一种功率输出端口状态监控电路制造技术

本实用新型专利技术涉及实用新型专利技术一种功率输出端口状态监控电路，通过一个微控制器、若干个光电耦合器、一个霍尔电流传感器、一个功率MOSFET管、若干个上拉电阻、若干个限流电阻、若干个滤波电容、一个保险丝F1构成与负载分别连接的四路支路：控制负载导通电路、负载输入电压反馈电路、负载输出电压反馈电路、负载电流反馈电路。本实用新型专利技术能够在提供大电流开关控制的同时，将负载消耗电流通过霍尔电流传感器反馈给微控制器，并监测功率MOSFET输入电压和输出电压状态，用于判断功率MOSFET是否出现故障，用于系统自检和故障诊断。

【技术实现步骤摘要】
一种功率输出端口状态监控电路
本技术涉及开关电路
本技术涉及一种功率输出端口状态监控电路。
技术介绍
功率电子开关和状态监控电路在自动控制领域有着广泛的应用，该电路组件是控制系统必不可少的组成部分，用于控制系统对外部设备提供控制功率输出，是外部设备正常工作和控制系统安全运行的关键性影响因素。目前已有方案基本以在电流回路串联小阻值功率电阻，并对电阻分压放大后检测的方法检测负载电流，该方案对小电流负载可以使用，当负载电流较大时，小阻值功率电阻损耗会急剧增大，提高电阻功率又会增加系统体积，使系统集成程度降低，并对系统散热能力造成严重压力。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本技术设计一种功率输出端口状态监控电路，能够在作为大功率电子开关控制外部设备、提供给负载足够大电流的同时，实时监控外部设备的工作电流，对输入和输出电压状态以及负载消耗电流进行实时监测，并反馈至微处理器，实现端口电流、电压的实时监控，使功率输出端口具有故障检测功能，提高控制系统的智能化程度。本技术技术方案如下：一种功率输出端口状态监控电路，包括与负载分别连接的四路支路：控制负载导通电路、负载输入电压反馈电路、负载输出电压反馈电路、负载电流反馈电路；所述控制负载导通电路包括微控制器U1、光电耦合器U2、功率MOSFET管Q1；所述负载输入电压反馈电路包括光电耦合器U3、保险丝F1、微控制器U1；所述负载输出电压反馈电路包括光电耦合器U4、功率MOSFET管Q1、微控制器U1；所述负载电流反馈电路包括霍尔电流传感器U5、功率MOSFET管Q1、微控制器U1。所述控制负载导通电路连接关系为：微控制器U1的第20引脚连接至供电VCC端口；微控制器U1的第9引脚连接至光电耦合器U2的输入侧K端口；光电耦合器U2的输入侧A端口连接至限流电阻R1的第一端口；限流电阻R1的第二端口连接至供电VCC端口；光电耦合器U2的输出侧E端口连接至供电GND端口；光电耦合器U2的输出侧C端口连接至限流电阻R7的第一端口；限流电阻R7的第二端口连接至功率MOSFET管Q1的第4引脚，同时连接至上拉电阻R6的第一端口；上拉电阻R6的第二端口分别连接至功率MOSFET管Q1的第1至第3引脚。所述负载输入电压反馈电路连接关系为：功率MOSFET管Q1的第1至第3引脚，同时连接至保险丝F1的第一端口，保险丝F1的第二端口连接至供电VIN端口；光电耦合器U3的输出侧E端口连接至供电GND端口，光电耦合器U3的输出侧C端口连接至上拉电阻R2的第一端口，同时连接至微控制器U1的第6引脚；上拉电阻R2的第二端口连接至供电VCC端口；光电耦合器U3次输入侧K端口连接至供电GND端口；光电耦合器U3的输入侧A端口连接至限流电阻R3的第一端口，限流电阻R3的第二端口分别连接至功率MOSFET管Q1的第5至第8引脚。所述负载输出电压反馈电路连接关系为：功率MOSFET管Q1的第1至第3引脚同时连接至限流电阻R5的第一端口，限流电阻R5的第二端口连接至光电耦合器U4的输入侧A端口；光电耦合器U4的输入侧K端口连接至供电GND端口，光电耦合器U4的输出侧E端口连接至供电GND端口；光电耦合器U4的输出侧C端口连接至上拉电阻R4的第一端口，同时连接至微控制器U1的第7引脚；上拉电阻R4的第二端口连接至供电VCC端口。所述负载电流反馈电路连接关系为：功率MOSFET管Q1的第5至第8引脚，同时分别连接至霍尔电流传感器U5的第3引脚和第4引脚；霍尔电流传感器U5的第1引脚和第2引脚相连，同时连接至电流输出VOUT端口；霍尔电流传感器U5的第5引脚分别连接至滤波电容C1的第一端口和滤波电容C2的第一端口，同时连接至供电GND端口；霍尔电流传感器U5的第6引脚连接至滤波电容C2的第二端口；霍尔电流传感器U5的第7引脚连接至微处理器U1的第13引脚；霍尔电流传感器U5的第8引脚连接至滤波电容C1的第二端口，同时连接至供电VCC端口。由微控制器U1通过控制光电耦合器U2输入端导通和关闭，进而通过光电耦合器U2输出端控制功率MOSFET管Q1导通和关闭。由光电耦合器U3输入端检测经过保险丝F1后的电压，进而通过光电耦合器U3输出端反馈至微控制器U1。由光电耦合器U4输入端检测经过功率MOSFET管Q1后的电压，进而通过光电耦合器U4输出端反馈至微控制器U1。由霍尔电流传感器U5对流经功率MOSFET管Q1电流进行检测，并反馈至微控制器U1。本技术具有以下有益效果及效果：1.本技术采用霍尔电流传感器对负载消耗电流进行检测，消除了使用采样电阻方案的功率损耗，极大降低系统无效功耗，减轻系统散热负担。2.本技术采用光电耦合器对功率MOSFET管的输入和输出进行电压检测，并将检测信号反馈至微控制器，由微控制器通过检测逻辑判断当前负载工作状态，为系统出现问题时快速判断故障点提供数据支持。附图说明图1为一种功率输出端口状态监控电路图；其中，U1为微控制器，U2、U3和U4为光电耦合器，U5为霍尔电流传感器，Q1为功率MOSFET管，F1为保险丝，C1和C2为滤波电容，R1、R3、R5和R7为限流电阻，R2、R4和R6为上拉电阻。具体实施方式为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方法做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但本技术能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施的限制。除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。如图1所示，一种功率输出端口状态监控电路，连接关系如下：微控制器U1的第9引脚连接至光电耦合器U2的输入侧K端口。光电耦合器U2的输入侧A端口连接至限流电阻R1的第一端口。限流电阻R1的第二端口连接至供电VCC端口。微控制器U1的第20引脚连接至供电VCC端口。光电耦合器U2的输出侧E端口连接至供电GND端口。光电耦合器U2的输出侧C端口连接至限流电阻R7的第一端口。限流电阻R7的第二端口连接至功率MOSFET管Q1的第4引脚，同时连接至上拉电阻R6的第一端口。上拉电阻R6的第二端口分别连接至功率MOSFET管Q1的第1至第3引脚，同时连接至限流电阻R5的第一端口，同时连接至保险丝F1的第一端口。限流电阻R5的第二端口连接至光电耦合器U4的输入侧A端口。光电耦合器U4的输入侧K端口连接至供电GND端口。保险丝F1的第二端口连接至供电VIN端口采集外部供电。光电耦合器U4的输出侧E端口连接至供电GND端口。光电耦合器U4的输出侧C端口连接至上拉电阻R4的第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率输出端口状态监控电路，其特征在于，包括与负载分别连接的四路支路：控制负载导通电路、负载输入电压反馈电路、负载输出电压反馈电路、负载电流反馈电路；/n所述控制负载导通电路包括微控制器U1、光电耦合器U2、功率MOSFET管Q1；所述负载输入电压反馈电路包括光电耦合器U3、保险丝F1、微控制器U1；所述负载输出电压反馈电路包括光电耦合器U4、功率MOSFET管Q1、微控制器U1；所述负载电流反馈电路包括霍尔电流传感器U5、功率MOSFET管Q1、微控制器U1。/n

