电压检测电路、方法及系统与流程

本申请涉及电子电路的技术领域，尤其是涉及一种电压检测电路、方法及系统。

背景技术：

由于电路的输入电压存在不稳定现象，使得电路在使用时会产生各种问题，例如，电压太高可能会造成电路内部的元器件烧毁，或电压太低使得电路中的元器件不能正常工作等，因此，在实际使用时需要在输入电压上设置电压检测电路，使得电路的输入电压控制在设置好的范围内。

在现有技术中，电压源通过电压检测电路的电阻与比较器进行相连，进而电压检测电路对电压源输入的电压进行检测，但是选择上述电压检测电路对输入电压进行检测时，由于电阻的阻值是固定的，使得输入到比较器电路的最高电压值及最低电压值是固定的，无法对最高电压与最低电压的比值进行调节，使得该电压检测电路无法适用于不同的电路，电压检测电路的使用范围不灵活，实用性较低。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种电压检测电路、方法及系统，以缓解现有技术中存在的电压检测电路对输入电压进行检测时，输入到比较器电路的最高电压值及最低电压值是固定的，无法对最高电压与最低电压的比值进行调节，使得该电压检测电路无法适用于不同的电路，电压检测电路的使用范围不灵活，实用性较低的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种电压检测电路，包括：电压源、电压限制模块、钳位电路模块、以及比较器模块；

所述电压源的输出端与所述电压限制模块的输入端相连，所述电压限制模块的输出端与所述钳位电路模块的输入端相连，所述钳位电路模块的输出端与所述比较器模块的输入端相连，所述比较器模块的输出端与外部电路的输入端相连；

所述电压源，用于为所述电压限制模块提供电压；

所述电压限制模块，用于对所述电压源输出的电压进行限制，并将限制后的电压输入至所述钳位电路；

所述钳位电路模块，用于在电压限制模块输入的电压的作用下产生电流，并将该电流传输至所述比较器模块；

所述比较器模块，用于将钳位电路模块输入的电压与设置的工作电压进行比较，并将比较结果输出至所述外部电路。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述钳位电路模块，包括：比较单元及开关单元；

所述比较单元的输出端与所述开关单元的输入端相连，所述比较单元的输入端分别与所述电压限制模块的输出端、以及所述比较器模块的输入端相连；

所述开关单元的输出端与所述电压限制模块的输出端、以及所述比较器模块的输入端相连。

结合第一方面第一种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述比较单元，包括：第一运算放大器；

所述第一运算放大器的同相输入端与所述比较器模块的输入端相连，所述第一运算放大器的输出端与所述开关单元的输入端相连，所述开关单元的输出端分别与所述电压限制模块的输出端、所述比较器模块的输入端、以及所述第一运算放大器的同相输入端相连。

结合第一方面第二种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述开关单元，包括：开关三极管；

所述开关三极管的基极与所述第一运算放大器的输出端相连；

所述开关三极管的发射极接地，所述开关三极管的集电极分别与所述电压限制模块的输出端、所述比较器模块的输入端、以及所述第一运算放大器的同相输入端相连。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述电压限制模块，包括：第一电阻、以及第二电阻；

所述第一电阻的第一端与所述电压源相连，所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第一端以及所述钳位电路模块的输入端相连；

所述第二电阻的第二端接地。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述比较器模块，包括：第一比较器及第二比较器；

所述第一比较器的同相输入端分别与所述第二比较器的同相输入端、以及所述钳位电路模块的输出端相连；

所述第二比较器的反相输入端设置有第二电压比较值，所述第一比较器的反相输入端设置有第一电压比较值，其中，所述第二电压比较值大于所述第一电压比较值；

所述第一比较器的输出端、以及所述第二比较器的输出端分别与外部电路相连。

结合第一方面第五种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述钳位电路模块的工作电压大于所述第一电压比较值，小于所述第二电压比较值。

