通過第四電阻R4連接至第一電壓比較器Ul的輸出端,第一固態(tài)繼電器SI的第一輸出端連接至第一可選分壓電阻R2的第一端(也就是米樣電阻Rl和第一可選分壓電阻R2的公共端),第一固態(tài)繼電器SI的第二輸出端連接至第一可選分壓電阻R2的第二端(也就是第一可選分壓電阻R2和第二可選分壓電阻R3的公共端)。在第二可選分壓電阻R3的兩端連接有主要由第二固態(tài)繼電器S2和第二電壓比較 器U2構(gòu)成的切換控制單元，具體的第二電壓比較器U2的正輸入端連接至控制側(cè)電壓生成電路100中第七分壓電阻R7和第八分壓電子R8的公共端，第二電壓比較器U2的負輸入端接入基準電壓；第二固態(tài)繼電器S2的第一輸入端接入電壓信號，該電壓信號的幅值與第二電壓比較器U2輸出的高電平電壓相等，第二固態(tài)繼電器S2的第二輸入端通過第五電阻R5連接至第二電壓比較器U2的輸出端，第二固態(tài)繼電器S2的第一輸出端連接至第二可選分壓電阻R3的第一端(也就是第一可選分壓電阻R2和第二可選分壓電阻R3的公共端)，第二固態(tài)繼電器S2的第二輸出端連接至第二可選分壓電阻R3的第二端(也就是負輸入端IN-)。下面對其工作過程進行說明當正輸入節(jié)點IN+和負輸入節(jié)點IN-之間的輸入電壓較低時，第六分壓電阻R6、第七分壓電阻R7和第八分壓電阻R8上的電壓也較低。此時，第一電壓比較器Ul和第二電壓比較器U2中正輸入端的輸入電壓低于負輸入端的基準電壓，因此第一電壓比較器Ul和第二電壓比較器U2的輸出端輸出低電平。由于第一固態(tài)繼電器SI的第一輸入端接入的電壓信號的幅度與第一電壓比較器Ul輸出的高電平電壓相等，因此第一固態(tài)繼電器SI導(dǎo)通，第一可選分壓電阻R2被短路。同時，由于第二固態(tài)繼電器S2的第一輸入端接入的電壓信號的幅度與第二電壓比較器U2輸出的高電平電壓相等，因此第二固態(tài)繼電器S2導(dǎo)通，第二可選分壓電阻R3被短路。信號調(diào)理單元200采集采樣電阻Rl兩端的電壓差值，在對電壓差值進行處理后將其輸出至信息處理單元300。由于第一可選分壓電阻R2和第二可選分壓電阻R3均被短路，因此電壓倍率(1 +!^) /!^為1，待測電子電路的電壓值即為采樣電阻Rl兩端的電壓差值。當正輸入節(jié)點IN+和負輸入節(jié)點IN-之間的輸入電壓升高時，第六分壓電阻R6、第七分壓電阻R7和第八分壓電阻R8上的電壓也隨之升高。此時，第一電壓比較器Ul和第二電壓比較器U2中正輸入端的輸入電壓也會升高,第一電壓比較器Ul會首先輸出高電平,導(dǎo)致第一固態(tài)繼電器SI首先關(guān)斷。當?shù)谝还虘B(tài)繼電器SI關(guān)斷時，第一可選分壓電阻R2被接入電路，而此時第二可選分壓電阻R3仍然被短路。信號調(diào)理單元200采集采樣電阻Rl兩端的電壓差值，在對電壓差值進行處理后將其輸出至信息處理單元300。由于第一可選分壓電阻R2被接入電路，因此電壓倍率(1 +^)/! 1+ / ，待測電子電路的電壓值U即為采樣電阻Rl兩端的電壓差值U1與1+ / 的乘積。當正輸入節(jié)點IN+和負輸入節(jié)點IN-之間的輸入電壓繼續(xù)升高時，第一電壓比較器Ul和第二電壓比較器U2均輸出高電平,此時第一固態(tài)繼電器SI和第二固態(tài)繼電器S2均關(guān)斷，使得第一可選分壓電阻R2和第二可選分壓電阻R3均被接入電路。信號調(diào)理單元200采集采樣電阻Rl兩端的電壓差值，在對電壓差值進行處理后將其輸出至信息處理單元300。由于第一可選分壓電阻R2和第二可選分壓電阻R3均被接入電路，因此電壓倍率(R31+R分)/ 為1+ (R2+R3)/R1，待測電子電路的電壓值U即為采樣電阻Rl兩端的電壓差值U1與 1+ (R2+R3) /R1 的乘積。需要說明的是，處理單元300可以采用采樣芯片，或者是模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和微處理器的組合，或者是內(nèi)置模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的微處理器。在實施過程中，處理單元300可以通過多種方式獲取各個可選分壓電阻的狀態(tài)信
