一種系統直流電壓監控裝置的制作方法

本發明涉及監控領域，尤其涉及一種系統直流電壓監控裝置。

背景技術：

在處理器系統或DLP系統中，系統供電直流電壓能否安全的供給系統內的用電設備，往往需要在系統上電后用萬用表等測量工具側量來確認。

隨著系統向小型化和集成化的方向發展，電源模塊與各個集成電路均放在一塊電路板上并采用就近原則以來減少沒必要的干擾，系統板卡電源成為系統穩定工作的關鍵部分。系統內的板卡電源調試時采用示波器和萬用表等測量工具測量直流電壓、直流電流，但當這些板卡裝在機柜里，再去監控這些電壓、電流時就很困難。

技術實現要素：

本發明實施例提供了一種系統直流電壓監控裝置，解決了隨著系統向小型化和集成化的方向發展，電源模塊與各個集成電路均放在一塊電路板上并采用就近原則以來減少沒必要的干擾，系統板卡電源成為系統穩定工作的關鍵部分，系統內的板卡電源調試時采用示波器和萬用表等測量工具測量直流電壓、直流電流，但當這些板卡裝在機柜里，再去監控這些電壓、電流時就很困難的技術問題。

本發明實施例提供的一種系統直流電壓監控裝置包括：直流電輸入端A、電壓跟隨檢測單元B、電流檢測單元D、信號ADC轉換單元F、數據處理單元G、遠程監控單元H；

所述直流電輸入端A與所述電壓跟隨檢測單元B、所述電流檢測單元D連接；

所述電壓跟隨檢測單元B、所述電流檢測單元D與所述信號ADC轉換單元F連接；

所述數據處理單元G連接在所述信號ADC轉換單元F與所述遠程監控單元H之間；

其中，通過所述直流電輸入端A將直流電輸入經過所述電壓跟隨檢測單元B、所述電流檢測單元D進行電信號采樣，再經過所述信號ADC轉換單元F將電信號通過模數轉換為數字信號，并將所述數字信號輸入至所述數據處理單元G進行計算確定所述直流電參數，使得所述遠程監控單元H實時監控所述直流電參數的狀態。

優選地，

還包括：DC-DC供電單元C；

其中所述DC-DC供電單元C分別與所述直流電輸入端A、所述電壓跟隨檢測單元B、所述電流檢測單元D、所述信號ADC轉換單元F連接。

優選地，

所述電壓跟隨檢測單元B包括：

直流電壓12V、電阻R448、電阻R447、電阻R445、電阻R449、電阻R514、電容C693、電阻R519、電阻R521、運算放大器LM358U80A、電容C691、電容C692、電阻R513、穩壓二極管D80、電容C129、TVS二極管D78、TVS二極管D79、運算放大器LM358U80B；

所述電阻R448一端與所述直流電壓12V連接，所述電阻R448另一端與所述電阻R447一端連接，所述電阻R449一端與所述電阻R445一端連接，所述電阻R449另一端接地，所述電阻R445另一端與所述電阻R447另一端、所述電阻R514一端連接，所述電阻R514另一端、所述電容C693與所述運算放大器LM358U80A的同相端PIN3連接，所述電阻R519一端與所述運算放大器LM358U80A的反相端PIN2連接，所述電阻R519另一端與所述電阻R521一端和所述運算放大器LM358U80A的輸出端PIN1連接，所述電阻R521和所述電阻R519構成跟隨電路，所述穩壓二極管D80一端連接所述電阻R521另一端、所述電阻R513一端，所述穩壓二極管D80另一端接地，所述電阻R513另一端連接所述電容C129、所述TVS二極管D78一端、8通道模數轉換器U78的輸入端口PIN2，所述TVS二極管D79一端與所述TVS二極管D78另一端連接，所述TVS二極管D79另一端接地，所述電容C691一端與直流電壓3.3V、所述電容C692一端連接，所述電容C691另一端接地，所述電容C692另一端接地。