第二方面，本申请实施例还提供一种电压检测方法，包括：

接收电压限制模块输出的电压；

判断所述电压是否大于预设的工作电压；

若是，则生成电流，并将所述电流传输到比较器模块。

第三方面，本申请实施例还提供一种电压检测系统，包括：第一方面所述的电压检测电路、以及电压保护电路；

所述电压检测电路的比较器模块的输出端与所述电压保护电路的输入端相连；

所述电压检测电路，用于对输入的电压进行检测，并将检测结果输入至所述电压保护电路；

所述电压保护电路，用于接收所述检测结果，并根据所述检测结果对所述电压检测系统的工作电压进行调节。

本申请提供了一种电压检测电路，包括：电压源、电压限制模块、钳位电路模块、以及比较器模块；电压源的输出端与电压限制模块的输入端相连，电压限制模块的输出端与钳位电路模块的输入端相连，钳位电路模块的输出端与比较器模块的输入端相连，比较器模块的输出端与外部电路的输入端相连；其中，电压源为电压限制模块提供电压，电压限制模块对接收到的电压进行限制，并将限制后的电压输入到钳位电路模块，钳位电路模块产生电流，并将该电流传输至比较器模块，比较器模块将钳位电路模块输入的电压与设置的工作电压进行比较，并将比较结果输出至外部电路。

本申请提出的电压检测电路中设置有钳位电路模块，该钳位电路模块在电压限制模块输入的电压的作用下产生电流，并将该电流传输至比较器模块，改变了比较器模块的输入电压，通过对该钳位电路模块产生的电流进行调节，可以改变比较器模块接收到的最高电压值，进而使得最高电压与最低电压的比值可以调节，本申请提出的电压检测电路可以适用于不同的电路，使用范围灵活，实用性较高，缓解了现有技术中存在的电压检测电路对输入电压进行检测时，输入到比较器电路的最高电压值及最低电压值是固定的，无法对最高电压与最低电压的比值进行调节，使得该电压检测电路无法适用于不同的电路，电压检测电路的使用范围不灵活，实用性较低的技术问题。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种电压检测电路的结构图；

图2为本申请实施例提供的另一种电压检测电路的结构图；

图3为本申请实施例提供的另一种电压检测电路的结构图；

图4为本申请实施例提供的另一种电压检测电路的结构图；

图5为本申请实施例提供的一种电压检测电路的电路图；

图6为本申请实施例提供的一种电压检测电路的信号波形图；

图7为本申请实施例提供的一种电压检测方法的流程图；

图8为本申请实施例提供的一种电压检测系统的结构框图。

附图标记：

11-电压源；12-电压限制模块；13-钳位电路模块；14-比较器模块；121-第一电阻；122-第二电阻；131-比较单元；132-开关单元；141-第一比较器；142-第二比较器；21-第一运算放大器；22-开关三极管；81-电压检测电路；82-电压保护电路。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

目前，在现有技术中，电压源通过电压检测电路的电阻与比较器进行相连，进而电压检测电路对电压源输入的电压进行检测，但是选择上述电压检测电路对输入电压进行检测时，由于电阻的阻值是固定的，使得输入到比较器电路的最高电压值及最低电压值是固定的，无法对最高电压与最低电压的比值进行调节，使得该电压检测电路无法适用于不同的电路，电压检测电路的使用范围不灵活，实用性较低。基于此，本申请实施例提供的一种电压检测电路、方法及系统，通过对该钳位电路模块产生的电流进行调节，可以改变比较器模块接收到的最高电压值，进而使得最高电压与最低电压的比值可以调节，使得电压检测电路可以适用于不同的电路，使用范围灵活，实用性较高。

为便于对本实施例进行理解，首先对本申请实施例所公开的一种电压检测电路进行详细介绍。

实施例一：

本申请实施例提供了一种电压检测电路，包括：电压源11、电压限制模块12、钳位电路模块13、以及比较器模块14，参见图1所示的是一种电压检测电路的结构图。

如图1所示，电压源11的输出端与电压限制模块12的输入端相连，电压限制模块12的输出端与钳位电路模块13的输入端相连，钳位电路模块13的输出端与比较器模块14的输入端相连，比较器模块14的输出端与外部电路的输入端相连。

