專利名稱：電源電壓偵測(cè)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源電壓偵測(cè)電路，特別涉及一種可以對(duì)直流電源電壓的異常狀態(tài)進(jìn)行偵測(cè)并保持顯示的電源電壓偵測(cè)電路。
背景技術(shù)：
主板電源電壓的穩(wěn)定供應(yīng)是整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，隨著CPU主頻不斷提升，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)主板電源的要求也越來(lái)越高。特別是計(jì)算機(jī)CPU部件在進(jìn)行大量數(shù)據(jù)運(yùn)算時(shí)，所需電壓、電流比較大，此時(shí)如果主板得不到足夠而穩(wěn)定的電壓和電流，就容易導(dǎo)致重啟或死機(jī)等故障的發(fā)生。
為了確保計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠正常高效運(yùn)行，在系統(tǒng)主板設(shè)計(jì)過程中，需要對(duì)主板直流電源電壓進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)證測(cè)試。電源電壓規(guī)范規(guī)定系統(tǒng)主板每一電壓均有一允許誤差范圍，系統(tǒng)主板工作時(shí)，上述各個(gè)電壓值在誤差允許的范圍內(nèi)均可滿足正常工作要求。但當(dāng)工作過程中出現(xiàn)電壓驟升至誤差允許的上限值或驟降至誤差允許的下限值等異常電壓時(shí)，或者說(shuō)主板在工作過程中有突波電壓產(chǎn)生或電壓劇降的情況出現(xiàn)，主板電源即被視為不穩(wěn)定，此情況下需要事先準(zhǔn)確偵測(cè)并標(biāo)示所述電源電壓的異常狀態(tài)是由上述那種情況造成的，以方便檢查并改進(jìn)以使其滿足電源電壓規(guī)范的要求。比如說(shuō)，USB接口需要主板供電模組提供5V的電壓來(lái)維持其正常工作，規(guī)范規(guī)定主板電源仿真過程中USB接口電壓處于4.75V-5.25V之間均為正常電壓。但當(dāng)仿真結(jié)果顯示該電壓出現(xiàn)大于5.25V或者小于4.75V等異常情況時(shí)，就需要對(duì)該主板的USB接口電源進(jìn)行改進(jìn)。如何探測(cè)并保持該異常情況的發(fā)生，以重新設(shè)計(jì)改進(jìn)該電壓信號(hào)值是主板電源電壓驗(yàn)證過程中需要解決的問題。
針對(duì)上述問題，業(yè)界采用一電源電壓偵測(cè)電路來(lái)探知上述異常電壓信號(hào)的產(chǎn)生，現(xiàn)有技術(shù)電源電壓偵測(cè)電路由一電壓上下限比較器來(lái)偵測(cè)電源電壓值并在上述任一異常情況下由一發(fā)光二極管來(lái)顯示。
但現(xiàn)有電源電壓偵測(cè)電路無(wú)法探知造成所述電源電壓異常情況發(fā)生的具體原因。另外，在現(xiàn)有電源電壓偵測(cè)電路技術(shù)中，如某一時(shí)刻電壓異常，發(fā)光二極管就發(fā)光；但一旦造成故障的原因消失，所述電源電壓偵測(cè)電路偵測(cè)到電壓回到正常電壓值，該發(fā)光二極管會(huì)自動(dòng)熄滅不復(fù)顯示先前故障。如此則監(jiān)測(cè)人員就不可得知該電源電壓曾經(jīng)出現(xiàn)異常，容易造成誤測(cè)誤判。
發(fā)明內(nèi)容鑒于以上內(nèi)容，有必要提供一種可以準(zhǔn)確偵測(cè)并持續(xù)保持所述電源電壓的異常狀態(tài)的電源電壓偵測(cè)電路。
