電源負(fù)載電壓調(diào)整監(jiān)控電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電源負(fù)載調(diào)整電壓監(jiān)控電路，設(shè)置10個端子，分別為可調(diào)參考電壓端VR端、參考電壓端R端、外部電壓檢測輸入端DV端、保護(hù)時間保持設(shè)置端ST端、地線端GND、電流傳感輸入端CS端、負(fù)載端電壓監(jiān)控輸入端FB端、功率電子保護(hù)開關(guān)驅(qū)動端DR端、VCC電源端和高壓供電端HV端；可通過簡單的控制電路實現(xiàn)對負(fù)載的控制，以達(dá)到使系統(tǒng)工作在正常狀態(tài)下的目的。在大容量蓄電池(鉛酸電池、膠體電池和鋰電池等)、太陽能電池、超級電容、變壓器、開關(guān)電源、市電等電源系統(tǒng)中，用于監(jiān)控其帶載前后和帶載過程中的電壓變化情況，并提供電源輸出的開關(guān)控制信號輸出功能?？梢詮V泛應(yīng)用于汽車電子、光伏等場合的供電系統(tǒng)監(jiān)控。
【專利說明】電源負(fù)載電壓調(diào)整監(jiān)控電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種對多種電源負(fù)載電壓的監(jiān)控與調(diào)整電路，屬于電路【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]對于通常的大容量蓄電池(鉛酸電池、膠體電池和鋰電池等)、太陽能電池、超級電容、變壓器、開關(guān)電源、市電等電源系統(tǒng)，其輸出電壓與后端是否帶載有關(guān)。當(dāng)接上負(fù)載，或負(fù)載電阻減小時，會引起輸出電流的增大，由于電源具有內(nèi)阻，內(nèi)阻上壓降也增大，從而造成輸出電壓的下降。當(dāng)電源系統(tǒng)由于過載而導(dǎo)致輸出電壓下降，并超過一定范圍時，如果不及時切斷負(fù)載，會造成整個系統(tǒng)不能正常工作，甚至損壞。因此，需要對電源負(fù)載電壓進(jìn)行監(jiān)控與調(diào)整，以保證系統(tǒng)正常穩(wěn)定地工作。本發(fā)明提出來一種用于監(jiān)控電源系統(tǒng)的帶載前后和帶載過程中的輸出電壓變化的電路方案，并提供切斷電源負(fù)載的開關(guān)控制信號輸出功能。可以廣泛應(yīng)用于汽車電子、光伏等場合的供電系統(tǒng)監(jiān)控。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種電源負(fù)載調(diào)整電壓監(jiān)控電路，可以對電源負(fù)載電壓進(jìn)行監(jiān)控與調(diào)整，以保證系統(tǒng)正常穩(wěn)定地工作。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種電源負(fù)載調(diào)整電壓監(jiān)控電路。
[0005]一種電源負(fù)載電壓調(diào)整監(jiān)控電路，其特征是，設(shè)置10個端子，分別為可調(diào)參考電壓端VR端、參考電壓端R端、外部電壓檢測輸入端DV端、保護(hù)時間保持設(shè)置端ST端、地線GND、電流傳感輸入端CS端、負(fù)載端電壓監(jiān)控輸入端FB端、功率電子保護(hù)開關(guān)驅(qū)動端DR端、VCC電源端和高壓供電端HV端；
[0006]所述VR端通過第七電流源連接至VCC電源端，
[0007]所述參考電壓端R端和外部可調(diào)參考電壓端VR端的電壓由設(shè)定電路調(diào)整，輸出一參考電壓2.500V ；
[0008]所述DV端串聯(lián)一個第一電阻后，分別與第一比較器、第三比較器的同相輸入端連接，所述第一比較器反相輸入端連接至所述VR端，所述第一比較器輸出端與第一二極管的正極連接，所述第一二極管的負(fù)極與第二二極管的正極串聯(lián)，所述第二二極管的負(fù)極連接至第三比較器的輸出端，所述第三比較器的反相輸入端連接至參考電壓2.500V ;所述第一比較器、第三比較器的輸出端分別通過第一電流源、第二電流源連接至所述VCC電源端；
