專利名稱：一種電源系統(tǒng)直流熔絲檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信電源系統(tǒng)，尤其涉及通信電源系統(tǒng)的熔絲檢測裝置。
背景技術(shù)：
目前通信電源常用的有-48V電源系統(tǒng)和+24V電源系統(tǒng)，其應用非常廣泛，交換局站、傳輸系統(tǒng)、微蜂窩基站、微波站等都用到通信電源。電源給各種應用系統(tǒng)供電，是通信系統(tǒng)的血液，為保證通信系統(tǒng)穩(wěn)定的工作，需實時監(jiān)視電源的工作狀態(tài)，其中包括電源直流輸出熔絲的狀態(tài)檢測。目前常用的直流輸出熔絲通斷狀態(tài)檢測裝置普遍采用光耦隔離的方式進行檢測，具體裝置如圖1所示，電路采用光耦隔離法，其中的D1為光耦，VD1用于防止接線出錯或接插件插錯，引入反壓擊穿光耦。在-48V系統(tǒng)中，監(jiān)控以-48V為參考地，A端接熔絲，B端接-48V，C端為檢測口；在+24V系統(tǒng)中，監(jiān)控以+24V為參考地，A端接+24V，B端接熔絲，C端為檢測口；電阻R1對于48V系統(tǒng)來說，選值為20KΩ～40KΩ，對于24V系統(tǒng)，選值為10KΩ～20KΩ。在設(shè)計的過程中，電阻的選取是根據(jù)光耦的電流傳輸比和功率要求，光藕導通時需完全飽和，兼考慮電阻的功率。
該電路原理對-48電源系統(tǒng)和+24V電源系統(tǒng)熔絲檢測都適用，但由于兩種系統(tǒng)的參考地不同以及工作電平不一樣，在具體應用中，兩種系統(tǒng)的電阻R1參數(shù)選擇不同，熔絲檢測輸入信號接口也不同，造成對-48V電源系統(tǒng)和+24V電源系統(tǒng)的熔絲檢測電路分別采用不同的PCB。此外，該電路還有一個缺點，就是信號檢測驅(qū)動電流相對較大(大于1mA)，在實際應用中，遇到電源負載是小功率非電阻性負載時，當熔絲熔斷后，光耦不能正常飽和導通，這就導致無法準確檢測熔絲的通斷狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提出一種能夠準確檢測熔絲通斷狀態(tài)的且能夠同時兼容-48和+24V電源系統(tǒng)的熔絲檢測裝置。
一種電源系統(tǒng)直流熔絲檢測裝置，包括輸入限流電阻R1，上拉電阻R2，開關(guān)K，穩(wěn)壓管VD和一個小信號放大器；所述輸入限流電阻R1的一端與電源熔絲輸出端相連，另一端連接開關(guān)K的一端與穩(wěn)壓管VD的陰極；開關(guān)K的另一端與正電源V1之間串連上拉電阻R2，小信號放大器的供電電源為V2，其發(fā)射極連接被測電源的參考地，其輸入端與穩(wěn)壓管VD的陽極連接，小信號放大器的輸出端為本裝置的信號輸出端；其中所述正電源V1和V2是共參考地的同一或不同的電源；V1的值大于穩(wěn)壓管VD的穩(wěn)壓值Ud；所述電阻R1和R2的取值條件必須滿足R1<40-(Ud+Us)Is,]]>R2<V1-(Ud+Us)Is,]]>以及V1-Ud20+Ud<R2R1<V1-(Ud+Us)Ud+Us;]]>其中Us為小信號放大器的飽和輸入電壓，Is為其飽和輸入電流；當檢測-48V電源系統(tǒng)時，開關(guān)K斷開，熔絲接在電源的負極，檢測裝置以電源的-48V匯流排端為參考地；當熔絲正常時，熔絲輸出端電壓與參考地同電位，穩(wěn)壓管VD截止，小信號放大器無輸入驅(qū)動信號，處于截止狀態(tài)；當電源熔絲熔斷時，熔絲輸出端電壓被負載拉到+48V端，正電壓通過電阻R1使穩(wěn)壓管VD導通，驅(qū)動后面的放大電路飽和導通，在小信號放大器的輸出端產(chǎn)生電平的改變；當檢測+24V電源系統(tǒng)時，開關(guān)K閉合，熔絲接在電源的正極，檢測裝置以+24V匯流排端為參考地，當熔絲正常時，熔絲輸出端電壓與參考地同電位，由上拉電阻R2提供上拉電源使穩(wěn)壓管VD導通，驅(qū)動后面的放大電路飽和導通；當電源熔絲熔斷，熔絲輸出端電壓被負載拉到-24V端，負電壓通過電阻R1拉低穩(wěn)壓管VD陰極的電壓，使穩(wěn)壓管VD截止，小信號放大器無輸入驅(qū)動信號，處于截止狀態(tài)，小信號放大器的輸出端產(chǎn)生電平的改變。