肩、O例如處理單元300采集第一電壓比較器Ul的正輸入端的電壓值和負輸入端的基準電壓，并比較兩者的大小，當?shù)谝浑妷罕容^器Ul的正輸入端的電壓值小于負輸入端的基準電壓時，確定第一可選分壓電阻被短路，當?shù)谝浑妷罕容^器Ul的正輸入端的電壓值大于或等于負輸入端的基準電壓時，確定第一可選分壓電阻被接入電路；同時，處理單元300采集第二電壓比較器U2的正輸入端的電壓值和負輸入端的基準電壓，并比較兩者的大小，當?shù)诙妷罕容^器U2的正輸入端的電壓值小于負輸入端的基準電壓時，確定第二可選分壓電阻被短路。或者，處理單元300采集第一可選分壓電阻兩端的電壓值，當?shù)谝豢蛇x分壓電阻兩端的電壓值相同時，確定第一可選分壓電阻被短路，否則，確定第一可選分壓電阻被接入電路；同時，處理單元300采集第二可選分壓電阻兩端的電壓值，當?shù)诙蛇x分壓電阻兩端的電壓值相同時，確定第二可選分壓電阻被短路，否則，確定第二可選分壓電阻被接入電路。本發(fā)明還公開了另一種方式以獲取可選分壓電阻的狀態(tài)信息，將電壓比較器的輸出端連接至處理單元300的輸入端口。當電源檢測裝置中設(shè)置多個電壓比較器時，各個電壓比較器的輸出端分別連接至處理單元300的不同輸入端口。下面結(jié)合圖2進行說明。第一電壓比較器Ul的輸出端連接至處理單元300的第一輸入端口 1/01，第二電壓比較器U2的輸出端連接至處理單元300的第二輸入端口 1/02。當?shù)谝惠斎攵丝?1/01采集到高電平電壓時，處理單元300確定第一可選分壓電阻R2被接入電路，否則確定第一可選分壓電阻R2被短路。當?shù)诙斎攵丝?1/02采集到高電平電壓時，處理單元300確定第二可選分壓電阻R3被接入電路，否則確定第二可選分壓電阻R3被短路。另外，各個電壓比較器的基準電壓可以采用多種方式提供。例如第一電壓比較器Ul的負輸入端和第二電壓比較器的負輸入端分別連接至直流電源，由該直流電源提供基準電壓。本發(fā)明公開的電壓檢測裝置中，還可以進一步設(shè)置基準電壓生成電路，以為各個電壓比較器提供基準電壓，該基準電壓生成電路產(chǎn)生的基準電壓送入電壓比較器的負輸入端。
當然，基準電壓生成電路可以采用多種形式，例如，基準電壓生成電路包括電阻和穩(wěn)壓二極管，該穩(wěn)壓二極管的陽極連接至負接入節(jié)點IN-、陰極連接至電阻的一端，該電阻的另一端連接至正輸入節(jié)點In+。下面結(jié)合圖2對其結(jié)構(gòu)進行說明?；鶞孰妷荷呻娐?00包括第九電阻R9和穩(wěn)壓二極管Z1。其中，穩(wěn)壓二極管Zl的陽極連接至負接入節(jié)點IN-，穩(wěn)壓二極管Zl的陰極通過第九電阻R9連接至正輸入節(jié)點In+，也就是穩(wěn)壓二極管Zl的陰極連接至第九電阻R9的一端，第九電阻R9的另一端連接至正輸入節(jié)點In+。穩(wěn)壓二極管Zl的陰極為基準電壓生成電路400的基準電壓輸出端。在本發(fā)明公開的電壓檢測裝置中，信號調(diào)理單元200用于采集采樣電阻Rl兩端的電壓差值，并對該電壓差值進行放大和濾波處理。圖2示出了信號調(diào)理單元200的一種結(jié)構(gòu)，該信號調(diào)理單元200包括差分放大電路和低通濾波電路。其中
差分放大電路包括運算放大器0ΡΑ、第十電阻R10、第i^一電阻R11、第十二電阻R12和第十三電阻R13。具體的，運算放大器OPA的正輸入端通過第十電阻RlO連接至采樣電阻Rl的高電壓端(即靠近正輸入節(jié)點IN+的一端)，運算放大器OPA的負輸入端通過第i^一電阻Rll連接至采樣電阻Rl的低電壓端(即靠近負輸入節(jié)點IN-的一端)，同時，運算放大器OPA的正輸入端通過第十二電阻R12接地，運算放大器OPA的負輸入端通過第十三電阻R13連接至其輸出端。低通濾波器包括第十四電阻R14和第一電容Cl。具體的，第十四電阻R14的一端連接至運算放大器OPA的輸出端，第十四電阻R14的另一端通過第一電容Cl接地，第十四電阻R14和第一電容Cl的公共端為信號調(diào)理單兀300的輸出端。