采样比较电路及高压监控保护装置、功率器件的测试设备论文和设计-李伟志

全文摘要

本实用新型公开了采样比较电路，包括采样模块、比较模块、控制模块，所述采样模块包括第一采样输入端和第二采样输入端，所述第一采样输入端用于连接测试电路的第一采样点，所述第二采样输入端用于连接测试电路的第二采样点，所述采样模块的输出端连接所述比较模块的输入端，所述比较模块的输出端连接所述控制模块的输入端，所述控制模块输出控制信号用于控制测试电路。本实用新型实时监测测试电路，并在测试电路出现异常的情况下，极短时间内发现并响应，保护测试电路及产品。

主设计要求

1.采样比较电路，其特征在于，包括采样模块、比较模块、控制模块，所述采样模块包括第一采样输入端和第二采样输入端，所述第一采样输入端用于连接测试电路的第一采样点，所述第二采样输入端用于连接测试电路的第二采样点，所述采样模块的输出端连接所述比较模块的输入端，所述比较模块的输出端连接所述控制模块的输入端，所述控制模块输出控制信号用于控制测试电路。

设计方案

2.如权利要求1所述的采样比较电路，其特征在于，所述采样模块包括第一采样电阻R1、第二采样电阻R2以及稳压二极管Z1，所述第一采样电阻R1的第一连接端连接所述第一采样输入端，所述第一采样电阻R1的第二连接端连接所述比较模块的第一输入端，所述第一采样电阻R1的第二连接端还连接所述第二采样电阻R2与稳压二极管Z1的负极，所述稳压二极管Z1的正极与所述第二采样电阻另一端连接所述比较模块；所述第二采样输入端连接所述比较模块的第二输入端。

3.如权利要求2所述的采样比较电路，其特征在于，所述比较模块包括开关管T1、与非门U5、异或门U1；所述异或门U1的第一输入端连接所述第一采样电阻R1的第二连接端，所述异或门U1的第二输入端连接所述第二采样输入端，所述与非门U5的第一输入端与第二输入端连接所述异或门U1的输出端，所述与非门U5的输出端连接所述开关管T1的栅极，所述开关管T1的源极连接所述第二采样电阻R2、漏极连接所述控制模块。

4.如权利要求3所述的采样比较电路，其特征在于，所述控制模块包括继电器，所述开关管T2输出电平信号控制所述继电器的打开与闭合。

5.如权利要求4所述的采样比较电路，其特征在于，所述控制模块还包括复位按钮，所述复位按钮设于所述比较模块与所述继电器之间。

6.如权利要求4所述的采样比较电路，其特征在于，还包括报警指示模块，所述报警指示模块包括蜂鸣器与指示灯，用于提示出现异常情况。

7.如权利要求6所述的采样比较电路，其特征在于，由

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及电子技术应用领域，尤其涉及一种采样比较电路及应用该电路的高压监控保护装置。

背景技术

随着电力电子技术的发展，功率器件因其性能优势、控制方便等优点被广泛地应用于不间断电源、变频调速装置等相关产品中。当发生过流或短路的障碍时，功率器件中流过的电流远大于额定值，使得功率器件管芯温度迅速升高，最终导致烧毁。因此需要对功率器件的性能进行测试方可投入应用。

在测试的电路中，如图1所示，为现有技术中通过DS4设备对功率器件进行测试的等效电路，测试电路模拟检测功率器件的开关性能，通过将测试头作用于功率器件的管脚之上。当TR7和TR8晶体管打开正常工作时VDD对电感控制电路充电再作用到DUT上完成动态开关测试。但是，当TR7或TR8短路之后，测试设备的高压电源VDD将处于不受控状态，产生持续高压大电流输出，会将电压直接持续输出于被测试产品本身，造成产品的管脚烧伤甚至模封体炸裂、测试头发生电火花等危险状况，同时生产维护人员也存在一定的触电风险。为此需要一种电路及其监控保护装置，在测试电路出现异常的情况下，极短时间内迅速发现并响应，保护测试电路及产品。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的之一在于提供一种输入信号采样电路，实时监测测试电路并在异常情况下及时发现并响应。