本發(fā)明提出的裝置與現(xiàn)有技術(shù)中通過光耦檢測熔絲故障的裝置比較，只需通過斷開或閉合開關(guān)K即可應用于+24V電源系統(tǒng)和-48V電源系統(tǒng)中，提高了兼容性，降低了成本。在檢測精度上，現(xiàn)有技術(shù)采用光耦檢測，導通需要一定的電流，一般1mA以上，這樣導致某些輕負載不能準確判斷，而本發(fā)明提出的裝置可以做到動作輸入電流非常小，為uA級，可更準確及時作出判斷，同時輸入判斷電壓有9-10V，抗干擾能力較強。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中熔絲檢測裝置的原理圖；圖2是本發(fā)明提出的熔絲檢測裝置的原理圖；圖3是本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的原理圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
圖1已經(jīng)在背景技術(shù)中進行過說明。
圖2是本發(fā)明提出的熔絲檢測裝置的原理圖。如圖2所示，本發(fā)明提出的熔絲檢測裝置包括輸入限流電阻R1，上拉電阻R2，開關(guān)K，穩(wěn)壓管VD和一個小信號放大器；這里的開關(guān)K既可以采用繼電器開關(guān)也可以采用電子開關(guān)。所述輸入限流電阻R1的一端與電源熔絲輸出端相連(設(shè)為A點)，提供熔絲檢測電路輸入信號，另一端連接開關(guān)K的一端與穩(wěn)壓管VD的陰極(設(shè)為C點)；開關(guān)K的另一端與正電源V1之間串連上拉電阻R2，小信號放大器的供電電源為V2，其發(fā)射極連接被測電源的參考地，其輸入端與穩(wěn)壓管VD的陽極連接，小信號放大器的輸出端為本裝置的信號輸出端(設(shè)為B點)，提供監(jiān)控數(shù)據(jù)采集信號。輸入信號是熔絲輸出接口的電壓信號，在-48V電源系統(tǒng)中，電壓范圍為0V～60V；在+24V電源系統(tǒng)中，電壓范圍為0V～30V。
當本裝置用于檢測-48V電源系統(tǒng)時，開關(guān)K斷開，熔絲接在電源的負極，檢測裝置以電源的-48V匯流排端為參考地；當熔絲正常時，熔絲輸出端電壓與參考地同電位，穩(wěn)壓管VD截止，小信號放大器無輸入驅(qū)動信號，處于截止狀態(tài)；當電源熔絲熔斷時，熔絲輸出端電壓被負載拉到+48V端，正電壓通過電阻R1使穩(wěn)壓管VD導通，驅(qū)動后面的放大電路飽和導通，在小信號放大器的輸出端產(chǎn)生電平的改變；當用于檢測+24V電源系統(tǒng)時，開關(guān)K閉合，熔絲接在電源的正極，檢測裝置以+24V匯流排端為參考地，當熔絲正常時，熔絲輸出端電壓與參考地同電位，由上拉電阻R2提供上拉電源使穩(wěn)壓管VD導通，驅(qū)動后面的放大電路飽和導通；當電源熔絲熔斷，熔絲輸出端電壓被負載拉到-24V端，負電壓通過電阻R1拉低穩(wěn)壓管VD陰極的電壓，使穩(wěn)壓管VD截止，小信號放大器無輸入驅(qū)動信號，處于截止狀態(tài)，小信號放大器的輸出端產(chǎn)生電平的改變。
按照以上工作原理，電路器件參數(shù)的選擇要注意兩個關(guān)鍵參數(shù)C點電壓；放大器截止和飽和的驅(qū)動電流。為此，電路參數(shù)的選取須滿足以下要求(1)V1和V2可以是同一電源也可是不同的電源，但必須共參考地。
(2)V1必須大于VD的穩(wěn)壓值，保證在+24V電源系統(tǒng)中熔絲正常時，V1通過R2使VD導通，驅(qū)動放大器飽和導通。