優選地，

所述TVS二極管D78、所述TVS二極管D79構成跟隨電壓的防突波電路。

優選地，

還包括：負載LOAD單元E；所述負載LOAD單元E與所述直流電輸入端A連接。

優選地，

所述電流檢測單元D包括：電阻R1404、電阻R1405、電阻R446、電阻R1406、電阻R518、電阻R520、電阻R517、運算放大器LM358U79A、電容C687、電容C688、直流電壓5V、直流電壓12V、電阻R1407；

所述電阻R1404一端連接所述直流電壓12V、所述電阻R1405一端，所述電阻R1404另一端連接所述電阻R446一端、負載LOAD端，所述電阻R1406一端接地，所述電阻R1406另一端與所述運算放大器LM358U79A的反相端PIN2、所述電阻R518一端、所述電阻R1405另一端連接，所述電阻R1407一端接地，所述電阻R1407另一端與所述電阻R446另一端、所述運算放大器LM358U79A的同相端PIN3連接，所述電阻R520、所述電阻R518構成運放所述運算放大器LM358U79A的放大倍數電路，所述電阻R518一端與所述運算放大器LM358U79A的反相端PIN2連接，所述電阻R518另一端與所述運算放大器LM358U79A的輸出端PIN1、所述電阻R520一端連接，所述電阻R520另一端與所述8通道模數轉換器U78的輸入端口PIN4、所述電阻R517一端連接，所述電阻R517另一端接地。

優選地，

所述數據處理單元G包括：

低功耗8位微控制器U82、無源晶振X5、電容C171、電容C172；

所述低功耗8位微控制器U82的輸出端與所述無源晶振X5、所述電容C171一端、所述電容C172一端連接，所述電容C171另一端、所述電容C172另一端接地。

優選地，

所述DC-DC供電單元C包括：

電源控制芯片MP1495U81、直流電壓5V、電容C697、電阻R524、電阻R522、電阻R523、電感L25、電阻R1403、電阻R1402、電容C695；

所述電容C697一端接地，所述電容C697另一端連接所述直流電壓5V、所述電阻R524一端、所述電阻R522一端、以及所述電源控制芯片MP1495U81的PIN2，所述電阻R524另一端連接所述電源控制芯片MP1495U81的PIN1，所述電阻R522另一端連接所述電源控制芯片MP1495U81的PIN8，所述電感L25一端連接所述電源控制芯片MP1495U81的PIN3端，所述電感L25另一端與所述電源控制芯片MP1495U81的PIN5、所述電阻R1403一端、所述電容C695一端、所述直流電壓3.3V連接，所述電容C695另一端接地，所述電阻R1403、所述電阻R1402為所述電源控制芯片MP1495U81的反饋電阻，所述電阻R1403、所述電阻R1402構成DC-DC的供電電路的反饋電路，所述電阻R1403另一端與所述電源控制芯片MP1495U81的PIN7、所述電阻R1402一端連接，所述電阻R1402另一端接地。

優選地，

所述DC-DC供電單元C用來為所述運算放大器LM358U79A、所述運算放大器LM358U80A、所述運算放大器LM358U80B、所述8通道模數轉換器U78、所述低功耗8位微控制器U82提供直流電壓。