[0009]所述ST端連接至第四比較器同相輸入端，并與第五二極管的陽極、第三晶體管的漏極、第五穩(wěn)壓二極管的負(fù)極相連接，所述第四比較器反相輸入端連接至參考電壓2.500V,所述第四比較器輸出端分別連接第四電流源和第四二極管的負(fù)極，所述第四二極管的正極分別與緩沖器的輸入端、第一二極管和第三二極管的負(fù)極、第二二極管的正極連接，所述第四電流源連接至所述VCC電源端；
[0010]所述地線GND與第三晶體管的源極連接，第三晶體管的源極分別經(jīng)第五穩(wěn)壓管和第五電流源連接至所述VCC電源端，第三晶體管的漏極經(jīng)第五二極管連接所述VCC電源端，第三晶體管柵極與第五電壓比較器的輸出端經(jīng)第八電流源共連至所述VCC電源端；第五電壓比較器的反相輸入端連接至另一個參考電壓0.250V，所述第五電壓比較器的同相輸入端串聯(lián)第二電阻后與CS端連接；
[0011]所述FB端串聯(lián)第四電阻后與第二比較器同相輸入端連接，所述第二比較器反相向輸入端連接至參考電壓2.500V，所述第二比較器輸出端經(jīng)由第三電流源連接至VCC電源端，第三電壓比較器的輸出端還連接第二二極管的負(fù)極；
[0012]所述DR端分別與第七二極管正極、第七穩(wěn)壓二極管負(fù)極連接，所述第七二極管負(fù)極連接至VCC電源端，第七穩(wěn)壓二極管正極接地；所述第七二極管的正極、負(fù)極還分別與第四晶體管的源極連接；所述第七二極管的正極還與第五晶體管的漏極連接；所述第四晶體管、第五晶體管共柵極連接并與緩沖器的輸出端連接。
[0013]所述參考電壓調(diào)整端設(shè)定電路包括第一晶體管、第二穩(wěn)壓管、第一電容、第六電流源、第六運算放大器、第二晶體管和第三穩(wěn)壓管；
[0014]所述R端同時連接至第一晶體管的源極和第六運算放大器的同相輸入端，第一晶體管的柵極輸出一參考電壓2.500V，第一晶體管的漏極連接至第六運算放大器的反相輸入端；第六運算放大器輸出端與第二晶體管的柵極連接，第二晶體管的源極接地，第二晶體管的漏極連接至所述VR端;所述第二晶體管的源極、漏極之間并聯(lián)一第三穩(wěn)壓管。
[0015]在VR端和R端之間連接第一電壓調(diào)整電阻，R端與地線之間連接第二電壓調(diào)整電阻，實現(xiàn)第一電壓比較器的同相端(DV端相連)和反相端(與VR端相連)的輸入電壓差值設(shè)定。
[0016]在DV端和第一和第三電壓比較器的同相輸入端之間串聯(lián)了一個第一電阻，第一電阻與第一和第三電壓比較器的同相輸入端之間的連接線與地線GND之間并聯(lián)了第四穩(wěn)壓二極管和第二電容；其中，第四穩(wěn)壓二極管的負(fù)極與第一和第三電壓比較器的同相輸入端連接，第四穩(wěn)壓二極管的正極與地線GND連接。
[0017]在CS端和第五電壓比較器的同相端之間串聯(lián)了第二電阻，第二電阻與第五電壓比較器的同相輸入端之間的連接線與第六二極管的正極連接，該第六二極管的負(fù)極連接地線GND ;第二電阻與端口 CS之間的連接線上與地線GND之間并聯(lián)有第三電容和第三電阻。
[0018]在FB端和第二電壓比較器的同相輸入端之間串聯(lián)了第四電阻，第四電阻與第二電壓比較器的同相輸入端之間的連接線與一個第六穩(wěn)壓二極管的負(fù)極連接，該第六穩(wěn)壓二極管的正極連接地線GND ;第四電阻與端口 FB之間的連接線上與地線GND之間并聯(lián)有一個第四電容和第五電阻。
[0019]使用電容在ST端設(shè)置保護(hù)觸發(fā)信號時間保持電路，包括串聯(lián)的電容Cn與Ct，且電容值Cn≥0.5CT。
[0020]使用電阻和電容同時在ST端設(shè)置保護(hù)觸發(fā)信號時間保持電路，電阻Rt與電容Cn并聯(lián)后再與電容Ct串聯(lián)，Cn ≥ 0.5CT。
[0021]所述電容Ct的兩端并聯(lián)于第六晶體管的源極和漏極，第六晶體管的柵極與兩個二極管的負(fù)極連接，兩個二極管的正極分別連接至第七放大器、第八放大器的輸出端；第七放大器的同相輸入端連接至所述VR端，第七放大器的反相輸入端與連接至DV端；第八放大器的同相輸入端連接至所述FB端，第八放大器的反相輸入端連接至R端。
