欠压保护电路及装置的制作方法

本实用新型属于计算机硬件保护技术领域，尤其涉及一种欠压保护电路及装置。

背景技术：

对于计算机、笔记本和服务器等电子产品，在发生欠压时，会导致电路过载，而主板上的某些负载对过载时间有着严格的要求，过载时间太长将对器件造成不可修复的损伤，如中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。目前服务器上各器件的电压监测和保护主要是通过软件编程来实现的，从模数转换器采样到程序执行完成需要一定的反应时间，不能在极短的时间内对欠压做出相应的保护措施，易导致器件电路过载时间较长，对器件造成不可修复的损伤。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种欠压保护电路及装置，以解决现有技术中采用软件编程进行欠压监控，反应时间长，不能及时做出保护措施，对器件造成损伤的问题。

本实用新型实施例第一方面提供了一种欠压保护电路，包括：用于检测第一欠压等级的第一欠压检测电路、用于检测第二欠压等级的第二欠压检测电路和用于检测第三欠压等级的第三欠压检测电路，所述第一欠压检测电路、所述第二欠压检测电路和所述第三欠压检测电路的输入端均与待测电压连接，所述待测电压为待测设备的任一器件的工作电压；

所述第一欠压检测电路的输出端与第一关机按键连接，所述第一欠压检测电路检测到所述待测电压达到第一欠压等级，触发所述第一关机按键关闭所述待测设备；

所述第二欠压检测电路的输出端分别与重启按键和计数装置连接，所述计数装置与第二关机按键连接，所述第二欠压检测电路检测到所述待测电压达到第二欠压等级，触发所述重启按键重启所述待测设备，并触发所述计数装置计数，所述计数装置的计数达到设定数值，触发所述第二关机按键关闭所述待测设备；

所述第三欠压检测电路的输出端与报警装置连接，所述第三欠压检测电路检测到所述待测电压达到第三欠压等级，触发所述报警装置报警。

进一步地，所述第一欠压检测电路包括第一检测单元和第一隔离单元；

所述第一检测单元与所述第一隔离单元，所述第一检测单元的输入端与所述待测电压连接，所述第一隔离单元的输出端与所述第一关机按键连接。

进一步地，所述第一检测单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和放大器U1；

所述放大器U1的反相输入端分别与所述待测电压和所述电阻R1的一端连接，所述电阻R1的另一端与供电电源连接，所述放大器U1的同相输入端分别与所述电阻R2的一端、所述电阻R3的一端、所述电阻R4的一端和所述第一隔离单元连接，所述电阻R2的另一端与所述供电电源连接，所述电阻R3的另一端接地，所述电阻R4的另一端与所述放大器U1的输出端连接，所述放大器U1的输出端还分别与所述电阻R5的一端和所述第一隔离单元连接，所述电阻R5的另一端与所述供电电源连接。

进一步地，所述第一隔离单元包括电阻R6、电容C1和放大器U2；

所述放大器U2的反相输入端和同相输入端均与所述第一检测单元连接，所述放大器U2的输出端分别与所述电阻R6的一端、所述电容C1和所述第一关机按键连接，所述电阻R6的另一端与所述供电电源连接，所述电容C1的另一端接地。

进一步地，所述第二欠压检测电路包括第二检测单元和第二隔离单元；

所述第二检测单元与所述第二隔离单元，所述第二检测单元的输入端与所述待测电压连接，所述第二隔离单元的输出端分别与所述重启按键和所述计数装置连接。

进一步地，所述第二检测单元包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11和放大器U3；

所述放大器U3的反相输入端分别与所述待测电压和所述电阻R7的一端连接，所述电阻R7的另一端与供电电源连接，所述放大器U3的同相输入端分别与所述电阻R8的一端、所述电阻R9的一端、所述电阻R10的一端和所述第二隔离单元连接，所述电阻R8的另一端与所述供电电源连接，所述电阻R9的另一端接地，所述电阻R10的另一端与所述放大器U3的输出端连接，所述放大器U3的输出端还分别与所述电阻R11的一端和所述第二隔离单元连接，所述电阻R11的另一端与所述供电电源连接；