優選地，

所述8通道模數轉換器U78的輸出端通過數字信號與所述數據處理單元G的所述低功耗8位微控制器U82的輸入端連接。

從以上技術方案可以看出，本發明實施例具有以下優點：

本發明實施例中提供的一種系統直流電壓監控裝置，包括：直流電輸入端A、電壓跟隨檢測單元B、電流檢測單元D、信號ADC轉換單元F、數據處理單元G、遠程監控單元H；所述直流電輸入端A與所述電壓跟隨檢測單元B、所述電流檢測單元D連接；所述電壓跟隨檢測單元B、所述電流檢測單元D與所述信號ADC轉換單元F連接；所述數據處理單元G連接在所述信號ADC轉換單元F與所述遠程監控單元H之間；其中，通過所述直流電輸入端A將直流電輸入經過所述電壓跟隨檢測單元B、所述電流檢測單元D進行電信號采樣，再經過所述信號ADC轉換單元F將電信號通過模數轉換為數字信號，并將所述數字信號輸入至所述數據處理單元G進行計算確定所述直流電參數，使得所述遠程監控單元H實時監控所述直流電參數的狀態。本實施例中，通過精密電流、電壓采樣電路，再經過ADC，采用全差分的輸入方式給智能控制芯片，智能芯片經過計算所采數據，得出用電設備的直流電參數，實時監控用電設備各個參數的狀態，隨時存取數據，顯示數據，判斷設備的電源工作狀態，實現了可以及時測量系統設備所用的直流電流、直流電壓、及時監控系統板卡直流電壓、電流的工作狀態，方便遠程對系統直流電源的跟蹤，解決了隨著系統向小型化和集成化的方向發展，電源模塊與各個集成電路均放在一塊電路板上并采用就近原則以來減少沒必要的干擾，系統板卡電源成為系統穩定工作的關鍵部分，系統內的板卡電源調試時采用示波器和萬用表等測量工具測量直流電壓、直流電流，但當這些板卡裝在機柜里，再去監控這些電壓、電流時就很困難的技術問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。

圖1本發明實施例中提供的一種系統直流電壓監控裝置的一個實施例的結構示意圖；

圖2本發明實施例中提供的一種系統直流電壓監控裝置的另一個實施例的結構示意圖。

具體實施方式

本發明實施例提供了一種系統直流電壓監控裝置，用于解決隨著系統向小型化和集成化的方向發展，電源模塊與各個集成電路均放在一塊電路板上并采用就近原則以來減少沒必要的干擾，系統板卡電源成為系統穩定工作的關鍵部分，系統內的板卡電源調試時采用示波器和萬用表等測量工具測量直流電壓、直流電流，但當這些板卡裝在機柜里，再去監控這些電壓、電流時就很困難的技術問題。

為使得本發明的發明目的、特征、優點能夠更加的明顯和易懂，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而非全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護的范圍。

請參閱圖1，本發明實施例中提供的一種系統直流電壓監控裝置的一個實施例包括：直流電輸入端A、電壓跟隨檢測單元B、電流檢測單元D、信號ADC轉換單元F、數據處理單元G、遠程監控單元H；

所述直流電輸入端A與所述電壓跟隨檢測單元B、所述電流檢測單元D連接；

所述電壓跟隨檢測單元B、所述電流檢測單元D與所述信號ADC轉換單元F連接；

所述數據處理單元G連接在所述信號ADC轉換單元F與所述遠程監控單元H之間；

其中，通過所述直流電輸入端A將直流電輸入經過所述電壓跟隨檢測單元B、所述電流檢測單元D進行電信號采樣，再經過所述信號ADC轉換單元F將電信號通過模數轉換為數字信號，并將所述數字信號輸入至所述數據處理單元G進行計算確定所述直流電參數，使得所述遠程監控單元H實時監控所述直流電參數的狀態。

進一步地，

還包括：DC-DC供電單元C；

其中所述DC-DC供電單元C分別與所述直流電輸入端A、所述電壓跟隨檢測單元B、所述電流檢測單元D、所述信號ADC轉換單元F連接。

進一步地，

如圖2，所述電壓跟隨檢測單元B包括：

直流電壓12V、電阻R448、電阻R447、電阻R445、電阻R449、電阻R514、電容C693、電阻R519、電阻R521、運算放大器LM358U80A、電容C691、電容C692、電阻R513、穩壓二極管D80、電容C129、TVS二極管D78、TVS二極管D79、運算放大器LM358U80B；