[0022]電源端VCC供電范圍在DC5.0-18.0V，高壓供電端HV端輸入電壓范圍為DC18-100V。
[0023]HV端輸入電壓范圍為DC18-100V，當(dāng)該端口提供DC18-100V的電壓時，VCC電源端產(chǎn)生DC18V電壓，當(dāng)VCC電源端的電壓達(dá)到18V時，HV端的輸入電流自動關(guān)斷。
[0024]本發(fā)明所達(dá)到的有益效果:
[0025]本發(fā)明的電源負(fù)載調(diào)整電壓監(jiān)控電路，在大容量蓄電池(鉛酸電池、膠體電池和鋰電池等)、太陽能電池、超級電容、變壓器、開關(guān)電源、市電等電源系統(tǒng)中，用于監(jiān)控其帶載前后和帶載過程中的電壓變化情況，并提供電源輸出的開關(guān)控制信號輸出功能?？梢詮V泛應(yīng)用于汽車電子、光伏等場合的供電系統(tǒng)監(jiān)控。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是電源負(fù)載電壓調(diào)整監(jiān)控電路圖；
[0027]圖2是圖1中的電流源CS1-CS7內(nèi)部電路圖；
[0028]圖3是圖1中的電流源HVCS內(nèi)部電路圖；
[0029]圖4是圖1中的參考電壓調(diào)整端設(shè)定電路；
[0030]圖5是圖1中的電壓監(jiān)測端設(shè)定電路；
[0031]圖6是圖1中使用電容設(shè)置的保護(hù)觸發(fā)信號時間保持電路；
[0032]圖7是圖1中使用電阻和電容設(shè)置的保護(hù)觸發(fā)信號時間保持電路；
[0033]圖8是圖1中電壓檢測端DV和反饋端FB的保護(hù)觸發(fā)保持時間設(shè)定電路；
[0034]圖9是本發(fā)明的電源負(fù)載電壓監(jiān)控電路封裝形式；
[0035]圖10是本發(fā)明在低壓直流輸入非隔離式PM0SFET保護(hù)開關(guān)控制應(yīng)用；
[0036]圖11是本發(fā)明在低壓交流輸入非隔離式PM0SFET保護(hù)開關(guān)控制應(yīng)用；
[0037]圖12是本發(fā)明在高壓交流輸入隔離輸出系統(tǒng)的P-MOSFET保護(hù)開關(guān)控制應(yīng)用；
[0038]圖13是本發(fā)明在高壓交流輸入隔離輸出系統(tǒng)的N-MOSFET或IGBT保護(hù)開關(guān)控制應(yīng)用。
【具體實施方式】
[0039]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0040]如圖1所示，電源負(fù)載調(diào)整電壓監(jiān)控器設(shè)置10個端子，VR端為可調(diào)參考點壓端；R為參考電壓端，輸出電壓R為2.500V ;DV端為外部電壓檢測輸入端；ST端為保護(hù)時間保持設(shè)置端；GND為地線端；CS為電流傳感輸入端；FB為負(fù)載端電壓監(jiān)控輸入端；DR為功率電子保護(hù)開關(guān)驅(qū)動端；VCC為電源端，供電范圍在DC5.0-18.0V ;HV端為高壓供電端，輸入電壓范圍為DC18-100V，當(dāng)該端口提供DC18-100V的電壓時，VCC端產(chǎn)生DC18V電壓，此時，VCC端應(yīng)外接IuF的電容。當(dāng)VCC端的電壓達(dá)到18V時，HV端的輸入電流自動關(guān)斷。
[0041]A1、A2、A3、A4為電壓比較器(具備線與功能)，A5為電壓比較器，A6為運算放大器。各電壓比較器的輸出電壓分別以H或L表不，其中，H表不高電壓，L表不低電壓，下面結(jié)合各端子電壓比較關(guān)系，分析電路中的各電壓比較器輸出電壓狀態(tài)關(guān)系，進(jìn)一步確定Gl和DR端的邏輯狀態(tài)關(guān)系。
[0042]當(dāng)Vdv>Vvk:A1=H, A3=H ；[0043]Ve<Vdv<Vve:A1=L, A3=H ；
