专利名称：能够实现电源监控及保护的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及对电源保护和监控领域，特别涉及一种能够实现电源监控及保护的系统。
背景技术：
现有技术中，开关电源对输入、输出过欠压的保护，依据的是开关芯片参数，采用模拟取样，无法具体精确量化保护点，其保护控制范围偏大，大约为10% ;当要求保护精度更高时，一般采用电路冗余、选择高精度器件、多点取样等综合方式实现对开关电源输入、输出过欠压精确保护的功能，但以上方式电路设计复杂，提升保护点精度也有限，大约为5%。对于开关电源输出过流和短路的保护，通常采用截止式，当过流或短路时，电源工作截止，必须重新开机后，电源方能正常工作；不利于需要电源自恢复的应用场合。对于需要远端智能监控电源系统的应用环境，常规开关电源设计只能提供电源关断及告警，特别对多路输出的复杂电源系统，无法提供更详细的电源具体工作状态的信息，这对某些高端应用的设备就过于简单，无法满足高要求无人值守站远程监控的需求。因此，如何实现对电源系统过欠压、过流、过温的精确保护及对电源系统的智能监控已成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够实现电源监控及保护的系统，以解决对电源系统过欠压、过流、过温的精确保护及对电源系统的智能监控问题。为解决上述技术问题，本发明提供一种能够实现电源监控及保护的系统，应用于电源上，该系统包括检测模块、温度采样芯片模块、信号集成控制模块以及控制终端模块，其中，所述检测模块，与所述信号集成控制模块和电源相耦接，用于对所述电源的电压和电流进行检测，产生所述电平信号，并将该电平信号发送至所述信号集成控制模块；所述温度采样芯片模块，与所述信号集成控制模块相耦接，用于对所述系统的环境温度进行采样，产生温度数据信息，并将该温度数据信息传输给所述信号集成控制模块；所述信号集成控制模块，与所述检测模块、温度采样芯片模块、控制终端模块以及电源相耦接，用于接收所述检测模块发送的电平信号和所述温度采样芯片模块输出的温度数据信息，进行周期性的扫描，产生工作状态信息，并将该工作状态信息发送至所述控制终端丰吴块；所述控制终端模块，与所述信号集成控制模块相耦接，用于接收所述信号集成控制模块发送的工作状态信息，并根据该工作状态信息向所述信号集成控制模块发送控制信号。
进一步地，其中，所述信号集成控制模块，还用于接收所述控制终端模块输出的控制电源开关状态的控制信号，并将该控制信号发送至所述电源。进一步地，其中，所述工作状态信息，进一步包括输入过欠压信息、输出过欠压信息、过流信息、短路信息以及过热信息。进一步地，其中，所述检测模块，进一步包括输入电压检测模块、输出电压检测模块以及输出电流检测模块；其中所述输入电压检测模块，与所述信号集成控制模块和电源相耦接，用于对所述电源的输入电压进行模拟采样，进行分析比较，产生电平信号，并将该电平信号输出给所述信号集成控制模块；所述输出电压检测模块，与所述信号集成控制模块和电源相耦接，用于对电源的输出电压进行模拟采样，进行分析比较，产生电平信号，并将该电平信号输出给所述信号集成控制|吴块；所述输出电流检测模块，与所述信号集成控制模块和电源相耦接，用于对电源的输出电流进行模拟采样，进行分析比较，产生电平信号，并将该电平信号输出给所述信号集成控制模块。进一步地，其中，所述输入电压检测模块，进一步包括高精度分压电阻器和比较器;其中，所述高精度分压电阻器，与所述比较器和电源相耦接，用于对输入电压进行模拟采样，并将采样值输出给比较器；所述比较器，与所述高精度分压电阻器和信号集成控制模块相耦接，用于接收高精度分压电阻器输出的采样值，并将该采样值与所述比较器中的参考电压进行比较，产生电平信号输出至所述信号集成控制模块。