(3)R1、R2的選取原則是在+24V電源系統(tǒng)中，電源熔絲正常時，保證C點電壓大于VD穩(wěn)壓電壓，并能驅(qū)動放大器飽和導通；電源熔絲熔斷時，保證C點電壓小于VD穩(wěn)壓電壓，使放大器截止。在-48V系統(tǒng)中，R1的取值在熔絲熔斷時要能使放大器飽和導通。
(4)按照上面的原則，設(shè)定穩(wěn)壓管VD的穩(wěn)壓值為Ud；放大器的飽和輸入電壓為Us，飽和輸入電流為Is；一般-48V電源最低正常工作電壓為-40V，+24V電源正常工作電壓為+20V，這樣就可以得到R1、R2的選取計算公式為R1<40-(Ud+Us)Is]]>R2<V1-(Ud+Us)Is]]>V1-Ud20+Ud<R2R1<V1-(Ud+Us)Ud+Us]]>下面結(jié)合具體的實施例來說明本發(fā)明提出的裝置的具體實現(xiàn)方案。圖3是本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的原理圖，結(jié)合圖3，虛線左側(cè)為本專利發(fā)明電路，右側(cè)為常用的數(shù)據(jù)采集電路，采用8位數(shù)據(jù)總線輸出；A點連接電源熔絲輸出端，提供熔絲檢測電路輸入信號；B點為信號輸出端，提供監(jiān)控數(shù)據(jù)采集信號。輸入信號是熔絲輸出接口的電壓信號，在-48V電源系統(tǒng)中，電壓范圍為0V～60V；在+24V電源系統(tǒng)中，電壓范圍為0V～-30V，輸出信號為TTL兼容電平信號。一個TD62083和一個74HC245配合，可檢測8路負載熔絲。
電路關(guān)鍵器件為TD62083(ULN2803與其兼容)，為8路達林頓管陣列驅(qū)動器。一個電阻(R3)與TD62083的一路達林頓管通道組成一個放大器，8個電阻可與TD62083的8路達林頓管陣列組成8個放大器。也可用普通三極管組合替換TD62083。
TD62083的輸入承受電流大，為25mA，而截止電流小，為65uA。按照其典型工作電流1mA左右計算，設(shè)計電路中的輸入電阻選擇51K，同時為提高抗干擾能力通道中串連一個5.1V的穩(wěn)壓二極管1N4733和并聯(lián)一個0.1u濾波電容，這樣在-48V系統(tǒng)中，按照輸入電流大于65uA后TD62083導通計算，當電路輸入電壓大于(51×103)×(65×10-6)+5.1V+1.5V≈10V時(實測值為10.3V)，TD62083輸出由截止變?yōu)閷ā?br> 在+24V系統(tǒng)中，由于參考地為+24V，需額外提供上拉參考電源，這里采用+12V，上拉電阻20K，同上原理計算，當電路輸入電壓低于9V左右，TD62083輸出由導通變?yōu)榻刂埂?br> 按照以上設(shè)計原理，在-48V系統(tǒng)中，把電路中的上拉電阻斷開，當負載熔絲兩端出現(xiàn)10V左右的電壓差時，TD62083輸出由高電平變?yōu)榈碗娖?，后級?shù)據(jù)采集系統(tǒng)可判斷為熔絲斷。
在+24V系統(tǒng)中，把電路中的上拉電阻接通，當負載熔絲兩端出現(xiàn)9V左右的電壓差時，TD62083輸出由低電平變?yōu)楦唠娖?，后級?shù)據(jù)采集系統(tǒng)可判斷為熔絲斷。
對比發(fā)現(xiàn)，在檢測精度上，現(xiàn)有技術(shù)采用光耦檢測，導通需要一定的電流，一般需要1mA以上，這樣就導致某些小負載無法準確判斷，而TD62083動作輸入電流非常小，為65uA，可更準確及時作出判斷，同時輸入判斷電壓有9-10V，抗干擾能力也比較強。
權(quán)利要求
