TW201350888A - 接地檢測電路 - Google Patents

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Abstract

一種接地檢測電路，包括採樣電路、A/D轉換電路、處理電路及開關電路。採樣電路連接於安全大地與系統大地之間，系統大地與電源供應器的負輸出端相連，用於感測安全大地與電源供應器的負輸出端之間的電壓差，開關電路連接於電源供應器與外部電源之間，A/D轉換電路用於將採樣電路感測得到的電壓差轉換為數位值，並將轉換後的數位值輸出至處理電路，處理電路判斷接收的數位值是否小於預設值；當處理電路接收的數位值小於預設值時，處理電路控制開關電路連接外部電源與電源供應器。

Description

接地檢測電路
本發明涉及一種接地檢測電路，特別涉及一種用於檢測自動測試設備的接地線路的電路。
電腦主機板的電源測試人工作業比較複雜，大多廠家都採用複數設備聯網進行測試，這就是我們平時所說的自動測試設備（ATE），自動測試設備通常包括直流電源、直流負載、示波器、電源供應器、多功能數位表等等設備,這些設備大多是透過通用輸入輸出控制埠進行連接的，控制軟體一般為Labview。其中，電源供應器為整個主機板提供電源，直流電源用於為主機板提供測試電壓，直流負載用於類比主機板實際工作時的負載，示波器用於顯示主機板輸出的訊號波形圖，多功能數位表用於顯示主機板輸出的訊號的值（比如電壓值或電流值等）。
通常，所有設備的接地方式是透過電源供應器來實現共地。然，測試過程中，操作員常常在沒有進行接地檢查的前提下就進行了測試，從而導致測試的報告波形不正確，嚴重的可能會導致觸電事故發生。
鑒於以上內容，有必要提供一種接地檢測電路。
一種接地檢測電路，包括一採樣電路、一A/D轉換電路、一處理電路及一開關電路，該採樣電路連接於安全大地與系統大地之間，該系統大地與電源供應器的負輸出端相連，用於感測安全大地與電源供應器的負輸出端之間的電壓差，該開關電路連接於電源供應器與外部電源之間，該A/D轉換電路用於將採樣電路感測得到的電壓差轉換為數位值，並將轉換後的數位值輸出至處理電路，該處理電路判斷接收的數位值是否小於預設值；當處理電路接收的數位值小於預設值時，該處理電路控制開關電路連接外部電源與電源供應器，以使得外部電源輸出電源至電源供應器。
上述接地檢測電路透過對採樣電路對安全大地與系統大地之間的電壓值進行採樣，再交由A/D轉換電路處理後與預設值進行比較，若數位值小於預設值則認為此時電源供應器的負輸出端已接地，進而合上開關電路以使得外部電源輸出電源至電源供應器。
請參考圖1，本發明接地檢測電路應用於一自動檢測設備，該接地檢測電路的較佳實施方式包括一採樣電路10、一A/D轉換電路11、一處理電路12及一開關電路13。
該採樣電路10連接於安全大地與電源供應器（PSU）1的負輸出端（即系統接地端）之間，用於感測安全大地與系統接地之間的電壓差。該採樣電路10還與A/D轉換電路11相連，該A/D轉換電路11用於將採樣電路10感測得到的電壓差轉換為數位值，並將轉換後的數位值輸出至處理電路12。該處理電路12判斷接收的數位值是否小於預設值。
該開關電路13連接於外部電源2與電源供應器1之間。當處理電路12接收的數位值小於預設值時，表明此時電源供應器1的負輸出端已與安全大地相連，該處理電路12則控制開關電路13閉合以連通外部電源2與電源供應器1。
請參考圖2，該採樣電路10包括一採樣電阻R1、一整流二極體D1、兩放大器U1、U2、電阻R2-R6以及電容C1、C2。該採樣電阻R1的一端與安全大地相連，另一端與系統接地相連。該採樣電阻R1的另一端還與整流二極體D1的陽極相連，該整流二極體D1的陰極透過電容C1與安全大地相連，還依序透過電阻R2及R3與安全大地相連。該電阻R2與R3之間的節點透過電阻R4與放大器U1的正相輸入端相連，該放大器U1的正相輸入端還透過電容C2接地。該放大器U1的反相輸入端與其輸出端相連，該放大器U1的輸出端透過電阻R5與放大器U2的正相輸入端相連，該放大器U2的反相輸入端與安全大地相連，該放大器U2的輸出端透過電阻R6與其正相輸入端相連，該放大器U2的輸出端還與A/D轉換電路11相連。