一種電源電壓偵測(cè)電路，包括一穩(wěn)壓電路、一比較電路、一定時(shí)電路及一顯示電路，所述穩(wěn)壓電路提供一穩(wěn)定參考電壓給該比較電路，所述定時(shí)電路電性連接所述比較電路與所述顯示電路，所述比較電路偵測(cè)所述電源電壓并經(jīng)所述定時(shí)電路后由所述顯示電路顯示所述電源電壓的狀態(tài)，所述定時(shí)電路使所述顯示電路可保持顯示所述電源電壓的異常狀態(tài)。
上述電源電壓偵測(cè)電路的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)清晰，電路連接簡(jiǎn)單明了，通過所述顯示電路中不同發(fā)光二極管的顯示及定時(shí)電路的設(shè)置，可準(zhǔn)確識(shí)別所述電源電壓的各種工作狀態(tài)，并在出現(xiàn)異常電壓狀態(tài)的情況下保持顯示，方便對(duì)所述電源電壓進(jìn)行檢驗(yàn)和改進(jìn)，進(jìn)一步提高所述電源電壓的穩(wěn)定性。
下面結(jié)合附圖及較佳實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述圖1是本發(fā)明電源電壓偵測(cè)電路的較佳實(shí)施方式的電路圖。
具體實(shí)施方式請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明電源電壓偵測(cè)電路的較佳實(shí)施方式包括一穩(wěn)壓電路10、一比較電路12、一定時(shí)電路14及一顯示電路16。所述穩(wěn)壓電路10提供一穩(wěn)定參考電壓Vz給該比較電路12，所述定時(shí)電路14電性連接所述比較電路12與所述顯示電路16。所述比較電路12偵測(cè)所述電源電壓并經(jīng)所述定時(shí)電路14后由該顯示電路16顯示所述電源電壓的異常電壓狀態(tài)，所述定時(shí)電路14使所述顯示電路16可保持顯示所述電源電壓工作時(shí)的異常狀態(tài)。在本較佳實(shí)施方式中，以系統(tǒng)主板提供的USB接口電壓即系統(tǒng)電壓VCC＝5V作為待測(cè)電源電壓來(lái)說(shuō)明本發(fā)明電源電壓偵測(cè)電路的工作原理及工作過程。主板電源規(guī)范規(guī)定上述電源電壓在工作時(shí)允許其上限值為5.25V，下限值為4.75V。
所述穩(wěn)壓電路10包括一穩(wěn)壓二極管Z及一電阻R1。所述穩(wěn)壓二極管Z陽(yáng)極接地，陰極經(jīng)所述電阻R1接至所述系統(tǒng)電壓VCC，如此即可在所述穩(wěn)壓二極管Z的陰極產(chǎn)生一穩(wěn)定參考電壓Vz。
所述比較電路12包括一第一運(yùn)算放大器A1、一第二運(yùn)算放大器A2及若干電阻元件。其中所述第一運(yùn)算放大器A1及第二運(yùn)算放大器A2組成一電壓上下限比較器。該第一運(yùn)算放大器A1及第二運(yùn)算放大器A2的工作電壓均為系統(tǒng)電壓VCC。所述第一運(yùn)算放大器A1的反相輸入端及所述第二運(yùn)算放大器A2的同相輸入端均連接于所述穩(wěn)壓二極管Z的陰極，即所述穩(wěn)定參考電壓Vz同時(shí)作為所述第一運(yùn)算放大器A1及所述第二運(yùn)算放大器A2的參考電壓。所述第一運(yùn)算放大器A1的同相輸入端經(jīng)一電阻R2接至待測(cè)系統(tǒng)電壓VCC，其輸出端串聯(lián)兩分壓電阻R3、R4后接地。所述第二運(yùn)算放大器A2的反相輸入端串聯(lián)一電阻R5與所述第一運(yùn)算放大器A1的同相輸入端相連，經(jīng)由一電阻R6接地；其輸出端串聯(lián)兩分壓電阻R7、R8后接地。