所述第二隔离单元包括电阻R12、电容C2和放大器U4；

所述放大器U4的反相输入端和同相输入端均与所述第二检测单元连接，所述放大器U4的输出端分别与所述电阻R12的一端、所述电容C2、所述重启按键和所述计数装置连接，所述电阻R12的另一端与所述供电电源连接，所述电容C2的另一端接地。

进一步地，所述第三欠压检测电路包括第三检测单元和第三隔离单元；

所述第三检测单元与所述第三隔离单元，所述第三检测单元的输入端与所述待测电压连接，所述第三隔离单元的输出端与所述报警装置连接。

进一步地，所述第三检测单元包括电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17和放大器U5；

所述放大器U5的反相输入端分别与所述待测电压和所述电阻R13的一端连接，所述电阻R13的另一端与供电电源连接，所述放大器U5的同相输入端分别与所述电阻R14的一端、所述电阻R15的一端、所述电阻R16的一端和所述第三隔离单元连接，所述电阻R14的另一端与所述供电电源连接，所述电阻R15的另一端接地，所述电阻R16的另一端与所述放大器U5的输出端连接，所述放大器U5的输出端还分别与所述电阻R17的一端和所述第三隔离单元连接，所述电阻R17的另一端与所述供电电源连接；

所述第三隔离单元包括电阻R18、电容C3和放大器U6；

所述放大器U6的反相输入端和同相输入端均与所述第三检测单元连接，所述放大器U6的输出端分别与所述电阻R18的一端、所述电容C3和所述报警装置连接，所述电阻R18的另一端与所述供电电源连接，所述电容C3的另一端接地。

进一步地，所述计数装置为计数器。

本实用新型实施例第二方面提供了一种欠压保护装置，包括本实用新型实施例第一方面提供的欠压保护电路。

本实用新型实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本实用新型实施例采用三个欠压检测电路检测待测电压的欠压等级，当待测电压达到第一欠压等级时，第一欠压检测电路输出有效电平信号，直接触发第一关机按键关闭待测设备，可以保护待测设备中的器件不受损伤；当待测电压达到第二欠压等级时，第二欠压检测电路输出有效电平信号，触发重启按键重启待测设备，并触发计数装置进行计数，当计数达到设定数值时，触发第二关机按键关闭待测设备，可以及时对待测设备进行调整，避免器件持续处于过载状态；当待测电压达到第三欠压等级时，第三欠压检测电路输出有效电平信号，触发报警装置进行报警，可以清楚指示待测设备的欠压状态；本实用新型实施例通过硬件电路实现了对器件工作电压的多级监控和保护，可以在检测到欠压时，快速做出保护措施，避免过载对器件造成损伤。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例提供的一种欠压保护电路的结构示意图；

图2是本实用新型另一实施例提供的一种欠压保护电路的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的第一欠压检测电路的电路原理图；

图4是本实用新型实施例提供的第二欠压检测电路的电路原理图；

图5是本实用新型实施例提供的第三欠压检测电路的电路原理图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本实用新型实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本实用新型。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节，妨碍本实用新型的描述。

为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

参阅图1，本实用新型实施例第一方面提供了一种欠压保护电路，包括：用于检测第一欠压等级的第一欠压检测电路100、用于检测第二欠压等级的第二欠压检测电路200和用于检测第三欠压等级的第三欠压检测电路300，所述第一欠压检测电路100、所述第二欠压检测电路200和所述第三欠压检测电路300的输入端均与待测电压连接，所述待测电压为待测设备的任一器件的工作电压。

所述第一欠压检测电路100的输出端与第一关机按键400连接，所述第一欠压检测电路100检测到所述待测电压达到第一欠压等级，触发所述第一关机按键400关闭所述待测设备。

所述第二欠压检测电路200的输出端分别与重启按键500和计数装置600连接，所述计数装置600与第二关机按键700连接，所述第二欠压检测电路200检测到所述待测电压达到第二欠压等级，触发所述重启按键500重启所述待测设备，并触发所述计数装置600计数，所述计数装置600的计数达到设定数值，触发所述第二关机按键700关闭所述待测设备。