进一步地，其中，所述输出电压检测模块，进一步包括高精度分压电阻器和比较器，其中，所述高精度分压电阻器，与所述比较器和电源相耦接，用于对输出电压进行模拟采样，并将采样值传输至所述比较器；所述比较器，与所述高精度分压电阻器和信号集成控制模块相耦接，用于接收所述高精度分压电阻器输出的采样值，并将该采样值与所述比较器中的参考电压进行比较，产生电平信号输出至所述信号集成控制模块。进一步地，其中，所述电流检测模块，进一步包括高精度电流采样电阻、放大器和比较器；其中，所述高精度电流采样电阻，与放大器和电源相耦接，用于对输出电流进行模拟采样，产生一个与电流大小成线性关系的电压值，并将该电压值输出至所述放大器；所述放大器，与所述高精度电流采样电阻和比较器相耦接，用于接收所述高精度电流采样电阻输出的电压值，将该电压值进行放大，并将放大后的电压值输出至所述比较器；所述比较器，与所述放大器和信号集成控制模块相耦接，用于接收经放大器放大后的电压至，并与所述比较器中的基准电压进行比较，产生电平信号，将该电平信号输出至所述信号集成控制模块。
进一步地，其中，所述信号集成控制模块，还用于将所述温度采样芯片模块输出的温度信号的编码翻译成温度数据，并根据所述温度数据判断所述电源是否超出过温保护点。进一步地，其中，所述信号集成控制模块，还用于将所述电源的输入过欠压信息、输出过欠压信息、过流信息、短路信息和过热信息传送给所述控制终端模块。进一步地,其中，所述传送为通过数字电路，该数字电路的串口采用RS422或RS232型号的串口组成。与现有技术相比，本发明所提供的能够实现电源监控及保护的系统，达到了如下的技术效果I)本发明所述的能够实现电源监控及保护的系统，摒弃了传统的开关电源芯片作为精确保护电路实现主体的设计理念，应用全新的模拟电路取样、数字电路精确比较和集中控制技术，根据系统要求可灵活设置电源各种保护模式及状态控制，保护精度控制范围大幅提升至1%左右，解决了电源输入、输出过欠压，输出过流及电源系统过温的精确保护的设计难题，具有较好的实用性和较高的可靠性。2)本发明所述的能够实现电源监控及保护的系统，在采用信号处理集中控制模块，实时监控，灵活设置电源各种保护模式和状态控制的同时，将电源实时状态及具体故障模式上报给系统的控制终端模块，实现无人值守电源设备的智能监控，较好的达到了高端应用环境电源系统远程监控、智能设置及完善告警功能。3)本发明所述的能够实现电源监控及保护的系统，还可满足外部供电环境冲击较大情况下电源保护、自恢复的应用要求。4)本发明所述的能够实现电源监控及保护的系统，在具体应用时，还可根据系统使用要求进行配置，较为灵活简便，亦方便对大部分旧有电源系统的简单功能升级要求。
图1为本发明实施例一所述的能够实现电源监控及保护的系统的结构框图。图2为采用图1所示的本发明实施例一所述系统中检测模块的具体结构框图。图3为图2本发明实施例一所述系统的检测模块中具体元器件的结构电路图。图4为本发明实施例一所述系统中输入电压检测模块的具体实施电路图。图5为本发明实施例一所述系统中输出电压检测模块或电流检测模块的具体实施电路图。图6为本发明实施例一所述系统中信号集成控制模块的具体实施电路图。
