CN104569851A - 一种电源检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电源检测装置及方法，涉及电路领域。装置包括：整流电路、信号转换电路以及单片机；所述整流电路用于将待测电源输出的原始信号的负振幅转换为正振幅，得到整流信号；所述信号转换电路用于将所述整流信号转换成方波信号；所述单片机用于根据所述方波信号确定所述待测电源的输出状态。本发明的方案通过单片机对待测电源进行交直流判断，因此相比于现有技术，本方案抗干扰能力更强，同时相应增加单片机的代码还可以拓展更多的检测功能。

Description

一种电源检测装置及方法

技术领域

本发明涉及电路领域，提供一种电源检测装置及方法。

背景技术

在兼容高压直流的交流电源中需要对交直流的输入状态进行判断，并根据输入状态确定电源工作状态。现有技术通常使用比较器，比较器通过对高低电平的变化判断是否为交流输入或者直流输入。

上述检测方式，由于运放的使用，需要提供单独的参考基准和供电电压，且检测方式复杂，***开销大；此外，比较器抗干扰能力差，对工作环境要求高。因此，在当今电源高功率密度的要求下，需要一种实现简单、功能全面、稳定可靠的方式来弥补以上问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种电源检测装置及方法，能够简单、准确地确定出待测电源是直流电源或者交流电源。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种电源检测装置，包括：整流电路、信号转换电路以及单片机；

所述整流电路用于将待测电源输出的原始信号的负振幅转换为正振幅，得到整流信号；

所述信号转换电路用于将所述整流信号转换成方波信号；

所述单片机用于根据所述方波信号确定所述待测电源的输出状态。

其中，所述单片机包括：

记录模块，用于周期性检测并记录所述方波信号是否有边沿触发，直至检测次数达到预设数值；

计算模块，用于在所述记录模块检测次数达到预设数值后，计算已记录的边沿触发次数占检测次数的权重；

第一确定模块，用于若所述权重大于预定阈值则确定所述待测电源为交流输出；

第二确定模块，用于若所述权重小于预定阈值则确定所述待测电源为直流输出。

其中，所述单片机还包括：

AD转换器，用于将所述原始信号转换成数字信号；

所述记录模块还包括：

检测子模块，用于根据所述数字信号判断所述待测电源的工作电压是否超出预设范围；

清零子模块，用于当所述记录模块在检测并记录所述方波信号是否有边沿触发时，若所述待测电源的工作电压超出预设范围，则对所述记录模块的检测次数以及其所记录的边沿触发次数进行清零，并使所述记录模块重新周期性检测并记录所述方波信号是否有边沿触发，直至检测次数达到预设数值。

其中，所述信号转换电路包括：电阻R1以及N-MOS晶体管N1；

其中，N1的源极和衬底接地，其栅极接入所述整流信号，其漏极与单片机连接并通过R1接入电源VDD。

其中，本发明的装置还包括：

分压电路，用于多改变所述整流信号的电压大小，其包括电阻R2以及电阻R3；

其中，R2的一端接入所述整流信号，其另一端与N1的栅极连接；R3的一端接地，其另一端与N1的栅极连接。

其中，本发明的装置还包括：

第一滤波电路，用于对所述分压电路输出的整流信号进行过滤，其包括电容C1；

第二滤波电路，用于对所述信号转换电路输出的方波信号进行过滤，其包括电容C2；

其中，C1的一端接地，其另一端与N1的栅极连接；C2的一端接地，其另一端与N1的漏极连接。

本发明的实施例还提供一种电源检测方法，应用于单片机，包括如下步骤：

S1，周期性检测并记录方波信号是否有边沿触发，直至检测次数达到预设数值；其中，所述方波信号由整流信号转换而成，所述整流信号是通过待测电源输出的原始信号的负振幅转换为正振幅得到的；

S2，计算已记录的边沿触发次数占检测次数的权重；

S3，若所述权重大于预定阈值则确定所述待测电源为交流输出；

S4，若所述权重小于预定阈值则确定所述待测电源为直流输出。

其中，步骤S1还包括：

根据数字信号判断所述待测电源的工作电压是否超出预设范围；其中，所述数字信号是由所述原始信号转换得到的；

若所述待测电源的工作电压超出预设范围，则清除记录的边沿触发次数，并重新执行步骤S1至步骤S4。

本发明的方案所能带来的有益效果：

本发明通过单片机对待测电源进行交直流判断，因此相比于现有技术，本方案抗干扰能力更强，同时相应增加单片机的代码还可以拓展更多的检测功能。

附图说明

图1为本发明中电源检测装置的结构示意图；

图2为本发明中待测电源输出的原始信号转换成方波信号的示意图；

图3-图5为本发明中不同实施例的电源检测装置的具体结构示意图；

图6为本发明中电源检测方法的步骤示意图；

图7为本发明中电源检测方法在具体实施过程中的详细流程图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1所示，一种电源检测装置，包括：整流电路、信号转换电路以及单片机；