所述第三欠压检测电路300的输出端与报警装置800连接，所述第三欠压检测电路300检测到所述待测电压达到第三欠压等级，触发所述报警装置800报警。

具体地，第一欠压检测电路100中设定第一阈值电压，当待测电压小于第一阈值电压时，表明欠压达到第一欠压等级，触发第一关机按键400关闭待测设备。

第二欠压检测电路200中设定第二阈值电压，当待测电压小于第二阈值电压时，表明欠压达到第二欠压等级，触发重启按键500重启待测设备，并触发计数装置600进行计数，当计数达到设定数值时，触发第二关机按键700关闭待测设备。

第三欠压检测电路300中设定第三阈值电压，当待测电压小于第三阈值电压时，表明欠压达到第三欠压等级，触发报警装置800进行报警。

这里，第一关机按键400和第二关机按键700可以为同一按键，也可以为具有关闭待测设备的不同按键。报警装置800报警可以为指示灯报警或扬声器报警，报警装置800也可以具体为基板管理控制器(Baseboard Management Controller，BMC)，在BMC接收到第三欠压检测电路300输出的高电平信号时，在待测设备上弹出欠压窗口进行报警。

第一欠压等级、第二欠压等级和第三欠压等级的欠压程度依次降低，同理，第一阈值电压、第二阈值电压和第三阈值电压的电压值依次增大。当待测电压小于第一阈值电压时，待测电压同时也小于第二阈值电压和第三阈值电压，但是在触发第一关机按键400关闭待测设备后，重启按键500、计数装置600和报警装置800也就无法正常工作，从而可以忽略第二欠压检测电路200和第三欠压检测电路300的作用。当然，当待测电压小于第二阈值电压时，待测电压同时也小于第三阈值电压，但是在触发重启按键500重启待测设备后，报警装置800也无法正常工作，从而可以忽略第三欠压检测电路300的作用。

由以上论述可知，本实用新型实施例采用三个欠压检测电路检测待测电压的欠压等级，当待测电压达到第一欠压等级时，第一欠压检测电路100输出有效电平信号，直接触发第一关机按键400关闭待测设备，可以保护待测设备中的器件不受损伤；当待测电压达到第二欠压等级时，第二欠压检测电路200输出有效电平信号，触发重启按键500重启待测设备，并触发计数装置600进行计数，当计数达到设定数值时，触发第二关机按键700关闭待测设备，可以及时对待测设备进行调整，避免器件持续处于过载状态；当待测电压达到第三欠压等级时，第三欠压检测电路300输出有效电平信号，触发报警装置800进行报警，可以清楚指示待测设备的欠压状态；本实用新型实施例通过硬件电路实现了对器件工作电压的多级监控和保护，可以在检测到欠压时，快速做出保护措施，避免过载对器件造成损伤。

参阅图2，进一步地，所述第一欠压检测电路100包括第一检测单元和第一隔离单元。

所述第一检测单元与所述第一隔离单元，所述第一检测单元的输入端与所述待测电压连接，所述第一隔离单元的输出端与所述第一关机按键400连接。

具体地，第一检测单元的输入端和待测电压连接，可以检测待测电压是否欠压达到第一欠压等级，如果待测电压欠压达到第一欠压等级，则第一检测单元输出高电平信号给第一隔离单元，第一隔离单元可以起到放大信号和隔离高频干扰的作用，从而输出更加稳定的高电平信号。

参阅图3，进一步地，所述第一检测单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和放大器U1。

所述放大器U1的反相输入端分别与所述待测电压和所述电阻R1的一端连接，所述电阻R1的另一端与供电电源连接，所述放大器U1的同相输入端分别与所述电阻R2的一端、所述电阻R3的一端、所述电阻R4的一端和所述第一隔离单元连接，所述电阻R2的另一端与所述供电电源连接，所述电阻R3的另一端接地，所述电阻R4的另一端与所述放大器U1的输出端连接，所述放大器U1的输出端还分别与所述电阻R5的一端和所述第一隔离单元连接，所述电阻R5的另一端与所述供电电源连接。