實施中，可以進一步對上述公開的電壓檢測裝置進行結(jié)構(gòu)改進，將處理單元300的輸出端口與待檢測電子電路中的保護電路連接，當待檢測電子電路的電壓大于保護閾值時，處理單元300通過其輸出端口向待檢測電子電路的保護電路發(fā)送指令，該指令用于控制該保護電路開啟，防止高電壓可能對待檢測電子電路造成損害。處理單元300可以通過多種方式判斷是否要向待檢測電子電路發(fā)送指令。例如處理單元300在計算出待檢測電子電路的電壓值后，判斷該電壓值是否大于保護閾值，當該電壓值大于保護閾值后，通過輸出端口向待檢測電子電路發(fā)送指令；或者，處理單元300檢測其第一輸入端口 1/01和第二輸入端口 1/02采集到的電平信號，當預(yù)設(shè)輸入端口采集到的電平信號為高電平信號時，通過輸出端口向待檢測電子電路發(fā)送指令。參見圖3，圖3為本發(fā)明公開的另一種電壓檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。僅就與圖2的區(qū)別進行說明。在圖3所示電壓檢測裝置中，進一步設(shè)置了預(yù)置分壓電阻R15，該預(yù)置分壓電阻R15、采樣電阻R1、第一可選分壓電阻R2和第二可選分壓電阻R3串聯(lián)于正輸入節(jié)點IN+和負輸入節(jié)點IN-之間。需要說明的是，預(yù)置分壓電阻R15、采樣電阻R1、第一可選分壓電阻R2和第二可選分壓電阻R3的位置可以任意設(shè)置，圖3僅示出了其中一種形式。在圖3示出的電壓檢測裝置中，當全部可選分壓電阻均被短路、未接入電路時，預(yù)置分壓電阻R15起到分壓作用，防止過大的電流流過采樣電阻R1，從而避免大電流可能對電阻造成的損害，延長采樣電阻Rl的使用壽命。圖3所示的電壓檢測裝置的電壓倍率為(Rs+R*+R^) /1 ，其中，Rs為預(yù)置分壓電阻的電阻值，1^為采樣電阻的電阻值，Rj為全部被接入電路的可選分壓電阻的電阻值之和。請參見圖4、圖5和圖6,圖4是輸入電壓為1000V時二段式分壓米樣電阻上電壓的波形圖，圖5是輸入電壓為1200V時三段式分壓采樣電阻上電壓的波形圖，圖6是輸入電壓為600V時兩段式分壓采樣電阻上電壓的波形圖。當輸入處理單元300的電壓值位于采樣器件工作量程的較大值時，此時采樣精度最高，由圖4至圖6可以看到，對檢測電壓進行分段處理后，可以使加在采樣電阻Rl上的電壓經(jīng)過信號調(diào)理單元200處理后在較大范圍內(nèi)處于采樣器件工作量程的較大值，從而提高了采樣精度。在本發(fā)明上述公開的各個電壓檢測裝置中，可以靈活的設(shè)置可選分壓電阻的個數(shù)，從而實現(xiàn)可測電壓量程的調(diào)整，使得電壓檢測裝置可以適應(yīng)不同的被檢測電壓。當然，在可選分壓電阻的個數(shù)固定的情況下，也可以調(diào)整可選分壓電阻的電阻值，以實現(xiàn)可測電壓量程的調(diào)整。實施過程中，為了更加便捷的調(diào)整電壓檢測裝置可檢測的電壓量程，預(yù)置分壓電·阻可以設(shè)置為可調(diào)電阻，可選分壓電阻中的一個或多個可以設(shè)置為可調(diào)電阻，控制側(cè)電壓生成電路中的分壓電阻中的一個或多個可以設(shè)置為可調(diào)電阻。在本發(fā)明上述公開的各個電壓檢測裝置中，固態(tài)繼電器可以采用光電耦合型固態(tài)繼電器或變壓器耦合型固態(tài)繼電器。本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種電壓檢測裝置，其特征在于，包括正接入節(jié)點、負接入節(jié)點、采樣電阻、可選分壓電阻、切換控制單元、信號調(diào)理單元、處理單元 所述采樣電阻和可選分壓電阻串聯(lián)于正接入節(jié)點和負接入節(jié)點之間； 在每個所述可選分壓電阻的兩端連接有一個所述切換控制單元，所述切換控制單元在所述正接入節(jié)點和負接入節(jié)點之間的電壓差值未達到相應(yīng)閾值時，將與其連接的可選分壓電阻短路； 所述信號調(diào)理單元采集所述采樣電阻兩端的電壓差值，在對所述電壓差值進行處理后輸出； 