具体实施例方式如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本发明的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。如图1所示，为本发明所述的能够实现电源监控及保护的系统，应用于电源上，该系统包括检测模块10、温度采样芯片模块20、信号集成控制模块30以及控制终端模块40，其中，所述检测模块10，与所述信号集成控制模块30和电源相耦接，用于对所述电源的电压和电流进行检测，产生电平信号，并将该电平信号发送至所述信号集成控制模块30。所述温度采样芯片模块20，与所述信号集成控制模块30相耦接，用于对所述系统的环境温度进行采样，产生温度数据信息，并将该温度数据信息传输给所述信号集成控制模块30。所述信号集成控制模块30，与所述检测模块10、温度采样芯片模块20、控制终端模块40以及电源相耦接，用于接收所述检测模块10发送的所述电平信号和温度采样芯片模块20输出的所述温度数据信息，进行周期性的扫描，产生工作状态信息，并将该工作状态信息发送至所述控制终端模块40，同时接收所述控制终端模块40输出的控制电源开关状态的控制信号，并将该控制信号发送至所述电源。在具体实施例中，所述信号集成控制模块30产生的工作状态信息可以包括输入过欠压信息、输出过欠压信息、过流信息、短路信息和过热信息等信息，在此不做出限定。所述控制终端模块40，与所述信号集成控制模块30相耦接，用于接收所述信号集成控制模块30发送的工作状态信息，并根据该工作状态信息向所述信号集成控制模块30发送控制信号。进一步地，如图2所示，所述检测模块10，包括输入电压检测模块101、输出电压检测模块102以及输出电流检测模块103 ;其中所述输入电压检测模块101，与所述信号集成控制模块30和电源相耦接，用于对所述电源的输入电压进行模拟采样，进行分析比较，产生输入电压的电平信号，并将该输入电压的电平信号输出给所述信号集成控制模块30。所述输出电压检测模块102，与所述信号集成控制模块30和电源相耦接，用于对电源的输出电压进行模拟采样，进行分析比较，产生输出电压的电平信号，并将该输出电压的电平信号输出给所述信号集成控制模块30。所述输出电流检测模块103，与所述信号集成控制模块30和电源相耦接，用于对电源的输出电流进行模拟采样，进行分析比较，产生输出电流的电平信号，并将该输出电流的电平信号输出给所述信号集成控制模块30。进一步地，所述信号集成控制模块30，与所述输入电压检测模块101、输出电压检测模块102、输出电流检测模块103、温度采样芯片模块20、控制终端模块40以及电源相耦接，用于接收所述输入电压检测模块101、输出电压检测模块102以及输出电流检测模块103发送的所述输入电压的电平信号、输出电压的电平信号、输出电流的电平信号和温度米样芯片模块20输出的所述温度数据信息，进行周期性的扫描，产生工作状态信息，并将该工作状态信息发送至所述控制终端模块40，同时接收所述控制终端模块40输出的控制电源开关状态的控制信号，并将该控制信号发送至所述电源。进一步地，如图3所示，所述输入电压检测模块101，包括高精度分压电阻器1011和比较器1012 ;其中，所述高精度分压电阻器1011，与所述比较器1012和电源相耦接，用于对输入电压进行模拟采样，并将采样值输出给比较器1012。所述比较器1012，与所述高精度分压电阻器1011和信号集成控制模块30相耦接，用于接收高精度分压电阻器1011输出的采样值，并将该采样值与所述比较器1012中的参考电压进行比较，产生输入电压的电平信号输出至所述信号集成控制模块30。所述输出电压检测模块102，包括高精度分压电阻器1021和比较器1022，其中，所述高精度分压电阻器1021，与所述比较器1022和电源相耦接，用于对输出电压进行模拟采样，并将采样值传输至所述比较器1022。所述比较器1022，与所述高精度分压电阻器1021和信号集成控制模块30相耦接，用于接收所述高精度分压电阻器1021输出的采样值，并将该采样值与所述比较器1022中的参考电压进行比较，产生输出电压的电平信号输出至所述信号集成控制模块30。