近年来,电路的工作电压不断降低,但仍有一些电路的工作电压是9v、12v、15v,少数还有18v或24v。由于电压检测器大部分电压在6v以下(6v以上有少数品种),如何对这些高电压进行检测呢?seikc公司介绍了两种高电压检测电路,可以采用6v以下的电压检测器加上其它元器件组成的电路来对高于6v的电压进行检测。


两种高电压检测电路


seikc公司介绍的两种电路:分压器法及串接二极管法。

1.分压器法

如图1所示。它由ra、rb组成的分压器及开漏输出的电压检测器组成。原电压检测器的检测电压为vdet,滞后电压为vhys,则增加了分压器后其检测电压为v'det,滞后电压为vhys。v'det及vhys与ra、rb及vdet的关系为:

v'_{det}=[{(r_{a}+r_{b})}\over{r_{b}}] v_{det}
v'_{hys}=[{(r_{a}+r_{b})}\over{r_{b}}] v_{hys}

从公式中可以看出,在检测电压提高的同时,其滞后电压也相应地增加。若ra、rb的电阻值用得较大时,实际的滞后电压要比计算的值大一些。

图1中的rpu是上拉电阻,cin是消除检测电压中的噪声电压的干扰。电路特性如图2所示。

例如,ra=rb=1k ,vdet=6v,则v'det=12v(提高了一倍),v'hys也增加了一倍。

2.串接二极管法

如图3所示。若d1、d2的正向压降为vf1及vf2,则串接二极管后的检测电压值v'det为v'det=vf1+vf2+vdet

二极管的正向压降可按0.7v计算,但由于电压检测器的工作电流甚小(1 3 a),使二极管工作在特性的弯曲部分,其实际正向压降要比0.7v小。所以计算值与实际值有一定差值。

第一种方法的优点是可以根据要求的v'det来设定ra、rb。缺点是改变了滞后特性,并且在ra、rb的阻值较大时,计算的v'hys与实际v'hys有一定差值。

第二种方法缺点较多,当要求v'det较高时需串接很多二极管,而且也不容易与要求的v'det的值一致。根据上述情况,笔者采用tl431可调基准电压源及电压检测器设计了一种高电压检测电路。它可以满足高电压的检测,并且不会改变滞后电压特性。


电路工作原理


采用tl431(或用lt1431、aic431等)及电压检测器的高电压检测电路如图4所示。若可调基准电压源的输出电压(稳压值)为vz,电压检测器的检测电压为vdet,则该电路的检测电压v'det与vz及vdet的关系为
v'det=vz+vdet
vz的值由r1、r2确定,vz与r1、r2的关系为:
v_{z}=2.5v(1+{r_{1}}\over{r_{2}})
式中2.5v是tl431内部的基准电压值。

图4中的r3为限流电阻。

当要求的v'det设定后,可根据选择的电压检测器vdet来确定r1、r2及r3即可。

该电路特点:可满足35v以下的任何高电压检测设定;tl431的基准电压精度高,温度系数小,所以vz的精度高、稳定性好;没有改变原电压检测器的滞后电压特性;流过tl431的工作电流iz小,iz=0.5 1ma。 设计举例 设计一个高电压检测电路,要求v'det=12.25v。选择了电压检测器,其检测电压vdet=4.75v。这里进行电路参数的计算,并进行电路的测试。

可调输出基准电压源采用tl431c,电压检测器采用an051a4.75v(cmos输出)。电路及参数如图5所示。

1.vz的计算

vz=v'det-vdet=12.25-4.75=7.5v

2.r1、r2的计算

设r_{2}=10k ,r_{1}=({v_{z}}\over{2.5}-1) r_{2}=20k

3.r3的计算

设在tl431c工作时的iz=0.8ma,则r_{3}={12.25v-7.5v}\over{0.8ma}=5.94k
r3可取6k 或6.2k

4.vhys的计算

按4.75v电压检测器的典型vhys=0.05vdet计算。

vhys=4.75v 0.05=0.237v

按图5的电路进行测量:vdd从低到高增加,当vdd=12.43v时,电压检测器输出从l跳变为h;当vdd从大于12.43v逐渐减小时,在vdd=12.21v时,电压检测器输出从h跳变到l。将测试值与计算值列表如下作一比较,说明计算与实测的误差较小。


为提高精度,r1、r2应采用金属膜电阻，精度1%。