电压源11，用于为电压限制模块12提供电压；其中，电压源11可以为交流电压源。

电压限制模块12，用于对电压源11输出的电压进行限制，并将限制后的电压输入至钳位电路模块13。

钳位电路模块13，用于在电压限制模块12输入的电压的作用下产生电流，并将该电流传输至比较器模块14。

比较器模块14，用于将钳位电路模块13输入的电压与设置的工作电压进行比较，并将比较结果输出至外部电路。

本申请实施例通过提供了一种电压检测电路，其包括：电压源、电压限制模块、钳位电路模块、以及比较器模块；其中，本申请提出的电压检测电路中设置有钳位电路模块，该钳位电路模块在电压限制模块输入的电压的作用下产生电流，并将该电流传输至比较器模块，改变了比较器模块的输入电压，通过对该钳位电路模块产生的电流进行调节，可以改变比较器模块接收到的最高电压值，进而使得最高电压与最低电压的比值可以调节，本申请提出的电压检测电路可以适用于不同的电路，使用范围灵活，实用性较高，缓解了现有技术中存在的电压检测电路对输入电压进行检测时，输入到比较器电路的最高电压值及最低电压值是固定的，无法对最高电压与最低电压的比值进行调节，使得该电压检测电路无法适用于不同的电路，电压检测电路的使用范围不灵活，实用性较低的技术问题。

一种可行的实施方案中，如图2所示，电压限制模块12，包括：第一电阻121、以及第二电阻122；其中，第一电阻121的第一端与电压源11的输出端相连，第一电阻121的第二端分别与第二电阻122的第一端以及钳位电路模块13的输入端相连；第二电阻122的第二端接地。其中，第一电阻及第二电阻的阻值是通过比较器模块的第一比较值、第二比较值，钳位电路模块产生的电流，以及电压源的最高电压、最低电压设置的。

一种可行的实施方案中，如图3所示，钳位电路模块13，包括：比较单元131及开关单元132；其中，比较单元131的输出端与开关单元132的输入端相连，比较单元131的输入端分别与电压限制模块12的输出端、以及比较器模块14的输入端相连；开关单元132的输出端与电压限制模块12的输出端、以及比较器模块14的输入端相连。

如图3所示，本申请实施方案中，可以根据比较单元131输出端输出的信号，确定开关单元132是处于开启状态还是关闭状态，进而控制钳位电路模块13的状态为工作状态或不工作状态。

示例性的，比较单元131，包括：第一运算放大器21；其中，第一运算放大器21的同相输入端与比较器模块14的输入端相连，第一运算放大器21的输出端与开关单元132的输入端相连，开关单元132的输出端分别与电压限制模块12的输出端、比较器模块14的输入端、以及第一运算放大器21的同相输入端相连。第一运算放大器21的反相输入端设置有反相电压值，该反相电压值即为钳位电路模块的工作电压。

示例性的，开关单元132，包括：开关三极管22；该开关三极管22的基极与第一运算放大器21的输出端相连；开关三极管22的发射极接地，开关三极管22的集电极分别与电压限制模块12的输出端、比较器模块14的输入端、以及第一运算放大器21的同相输入端相连。

其中，将第一运算放大器的同相输入端接收到的电压与反相输入端设置的反相电压值进行比较，若同相输入端接收到的电压大于该反相输入端设置的反相电压值，则第一运算放大器的输出端输出为第一信号，开关三极管接收到第一信号后，处于开启状态，进而该钳位电路模块处于工作状态。具体的，根据第一运算放大器输出端输出的信号，确定开关三极管是处于开启状态还是关闭状态，进而控制钳位电路模块的状态为工作或不工作。

一种可行的实施方案中，如图4所示，比较器模块14，包括：第一比较器141及第二比较器142；第一比较器141的同相输入端分别与第二比较器142的同相输入端、以及钳位电路模块13的输出端相连；第二比较器142的反相输入端设置有第二电压比较值，第一比较器141的反相输入端设置有第一电压比较值；第一比较器141的输出端、以及第二比较器142的输出端分别与外部电路相连，其中，第二电压比较值大于第一电压比较值。同时，第一电压比较值以及第二电压比较值可以根据实际的需要进行设置。

一种可行的实施方案中，钳位电路模块13的工作电压大于第一电压比较值，小于第二电压比较值，在满足上述条件的情况下，钳位电路模块的工作电压可以实际需要进行设置。其中，优选的，钳位电路模块的工作电压可以设置为第一电压比较值与第二电压比较值的中间值。例如，若第一电压比较值为2伏，第二电压比较值为3伏，则该钳位电路模块13的工作电压可以为2.5伏。若该钳位电路模块13的工作电压设置为2.1伏，则对电压检测电路的精度要求较高，若电压检测电路的精度不能满足要求时，会造成钳位电路模块产生错误，在钳位电路模块的工作电压未达到2.1伏时，钳位电路模块就开始工作。