本实用新型的目的之二在于提供一种高压监控保护装置，可在极短时间内发现并提示工作人员测试电路出现的异常情况。

本实用新型的目的之三在于提供一种功率器件的测试设备，实时监测设备内部的测试电路，极短时间内发现测试设备内的故障并及时处理。

本实用新型的目的之一采用如下技术方案实现：

采样比较电路，包括采样模块、比较模块、控制模块，所述采样模块包括第一采样输入端和第二采样输入端，所述第一采样输入端用于连接测试电路的第一采样点，所述第二采样输入端用于连接测试电路的第二采样点，所述采样模块的输出端连接所述比较模块的输入端，所述比较模块的输出端连接所述控制模块的输入端，所述控制模块输出控制信号用于控制测试电路。

进一步地，所述采样模块包括第一采样电阻R1、第二采样电阻R2以及稳压二极管Z1，所述第一采样电阻R1的第一连接端连接所述第一采样输入端，所述第一采样电阻R1的第二连接端连接所述比较模块的第一输入端，所述第一采样电阻R1的第二连接端还连接所述第二采样电阻R2与稳压二极管Z1的负极，所述稳压二极管Z1的正极与所述第二采样电阻另一端连接所述比较模块；所述第二采样输入端连接所述比较模块的第二输入端。

进一步地，所述比较模块包括开关管T1、与非门U5、异或门U1；所述异或门U1的第一输入端连接所述第一采样电阻R1的第二连接端，所述异或门U1 的第二输入端连接所述第二采样输入端，所述与非门U5的第一输入端与第二输入端连接所述异或门U1的输出端，所述与非门U5的输出端连接所述开关管T1 的栅极，所述开关管T1的源极连接所述第二采样电阻R2、漏极连接所述控制模块。

进一步地，所述控制模块包括继电器，所述开关管T2输出电平信号控制所述继电器的打开与闭合。

进一步地，所述控制模块还包括复位按钮，所述复位按钮设于所述比较模块与所述继电器之间。

进一步地，还包括报警指示模块，所述报警指示模块包括蜂鸣器与指示灯，用于提示出现异常情况。

进一步地，由

确定所述第一采样电阻R1与所述第二采样电阻R2的阻值。

进一步地，所述开关管T1为高电平导通、低电平截止的开关管。

本实用新型的目的之二采用如下技术方案实现：

高压监控保护装置，包括如上任一所述的采样比较电路，所述采样模块的第一采样点用于检测所述测试电路的控制信号，第二采样点用于实时检测所述测试电路的高压电源状态。

本实用新型的目的之三采用如下技术方案实现：

功率器件的测试设备，包括充电控制电路、电感控制电路以及如上所述的高压监控保护装置，所述充电控制电路的输出端连接所述高压监控保护装置的输入端，所述高压监控保护装置的输出端连接所述电感控制电路。

进一步地，还包括多个二极管并联的隔离电路，用于防止电压反向回流影响测试电路输出；所述充电控制电路通过所述隔离电路连接所述电感控制电路。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

(1)提供了一种输入信号采样比较电路，提高了测试电路在测试产品过程中的安全性，解决产品测试过程中容易出现电源不受控的现象。当测试电路发生异常情况，即供电电压不受控、持续过大或控制信号出现错误时，采样模块对测试电路的数据传送输送至比较模块，通过实时监控发现测试电路的异常情况，并在极短时间内切断测试电路的电源，避免被测产品的损坏，保障工作人员的安全。

(2)提供一种高压监控保护装置，解决现有技术中对高压测试电路出现异常情况缺少相应保护装置的问题。采样模块的第一采样点与第二采样点对测试电路进行实时采样，并通过比较模块判断确定测试电路是否出现异常情况。若发现异常情况则控制模块发出警报信息提供工作人员并切断测试电路电源。本装置反应速度快，操作简单，有效的保护测试电路中的被测器件与工作人员的人身安全。