具体地，放大器U1的反相输入端与待测电压Vin连接，电阻R2、电阻R3、电阻R4和放大器U1构成迟滞比较器，电阻R3起分压作用，可以通过调节电阻R3的阻值，来改变第一阈值电压的大小。当待测电压小于第一阈值电压时，迟滞比较器输出高电平信号，当待测电压大于第一阈值电压时，迟滞比较器输出低电平信号。

参阅图3，进一步地，所述第一隔离单元包括电阻R6、电容C1和放大器U2。

所述放大器U2的反相输入端和同相输入端均与所述第一检测单元连接，所述放大器U2的输出端分别与所述电阻R6的一端、所述电容C1和所述第一关机按键400连接，所述电阻R6的另一端与所述供电电源连接，所述电容C1的另一端接地。

具体地，放大器U2可以为隔离放大器，放大器U2的输出端Vout1与第一关机按键400连接，起放大信号和隔离高频干扰的作用，电容C1可以起到滤波的作用，滤除输出信号中的交流成分，利用第一隔离单元可以大大提高输出信号的稳定性，在发生欠压时有利于精确触发第一关机按键400。

参阅图2，进一步地，所述第二欠压检测电路200包括第二检测单元和第二隔离单元。

所述第二检测单元与所述第二隔离单元，所述第二检测单元的输入端与所述待测电压连接，所述第二隔离单元的输出端分别与所述重启按键500和所述计数装置600连接。

具体地，第二检测单元的输入端和待测电压连接，可以检测待测电压是否欠压达到第二欠压等级，如果待测电压欠压达到第二欠压等级，则第二检测单元输出高电平信号给第二隔离单元，第二隔离单元可以起到放大信号和隔离高频干扰的作用，从而输出更加稳定的高电平信号。

参阅图4，进一步地，所述第二检测单元包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11和放大器U3。

所述放大器U3的反相输入端分别与所述待测电压和所述电阻R7的一端连接，所述电阻R7的另一端与供电电源连接，所述放大器U3的同相输入端分别与所述电阻R8的一端、所述电阻R9的一端、所述电阻R10的一端和所述第二隔离单元连接，所述电阻R8的另一端与所述供电电源连接，所述电阻R9的另一端接地，所述电阻R10的另一端与所述放大器U3的输出端连接，所述放大器U3的输出端还分别与所述电阻R11的一端和所述第二隔离单元连接，所述电阻R11的另一端与所述供电电源连接。

具体地，放大器U3的反相输入端与待测电压Vin连接，电阻R8、电阻R9、电阻R10和放大器U3构成迟滞比较器，电阻R9起分压作用，可以通过调节电阻R9的阻值，来改变第二阈值电压的大小。当待测电压小于第二阈值电压时，迟滞比较器输出高电平信号，当待测电压大于第二阈值电压时，迟滞比较器输出低电平信号。

所述第二隔离单元包括电阻R12、电容C2和放大器U4。

所述放大器U4的反相输入端和同相输入端均与所述第二检测单元连接，所述放大器U4的输出端分别与所述电阻R12的一端、所述电容C2、所述重启按键500和所述计数装置600连接，所述电阻R12的另一端与所述供电电源连接，所述电容C2的另一端接地。

具体地，放大器U4可以为隔离放大器，放大器U4的输出端Vout2分别与重启按键500和计数装置600连接，起放大信号和隔离高频干扰的作用，电容C2可以起到滤波的作用，滤除输出信号中的交流成分，利用第二隔离单元可以大大提高输出信号的稳定性，在发生欠压时有利于精确触发重启按键500和计数装置600。

