一种数字控制的模块化微机电源过欠压保护电路制造技术

一种数字控制的模块化微机电源过欠压保护电路，包括检测部分和传输部分，检测部分包括至少一个检测模块，检测模块包括欠压比较电路、过压比较电路和报警电路，欠压比较电路和过压比较电路各为一迟滞比较器，测试电压同时输入两个比较电路与参考电压比较，比较电路的输出连接报警电路，传输电路包括微控制器和局域网总线模块，比较电路的输出连接微控制器，微控制器通过局域网总线模块连接上位机。本发明专利技术可以同时对微机电源模块进行过压和欠压保护，体积小，精度高，安全可靠，方便通用，传输更加智能化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电路
，涉及微机电源保护，特别是过欠压保护，为一种数字控制的模块化微机电源过欠压保护电路。
技术介绍
微机保护系统是电力系统的重要组成部分，微机保护装置的误动或拒动都会给电网带来极大的影响，其重要性不言而喻。而微机保护装置的工作电源则是整个微机保护装置正确可靠动作的驱动力。目前在实际运行检修时，为了保证微机保护装置的可靠正确动作，在常规检修过程中，采取完善的检修流程定期对保护装置进行校验，而采取状态检修策略时，多采取中央处理器(CPU,Central Processing Unit)的计算和逻辑判断能力对保护装置的各个部件状态进行检测，判断故障并发出告警信息。然而不论是常规检修还是状态检修，均缺少对保护装置工作电源的实时监测和告警，一旦当电压过高、过低甚至直接掉电时，CPU无法工作，装置的自检功能也无法运行。此外由于保护装置运行环境的恶劣，电源插件的硬件老化，装置工作电源易出现电压不稳或直接掉电的现象。随之而来的会造成装置的工作不稳定、工作效率低下、工作寿命大大缩短等问题，成本也不可避免的增加。目前，很多电源模块都具有过欠压保护功能，然而，这些电源模块的过欠压保护却有很多局限性，例如：一、过欠压保护封装在电源模块内部，厂商在生产过程中制作好，用户无法根据需求调整精度和保护电压等级；二、普遍保护功能精度过低，而具有高精度的保护电路成本较高；三、每个电源都需要一个单独的过压或欠压保护电路，成本很高。现有的过欠压保护方案不适用于微机保护装置的电源检测的使用需求，无法与微机保护装置的检修对接使用，另外，现有技术中的保护电路仅能对电源模块内部进行调节，用户无法获得电源工作状态信息，电源管理人员对系统状态缺乏足够详细的警告信息。因此，如何安全可靠、及时准确得检测出多个电压等级下保护装置电源模块的非正常工作状态，并且向检测人员发出警告直到电源模块恢复正常工作，是微机电源保护领域一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是：针对现有技术中微机保护系统的不足，设计出及时准确、体积更小、通用范围更广、信号传输更加智能化的微机电源过欠压保护模块，从而实现微机电源安全可靠的运行。本专利技术的技术方案为：一种数字控制的模块化微机电源过欠压保护电路，包括检测部分和传输部分，检测部分包括至少一个检测模块，检测模块包括欠压比较电路、过压比较电路和报警电路，欠压比较电路和过压比较电路各为一迟滞比较器，测试电压分别输入两个比较电路与参考电压比较，比较电路的输出连接报警电路，传输电路包括微控制器和局域网总线模块，比较电路的输出连接微控制器，微控制器通过局域网总线模块连接上位机。作为一种优选实施方式，欠压比较电路中，测试电压Va经过电阻R1与第一数字电位器R7分压，分压输出端口INA的电压与参考电压Vref输入施密特触发器A，比较后经过非门、金属氧化物半导体在欠压比较输出端口OUTA输出欠压检测信号，过压比较电路中，测试电压Va经过电阻R2与第二数字电位器R8分压，分压输出端口INB的电压与参考电压Vref输入施密特触发器B，比较后经过非门、金属氧化物半导体在欠压比较输出端口OUTB输出过压检测信号。进一步的，报警电路对应设有欠压报警电路和过压报警电路，欠压报警电路包括上拉电阻R3、保护电阻R4和二极管D1，检测部分由源电压Vb供电，Vb和地之间接滤波电容C1抗干扰高频滤波，保护电阻R4和二极管D1串联，再与上拉电阻R3并联在源电压Vb和端口OUTA之间，欠压时，欠压比较输出端口OUTA输出低电平，二极管D1导通发光，生成警报；当电压上升，端口OUTA的信号被上拉电阻R3钳位在高电平，警报消除；过压报警电路与欠压报警电路结构相同。进一步的，通过微控制器调节数字电位器的阻值来设置检测电压等级，每一检测模块对应检测设定的电压等级的电源电压。进一步的，通过调节数字电位器，改变出发警报的阀值电压，设定保护精度的等级。作为优选实施方式，所述保护电路集成于一个芯片上。本专利技术保护电路独立设置，电路结构简单，能够集成于一个芯片上，元器件成本低，可同时应对多个测试电压，同时进行过欠压保护，适用于微机保护装置的电源检测，无需对现有的微机保护装置做电路改动，通过微控制器和数字电位器的配合，解决了用户自由配置调节电位和调节精度问题，通过设置的数据总线传输，解决了告警信号向上位机的传输问题，并且电路精度高，价格低廉，适用于各类电源系统。