所述定時(shí)電路14為一時(shí)基定時(shí)集成電路，該時(shí)基定時(shí)集成電路包括一第一定時(shí)集成電路IC1、一第二定時(shí)集成電路IC2、一復(fù)位開關(guān)K及一電阻R9。所述第一定時(shí)集成電路IC1及第二定時(shí)集成電路IC2均可為IC555時(shí)基集成電路，其電源引腳8均接系統(tǒng)電壓VCC，接地端1均直接接地。所述第一定時(shí)集成電路IC1的復(fù)位引腳4經(jīng)所述電阻R9接至系統(tǒng)電壓VCC，其輸入端即觸發(fā)引腳2接至所述兩電阻R3及R4之間；所述第二定時(shí)集成電路IC2的復(fù)位引腳4與所述第一定時(shí)集成電路IC1的復(fù)位引腳4相連，并經(jīng)所述開關(guān)K接地，其輸入端即觸發(fā)引腳2接至所述兩電阻R7及R8之間。所述第一定時(shí)集成電路IC1及第二定時(shí)集成電路IC2的輸入端即觸發(fā)引腳2分別與其對(duì)應(yīng)的輸出端即輸出引腳3的電平反相。
所述顯示電路16包括一第一發(fā)光二極管D1、一第一開關(guān)晶體管Q1、一第二發(fā)光二極管D2、一第二開關(guān)晶體管Q2、一第三發(fā)光二極管D3及若干電阻元件，其中所述第一開關(guān)晶體管Q1及第二開關(guān)晶體管Q2均為PNP型晶體管。該第一發(fā)光二極管D1的陽(yáng)極經(jīng)一電阻R10接至所述系統(tǒng)電壓VCC，其陰極與所述第一開關(guān)晶體管Q1的發(fā)射極連接；該第一開關(guān)晶體管Q1的基極與所述第一定時(shí)集成電路IC1的輸出端即輸出引腳3相連，其集電極與所述第二開關(guān)晶體管Q2的發(fā)射極相連。該第二發(fā)光二極管D2的陽(yáng)極經(jīng)一電阻R11接至所述第一開關(guān)晶體管Q1的基極，其陰極直接接地；所述第二開關(guān)晶體管Q2的基極與所述第二定時(shí)集成電路IC2的輸出端即輸出引腳3相連，其集電極直接接地；所述第三發(fā)光二極管D3的陽(yáng)極經(jīng)一電阻R12接至所述第二開關(guān)晶體管Q2的基極，其陰極直接接地。
該電源電壓偵測(cè)電路的工作原理為該電源電壓偵測(cè)電路用來(lái)偵測(cè)USB接口電壓即系統(tǒng)電壓VCC 5V的運(yùn)行狀況。由所述比較電路12偵測(cè)該系統(tǒng)電壓VCC，當(dāng)其處于規(guī)范規(guī)定的誤差范圍內(nèi)時(shí)，所述第一發(fā)光二極管D1發(fā)光，表明所述系統(tǒng)電壓VCC正常工作；當(dāng)其超出規(guī)范規(guī)定的上限值或者低于規(guī)范規(guī)定的下限值時(shí)，所述第一發(fā)光二極管D1熄滅，由所述定時(shí)電路14保持其異常狀態(tài)并分別由所述第二發(fā)光二極管D2及第三發(fā)光二極管D3發(fā)光顯示直至操作人員進(jìn)行復(fù)位。
該電源電壓偵測(cè)電路的具體工作過程如下當(dāng)所述第一運(yùn)算放大器A1同相輸入端的輸入電壓Ui1大于所述參考電壓Vz，或所述第二運(yùn)算放大器A2的反相輸入端的輸入電壓Ui2小于所述參考電壓Vz時(shí)，所述第一運(yùn)算放大器A1及所述第二運(yùn)算放大器A2的輸出端均為高電平。由分壓原理知Ui1＝((R5+R6)/Rt)*VCCUi2＝(R6/Rt)*VCC其中，Rt＝R2+R5+R6當(dāng)((R5+R6)/Rt)*VCC＞Vz或Ui2＝(R6/Rt)*VCC＜Vz即Vz*Rt/(R5+R6)＜VCC＜Vz*Rt/R6時(shí)，該第一運(yùn)算放大器A1及第二運(yùn)算放大器A2均輸出高電平。此時(shí)所述第一定時(shí)集成電路IC1及第二定時(shí)集成電路IC2的觸發(fā)引腳2均為高電平，其輸出引腳3均為低電平，故所述第一開關(guān)晶體管Q1及所述第二開關(guān)晶體管Q2均導(dǎo)通，所述第一發(fā)光二極管D1發(fā)光，表明所述電壓VCC處于規(guī)范規(guī)定的誤差允許范圍。
當(dāng)所述第一運(yùn)算放大器A1的同相輸入端的輸入電壓Ui1小于所述參考電壓Vz，即
