[发明专利]电压监控电路

说明书

本发明提供了一种电压监控电路，本发明利用稳压管与普通光耦代替ADC与线性光耦，不但核心元器件的价格大幅降低，而且电路结构更紧凑；对于后端MCU端口的占用，由原先的N路降低为仅仅1路；省去了MCU的运算、比较的过程，降低了后端处理器的编程难度，又提高了执行效率。

技术领域

本发明涉及电压监控技术领域，尤其涉及一种电压监控电路。

背景技术

电子产品中经常需要对某些电压进行监控，当被监控电压在门限电压范围之外时控制芯片(MCU)产生报警信号。如图1所示，对于不共地系统的电压门限监控，需要使用隔离转换电路将图1中左边的被监控侧的电压信号，隔离传输转换到图1的右边的监控侧，由MCU判断是否满足报警条件。

隔离转换电路的作用是将待测电压值转化为可以被控制单元(MCU)识别、读取的信息形式，MCU根据转化后的信息，推断出被监控电压值，是否达到门限要求。其中，隔离转换电路的输入形式为被监控的电压，如图1中左侧电池提供的供电电压VCC，实际情况不限于电源电压。隔离转换电路的输出形式是可被控制单元识别的信息——可以是通信报文、模数转换后的数字信息，也可以是纯粹的模拟信息，转换后的输出形式，取决于隔离转换电路内的具体电路实现。

另外，横跨不同供电系统的模块/电路组件，其输入、输出侧需要满足各自供电系统的电学特性与要求。图1中的隔离转换电路，以及隔离DC/DC模块均属于上述横跨组件。

本申请的在后续图中，隔离转换电路中都会标识A地(模拟地)与D地(数字地)，用以区别不同组件，或同一组件的不同部分隶属不同的供电基准。

图1中，对电池电压进行电压监控的电路结构框图是一种不共地供电体系。隔离转换电路的输入端，连接被监控的电压端，图1中为电池的供电电压VCC，实际，不限于电池电压。隔离转换电路的输出端连接MCU的信号输入端。A地为模拟地，是连续信号隶属的供电系统的电压基准。D地为数字地，是产生数字信号的供电系统的电压基准。此处的A地和D地用于区别图1中两侧分属不同的供电压制，不同的供电基准。

图1中，电池所在供电体系：VCC与A地(模拟地)，即以A地为电压基准，提供电压VCC，隔离DC/DC模块(隔离直流转直流电压模块)，将电池能量转化为另一种供电体系：VDD与D地(数字地)，即以D地为电压基准的电压VDD作为控制单元(MCU)的电源供电电压。监控侧(MCU侧)与被监控侧(电池侧)分属不同的供电体系。

常规监控电路的隔离转换电路如图2所示，对于不共地系统的电压门限监控，通常采用线性光耦+ADC(模/数转换器)采样的方式，控制芯片根据采样结果，计算出被监控电压值，再将其值同预设的电压门限进行比较，进而判断被监控电压是否超出监控门限要求。

图2中，线性光耦的输入为被监控电压，线性光耦连接被监控的电压端(隶属A地)，单路输入。线性光耦输出为符合D地电学要求的连续信号(模拟信号，与被监控电压保持线性关系，单路输出。ADC(模拟数字转换器)的作用是将模拟信号(即连续信号)转化为数字信号(即离散信号)。ADC输入端连接线性光耦的输出端，单路输入。ADC输出端连接控制单元(MCU)的数字信号输入端，N路输出。因此，会占用MCU较多(端口)资源。图2中，线性光耦以及ADC为框图的核心元器件，真实电路还有一些辅助元器件，没有标注，这也是结构不够紧凑的表现。

图2中，A地的被监控电压，经线性光耦隔离转化后，生成D地的线性信号，模拟数字转换器(ADC)将该线性连续信号转化为N路离散信号，传递给MCU进行处理。该方法需要占用MCU的N路数字端口资源，N的具体数值根据ADC的性能不同而不同。图2中可见，线性光耦的左侧输入端口属于A地系统，右侧输出端口属于D地系统。其输出信号也属于D地系统。其中，线性光耦跨接在A/D地之间。该方案的优点是可以准确得知被监控的电压值；缺点是所需的元器件较多，成本较高，系统资源开销也较大，例如，需要占用控制芯片的N路输入端口，且由于涉及运算所以程序编写、调试较复杂，嵌入式系统时间开销也较大，该方案适用于对被监控电源的电压值有实时线性要求的情况。