本专利技术有效解决了现有技术中微机系统因为工作装置电源模块发生故障存在的问题。微控制器根据测试电压Va设定数字电位器数值，在欠压保护检测过程中，测试电压Va与参考电压Vref比较后在OUTA端口输出信号，当电压下降到负向阀值电压VIT-(A)以下时，OUTA输出低电平，R4作保护电阻，二极管D1导通发光，生成警报；当电压上升到正向阀值电压VIT+(A)以上时，OUTA端口信号被上拉电阻R3钳位在高电平，警报消除。同理，在过压保护检测过程中，当电压上升到正向阀值电压VIT+(B)以上时，二极管D2导通发出警报；当电压下降到负向阀值电压VIT-(B)以下时，警报消除。检测信号及警告信号会及时输送给微控制器，并通过局域网总线传入上位机，检测人员根据接收的信号调整微机系统电源电压，完成对微机电源模块的过欠压保护。针对现有技术中电源欠压保护保护方案的缺陷，本专利技术提出用微控制器改变数字电位器阻值，调整分压电阻以满足当前电压等级的检测要求，使该过欠压检测和保护电路适用于任意电压等级的电源模块保护；本专利技术支持多路检测同时工作，各检测电路之间隔离互不影响；同时利用微控制器接收检测模块发出的信号，通过局域网总线及时、准确得传输给上位机，整个系统更具智能化。与现有技术相比，本专利技术可以同时对微机电源模块进行过压和欠压保护，利用数字控制技术调节电位器阻值满足多电压等级需求，支持多路检测同时工作，体积小，精度高，安全可靠，方便通用，传输更加智能化。本专利技术的有益效果如下：1、本专利技术中的电路采用器件少，所有电路均可以在一块芯片上集成，体积小；2、本专利技术中的微机电源模块保护检测部分可以同时检测出过压和欠压两种非正常工作状态并发出警告信号，当电源电压恢复设定工作范围内时，警报自动消除，能够有效应对装置工作电源的电压不稳现象，对工作电源的状态显示更详细；3、本专利技术中的微机电源模块可以同时检测各种电压等级的工作电压，通过编程调整数字电位器阻值，无需对电路手动调整，通用化高，成本低；电路采用数字控制，既能传输信号到上位机，同时能接受上位机的配置数据，将电路的目标检测电压调整为需要的值，无需对电路进行任何物理上的调整，使用更方便，更具通用性；4、本专利技术中检测的各路信号均不公地，相互独立，检测的各路电压信号，均经过隔离，消除了高压信号可能造成的人身伤害危险；电路采用模块化设计，同时检测多路信号，各模块不共地，互不影响，可根据需要扩展任意多模块；而同时各检测模块共用控制单元，不额外增加成本；5、本专利技术中采用微控制器和局域网总线(CAN，Controller Area Network)传输检测信号到上位机、从上位机接受配置数据，直接用于微机保护装置的检修策略，智能化程度高。附图说明图1是本专利技术电压检测模块内部比较电路原理图。图2是本专利技术电压检测模块电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字控制的模块化微机电源过欠压保护电路，其特征是包括检测部分和传输部分，检测部分包括至少一个检测模块，检测模块包括欠压比较电路、过压比较电路和报警电路，欠压比较电路和过压比较电路各为一迟滞比较器，测试电压分别输入两个比较电路与参考电压比较，比较电路的输出连接报警电路，传输电路包括微控制器和局域网总线模块，比较电路的输出连接微控制器，微控制器通过局域网总线模块连接上位机。

【技术特征摘要】
1.一种数字控制的模块化微机电源过欠压保护电路，其特征是包括检测部分和传输部分，检测部分包括至少一个检测模块，检测模块包括欠压比较电路、过压比较电路和报警电路，欠压比较电路和过压比较电路各为一迟滞比较器，测试电压分别输入两个比较电路与参考电压比较，比较电路的输出连接报警电路，传输电路包括微控制器和局域网总线模块，比较电路的输出连接微控制器，微控制器通过局域网总线模块连接上位机。2.根据权利要求1所述的数字控制的模块化微机电源过欠压保护电路，其特征是欠压比较电路中，测试电压Va经过电阻R1与第一数字电位器R7分压，分压输出端口INA的电压与参考电压Vref输入施密特触发器A，比较后经过非门、金属氧化物半导体在欠压比较输出端口OUTA输出欠压检测信号；过压比较电路中，测试电压Va经过电阻R2与第二数字电位器R8分压，分压输出端口INB的电压与参考电压Vref输入施密特触发器B，比较后经过非门、金属氧化物半导体在欠压比较输出端口OUTB输出过压检测信号。3.根据权利要求2所述的数字控制的模块化微...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玥，陈恒祥，刘沪平，赵辉程，张之梁，徐志巍，孙浩，
申请(专利权)人：国网江苏省电力公司南京供电公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32