(3)提供一种功率器件的测试设备，解决现有技术中功率器件的测试设备在测试电路出现异常情况时缺少相应保护机制的问题。通过测试设备内部的高压监控保护装置，实时监测测试电路，极短时间内发现测试设备内的故障并及时处理，有效的保护测试电路中的被测器件与工作人员的人身安全。

附图说明

图1为现有技术示意图；

图2为实用新型所提供实施例的系统框图；

图3为本实用新型所提供实施例一的采样比较电路原理图；

图4为本实用新型所提供实施例二的示意图；

图5为本实用新型所提供实施例三的示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

实施例一

如图2所示，本实用新型提供的采样比较电路，应用于对功率器件进行检测的测试设备中。如图1该测试设备包括充电控制电路、电感控制电路、第一开关晶体管TR7和第二开关晶体管TR8。其中充电控制电路通过光电耦合器在 5V信号触发后，驱动栅极驱动器控制第一开关管TR7与第二开关管TR8的栅极电压进行开关。而电感控制电路是在第一开关管TR7与第二开关管TR8开关控制后，电感充电，输出至测试产品。

如图2、3所示，为本实用新型所提供的输入信号采样比较电路，包括采样模块、比较模块、控制模块，所述采样模块包括第一采样输入端和第二采样输入端，所述第一采样输入端用于连接测试电路的第一采样点，所述第二采样输入端用于连接测试电路的第二采样点，所述采样模块的输出端连接所述比较模块的输入端，所述比较模块的输出端连接所述控制模块的输入端，所述控制模块输出控制信号用于控制测试电路。具体采样点如图5所示，A为第一采样点， B为第二采样点。B点的电压采样信号与A点的触发控制时同步伴随的，因此采样模块的采样信号基本可以保持同步。

本实用新型实施例提供的采样比较电路，通过采样模块采样测试电路的原始测试触发信号和输出至电感控制电路中的测试信号。测试电路正常情况下，第一采样输入端和第二采样输入端能同时采集到测试电路的测试信号。当只有第二采样输入端能采样到测试信号时，表明测试电路的开关晶体管发生故障，测试电路存在短路，被测试器件有被高压烧毁的风险。本实用新型提供的采样比较电路通过控制模块输出控制信号至测试电路，控制测试电路断开与被测试器件之间的电路连接，从而起到保护被测试器件不被烧毁，同时避免测试人员被高压电击。本采样比较电路正常情况下只有采样模块和比较模块在实时监控测试电路的测试信号是否正常，只有在测试电路出现故障时，控制模块才在比较模块输出的控制信号作用下，控制测试电路断开与被测试器件的连接。

本实用新型提供的采样比较电路，提高了测试电路在测试产品过程中的安全性，解决产品测试过程中容易出现电源不受控的现象。当测试电路发生异常情况，即供电电压不受控、持续过大或控制信号出现错误时，采样模块对测试电路的数据传送输送至比较模块，通过实时监控发现测试电路的异常情况，并在极短时间内切断测试电路的电源，避免被测产品的损坏，保障工作人员的安全。

具体的，所述采样模块包括第一采样电阻R1、第二采样电阻R2以及稳压二极管Z1，所述第一采样电阻R1的第一连接端连接所述第一采样输入端，所述第一采样电阻R1的第二连接端连接所述比较模块的第一输入端，所述第一采样电阻R1的第二连接端还连接所述第二采样电阻R2与稳压二极管Z1的负极，所述稳压二极管Z1的正极与所述第二采样电阻另一端连接所述比较模块；所述第二采样输入端连接所述比较模块的第二输入端。