所述電阻R448一端與所述直流電壓12V連接，所述電阻R448另一端與所述電阻R447一端連接，所述電阻R449一端與所述電阻R445一端連接，所述電阻R449另一端接地，所述電阻R445另一端與所述電阻R447另一端、所述電阻R514一端連接，所述電阻R514另一端、所述電容C693與所述運算放大器LM358U80A的同相端PIN3連接，所述電阻R519一端與所述運算放大器LM358U80A的反相端PIN2連接，所述電阻R519另一端與所述電阻R521一端和所述運算放大器LM358U80A的輸出端PIN1連接，所述電阻R521和所述電阻R519構成跟隨電路，所述穩壓二極管D80一端連接所述電阻R521另一端、所述電阻R513一端，所述穩壓二極管D80另一端接地，所述電阻R513另一端連接所述電容C129、所述TVS二極管D78一端、8通道模數轉換器U78的輸入端口PIN2，所述TVS二極管D79一端與所述TVS二極管D78另一端連接，所述TVS二極管D79另一端接地，所述電容C691一端與直流電壓3.3V、所述電容C692一端連接，所述電容C691另一端接地，所述電容C692另一端接地。

進一步地，

所述TVS二極管D78、所述TVS二極管D79構成跟隨電壓的防突波電路。

進一步地，

還包括：負載LOAD單元E；所述負載LOAD單元E與所述直流電輸入端A連接。

進一步地，

如圖2，所述電流檢測單元D包括：電阻R1404、電阻R1405、電阻R446、電阻R1406、電阻R518、電阻R520、電阻R517、運算放大器LM358U79A、電容C687、電容C688、直流電壓5V、直流電壓12V、電阻R1407；

所述電阻R1404一端連接所述直流電壓12V、所述電阻R1405一端，所述電阻R1404另一端連接所述電阻R446一端、負載LOAD端，所述電阻R1406一端接地，所述電阻R1406另一端與所述運算放大器LM358U79A的反相端PIN2、所述電阻R518一端、所述電阻R1405另一端連接，所述電阻R1407一端接地，所述電阻R1407另一端與所述電阻R446另一端、所述運算放大器LM358U79A的同相端PIN3連接，所述電阻R520、所述電阻R518構成運放所述運算放大器LM358U79A的放大倍數電路，所述電阻R518一端與所述運算放大器LM358U79A的反相端PIN2連接，所述電阻R518另一端與所述運算放大器LM358U79A的輸出端PIN1、所述電阻R520一端連接，所述電阻R520另一端與所述8通道模數轉換器U78的輸入端口PIN4、所述電阻R517一端連接，所述電阻R517另一端接地。

進一步地，

如圖2，所述數據處理單元G包括：

低功耗8位微控制器U82、無源晶振X5、電容C171、電容C172；

所述低功耗8位微控制器U82的輸出端與所述無源晶振X5、所述電容C171一端、所述電容C172一端連接，所述電容C171另一端、所述電容C172另一端接地。

進一步地，

如圖2，所述DC-DC供電單元C包括：

電源控制芯片MP1495U81、直流電壓5V、電容C697、電阻R524、電阻R522、電阻R523、電感L25、電阻R1403、電阻R1402、電容C695；

所述電容C697一端接地，所述電容C697另一端連接所述直流電壓5V、所述電阻R524一端、所述電阻R522一端、以及所述電源控制芯片MP1495U81的PIN2，所述電阻R524另一端連接所述電源控制芯片MP1495U81的PIN1，所述電阻R522另一端連接所述電源控制芯片MP1495U81的PIN8，所述電感L25一端連接所述電源控制芯片MP1495U81的PIN3端，所述電感L25另一端與所述電源控制芯片MP1495U81的PIN5、所述電阻R1403一端、所述電容C695一端、所述直流電壓3.3V連接，所述電容C695另一端接地，所述電阻R1403、所述電阻R1402為所述電源控制芯片MP1495U81的反饋電阻，所述電阻R1403、所述電阻R1402構成DC-DC的供電電路的反饋電路，所述電阻R1403另一端與所述電源控制芯片MP1495U81的PIN7、所述電阻R1402一端連接，所述電阻R1402另一端接地。