VCC＜Vz*Rt/(R5+R6)時(shí)，所述第一運(yùn)算放大器A1輸出低電平，所述第二運(yùn)算放大器A2輸出高電平。故所述第一定時(shí)集成電路IC1的觸發(fā)引腳2為低電平，所述第二定時(shí)集成電路IC2的觸發(fā)引腳2為高電平，此時(shí)所述第一定時(shí)集成電路IC1的輸出引腳為高電平，所述第二定時(shí)集成電路IC2的輸出引腳3為低電平，所述第二發(fā)光二極管D2發(fā)光，同時(shí)所述第一開關(guān)晶體管Q1截止，所述第一發(fā)光二極管D1熄滅。所述第二發(fā)光二極管D2發(fā)光，即表明所述系統(tǒng)電壓VCC發(fā)生突變，且為電壓值降至允許下限值之下情況，此顯示狀態(tài)將由所述第一定時(shí)集成電路IC1保持至復(fù)位開關(guān)K關(guān)閉為止。需要說(shuō)明的是，由于系統(tǒng)電壓VCC在剛開始工作時(shí)，會(huì)有一上升時(shí)間，在此正常上升時(shí)間內(nèi)，VCC會(huì)出現(xiàn)上述小于下限值的情況，故為了避免誤測(cè)，在偵測(cè)開始一小段時(shí)間后，要先關(guān)閉所述復(fù)位開關(guān)K，之后再打開K進(jìn)行正常偵測(cè)。
當(dāng)所述第二運(yùn)算放大器A2的反相輸入端輸入電壓Ui2大于其參考電壓Vz，即VCC＞Vz*Rt/R6時(shí)，所述第一運(yùn)算放大器A1輸出高電平，此處需要說(shuō)明的是，如果偵測(cè)過程中先已發(fā)生上述低于下限值的情況，則該工作過程不會(huì)影響所述第二發(fā)光二極管D2發(fā)光，即已有的異常顯示恒保持；所述第二運(yùn)算放大器A2輸出低電平。故所述第二定時(shí)集成電路IC2的觸發(fā)引腳2為低電平，其輸出引腳3為高電平，所述第三發(fā)光二極管D3發(fā)光，同時(shí)所述第二開關(guān)晶體管Q2截止，所述第一發(fā)光二極管D1熄滅。此時(shí)可能只有所述第三發(fā)光二極管D3發(fā)光，表明所述系統(tǒng)電壓VCC發(fā)生突變，升至允許上限值之上，此顯示狀態(tài)也將由所述第二定時(shí)集成電路IC2保持至復(fù)位開關(guān)K關(guān)閉為止；也可能是所述第二發(fā)光二極管D2及所述第三發(fā)光二極管D3均發(fā)光，表明兩種電源電壓的異常狀態(tài)都曾出現(xiàn)。
在所述電源電壓偵測(cè)電路中VCC＝5V，Vz*Rt/(R5+R6)＝4.75V，Vz*Rt/R6＝5.25V。
同理，按照所述電源電壓偵測(cè)電路及其工作原理，適當(dāng)選取電阻元件及參考電壓值，也可以對(duì)其它直流電源電壓進(jìn)行偵測(cè)。
權(quán)利要求
1.一種電源電壓偵測(cè)電路，包括一穩(wěn)壓電路、一比較電路及一顯示電路，所述穩(wěn)壓電路提供一穩(wěn)定參考電壓給該比較電路，所述比較電路偵測(cè)所述電源電壓并由該顯示電路顯示所述電源電壓的狀態(tài)，其特征在于所述電源電壓偵測(cè)電路還包括一定時(shí)電路，所述定時(shí)電路電性連接所述比較電路與所述顯示電路，所述定時(shí)電路使所述顯示電路可保持顯示所述電源電壓工作時(shí)的異常狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的電源電壓偵測(cè)電路，其特征在于所述電源電壓為直流電壓。
3.如權(quán)利要求2所述的電源電壓偵測(cè)電路，其特征在于所述比較電路包括一第一運(yùn)算放大器、一第二運(yùn)算放大器及若干電阻元件；所述第一運(yùn)算放大器及第二運(yùn)算放大器組成所述電源電壓上下限比較器；該第一運(yùn)算放大器的反相輸入端及該第二運(yùn)算放大器的同相輸入端均連接于所述穩(wěn)定參考電壓；該第一運(yùn)算放大器的同相輸入端經(jīng)一電阻接至所述電源電壓，其輸出端串聯(lián)兩分壓電阻后接地；該第二運(yùn)算放大器的反相輸入端串聯(lián)一電阻后與該第一運(yùn)算放大器的同相輸入端相連，經(jīng)由另一電阻接地，其輸出端串聯(lián)另兩分壓電阻后接地。
4.如權(quán)利要求3所述的電源電壓偵測(cè)電路，其特征在于所述定時(shí)電路為一時(shí)基定時(shí)集成電路。
