一种负电压检测装置的电路结构及负电压检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电压检测技术领域，具体地说，是涉及一种用于测量负电压的检测装置以及所述检测装置中的电路结构设计。
【背景技术】
[0002]在电子工程设计领域，经常会用到负电压，例如目前的很多LCD显示器就是利用负电压驱动的。为了保证使用负电压供电或者驱动的电子器件的用电安全，需要对这些负电压的大小进行检测，若直接采用单片机来量化负电压的值，则是一件非常困难的事情。因此，现有针对负电压设计的检测电路大多采用将负电压转换成正电压，然后利用分压电路对转换后的正电压进行降压变换后，传输至模数转换器以计算出负电压的值。这种传统的负电压检测方式，电路结构复杂，检测精度不高，由于电路中需要引入电阻进行分压和采样，因此会造成系统功耗的明显提升，不适合在某些能耗要求较高的电子产品中应用。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种负电压检测装置的电路结构，可以将待检测的电压值量化为时间值，从而为技术人员后续进行的电压值计算提供一个中间参数。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现:
[0005]一种负电压检测装置的电路结构，设置有选通电路、RC电路和计时器；所述选通电路分别与一参考电压和待检测的负电压对应连接，选择其中一路电压与所述的RC电路连通；所述RC电路根据其电容的充放电状态触发计时器，通过计时器记录所述电容的充放电时间。
[0006]为了使系统能够自动判断出所述电容放电结束的时刻，本实用新型优选将所述RC电路设计成RC积分电路，包括运算放大器、电阻和所述的电容；所述运算放大器的同相输入端接地，反相输入端与所述电阻串联后，连接至所述的选通电路，用于与所述的负电压或者参考电压连通；所述电容连接在所述运算放大器的反相输入端与输出端之间；利用所述运算放大器输出电平的状态变化触发所述的计时器。
[0007]进一步的，所述运算放大器的电源端连接一直流电源，接地端连接系统地。
[0008]优选的，在所述RC积分电路中还设置有一比较器，所述比较器的反相输入端连接所述运算放大器的输出端，比较器的同相输入端接地，利用比较器输出的高低电平变化触发所述的计时器。
[0009]进一步的，所述比较器的电源端连接直流电源，接地端连接系统地。
[0010]优选的，所述计时器优选集成在一处理器中；所述比较器的输出端连接处理器的中断接口，在通过所述比较器输出的电平由低电平跳变为高电平时触发处理器进入中断，控制计时器停止计时，记录电容的放电时间。由于处理器响应中断的速度非常快，只需要几个机器周期，因此可以提高计时器计时的准确度。
[0011]作为所述选通电路的一种优选结构设计，本实用新型在所述选通电路中设置有两个开关管，两个开关管的控制极接收通路切换信号，两个开关管的开关通路分别连接在所述的负电压与RC电路之间或者连接在所述的参考电压与RC电路之间，实现对所述负电压和参考电压的选通切换。
[0012]优选的，所述开关管优选采用N沟道MOS管，两个N沟道MOS管的栅极分别接收通路切换信号，漏极分别与所述的参考电压和待检测的负电压一一对应连接，源极连接所述的RC电路。
[0013]基于上述电路结构设计，本实用新型还提供了一种采用所述电路结构设计的负电压检测装置，设置有选通电路、RC电路和计时器；所述选通电路分别与一参考电压和待检测的负电压对应连接，选择其中一路电压与所述的RC电路连通；所述RC电路根据其电容的充放电状态触发计时器，通过计时器记录所述电容的充放电时间。
[0014]与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是:本实用新型的负电压检测装置将负电压的电压值量化为时间值，利用所述时间值并借助已知的参考电压所对应的量化时间值，技术人员便可反推出所述负电压的电压值，由此不仅可以提高负电压检测的精确度，而且电路结构简单，成本低廉，功耗小，可以广泛应用到所有需要进行负电压检测的电路设计中。