所述电流检测模块103，包括高精度电流采样电阻1031、放大器1032和比较器1033 ;其中，所述高精度电流采样电阻1031，与放大器1032和电源相耦接，用于对输出电流进行模拟采样，产生一个与电流大小成线性关系的电压值(几十毫伏)，并将该电压值输出至所述放大器1032。所述放大器1032，与所述高精度电流采样电阻1031和比较器1033相耦接，用于接收所述高精度电流采样电阻1031输出的电压值，将该电压值进行放大，并将放大后的电压值输出至所述比较器1033。所述比较器1033，与所述放大器1032和信号集成控制模块30相耦接，用于接收经放大器1032放大后的电压至，并与所述比较器1033中的基准电压进行比较，产生输出电流的电平信号，将该输出电流的电平信号输出至所述信号集成控制模块30。下面是应用本发明所述的一种能够实现电源监控及保护的系统的具体实施例。如图4所示，是所述输入电压检测模块101的具体实施电路图，如图3所示，其中，所述比较器1012，与所述高精度分压电阻器1011和信号集成控制模块30相耦接，用于接收高精度分压电阻器1011输出的输入电压，并将输入电压与比较器1012中的参考电压进行比较，形成一个电压窗口，当输入电压在过压、欠压极限范围之内时，一般指在参考电压±15%的范围内时,所述输入电压检测模块101向所述信号集成控制模块30输出高电平信号，当电压超出过压、欠压极限范围之时，即超出参考电压±15%时，所述输入电压检测模块101向所述信号集成控制模块30输出低电平信号。如图5所示，是所述输出电压检测模块102或电流检测模块103的具体实施电路图，如图3所示，其中，所述比较器1022，与所述高精度分压电阻器1021和信号集成控制模块30相I禹接,用于接收闻精度分压电阻器1021输出的输出电压，并将输出电压与比较器1022中的参考电压进行比较，形成一个电压窗口，当输出电压在过压、欠压的极限范围之内时，一般指在参考电压±15%的范围内时,所述输出电压检测模块101向所述信号集成控制模块30输出高电平信号，当输出电压超出过压、欠压极限范围时，即超出参考电压土 15%时，所述输入电压检测模块101向所述信号集成控制模块30输出低电平信号。其中，所述比较器1033，与所述放大器1032和信号集成控制模块30相耦接，用于接收经放大器1032放大后的电压，并与比较器1033中的基准电压进行比较，当输出电流小于或等于过流保护点时，所述输出电流检测模块103向所述信号集成控制模块30输出高电平信号；当输出电流大于过流保护点时，所述输出电流检测模块103向所述信号集成控制模块30输出低电平信号，所述过流保护点依据电源系统的要求人为的设定，与比较器1033中的基准电压是对应设定的，在此不作具体限定。如图6所示，是所述信号集成控制模块30的具体实施电路图。结合图3所示，该信号集成控制模块30用于接收输入电压检测模块101、输出电压检测模块102和输出电流检测模块103分别发送的高电平信号和低电平信号，当接收到高电平信号时，表示电源系统正常工作；当接收到低电平信号时，输出故障信号并同时关闭电源；所述信号集成控制模块30还接收温度采样芯片模块20输出的温度数据信息，根据该温度数据信息判断电源系统是否超出过温保护点，当温度超出过热保护点时，关闭电源；否则，不进行处理。此后，对向信号集成控制模块30发送低电平信号的输入电压检测模块101输出的输入电压信息、输出电压检测模块102输出的输出电压信息、输出电流检测模块103输出的输出电流信息和/或温度采样芯片模块20输出的温度数据信息进行周期性扫描，当检测出输入过欠压、输出过欠压、输出过流、短路和/或过热现象消除时，信号集成控制模块30输出开机信号，电源自动恢复工作；其中，温度保护点的设置可根据具体要求任意设置，在此不作具体限定。