比较模块采用逻辑比较器件，具体为异或门U1，芯片型号为74LS86N，与非门U5，型号为SN74LS00N，异或门U1的第一输入端连接第一采样点、第二输入端连接第二采样点，与非门U5的第一输入端与第二输入端连接异或门U1 的输出端，与非门U5的输出端连接开关管T1的栅极，开关管T1的源极连接第二采样电阻R2、漏极连接控制模块。

当第一采样点与第二采样点的信号电平相同时，异或门U1输出为低电平，与非门U5输出高电平，此时开关管T1导通，测试电路处于正常状态。当测试电路出现异常情况时，第一采样点与第二采样点的信号电平不同，异或门U1输出高电平，与非门U5输出低电平，此时开关管T1截止。

在本实施例中，采样点设置为两个。当需要监测的信号只有一个时，另一个采样点可以根据电路需要直接设定为0V，即低电平，或者5V，高电平。

在本电路中，采用5V直流电源电压供电。通过采样电阻将被测产品的电流信号转化为电压信号。可以根据具体的被测产品与测试电路可对采样电阻的阻值进行调整。通常，电源电压的使用范围在30V-170V，而一般采用的逻辑比较器件的有效电平为：1.5V-5V为高电平，0V-0.8V为低电平。当被检测信号的电压大于5V时，为确保30V以上的采样电压为高电平，按照

的比例，从而确定第一采样电阻R1与第二采样电阻R2的阻值。

为更好的实现对测试电路的控制，控制模块包括继电器，所述开关管T2输出电平信号控制所述继电器的打开与闭合。具体为当出现异常情况时，开关管 T1截止，经过与非门U2则输出高电平，开关管T2导通，则继电器得电导通，打开测试电路的开关，测试电路停止工作。在工作人员排出故障后，按下复位按钮，复位整个输入信号采样电路，测试电路继续工作。在不需要高成本的驱动光耦或搭建复杂的模拟电路的情况下，本实用新型就可以通过全硬件逻辑电路实现灵敏及时的保护。

本实用新型还包括报警指示模块，具体为蜂鸣器与告警灯，用于提示出现异常状态。当有异常信号输送至控制模块时，告警灯常亮，蜂鸣器发处报警声，提醒工作人员进行检查及维修。

实施例二

如图4所示，本实用新型还提供了一种高压监控保护装置，包括上述采样比较电路，采样模块的第一采样点用于检测所述测试电路的控制信号，第二采样点用于实时检测所述测试电路的高压电源状态，具体采样点如图5所示，A 为第一采样点，B为第二采样点。B点的电压采样信号与A点的触发控制时同步伴随的，因此采样模块的采样信号基本可以保持同步。

本高压监控保护装置接入检测电路，将第一采样信号与第二采样信号作对比，若是检测到异常信号，则控制模块的继电器得电，打开测试电路的开关，切断测试电路的电源输入，触发报警指示模块，通知工作人员进行检修。直至工作人员按下复位按钮，解除警报、测试电路重新工作。解决现有技术对高压测试电路出现异常情况时缺少相应的保护装置的问题。且本装置反应速度快，操作简单，能够可靠保护测试电路中的被测器件与工作人员的人身安全。

实施例三

如图5所示，本实用新型还提供一种功率器件的测试设备，包括充电控制电路、电感控制电路以及高压监控保护装置，充电控制电路的输出端连接高压监控保护装置的输入端，高压监控保护装置的输出端连接电感控制电路。

为对测试电路进一步地保护，在第二采样点与电感控制电路之间增加隔离电路，为多个二极管并联，用于防止电压反向回流影响电路输出。

本功率器件的测试设备将第一采样信号与第二采样信号作对比，若是检测到异常信号，则控制模块的继电器得电，打开测试电路的开关，切断测试电路的电源输入，触发报警指示模块，通知工作人员进行检修。直至工作人员按下复位按钮，解除警报、测试电路重新工作。解决现有技术中功率器件的测试设备在测试电路出现异常情况时缺少相应保护机制的问题。且本设备反应速度快，操作简单，能够可靠保护测试电路中的被测器件与工作人员的人身安全。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

设计图

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