所述整流电路用于将待测电源输出的原始信号的负振幅转换为正振幅，得到整流信号；

所述信号转换电路用于将所述整流信号转换成方波信号；

所述单片机用于根据所述方波信号确定所述待测电源的输出状态。

如图2所示，在待测电源交流输出时，其原始信号呈现为正弦曲线21，本实施例的整流电路具体将其负振幅转换为正振幅，得到一波形只由正振幅组成的整流信号22，之后信号转换电路将整流信号转换成能被单片机识别的方波信号23。而在待测电源直流输出时，其原始信号呈现为直线型，在经过整流电路以及信号转换电路后，其方波信号还是直线型。最后，单片机根据方波信号即可判断待测电源的是交流输出还是直流输出。相比于现有技术，其结构更简化，并且工作可靠、稳定，适用于多种恶劣环境；此外，本发明可通过增加单片机的代码以扩展更多的检测功能。

此外，在本发明的上述实施例中，所述单片机包括：

记录模块，用于周期性检测并记录所述方波信号是否有边沿触发，直至检测次数达到预设数值；

计算模块，用于在所述记录模块检测次数达到预设数值后，计算已记录的边沿触发次数占检测次数的权重；

第一确定模块，用于若所述权重大于预定阈值则确定所述待测电源为交流输出；

第二确定模块，用于若所述权重小于预定阈值则确定所述待测电源为直流输出。

为了确保检测的准确定性，本实施例的单片机会多次检测方波信号是否有边沿触发，当检测次数达到预设数值后，即可认为待测电源的输入状态稳定。

由于多种原因，待测电源的输出可能不稳定，使得方波信号的产生一些波动或是发生严重的变化，造成单片机判断不准确。为避免上述情况发生，在本发明的上述实施例中，单片机还包括：

AD转换器，用于将所述原始信号转换成数字信号；

所述记录模块还包括：

检测子模块，用于根据所述数字信号判断所述待测电源的工作电压是否超出预设范围；

清零子模块，用于当所述记录模块在检测并记录所述方波信号是否有边沿触发时，若所述待测电源的工作电压超出预设范围，则对所述记录模块的检测次数以及其所记录的边沿触发次数进行清零，并使所述记录模块重新周期性检测并记录所述方波信号是否有边沿触发，直至检测次数达到预设数值。

在实施过程中，可预先设置待测电源的正常工作范围，即本文所述的预设范围。具体地，可分别针对待测电源的直流输出以及交流输出设置两个预设范围，在记录模块检测到边沿触发时，检测子模块根据交流输出对应的预设范围来判断待测电源是否处于正常工作，若没有边沿触发，则检测子模块根据直流输出对应的预设范围判断待测电源是否处于正常工作。需要指出的是，单片机通过AD转换器得到待测电源的工作电压为电路领域惯用的手段，因此其具体的电路结构不在全文中赘述。

此外，如图3所示，本发明具体提供一种电源检测装置的结构，所述信号转换电路31包括：电阻R1以及N-MOS晶体管N1；

其中，N1的源极和衬底接地，其栅极接入所述整流信号，其漏极与单片机32连接并通过R1接入电源VDD。

需要说明的是，整流电路属于电路领域里常见的技术手段，其具体电路结构并不唯一，在此不做赘述。此外，本实施例里的N1还可以替换成P-MOS晶体管或三极管等具备开关特性的元器件，而单片机32可以优选为工作稳定、抗干扰能力强的MCU。

此外，考虑到待测电源输出的原始信号的电压超出了单片机32的电压工作范围，为此，本实施例还提供一种图4所示的电源检测装置，其在图3的基础上进一步包括：

分压电路33，用于多改变所述整流信号的电压大小，其包括电阻R2以及电阻R3；

其中，R2的一端接入所述整流信号，其另一端与N1的栅极连接；R3的一端接地，其另一端与N1的栅极连接。此外，本实施例的R2以及R3优选为可变电阻，可根据不同电压的待测电源进行适应性调节。

此外，考虑到单片机32最终能够接收到准确清晰的方波信号，本实施例又提供一种图5所示的电源检测装置，其在图4的基础上进一步包括：

第一滤波电路34，用于对所述分压电路33输出的整流信号进行过滤，其包括电容C1；

第二滤波电路35，用于对所述信号转换电路31输出的方波信号进行过滤，其包括电容C2；

其中，C1的一端接地，其另一端与N1的栅极连接；C2的一端接地，其另一端与N1的漏极连接。

本实施例的C1、C2对各自经过的信号进行过滤，增加信号的线性度，因此进一步加强了装置的抗干扰性。

此外，如图6所示，本发明的实施例还提供一种应用于单片机的电源检测方法，其包括如下步骤：

S1，周期性检测并记录方波信号是否有边沿触发，直至检测次数达到预设数值；其中，所述方波信号由整流信号转换而成，所述整流信号是通过待测电源输出的原始信号的负振幅转换为正振幅得到的；