[0015]结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型所提出的负电压检测装置的一种实施例的电路原理框图；
[0017]图2是本实用新型所提出的负电压检测装置的另外一种实施例的电路原理框图；
[0018]图3是图2所示电路原理框图所对应的一个具体实施例的电路原理图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细地说明。
[0020]本实施例为了简化负电压检测装置的设计，提出了一种将电压值量化为时间值的设计思想，根据时间值的不同反推出该时间值所对应的电压值。具体来说，可以首先将已知幅值Vkef的参考电压量化为时间值Tl，然后将待检测的负电压V工也量化为时间值T2，进而利用电压值与时间值的对应关系:VKEF/ Tl=-V1/ T2，即可反推出所述待检测的负电压的值Vi=-Veef*T2/T1o
[0021]为了将电压值量化为时间值，本实施例采用对电容充放电的方式设计实现。具体来讲，可以首先选择一路幅值Vkef已知的正极性的参考电压对RC电路充电，并检测出所述RC电路中电容C所需的充电时间Tl。在本实施例中，考虑到电容C上的充电电压永远不会到达VKEF，只是充电时间越长，电容C上的电压越接近VKEF。为了保证计算结果的有效性，本实施例定义当电容C上的电压达到90%*VKEF以上时，就认为电容C已充满电。为了进一步提高后续负电压％计算的准确性，本实施例优选将电容C充电到达99%*V KEF时所用的充电时间记为Tl。得到参数Vkef和Tl后，利用待检测的负电压V工对所述RC电路中的电容C进行重新充电，直到电容C充电结束。在本实施例中，为了保证电容C上的电压能够尽量地接近待检测的负电压的值V1，可以将对所述电容C充电的时间设定得尽量长些，至少应设置充电时间Tc>2RC，例如设定成2.5RC、3RC或者更长的时间，以保证电容C能够充满电。待电容C充电结束后，切断所述的负电压V1，控制所述电容C放电，并记录所述电容C的放电时间T2。所述放电时间T2即电容C从开始放电到电容C上的电荷为O时所需的时间。然后将已获得的参数VKEF、T1和T2代入公式即可计算出所述待检测的负电压的值％。由此，便实现了对负电压的检测。
[0022]基于上述负电压检测方法，本实施例提出了一种负电压检测装置，以实现对待检测的负电压的自动测量。
[0023]参见图1所示，本实施例的负电压检测装置主要设置有选通电路、RC电路、和计时器等部分。其中，所述选通电路用于在待检测的负电压V1与正极性的参考电压Vkef之间进行选通切换，其两路选通端分别与所述的负电压V1和参考电压V KEF对应连接，公共端连接RC电路，控制端用于接收通道切换信号，利用所述切换信号实现在两个通路之间的选择切换。在本实施例中，所述切换信号可以由处理器输出提供。在对待检测的负电压V1开始进行测量时，处理器输出切换信号首先控制选通电路将待检测的负电压％与RC电路连通，利用待检测的负电压％对RC电路中的电容C充电。与此同时，处理器启动计时器开始计时，当计时器计满溢出或者计时时间到达设定值Tc时，输出信号至处理器。所述处理器在接收到计时器反馈的信号后，便可判定所述电容C充电结束。为了保证电容C能够充满电，本实施例设置所述计时器计满溢出的时间大于2RC，或者设置所述设定值Tc>2RC，最好设置所述充电时间能够达到3RC或者4RC，以保证电容C上的充电电压基本等于所述的负电压％。
[0024]当处理器检测到电容C充电结束后，输出切换信号(这里的切换信号也可以直接由计时器输出提供)至选通电路，控制选通电路切换至参考电压Vkef与所述的RC电路连通，以控制所述的电容C放电。与此同时，启动计时器清零并重新开始计时，待电容C上的电荷减少为O时，电容C放电结束，处理器控制计时器停止计时，记录所述电容C的放电时间T2。
[0025]而后，处理器根据接收到的放电时间T2以及事先保存的参考电压的幅值Vkef和利用所述参考电压Vkef为所述电容C充电时所需的充电时间Tl，利用公式:V即可计算出所述负电压'的大小。为了方便检测人员查看，可以进一步设