信号集成控制模块30将电源系统的输入过欠压信息、输出过欠压信息、过流信息、短路信息和过热信息等工作状态信息上传给控制终端模块40。接收控制终端模块40发送的控制指令信息。进一步地，信号集成控制模块30还用于将温度采样芯片模块20输出的代表温度信号的编码翻译成温度数据，并根据温度数据判断电源系统是否超出过温保护点。进一步地，信号集成控制模块30将电源系统的输入过欠压信息、输出过欠压信息、过流信息、短路信息和过热信息等工作状态信息上传给控制终端模块40，是通过数字电路上传的，其串口可根据要求采用RS422、RS232等不同的形式，在这里不作具体限定。所述控制终端模块40，与所述信号集成控制模块30相耦接，用于接收信号集成控制模块30发送的电源系统的输入过欠压信息、输出过欠压信息、过流信息、短路信息和过热信息等，其可实现对电源实时工作状态的详细显示；并向信号集成控制模块30发送控制指令信息，实现对电源系统的远端控制。与现有技术相比，本发明所提供的能够实现电源监控及保护的系统，达到了如下的技术效果I)本发明所述的能够实现电源监控及保护的系统，摒弃了传统的开关电源芯片作为精确保护电路实现主体的设计理念，应用全新的模拟电路取样、数字电路精确比较和集中控制技术，根据系统要求可灵活设置电源各种保护模式及状态控制，保护精度控制范围大幅提升至1%左右，解决了电源输入、输出过欠压，输出过流及电源系统过温的精确保护的设计难题，具有较好的实用性和较高的可靠性。2)本发明所述的能够实现电源监控及保护的系统，在采用信号处理集中控制模块，实时监控，灵活设置电源各种保护模式和状态控制的同时，将电源实时状态及具体故障模式上报给系统的控制终端模块，实现无人值守电源设备的智能监控，较好的达到了高端应用环境电源系统远程监控、智能设置及完善告警功能。3)本发明所述的能够实现电源监控及保护的系统，还可满足外部供电环境冲击较大情况下电源保护、自恢复的应用要求。4)本发明所述的能够实现电源监控及保护的系统，在具体应用时，还可根据系统使用要求进行配置，较为灵活简便，亦方便对大部分旧有电源系统的简单功能升级要求。上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
权利要求
1.一种能够实现电源监控及保护的系统，应用于电源上，该系统包括检测模块、温度采样芯片模块、信号集成控制模块以及控制终端模块，其中， 所述检测模块，与所述信号集成控制模块和电源相耦接，用于对所述电源的电压和电流进行检测，产生所述电平信号，并将该电平信号发送至所述信号集成控制模块； 所述温度采样芯片模块，与所述信号集成控制模块相耦接，用于对所述系统的环境温度进行采样，产生温度数据信息，并将该温度数据信息传输给所述信号集成控制模块； 所述信号集成控制模块，与所述检测模块、温度采样芯片模块、控制终端模块以及电源相耦接，用于接收所述检测模块发送的电平信号和所述温度采样芯片模块输出的温度数据信息，进行周期性的扫描，产生工作状态信息，并将该工作状态信息发送至所述控制终端模块； 所述控制终端模块，与所述信号集成控制模块相耦接，用于接收所述信号集成控制模块发送的工作状态信息，并根据该工作状态信息向所述信号集成控制模块发送控制信号。
2.如权利要求1所述的能够实现电源监控及保护的系统，其特征在于，所述信号集成控制模块，还用于接收所述控制终端模块输出的控制电源开关状态的控制信号，并将该控制信号发送至所述电源。
3.如权利要求1所述的能够实现电源监控及保护的系统，其特征在于，所述工作状态信息，进一步包括输入过欠压信息、输出过欠压信息、过流信息、短路信息以及过热信息。