5.如權(quán)利要求4所述的電源電壓偵測(cè)電路，其特征在于所述時(shí)基定時(shí)集成電路包括一第一定時(shí)集成電路、一第二定時(shí)集成電路、一復(fù)位開關(guān)及一電阻；所述第一定時(shí)集成電路的復(fù)位引腳經(jīng)所述電阻接至所述電源電壓，該第一定時(shí)集成電路的輸入端接至所述第一運(yùn)算放大器輸出端處的兩分壓電阻之間；所述第二定時(shí)集成電路的復(fù)位引腳與所述第一定時(shí)集成電路的復(fù)位引腳相連，并經(jīng)所述開關(guān)接地，該第二定時(shí)集成電路的輸入端接至所述第二運(yùn)算放大器輸出端處的兩分壓電阻之間。
6.如權(quán)利要求5所述的電源電壓偵測(cè)電路，其特征在于所述顯示電路包括一第一發(fā)光二極管、一第一開關(guān)晶體管、一第二發(fā)光二極管、一第二開關(guān)晶體管、一第三發(fā)光二極管及若干電阻元件；該第一發(fā)光二極管陽(yáng)極經(jīng)一電阻接至所述電源電壓，其陰極與所述第一開關(guān)晶體管的發(fā)射極連接；該第一開關(guān)晶體管的基極與所述第一定時(shí)集成電路的輸出端相連，其集電極與所述第二開關(guān)晶體管的發(fā)射極相連；該第二發(fā)光二極管的陽(yáng)極經(jīng)一電阻接至所述第一開關(guān)晶體管的基極，其陰極接地；所述第二開關(guān)晶體管的基極與所述第二定時(shí)集成電路的輸出端相連，其集電極接地；所述第三發(fā)光二極管的陽(yáng)極經(jīng)一電阻接至所述第二開關(guān)晶體管的基極，其陰極接地。
7.如權(quán)利要求1至6項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的電源電壓偵測(cè)電路，其特征在于所述穩(wěn)壓電路包括一穩(wěn)壓二極管及一電阻，所述穩(wěn)壓二極管的陽(yáng)極接地，陰極經(jīng)所述電阻接至所述電源電壓并在陰極處產(chǎn)生所述穩(wěn)定參考電壓。
8.如權(quán)利要求6項(xiàng)所述的電源電壓偵測(cè)電路，其特征在于所述顯示電路借助所述定時(shí)電路將所述電源電壓的異常狀態(tài)保持顯示，所述電源電壓的異常狀態(tài)由所述第二發(fā)光二極管及所述第三發(fā)光二極管分別顯示。
9.如權(quán)利要求6項(xiàng)所述的電源電壓偵測(cè)電路，其特征在于所述第一開關(guān)晶體管及第二開關(guān)晶體管均為PNP型晶體管。
10.如權(quán)利要求1或8項(xiàng)所述的電源電壓偵測(cè)電路，其特征在于所述電源電壓的異常狀態(tài)是指所述電源電壓超出誤差允許的上限值或低于誤差允許的下限值。
全文摘要
一種電源電壓偵測(cè)電路，包括一穩(wěn)壓電路、一比較電路及一顯示電路，所述穩(wěn)壓電路提供一穩(wěn)定參考電壓給該比較電路，所述比較電路偵測(cè)所述電源電壓并由該顯示電路顯示所述電源電壓的狀態(tài)，所述電源電壓偵測(cè)電路還包括一定時(shí)電路，所述定時(shí)電路電性連接所述比較電路與所述顯示電路，所述定時(shí)電路使所述顯示電路可保持顯示所述電源電壓工作時(shí)的異常狀態(tài)。通過應(yīng)用上述電源電壓偵測(cè)電路，可以及時(shí)準(zhǔn)確的偵測(cè)所述電源電壓的工作狀態(tài)，方便進(jìn)行電源電壓的檢驗(yàn)及改進(jìn)，從而提高所述電源電壓的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)G06F1/28GK1952849SQ20051010055
公開日2007年4月25日 申請(qǐng)日期2005年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月17日
發(fā)明者王丁凱 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司