1.一種電源系統(tǒng)直流熔絲檢測裝置，包括輸入限流電阻R1，上拉電阻R2，開關(guān)K，穩(wěn)壓管VD和一個小信號放大器；所述輸入限流電阻R1的一端與電源熔絲輸出端相連，另一端連接開關(guān)K的一端與穩(wěn)壓管VD的陰極；開關(guān)K的另一端與正電源V1之間串連上拉電阻R2，小信號放大器的供電電源為V2，其發(fā)射極連接被測電源的參考地，其輸入端與穩(wěn)壓管VD的陽極連接，小信號放大器的輸出端為本裝置的信號輸出端；其中所述正電源V1和V2是共參考地的同一或不同的電源；V1的值大于穩(wěn)壓管VD的穩(wěn)壓值Ud；所述電阻R1和R2的取值條件必須滿足R1<40-(Ud+Us)Is,]]>R2<V1-(Ud+Us)Is,]]>以及V1-Ud20+Ud<R2R1<V1-(Ud+Us)Ud+Us;]]>其中Us為小信號放大器的飽和輸入電壓，Is為其飽和輸入電流；當檢測-48V電源系統(tǒng)時，開關(guān)K斷開，熔絲接在電源的負極，檢測裝置以電源的-48V匯流排端為參考地；當熔絲正常時，熔絲輸出端電壓與參考地同電位，穩(wěn)壓管VD截止，小信號放大器無輸入驅(qū)動信號，處于截止狀態(tài)；當電源熔絲熔斷時，熔絲輸出端電壓被負載拉到+48V端，正電壓通過電阻R1使穩(wěn)壓管VD導通，驅(qū)動后面的放大電路飽和導通，在小信號放大器的輸出端產(chǎn)生電平的改變；當檢測+24V電源系統(tǒng)時，開關(guān)K閉合，熔絲接在電源的正極，檢測裝置以+24V匯流排端為參考地，當熔絲正常時，熔絲輸出端電壓與參考地同電位，由上拉電阻R2提供上拉電源使穩(wěn)壓管VD導通，驅(qū)動后面的放大電路飽和導通；當電源熔絲熔斷，熔絲輸出端電壓被負載拉到-24V端，負電壓通過電阻R1拉低穩(wěn)壓管VD陰極的電壓，使穩(wěn)壓管VD截止，小信號放大器無輸入驅(qū)動信號，處于截止狀態(tài)，小信號放大器的輸出端產(chǎn)生電平的改變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述開關(guān)K為繼電器開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述開關(guān)K為電子開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的裝置，其特征在于所述裝置還包括兩個分別連接在小信號放大器輸入端和輸出端與參考地之間的濾波電容。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所述穩(wěn)壓管VD采用5.1V的穩(wěn)壓二極管1N4733。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所述小信號放大器可以由一個電阻與TD62083的一路達林頓管通道組成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電源系統(tǒng)直流熔絲檢測裝置，包括輸入限流電阻R1，上拉電阻R2，開關(guān)K，穩(wěn)壓管VD和一個小信號放大器；所述輸入限流電阻R1的一端與電源熔絲輸出端相連，另一端連接開關(guān)K的一端與穩(wěn)壓管VD的陰極；開關(guān)K的另一端與正電源V1之間串連上拉電阻R2，小信號放大器的供電電源為V2，其發(fā)射極連接被測電源的參考地，其輸入端與穩(wěn)壓管VD的陽極連接，小信號放大器的輸出端為本裝置的信號輸出端。本發(fā)明所述裝置與現(xiàn)有技術(shù)中通過光耦檢測熔絲故障的裝置比較，只需通過斷開或閉合開關(guān)K即可兼容+24V電源系統(tǒng)和－48V電源系統(tǒng)中，降低了成本。在檢測精度上，本發(fā)明提出的裝置可以做到動作輸入電流非常小，為uA級，可更準確及時作出判斷，同時抗干擾能力較強。
文檔編號H01H85/30GK1755867SQ20041008020
公開日2006年4月5日 申請日期2004年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月27日
發(fā)明者容輝 申請人:中興通訊股份有限公司