[0044]VDV<VE:A1=L, A3=L ；
[0045]VFB<VE:A2=L ；
[0046]VFB>VE:A2=H。
[0047]A4的由電壓比較器和施密特觸發(fā)器級聯(lián)構(gòu)成，其作用是消除瞬態(tài)干擾觸發(fā)，與ST
端的外部電路共同完成保護(hù)狀態(tài)輸出，并將保護(hù)狀態(tài)維持一定的時間。
[0048]
【權(quán)利要求】
1.一種電源負(fù)載電壓調(diào)整監(jiān)控電路，其特征是，設(shè)置10個端子，分別為可調(diào)參考電壓端VR端、參考電壓端R端、外部電壓檢測輸入端DV端、保護(hù)時間保持設(shè)置端ST端、地線GND、電流傳感輸入端CS端、負(fù)載端電壓監(jiān)控輸入端FB端、功率電子保護(hù)開關(guān)驅(qū)動端DR端、VCC電源端和高壓供電端HV端； 所述VR端通過第七電流源連接至VCC電源端， 所述參考電壓端R端和外部可調(diào)參考電壓端VR端的電壓由設(shè)定電路調(diào)整，輸出一參考電壓 2.500V ； 所述DV端串聯(lián)一個第一電阻后，分別與第一比較器、第三比較器的同相輸入端連接，所述第一比較器反相輸入端連接至所述VR端，所述第一比較器輸出端與第一二極管的正極連接，所述第一二極管的負(fù)極與第二二極管的正極串聯(lián)，所述第二二極管的負(fù)極連接至第三比較器的輸出端，所述第三比較器的反相輸入端連接至參考電壓2.500V ;所述第一比較器、第三比較器的輸出端分別通過第一電流源、第二電流源連接至所述VCC電源端； 所述ST端連接至第四比較器同相輸入端，并與第五二極管的陽極、第三晶體管的漏極、第五穩(wěn)壓二極管的負(fù)極相連接，所述第四比較器反相輸入端連接至參考電壓2.500V，所述第四比較器輸出端分別連接第四電流源和第四二極管的負(fù)極，所述第四二極管的正極分別與緩沖器的輸入端、第一二極管和第三二極管的負(fù)極、第二二極管的正極連接，所述第四電流源連接至所述VCC電源端； 所述地線GND與第三晶體管的源極連接，第三晶體管的源極分別經(jīng)第五穩(wěn)壓管和第五電流源連接至所述VCC電源端，第三晶體管的漏極經(jīng)第五二極管連接所述VCC電源端，第三晶體管柵極與第五電壓比較器的輸出端經(jīng)第八電流源共連至所述VCC電源端；第五電壓比較器的反相輸入端連接至另 一個參考電壓0.250V,所述第五電壓比較器的同相輸入端串聯(lián)第二電阻后與CS端連接； 所述FB端串聯(lián)第四電阻后與第二比較器同相輸入端連接，所述第二比較器反相向輸入端連接至參考電壓2.500V，所述第二比較器輸出端經(jīng)由第三電流源連接至VCC電源端，第三電壓比較器的輸出端還連接第二二極管的負(fù)極； 所述DR端分別與第七二極管正極、第七穩(wěn)壓二極管負(fù)極連接，所述第七二極管負(fù)極連接至VCC電源端，第七穩(wěn)壓二極管正極接地；所述第七二極管的正極、負(fù)極還分別與第四晶體管的源極連接；所述第七二極管的正極還與第五晶體管的漏極連接；所述第四晶體管、第五晶體管共柵極連接并與緩沖器的輸出端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源負(fù)載電壓調(diào)整監(jiān)控電路，其特征是，所述參考電壓調(diào)整端設(shè)定電路包括第一晶體管、第二穩(wěn)壓管、第一電容、第六電流源、第六運算放大器、第二晶體管和第三穩(wěn)壓管； 所述R端同時連接至第一晶體管的源極和第六運算放大器的同相輸入端，第一晶體管的柵極輸出一參考電壓2.500V，第一晶體管的漏極連接至第六運算放大器的反相輸入端；第六運算放大器輸出端與第二晶體管的柵極連接，第二晶體管的源極接地，第二晶體管的漏極連接至所述VR端；所述第二晶體管的源極、漏極之間并聯(lián)一第三穩(wěn)壓管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源負(fù)載電壓調(diào)整監(jiān)控電路，其特征是，在VR端和R端之間連接第一電壓調(diào)整電阻，R端與地線之間連接第二電壓調(diào)整電