一种负电压检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种负电压检测装置及检测方法，设置有选通电路、RC电路、计时器和处理器；所述选通电路首先将待检测的负电压与RC电路连通，利用待检测的负电压对RC电路中的电容充电，待电容充电结束后，切换至正极性的参考电压与所述的RC电路连通，控制所述电容放电，并启动计时器计时，记录所述电容的放电时间T2；利用参考电压的幅值、参考电压对所述电容的充电时间T1以及所述的放电时间T2便可计算出所述负电压的值。本发明专利技术通过将负电压的电压值量化为时间值，然后借助已知的参考电压所对应的量化时间值，反推出所述负电压的电压值，检测算法简单，电压值的检测精度高，所需搭建的硬件电路简洁，成本低廉，功耗低。

【技术实现步骤摘要】
一种负电压检测装置及检测方法
本专利技术属于电压检测
，具体地说，是涉及一种用于测量负电压的检测装置及检测方法。
技术介绍
在电子工程设计领域，经常会用到负电压，例如目前的很多LCD显示器就是利用负电压驱动的。为了保证使用负电压供电或者驱动的电子器件的用电安全，需要对这些负电压的大小进行检测，若直接采用单片机来量化负电压的值，则是一件非常困难的事情。因此，现有针对负电压设计的检测电路大多采用将负电压转换成正电压，然后利用分压电路对转换后的正电压进行降压变换后，传输至模数转换器以计算出负电压的值。这种传统的负电压检测方式，电路结构复杂，检测精度不高，由于电路中需要引入电阻进行分压和采样，因此会造成系统功耗的明显提升，不适合在某些能耗要求较高的电子产品中应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于检测负电压大小的负电压检测装置及检测方法，不仅可以提高负电压检测的精确度，而且电路结构设计简单，功率损耗较小。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一方面，本专利技术提供了一种负电压检测装置，设置有选通电路、RC电路、计时器和处理器；所述选通电路首先将待检测的负电压与RC电路连通，利用待检测的负电压对RC电路中的电容充电，待电容充电结束后，切换至正极性的参考电压与所述的RC电路连通，控制所述电容放电，并启动计时器计时，记录所述电容的放电时间T2；所述处理器根据公式：VI=-VREF*T2/T1，计算出所述负电压的值VI；其中，VREF为所述参考电压的幅值，为已知量；T1为利用所述参考电压为所述电容充电时所需的充电时间。为了提高负电压的计算精度，所述充电时间T1优选为所述电容上的电压充到99%*VREF时所需的充电时间。为了使系统能够自动判断出所述电容充电结束的时刻，所述选通电路在将所述负电压与RC电路连通时，启动所述计时器计时，当计时器计满溢出或者计时时间到达设定值Tc时，所述Tc>2RC，判定所述电容充电结束，输出信号控制所述选通电路切换至所述的参考电压；设置所述计时器计满溢出的时间大于2RC，以保证电容上的充电电压基本等于所述的负电压。为了使系统能够自动判断出所述电容放电结束的时刻，本专利技术优选将所述RC电路设计成RC积分电路，包括运算放大器、电阻和所述的电容；所述运算放大器的同相输入端接地，反相输入端与所述电阻串联后，连接至所述的选通电路，用于与所述的负电压或者参考电压连通；所述电容连接在所述运算放大器的反相输入端与输出端之间；所述处理器在所述电容放电时，检测运算放大器输出的电平状态，当检测到电平由正变负时，判定电容放电结束，控制所述计时器停止计时，并记录当前的计时时间为所述的放电时间T2。为了使处理器能够准确地检测出通过所述运算放大器输出的电平是否发生了极性反转，本专利技术在所述RC积分电路中还设置有一比较器，所述比较器的反相输入端连接所述运算放大器的输出端，比较器的同相输入端接地，比较器的输出端连接所述的处理器，所述处理器在检测到通过比较器输出的电平由低电平跳变为高电平时，判定所述电容放电结束。为了进一步简化电路结构，本专利技术优选将所述计时器集成在所述的处理器中；所述比较器的输出端连接处理器的中断接口，在通过所述比较器输出的电平由低电平跳变为高电平时触发处理器进入中断，控制计时器停止计时，并进行所述负电压的值UI的计算。由于处理器响应中断的速度非常快，只需要几个机器周期，因此可以提高计时器计时的准确度。作为所述选通电路的一种优选结构设计，本专利技术在所述选通电路中设置有两个开关管，两个开关管的控制极接收通路切换信号，两个开关管的开关通路分别连接在所述的负电压与RC电路之间或者连接在所述的参考电压与RC电路之间，实现对所述负电压和参考电压的选通切换。另一方面，本专利技术还提供了一种负电压检测方法，首先，利用待检测的负电压对RC电路中的电容充电，待电容充电结束后，切断所述的负电压，控制所述电容放电，并记录所述电容的放电时间T2，代入公式：VI=-VREF*T2/T1，计算出所述负电压的值VI；其中，VREF为已知的正极性的参考电压的幅值；T1为利用所述参考电压为所述电容充电时所需的充电时间。为了提高负电压的计算精度，所述充电时间T1优选为所述电容上的电压充到99%*VREF时所需的充电时间；在所述利用待检测的负电压对RC电路中的电容充电的过程中，设置充电时间Tc>2RC，待电容的充电时间到达Tc时，认为所述电容充电结束。