請繼續參考圖3，該A/D轉換電路11與處理電路12採用同一單片機U3來實現。該單片機U3的匯流排引腳B0-B7分別透過電阻R7-R14與電源+5V相連，重置引腳RST透過電阻R15與電源+5V相連，還依序透過電容C3及C4與電源+5V相連，該電容C3與C4之間的節點與系統接地端相連。該單片機U3的電源引腳VCC與電源+5V相連，接地引腳GND與系統接地端相連，時鐘引腳XTAL1及XTAL2分別與時鐘晶片X1的兩端相連，該時鐘晶片X1的兩端還分別透過電容C5及C6與系統接地端相連。該單片機U3的輸入引腳PA0與放大器U2的輸出端相連，輸出引腳PD7與開關電路13相連，參考電壓引腳AREF透過電阻R16與電源+5V相連，還直接與肖特基二極體D2的第一及第二陰極相連，該肖特基二極體D2的陽極與系統接地端相連，該參考電壓引腳AREF還直接與電源VREF0相連以及透過電容C7與系統接地端相連，該電容C8與電容C7並聯連接。該單片機U3的接地引腳GND1透過電阻R17與系統接地端相連，電源引腳AVCC透過電容C9與系統接地端相連，還透過電感L1與電源+5V相連，該電容C10與電容C9並聯連接。該單片機U3的其他引腳空置。
該單片機U3用於將其輸入引腳PA0接收的訊號轉換為數位值，並將該數位值與其內部存儲的預設值進行比較，若該數位值小於預設值，則該單片機U3的輸出引腳PD7輸出高電平訊號。
請繼續參考圖4，該開關電路13包括一三極體Q1、一二極體D3及一繼電器K1。該三極體Q1的基極透過電阻R18與單片機U3的輸出引腳PD7相連，該三極體Q1的射極與系統接地端相連，集極與二極體D3的陽極相連，該二極體D3的陰極與電源P12V相連。該二極體D3的陽極及陰極還分別與繼電器K1的線圈的兩端相連，該繼電器K1的開關的一端與外部電源2的火線相連，另一端與電源供應器1相連，該電源供應器1與待測主機板3相連。
下面將對上述檢測電路的工作原理進行說明：
該採樣電阻R1兩端的電壓值經採樣電路10隔離放大處理以後被輸出至單片機U3。該單片機U3對接收的電壓值進行A/D轉換，並將轉換後的數位值與預設值進行比較。若數位值小於預設值，則認為此時電源供應器1的負輸出端已與安全大地相連，該單片機U3的輸出端PD7輸出高電平。該三極體Q1導通，該二極體D2截止，該繼電器K1的線圈得電，以使得繼電器K1的開關合上。此時，外部電源2得以輸出電源至電源供應器1。
若數位值不小於預設值，則認為此時電源供應器1的負輸出端未與安全大地相連，該單片機U3的輸出端PD7輸出低電平。該三極體Q1不導通，該繼電器K1的線圈不得電，以使得繼電器K1的開關斷開。此時，外部電源2將不會輸出電源至電源供應器1。
上述接地檢測電路透過對設置於安全大地與系統大地之間的採樣電阻R1兩端的電壓值進行A/D轉換處理後與預設值進行比較，若數位值小於預設值則認為此時電源供應器1的負輸出端已與安全大地相連，進而合上繼電器K1以使得外部電源2輸出電源至電源供應器1。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。
1．．．PSU
2．．．外部電源
3．．．待測主機板
10．．．採樣電路
11．．．A/D轉換電路
12．．．處理電路
13．．．開關電路
R1-R18．．．電阻
C1-C10．．．電容
+5V、VREF0、P12V．．．電源
D1-D3．．．二極體
Q1．．．三極體
K1．．．繼電器
X1．．．時鐘晶片
U1、U2．．．放大器
U3．．．單片機
L1．．．電感
圖1是本發明接地檢測電路的較佳實施方式的方框圖。
圖2是圖1中採樣電路的電路圖。
圖3是圖1中A/D轉換電路及處理電路的電路圖。
圖4是圖1中開關電路的電路圖。
1．．．PSU
2．．．外部電源
10．．．採樣電路
11．．．A/D轉換電路
12．．．處理電路
13．．．開關電路