示例性的，参见图5所示，图5中示出的是一种电压检测电路的电路图，电压源的输出端与第一电阻的第一端相连，第一电阻的第二端分别与第二电阻的第一端、开关三极管的集电极、以及第一运算放大器的同相输入端相连，第二电阻的第二端接地，开关三极管的基极与第一运算放大器的输出端相连，开关三极管的发射极接地，第一运算放大器的同相输入端与第一比较器的同相输入端以及第二比较器的同相输入端相连。其中，vm为电压源的电压值，r1为第一电阻的阻值，r2为第二电阻的阻值，vref1为第一电压比较值，vref2为第二电压比较值，voff为第一运算放大器的反相输入端设置的反相电压值，voff＝vref1+voffset，voffset为电压补偿值。

示例性的，参见图6所示，图中示出的是电压检测电路的信号波形图，其中①为电压检测电路中不设置钳位电路模块时，在vspin端测得的电压信号的波形图，②为电压检测电路中设置钳位电路模块后，在vspin端测得的电压信号的波形图。由图5及图6可知，设置钳位电路模块后，当钳位电路模块处于工作状态时，第一运算放大器生成电流，使得vspin端的电压信号发生改变，通过对生成的电流进行设置，实现了对比较器模块接收到的电压进行设置，使得最高电压与最低电压的比值可以调节，进而使得电压检测电路可以适用于不同的电路，使用范围灵活，实用性较高。

如图5所示，当第一运算放大器的同相输入端的电压值小于voff时，则开关三极管处于关闭状态，钳位电路模块处于不工作状态，此时，由图5可知，当第一运算放大器的同相输入端的电压值大于voff时，则开关三极管处于开启状态，钳位电路模块开始工作，产生电流i0，则由图5的电路图可知，其中，为电压源输出电压的最小值，为电压源输出电压的最大值。由上述公式可得，因此，可以根据第一比较电压值vref1、第二比较电压值vref2、钳位电路模块产生的电流i0、以及电压源输出电压的最大值电压源输出电压的最小值确定第一电阻值r1及第二电阻值r2。

实施例二：

在上述实施例的基础上，参见图7所示，本申请实施例还提供了一种电压检测方法，包括：

s401，接收电压限制模块输出的电压。

s402，判断电压是否大于预设的工作电压。

s403，若是，则生成电流，并将电流传输到比较器模块。

本申请实施例提供的电压检测方法，应用于实施例一所述的电压检测电路中，通过判断接收到的电压是否大于预设的工作电压，若是，就生成电流，将电流传输到比较器模块，改变了比较器模块接收到的最高电压值，通过本申请的电压检测方法可调节最高电压值，以及最高电压与最低电压的比值。

实施例三：

在上述实施例一的基础上，参见图8所示，本申请实施例还提供了一种电压检测系统，包括：实施例一所述的电压检测电路81、以及电压保护电路82；电压检测电路81与电压保护电路82相连；

电压检测电路81，用于对输入的电压进行检测，并将检测结果输入至电压保护电路；电压保护电路82，用于接收检测结果，并根据检测结果对电压检测系统的工作电压进行调节。

具体的，当电压检测电路输出的检测结果为欠压状态时，即比较器模块接收到的电压值小于第一比较值，且持续时间满足预设的时间条件，则电压保护电路启动欠压保护处理，使得该电压检测系统停止工作，并在停止第一时间值之后，该电压检测系统对工作电压vdd进行放电处理，或者工作电压进行自放电处理，直到工作电压值到欠压锁定值(undervoltagelockout，uvlo)后，该电压检测系统重启。

进一步的，当电压检测电路输出的检测结果为过压状态时，即比较器模块接收到的电压值大于第二比较值，则电压保护电路启动过压保护处理，使得该电压检测系统停止工作，并在停止第一时间值之后，该电压检测系统对工作电压vdd进行放电处理，或者工作电压进行自放电处理，直到工作电压值到uvlo后，该电压检测系统重启。

本申请实施例提供的电压检测系统，通过电压检测电路检测输入电压的值，并输出检测结果，根据电压检测电路输出的检测结果，通过电压保护电路对电压检测系统的工作电压进行调节，避免了电压检测系统因输入电压的不合适造成的损坏，提高了电压检测系统的安全性。

另外，在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。