为了实现对所述电容放电结束时刻的准确检测，所述RC电路优选为RC积分电路，在控制所述电容放电的过程中，将所述参考电压连接至RC积分电路的输入端，当检测到通过RC积分电路输出的电平发生反转时，认为电容放电结束，记录电容从开始放电到放电结束所需的时间，记为所述的放电时间T2。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果是：本专利技术针对负电压所提出的检测装置和检测方法，通过将负电压的电压值量化为时间值，然后借助已知的参考电压所对应的量化时间值，反推出所述负电压的电压值，不仅检测算法简单，软件实现容易，而且电压值的检测精度高，所需搭建的硬件电路简洁，成本低廉，功耗低，可以广泛应用到所有需要进行负电压检测的电路设计中。结合附图阅读本专利技术实施方式的详细描述后，本专利技术的其他特点和优点将变得更加清楚。附图说明图1是本专利技术所提出的负电压检测装置的一种实施例的电路原理框图；图2是本专利技术所提出的负电压检测装置的另外一种实施例的电路原理框图；图3是图2所示电路原理框图所对应的一个具体实施例的电路原理图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细地说明。本实施例为了简化负电压检测装置的软硬件设计，提出了一种将电压值量化为时间值的设计思想，根据时间值的不同反推出该时间值所对应的电压值。具体来说，可以首先将已知幅值VREF的参考电压量化为时间值T1，然后将待检测的负电压VI也量化为时间值T2，进而利用电压值与时间值的对应关系：VREF/T1=-VI/T2，即可反推出所述待检测的负电压的值VI=-VREF*T2/T1。为了将电压值量化为时间值，本实施例采用对电容充放电的方式设计实现。具体来讲，可以首先选择一路幅值VREF已知的正极性的参考电压对RC电路充电，并检测出所述RC电路中电容C所需的充电时间T1。在本实施例中，考虑到电容C上的充电电压永远不会到达VREF，只是充电时间越长，电容C上的电压越接近VREF。为了保证计算结果的有效性，本实施例定义当电容C上的电压达到90%*VREF以上时，就认为电容C已充满电。为了进一步提高后续负电压VI计算的准确性，本实施例优选将电容C充电到达99%*VREF时所用的充电时间记为T1。得到参数VREF和T1后，利用待检测的负电压VI对所述RC电路中的电容C进行重新充电，直到电容C充电结束。在本实施例中，为了保证电容C上的电压能够尽量地接近待检测的负电压的值VI，可以将对所述电容C充电的时间设定得尽量长些，至少应设置充电时间Tc>2RC，例如设定成2.5RC、3RC或者更长的时间，以保证电容C能够充满电。待电容C充电结束后，切断所述的负电压VI，控制所述电容C放电，并记录所述电容C的放电时间T2。所述放电时间T2即电容C从开始放电到电容C上的电荷为0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种负电压检测装置，其特征在于：设置有选通电路、RC电路、计时器和处理器；所述选通电路首先将待检测的负电压与RC电路连通，利用待检测的负电压对RC电路中的电容充电，待电容充电结束后，切换至正极性的参考电压与所述的RC电路连通，控制所述电容放电，并启动计时器计时，记录所述电容的放电时间T2；所述处理器根据公式：VI=‑VREF*T2/T1，计算出所述负电压的值VI；其中，VREF为所述参考电压的幅值，为已知量；T1为利用所述参考电压为所述电容充电时所需的充电时间。

【技术特征摘要】
1.一种负电压检测装置，其特征在于：设置有选通电路、RC电路、计时器和处理器；所述选通电路首先将待检测的负电压与RC电路连通，利用待检测的负电压对RC电路中的电容充电，待电容充电结束后，切换至正极性的参考电压与所述的RC电路连通，控制所述电容放电，并启动计时器计时，记录所述电容的放电时间T2；所述处理器根据公式：VI=-VREF*T2/T1，计算出所述负电压的值VI；其中，VREF为所述参考电压的幅值，为已知量；T1为利用所述参考电压为所述电容充电时所需的充电时间；所述RC电路为RC积分电路，包括运算放大器、电阻和所述的电容；所述运算放大器的同相输入端接地，反相输入端与所述电阻串联后，连接至所述的选通电路，用于与所述的负电压或者参考电压连通；所述电容连接在所述运算放大器的反相输入端与输出端之间；所述处理器在所述电容放电时，检测运算放大器输出的电平状态，当检测到电平由正变负时，判定电容放电结束，控制所述计时器停止计时，并记录当前的计时时间为所述的放电时间T2。2.根据权利要求1所述的负电压检测装置，其特征在于：所述充电时间T1为所述电容上的电压充到99%*VREF时所需的充电时间。3.根据权利要求1所述的负电压检测装置，其特征在于：所述选通电路在将所述负电压与RC电路连通时，启动所述计时器计时，当计时器计满溢出或者计时时间到达设定值Tc时，所述Tc>2RC，判定所述电容充电结束，输出信号控制所述选通电路切换至所述的参考电压；设置所述计时器计满溢出的时间大于2RC。4.根据权利要求1所述的负电压检测装置，其特征在于：在所述RC积分电路中还设置有一比较器，所述比较器的反相输入端连接所述运算放大器的输出端，...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋超，杜洋，
申请(专利权)人：青岛歌尔声学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37