所述處理單元接收所述信號調(diào)理單元輸出的處理后的電壓差值，并獲取所述可選分壓電阻的狀態(tài)信息，根據(jù)所述狀態(tài)信息確定電壓倍率，之后確定所述處理后的電壓差值與所述電壓倍率的乘積為待檢測電子電路的電壓值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電壓檢測裝置，其特征在于，包括多個可選分壓電阻和多個切換控制單元，所述多個切換控制單元的閾值均不相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電壓檢測裝置，其特征在于，所述切換控制單元包括固態(tài)繼電器和電壓比較器，所述電壓檢測裝置還包括控制側(cè)電壓生成電路； 所述控制側(cè)電壓生成電路包括多個串聯(lián)于所述正輸入節(jié)點和負輸入節(jié)點之間的分壓電阻，所述分壓電阻的數(shù)量大于所述可選分壓電阻的數(shù)量； 所述電壓比較器的正輸入端連接至所述控制側(cè)電壓生成電路中相鄰兩個分壓電阻的公共端，所述電壓比較器的負輸入端接入基準電壓； 所述固態(tài)繼電器的第一輸入端接入與所述電壓比較器的高電平電壓相等的電壓信號、第二輸入端與所述電壓比較器的輸出端連接，所述固態(tài)繼電器的兩個輸出端連接在所述可選分壓電阻的兩端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電壓檢測裝置，其特征在于，所述電壓比較器的輸出端連接至所述處理單元的輸入端口。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電壓檢測裝置，其特征在于，所述控制側(cè)電壓生成電路中的一個或多個分壓電阻為可調(diào)電阻，所述電壓檢測裝置中的可選分壓電阻為可調(diào)電阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的電壓檢測裝置，其特征在于，還包括基準電壓生成電路，所述基準電壓生成電路產(chǎn)生的基準電壓送入所述電壓比較器的負輸入端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電壓檢測裝置，其特征在于，所述基準電壓生成電路包括電阻和穩(wěn)壓二極管，所述穩(wěn)壓二極管的陽極連接至所述負接入節(jié)點、陰極連接至所述電阻的一端，所述電阻的另一端連接至所述正輸入節(jié)點。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電壓檢測裝置，其特征在于，所述信號調(diào)理單元包括差分放大電路和低通濾波電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電壓檢測裝置，其特征在于，所述處理單元的輸出端口與待檢測電子電路中的保護電路連接，在所述待檢測電子電路的電壓大于保護閾值時，所述處理單元通過其輸出端口輸出控制所述保護電路開啟的指令。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電壓檢測裝置，其特征在于，所述固態(tài)繼電器為光電耦合型固態(tài)繼電器或變壓器耦合型固態(tài)繼電器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電壓檢測裝置，在正輸入端和負輸入端之間串聯(lián)采樣電阻和可選分壓電阻，并且在可選分壓電阻的兩端連接有切換控制電路，該切換控制電路根據(jù)待測電子電路的電壓值將可選分壓電阻短路或接通，之后根據(jù)可選分壓電阻的狀態(tài)信息確定相應(yīng)的電壓倍率，最后利用采樣電阻兩端的電壓值和電壓倍率計算待檢測電子電路的電壓值。本發(fā)明公開的電壓檢測裝置，通過控制接入電路的可選分壓電阻的個數(shù)來改變采樣電阻上輸出電壓的范圍，實現(xiàn)了大量程電壓檢測，并且實現(xiàn)了輸出采樣電壓的自動無縫切換；同時，由于不需要設(shè)置多個信號通道，因此簡化了電路結(jié)構(gòu)，并提高了采樣的精度，從而提高了電壓檢測的精度。
文檔編號G01R19/25GK102901864SQ20121038288
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月11日
發(fā)明者李俊, 范純漿, 陶磊, 倪華, 錢永恒, 孫龍林 申請人:陽光電源股份有限公司