進一步地，

所述DC-DC供電單元C用來為所述運算放大器LM358U79A、所述運算放大器LM358U80A、所述運算放大器LM358U80B、所述8通道模數轉換器U78、所述低功耗8位微控制器U82提供直流電壓。

進一步地，

所述8通道模數轉換器U78的輸出端通過數字信號與所述數據處理單元G的所述低功耗8位微控制器U82的輸入端連接。

請參閱圖2，本發明實施例中提供的一種系統直流電壓監控裝置的另一個實施例中，電阻R1404、電阻R1405、電阻R446、電阻R1406、電阻R518、電阻R520、電阻R517、運算放大器LM358U79A、電容C687、電容C688、直流電壓5V(VD5.0_SB)、直流電壓12V(VD12_P)、電阻R1407組成系統直流電壓的電流檢測單元，其中電阻R1404一端連接直流電壓12V(VD12_P)與電阻R1405，另一端連接電阻R446與負載LOAD端，電阻R1404為直流電流的采樣電阻，電阻R1406一端接地，電阻R1406另一端與運算放大器LM358U79A的反相端PIN2、電阻R518、電阻R1405連接，電阻R1407一端接地，電阻R1407另一端與電阻R446、運算放大器LM358U79A的同相端PIN3連接，電阻R520、電阻R518構成運放運算放大器LM358U79A的放大倍數電路，其中電阻R518一端與運算放大器LM358U79A的反相端PIN2連接，電阻R518另一端與運算放大器LM358U79A的PIN1輸出端、電阻R520連接，電阻R520一端與運算放大器LM358U79A的PIN1、電阻R518連接，電阻R520與8通道模數轉換器U78的PIN4、電阻R517連接。電阻R1405、電阻R1406分壓后加到運算放大器LM358U79A的反相端PIN2，電阻R446、電阻R1407分壓后加到運算放大器LM358U79A的同相端PIN3，這兩個電壓差就是直流電流經過采樣電阻R1404的電壓差，這個電壓差經過運放運算放大器LM358U79A放大后送到ADC(模數轉換器)電路8通道模數轉換器U78(ADS7830IPWT)的PIN4輸入端口，經過模數轉換器電路后將數字信號送給數據處理單元低功耗8位微控制器U82(W78E058DFG)進行計算。

直流電壓12V(VD12_P)、電阻R448、電阻R447、電阻R445、電阻R449、電阻R514、電容C693、電阻R519、電阻R521、運算放大器LM358U80A、電容C691、電容C692、電阻R513、穩壓二極管D80、電容C129、TVS二極管D78、TVS二極管D79、運算放大器LM358U80B構成系統直流電壓跟隨檢測單元，其中直流電壓12V(VD12_P)經過電阻R448、電阻R447、電阻R445、電阻R449分壓電路分壓得到(0～3.3V)范圍的電壓，這個電壓經過電阻R514、電容C693后加到運算放大器LM358U80A的PIN3同相端，而電阻R519、電阻R521構成跟隨電路，將(0～3.3V)范圍的電壓精準的送到ADC(模數轉換器)電路8通道模數轉換器U78的PIN2輸入端口，經過模數轉換器電路后將數字信號送給數據處理單元低功耗8位微控制器U82(W78E058DFG)進行計算。其中穩壓二極管D80一端連接電阻R521、電阻R513，另一端接地，構成跟隨電壓的穩壓電路，而電阻R513一端連接電阻R521、穩壓二極管D80、另一端連接電容C129、TVS二極管D78、8通道模數轉換器U78(ADS7830IPWT)的PIN2，電容C129一端接地，另一端接電阻R521、TVS二極管D78及8通道模數轉換器U78(ADS7830IPWT)的PIN2。TVS二極管D78一端連接TVS二極管D79，另一端連接電阻R513、電容C129、8通道模數轉換器U78(ADS7830IPWT)的PIN2，TVS二極管D78、TVS二極管D79構成跟隨電壓的防突波電路，安全限制信號尖峰。