参阅图2，进一步地，所述第三欠压检测电路300包括第三检测单元和第三隔离单元。

所述第三检测单元与所述第三隔离单元，所述第三检测单元的输入端与所述待测电压连接，所述第三隔离单元的输出端与所述报警装置800连接。

具体地，第三检测单元的输入端和待测电压连接，可以检测待测电压是否欠压达到第三欠压等级，如果待测电压欠压达到第三欠压等级，则第三检测单元输出高电平信号给第三隔离单元，第三隔离单元可以起到放大信号和隔离高频干扰的作用，从而输出更加稳定的高电平信号。

参阅图5，进一步地，所述第三检测单元包括电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17和放大器U5。

所述放大器U5的反相输入端分别与所述待测电压和所述电阻R13的一端连接，所述电阻R13的另一端与供电电源连接，所述放大器U5的同相输入端分别与所述电阻R14的一端、所述电阻R15的一端、所述电阻R16的一端和所述第三隔离单元连接，所述电阻R14的另一端与所述供电电源连接，所述电阻R15的另一端接地，所述电阻R16的另一端与所述放大器U5的输出端连接，所述放大器U5的输出端还分别与所述电阻R17的一端和所述第三隔离单元连接，所述电阻R17的另一端与所述供电电源连接。

具体地，放大器U5的反相输入端与待测电压Vin连接，电阻R14、电阻R15、电阻R16和放大器U5构成迟滞比较器，电阻R15起分压作用，可以通过调节电阻R15的阻值，来改变第三阈值电压的大小。当待测电压小于第三阈值电压时，迟滞比较器输出高电平信号，当待测电压大于第三阈值电压时，迟滞比较器输出低电平信号。

所述第三隔离单元包括电阻R18、电容C3和放大器U6。

所述放大器U6的反相输入端和同相输入端均与所述第三检测单元连接，所述放大器U6的输出端分别与所述电阻R18的一端、所述电容C3和所述报警装置800连接，所述电阻R18的另一端与所述供电电源连接，所述电容C3的另一端接地。

具体地，放大器U6可以为隔离放大器，放大器U6的输出端Vout3与报警装置800连接，起放大信号和隔离高频干扰的作用，电容C3可以起到滤波的作用，滤除输出信号中的交流成分，利用第三隔离单元可以大大提高输出信号的稳定性，在发生欠压时有利于精确触发报警装置800。

进一步地，所述计数装置600为计数器。

具体地，在第二欠压检测电路200检测到欠压并输出高电平信号时，计数器进行计数，同时计数器还具有输出控制的功能，当计数器的计数达到设定的数值时输出高电平信号，触发第二关机按键700关闭待测设备，实现欠压保护。

示例性的，当第二欠压检测电路200连续三次检测到待测电压欠压达到第二欠压等级时，待测设备重启三次，并且计数器计数三次，此时触发计数器输出高电平信号，触发第二关机按键700关闭待测设备。

在一实施例中，一并参阅图3、图4及图5，待测电压欠压60％达到第一欠压等级，待测电压欠压30％达到第二欠压等级，待测电压欠压10％达到第三欠压等级。

相应的，第一阈值电压为待测电压的40％，根据迟滞比较器的传输特性，可以通过调整电阻R3的阻值进行设置，第二阈值电压为待测电压的70％，根据迟滞比较器的传输特性，可以通过调整电阻R9的阻值进行设置，第三阈值电压为待测电压的90％，根据迟滞比较器的传输特性，可以通过调整电阻R15的阻值进行设置。

在三个欠压检测电路中，电阻R3、电阻R9和电阻R15均起到分压作用，并且阻值依次增大，而三个欠压检测电路中其他元件对应设置为相同参数，例如，电阻R4、电阻R10和电阻R16的参数相同，放大器U1、放大器U3和放大器U5的参数相同，在实现欠压检测的同时，降低了电路的开发难度。

本实用新型实施例第二方面提供了一种欠压保护装置，包括上述实施例第一方面提供的欠压保护电路，欠压保护电路中各个模块的具体结构和功能参照上述实施例的第一方面，由于所述欠压保护装置采用了上述实施例第一方面的所有技术方案，因此至少具有上述实施例第一方面的技术方案所带来的所有有益效果。

以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。