阻，實現(xiàn)第一電壓比較器的同相端(DV端相連)和反相端(與VR端相連)的輸入電壓差值設(shè)定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源負(fù)載電壓調(diào)整監(jiān)控電路，其特征是，在DV端和第一和第三電壓比較器的同相輸入端之間串聯(lián)了一個第一電阻，第一電阻與第一和第三電壓比較器的同相輸入端之間的連接線與地線GND之間并聯(lián)了第四穩(wěn)壓二極管和第二電容；其中，第四穩(wěn)壓二極管的負(fù)極與第一和第三電壓比較器的同相輸入端連接，第四穩(wěn)壓二極管的正極與地線GND連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源負(fù)載電壓調(diào)整監(jiān)控電路，其特征是，在CS端和第五電壓比較器的同相端之間串聯(lián)了第二電阻，第二電阻與第五電壓比較器的同相輸入端之間的連接線與第六二極管的正極連接，該第六二極管的負(fù)極連接地線GND ;第二電阻與端口 CS之間的連接線上與地線GND之間并聯(lián)有第三電容和第三電阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源負(fù)載電壓調(diào)整監(jiān)控電路，其特征是，在FB端和第二電壓比較器的同相輸入端之間串聯(lián)了第四電阻，第四電阻與第二電壓比較器的同相輸入端之間的連接線與一個第六穩(wěn)壓二極管的負(fù)極連接，該第六穩(wěn)壓二極管的正極連接地線GND ;第四電阻與端口 FB之間的連接線上與地線GND之間并聯(lián)有一個第四電容和第五電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源負(fù)載電壓調(diào)整監(jiān)控電路，其特征是，使用電容在ST端設(shè)置保護(hù)觸發(fā)信號時間保持電路，包括串聯(lián)的電容Cn與Ct，且電容值Cn ^ 0.5CT。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源負(fù)載電壓調(diào)整監(jiān)控電路，其特征是，使用電阻和電容同時在ST端設(shè)置保護(hù)觸發(fā)信號時間保持電路，電阻Rt與電容Cn并聯(lián)后再與電容Ct串聯(lián)，Cn ^ 0.5CT。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電源負(fù)載電壓調(diào)整監(jiān)控電路，其特征是，所述電容Ct的兩端并聯(lián)于第六晶體管的源極和漏極，第六晶體管的柵極與兩個二極管的負(fù)極連接，兩個二極管的正極分別連接至第七放大器、第八放大器的輸出端；第七放大器的同相輸入端連接至所述VR端，第七放大器的反相輸入端與連接至DV端；第八放大器的同相輸入端連接至所述FB端，第八放大器的反相`輸入端連接至R端。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源負(fù)載電壓調(diào)整監(jiān)控電路，其特征是，電源端VCC供電范圍在DC5.0-18.0V,高壓供電端HV端輸入電壓范圍為DC18-100V。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源負(fù)載電壓調(diào)整監(jiān)控電路，其特征是，HV端輸入電壓范圍為DC18-100V，當(dāng)該端口提供DC18-100V的電壓時，VCC電源端產(chǎn)生DC18V電壓，當(dāng)VCC電源端的電壓達(dá)到18V時，HV端的輸入電流自動關(guān)斷。
【文檔編號】G05F1/56GK103488225SQ201310407119
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】陳秉巖, 費峻濤, 朱昌平, 周娟, 韓益峰, 單鳴雷, 劉浩, 韓慶邦, 李青龍, 高遠(yuǎn), 湯一彬, 殷澄 申請人:河海大學(xué)常州校區(qū)