【技术特征摘要】
1.一种功率输出端口状态监控电路，其特征在于，包括与负载分别连接的四路支路：控制负载导通电路、负载输入电压反馈电路、负载输出电压反馈电路、负载电流反馈电路；
所述控制负载导通电路包括微控制器U1、光电耦合器U2、功率MOSFET管Q1；所述负载输入电压反馈电路包括光电耦合器U3、保险丝F1、微控制器U1；所述负载输出电压反馈电路包括光电耦合器U4、功率MOSFET管Q1、微控制器U1；所述负载电流反馈电路包括霍尔电流传感器U5、功率MOSFET管Q1、微控制器U1。


2.根据权利要求1所述的一种功率输出端口状态监控电路，其特征在于，所述控制负载导通电路连接关系为：
微控制器U1的第20引脚连接至供电VCC端口；微控制器U1的第9引脚连接至光电耦合器U2的输入侧K端口；光电耦合器U2的输入侧A端口连接至限流电阻R1的第一端口；限流电阻R1的第二端口连接至供电VCC端口；光电耦合器U2的输出侧E端口连接至供电GND端口；光电耦合器U2的输出侧C端口连接至限流电阻R7的第一端口；限流电阻R7的第二端口连接至功率MOSFET管Q1的第4引脚，同时连接至上拉电阻R6的第一端口；上拉电阻R6的第二端口分别连接至功率MOSFET管Q1的第1至第3引脚。


3.根据权利要求1所述的一种功率输出端口状态监控电路，其特征在于，所述负载输入电压反馈电路连接关系为：
功率MOSFET管Q1的第1至第3引脚，同时连接至保险丝F1的第一端口，保险丝F1的第二端口连接至供电VIN端口；光电耦合器U3的输出侧E端口连接至供电GND端口，光电耦合器U3的输出侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：王祯鑫，李海洋，花磊，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：新型
国别省市：辽宁;21