4.如权利要求1所述的能够实现电源监控及保护的系统，其特征在于，所述检测模块，进一步包括输入电压检测模块、输出电压检测模块以及输出电流检测模块；其中 所述输入电压检测模块，与所述信号集成控制模块和电源相耦接，用于对所述电源的输入电压进行模拟采样，进行分析比较，产生电平信号，并将该电平信号输出给所述信号集成控制模块； 所述输出电压检测模块，与所述信号集成控制模块和电源相耦接，用于对电源的输出电压进行模拟采样，进行分析比较，产生电平信号，并将该电平信号输出给所述信号集成控制模块； 所述输出电流检测模块，与所述信号集成控制模块和电源相耦接，用于对电源的输出电流进行模拟采样，进行分析比较，产生电平信号，并将该电平信号输出给所述信号集成控制丰吴块。
5.如权利要求4所述的能够实现电源监控及保护的系统，其特征在于，所述输入电压检测模块，进一步包括高精度分压电阻器和比较器；其中， 所述高精度分压电阻器，与所述比较器和电源相耦接，用于对输入电压进行模拟采样，并将采样值输出给比较器； 所述比较器，与所述高精度分压电阻器和信号集成控制模块相耦接，用于接收高精度分压电阻器输出的采样值，并将该采样值与所述比较器中的参考电压进行比较，产生电平信号输出至所述信号集成控制模块。
6.如权利要求4所述的能够实现电源监控及保护的系统，其特征在于，所述输出电压检测模块，进一步包括高精度分压电阻器和比较器，其中， 所述高精度分压电阻器，与所述比较器和电源相耦接，用于对输出电压进行模拟采样，并将采样值传输至所述比较器；所述比较器，与所述高精度分压电阻器和信号集成控制模块相耦接，用于接收所述高精度分压电阻器输出的采样值，并将该采样值与所述比较器中的参考电压进行比较，产生电平信号输出至所述信号集成控制模块。
7.如权利要求4所述的能够实现电源监控及保护的系统，其特征在于，所述电流检测模块，进一步包括高精度电流采样电阻、放大器和比较器；其中， 所述高精度电流采样电阻，与放大器和电源相耦接，用于对输出电流进行模拟采样，产生一个与电流大小成线性关系的电压值，并将该电压值输出至所述放大器； 所述放大器，与所述高精度电流采样电阻和比较器相耦接，用于接收所述高精度电流采样电阻输出的电压值，将该电压值进行放大，并将放大后的电压值输出至所述比较器； 所述比较器，与所述放大器和信号集成控制模块相耦接，用于接收经放大器放大后的电压至，并与所述比较器中的基准电压进行比较，产生电平信号，将该电平信号输出至所述信号集成控制模块。
8.如权利要求1所述的能够实现电源监控及保护的系统，其特征在于，所述信号集成控制模块，还用于将所述温度采样芯片模块输出的温度信号的编码翻译成温度数据，并根据所述温度数据判断所述电源是否超出过温保护点。
9.如权利要求1所述的能够实现电源监控及保护的系统，其特征在于，所述信号集成控制模块，还用于将所述电源的输入过欠压信息、输出过欠压信息、过流信息、短路信息和过热信息传送给所述控制终端模块。
10.如权利要求9所述的能够实现电源监控及保护的系统，其特征在于，所述传送为通过数字电路，该数字电路的串口采用RS422或RS232型号的串口组成。
全文摘要
本发明公开了一种能够实现电源监控及保护的系统，应用于电源上，该系统包括检测模块、温度采样芯片模块、信号集成控制模块以及控制终端模块，其中，所述检测模块，与所述信号集成控制模块和电源相耦接；所述温度采样芯片模块，与所述信号集成控制模块相耦接；所述信号集成控制模块，与所述检测模块、温度采样芯片模块、控制终端模块以及电源相耦接；所述控制终端模块，与所述信号集成控制模块相耦接。本发明解决了对电源系统过欠压、过流、过温的精确保护及对电源系统的智能监控问题。
文档编号G05B19/048GK103019145SQ20121055709
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月20日 优先权日2012年12月20日
发明者龚雪东 申请人:四川九洲电器集团有限责任公司