低功耗8位微控制器U82(W78E058DFG)、無源晶振X5、電容C171、電容C172構成數據處理單元G，接受來自模數轉換電路的信號。

電源控制芯片MP1495U81、直流電壓5V(VD5.0_SB)、電容C697、電阻R524、電阻R522、電阻R523、電感L25、電阻R1403、電阻R1402、電容C695構成DC-DC供電單元，為運算放大器LM358運算放大器LM358U79A、運算放大器LM358運算放大器LM358U80A、運算放大器LM358運算放大器LM358U80B、8通道模數轉換器U78(ADS7830IPWT)、低功耗8位微控制器U82(W78E058DFG)提供直流電壓。其中電容C697一端接地，另一端連接直流電壓5V(VD5.0_SB)、電阻R524、電阻R522、以及電源控制芯片MP1495U81的PIN2，電容C697為DC-DC供電的輸入電容，電阻R522、電阻R523為電源控制芯片MP1495U81的使能端提供電壓，電感L25一端連接電源控制芯片MP1495U81的PIN3端，一端與電源控制芯片MP1495U81的PIN5、電阻R1403、電容C695、直流電壓3.3V(VD3.3_1)相連接，電感L25為DC-DC供電電路的儲能電感，電阻R1403、電阻R1402為電源控制芯片MP1495U81的反饋電阻，構成DC-DC的供電電路的反饋電路，得到精準的輸出電壓，電容C695一端接地，另一端與電感L25，電源控制芯片MP1495U81的PIN5，以及電阻R1403相連接，為DC-DC供電電路的輸出電容。

請參閱圖1，本發明實施例中提供的一種系統直流電壓監控裝置的一個實施例，該電路包括直流電輸入端A、電壓跟隨檢測單元B、DC-DC供電單元C、電流檢測單元D、負載LOAD單元E、信號ADC轉換單元F、數據處理單元G、遠程監控單元I。

本發明提供的一種系統直流電壓監控裝置，根據電流經過電阻產生壓降的物理特性，結合精密的運放及精密電阻，構成了一種可以通過產品板卡內的數據處理器來讀取監控系統板卡所需直流電壓的電壓值以及系統供給板卡時的直流電流值，本實施例中，通過精密電流、電壓采樣電路，再經過ADC，采用全差分的輸入方式給智能控制芯片，智能芯片經過計算所采數據，得出用電設備的直流電參數，實時監控用電設備各個參數的狀態，隨時存取數據，顯示數據，判斷設備的電源工作狀態，解決了隨著系統向小型化和集成化的方向發展，電源模塊與各個集成電路均放在一塊電路板上并采用就近原則以來減少沒必要的干擾，系統板卡電源成為系統穩定工作的關鍵部分，系統內的板卡電源調試時采用示波器和萬用表等測量工具測量直流電壓、直流電流，但當這些板卡裝在機柜里，再去監控這些電壓、電流時就很困難的技術問題，實現了整機產品方便監控直流電壓、電流，可以在系統正常工作時不需要拆機柜就能夠測量電源模塊的輸入電壓值和電流值，并能通過系統的光纖網絡把測量得到的數據傳送給遠程監控中心，這樣設備管理員就可以在一個地方了解多個在遠方的設備的電源的狀態，還可以通過測量得到的電壓和電流值判斷設備的電源是否工作在正常狀態，對于客戶或廠家維護系統或隨時關注系統電源而具有實際意義。

所屬領域的技術人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統，裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應過程，在此不再贅述。

以上所述，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。