S2，计算已记录的边沿触发次数占检测次数的权重；

S3，若所述权重大于预定阈值则确定所述待测电源为交流输出；

S4，若所述权重小于预定阈值则确定所述待测电源为直流输出。

本发明的方法使单片机能够根据方波信号的边沿触发判断出待测电源的输出状态，相比于现有技术，本发明的方法不再需要提供一个参考基准的电压，并将其与待测电源的信号进行比较，因此实施过程更为简单。

其中，在本发明的上述实施例中步骤S1还包括：

根据数字信号判断所述待测电源的工作电压是否超出预设范围；其中，所述数字信号是由所述原始信号转换得到的；

若所述待测电源的工作电压超出预设范围，则清除记录的边沿触发次数，并重新执行步骤S1至步骤S4。

下面对本法的具体实施进行详细描述：

如图7所示，包括：

步骤701，接收上文所提到的方波信号和数字信号；

步骤702，判断方波信号是否有边沿触发；否，则进行步骤703,；是，则进行步骤705；

步骤703，由于本次检测中方波信号没有边沿触发，则暂认为待测电源为直流输出，因此设置待测电源在直流状态的预设范围；

步骤704，判断数字信号的振幅是否在直流状态的预设范围内；是，则进行步骤709；否，则进行步骤707；

步骤705，由于本次检测中方波信号有边沿触发，则暂认为待测电源为交流输出，因此设置待测电源在交流状态的预设范围；

步骤706，判断数字信号是否在交流状态的预设范围内；是，则进行步骤708；否，则进行步骤707；

步骤707，清除检测次数以及边沿触发次数，之后回到步骤702并执行后续步骤；

步骤708，累积边沿触发次数；

步骤709，判断检测次数是否达到预设数值；是，则进行步骤710；否，则回到步骤702并执行后续步骤；

步骤710，计算边沿触发次数占检测次数的权重，并判断权重是否大于预设阈值；是，则进行步骤711；否，则进行步骤712；

步骤711，确定所述待测电源为交流输出，之后结束检测；

步骤712，确定所述待测电源为直流输出，之后结束检测。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种电源检测装置，其特征在于，包括：整流电路、信号转换电路以及单片机；

所述整流电路用于将待测电源输出的原始信号的负振幅转换为正振幅，得到整流信号；

所述信号转换电路用于将所述整流信号转换成方波信号；

所述单片机用于根据所述方波信号确定所述待测电源的输出状态。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述单片机包括：

记录模块，用于周期性检测并记录所述方波信号是否有边沿触发，直至检测次数达到预设数值；

计算模块，用于在所述记录模块检测次数达到预设数值后，计算已记录的边沿触发次数占检测次数的权重；

第一确定模块，用于若所述权重大于预定阈值则确定所述待测电源为交流输出；

第二确定模块，用于若所述权重小于预定阈值则确定所述待测电源为直流输出。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述单片机还包括：

AD转换器，用于将所述原始信号转换成数字信号；

所述记录模块还包括：

检测子模块，用于根据所述数字信号判断所述待测电源的工作电压是否超出预设范围；

清零子模块，用于当所述记录模块在检测并记录所述方波信号是否有边沿触发时，若所述待测电源的工作电压超出预设范围，则对所述记录模块的检测次数以及其所记录的边沿触发次数进行清零，并使所述记录模块重新周期性检测并记录所述方波信号是否有边沿触发，直至检测次数达到预设数值。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号转换电路包括：电阻R1以及N-MOS晶体管N1；

其中，N1的源极和衬底接地，其栅极接入所述整流信号，其漏极与单片机连接并通过R1接入电源VDD。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括：

分压电路，用于多改变所述整流信号的电压大小，其包括电阻R2以及电阻R3；

其中，R2的一端接入所述整流信号，其另一端与N1的栅极连接；R3的一端接地，其另一端与N1的栅极连接。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：

第一滤波电路，用于对所述分压电路输出的整流信号进行过滤，其包括电容C1；

第二滤波电路，用于对所述信号转换电路输出的方波信号进行过滤，其包括电容C2；

其中，C1的一端接地，其另一端与N1的栅极连接；C2的一端接地，其另一端与N1的漏极连接。

7.一种电源检测方法，其特征在于，应用于单片机，所述方法包括如下步骤：

S1，周期性检测并记录方波信号是否有边沿触发，直至检测次数达到预设数值；其中，所述方波信号由整流信号转换而成，所述整流信号是通过待测电源输出的原始信号的负振幅转换为正振幅得到的；

S2，计算已记录的边沿触发次数占检测次数的权重；

S3，若所述权重大于预定阈值则确定所述待测电源为交流输出；

S4，若所述权重小于预定阈值则确定所述待测电源为直流输出。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤S1还包括：

根据数字信号判断所述待测电源的工作电压是否超出预设范围；其中，所述数字信号是由所述原始信号转换得到的；

若所述待测电源的工作电压超出预设范围，则清除记录的边沿触发次数，并重新执行步骤S1至步骤S4。