Claims (4)

  1. 一種接地檢測電路，包括一採樣電路、一A/D轉換電路、一處理電路及一開關電路，該採樣電路連接於安全大地與系統大地之間，該系統大地與電源供應器的負輸出端相連，用於感測安全大地與電源供應器的負輸出端之間的電壓差，該開關電路連接於電源供應器與外部電源之間，該A/D轉換電路用於將採樣電路感測得到的電壓差轉換為數位值，並將轉換後的數位值輸出至處理電路，該處理電路判斷接收的數位值是否小於預設值；當處理電路接收的數位值小於預設值時，該處理電路控制開關電路連接外部電源與電源供應器，以使得外部電源輸出電源至電源供應器。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之接地檢測電路，其中該採樣電路包括一採樣電阻、一整流二極體、第一及第二放大器、第一至第五電阻、第一及第二電容，該採樣電阻的一端與安全大地相連，另一端與電源供應器的負輸出端相連，該採樣電阻的另一端還與整流二極體的陽極相連，該整流二極體的陰極透過第一電容與安全大地相連，還依序透過第一及第二電阻與安全大地相連，該第一及第二電阻之間的節點透過第三電阻與第一放大器的正相輸入端相連，該第一放大器的正相輸入端還透過第二電容接地，該第一放大器的反相輸入端與其輸出端相連，該第一放大器的輸出端透過第四電阻與第二放大器的正相輸入端相連，該第二放大器的反相輸入端與安全大地相連，該第二放大器的輸出端透過第五電阻與其正相輸入端相連，該第二放大器的輸出端還與A/D轉換電路相連。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之接地檢測電路，其中該接地檢測電路包括一單片機，該單片機實現A/D轉換電路與處理電路的功能，該單片機的第一至第七匯流排引腳分別透過第六至第十三電阻與一第一電源相連，重置引腳透過第十四電阻與第一電源相連，還依序透過第三及第四電容與第一電源相連，該第三及第四電容之間的節點與系統大地相連；該單片機的第一電源引腳與第一電源相連，第一接地引腳與系統大地相連，兩時鐘引腳分別與時鐘晶片的兩端相連，該時鐘晶片的兩端還分別透過第五及第六電容與系統大地相連；該單片機的輸入引腳與第二放大器的輸出端相連，輸出引腳與開關電路相連，參考電壓引腳透過第十五電阻與第一電源相連，還直接與肖特基二極體的第一及第二陰極相連，該肖特基二極體的陽極與系統大地相連，該參考電壓引腳還直接與第二電源相連以及透過第七電容與系統大地相連，第八電容與第七電容並聯連接；該單片機的第二接地引腳透過第十六電阻與系統大地相連，第二電源引腳透過第九電容與系統大地相連，還透過電感與第一電源相連，第十電容與第九電容並聯連接。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之接地檢測電路，其中該開關電路包括一三極體、一第二二極體及一繼電器，該三極體的基極透過第十七電阻與單片機的輸出引腳相連，該三極體的射極與系統大地相連，集極與第二二極體的陽極相連，該第二二極體的陰極與一第三電源相連，該第二二極體的陽極及陰極還分別與繼電器的線圈的兩端相連，該繼電器的開關的一端與外部電源的火線相連，另一端與電源供應器相連。
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