多路电源输出电压监测电路设计

多路电源输出电压监测电路设计

李童明,王诗万,黄湘婷

四川省水电投资经营集团永安电力股份有限公司 621100

摘要：近年来，随着社会建设的不断发展，根据多路输出电源的自检要求，介绍了一种适用于多路电压的检测电路。介绍了通用电压监视器芯片MC33161的内部工作原理，给出了利用该芯片实现多路输出电压监测的硬件电路设计，通过工程实际验证，该设计具有电路简单，稳定可靠的特点，对其他类似设计有一定的借鉴意义。

关键词：多路电源；电压监测；电路设计

引言

集成运放电路是模拟电子技术课程中的一个重要章节，它应用广泛，主要分线性应用和非线性应用两大类。结合生活常见现象，文章重点讨论集成电路的非线性应用，即以电压比较器为基础构架典型应用电路，设计纯净水鉴别电路、电压异常报警电路、水位控制电路和LED呼吸灯等电路，新电路兼具趣味性和互动性，能激发学生主动学习兴趣，使学生在教学过程中体验制作、调试实验电路乐趣，进而激发学生讨论电路兴趣，促进学生深入掌握电子器件应用方法。因此，新的实验教学电路不仅提高学生的学习兴趣和学习的积极性，也为后续专业学习打下基础。

1电路设计的基本思路

对于军用航空器的机载电子设备而言，其配电系统中不乏大功率的设备，比如大功率发电机，其启动和关闭、大功率负载或是突然开启和关闭，都造成电压的瞬时升高或下降，容易造成过压浪涌和欠压浪涌等瞬态电压。想要各类机载电子设备都保持在安全、可靠的运行状态当中，需要对其电路设计进行优化。对于机载电子设备而言，瞬时断电和欠压供电的情况都会给整个设备的正常运行带来不利影响，容易影响到航空器整体运行的安全性和可靠性。一般而言，为了对上述问题进行积极处理，可以采用两种模式来对电路进行设计。第一种：利用储能元器件。此种方式是在电路中增加储能元器件，对其中所储备电能进行有效利用，来对瞬时断电或欠压供电环境下的机载设备问题进行积极处理，对其正常工作状态实现有效保证；第二种：利用升压元器件。此种方式是在电路中增加升压元器件，将处在瞬时断电或欠压供电问题的电子设备电压，升压至规定好的参数值当中，以此维持设备的正常运行状态，避免出现死机、短路等问题。本文将重点放到第二种电路设计模式的介绍和分析当中，对升压元器件进行积极利用，以满足可靠性要求较高、安装尺寸和质量要求受限的机载电子设备的瞬时欠压情况，希望给我国航天器的机载电子设备发展的进步提供一定的参考。

2电路设计过程中的仿真技术应用

在电路设计过程当中，随着电子产品的不断创新与发展，对集成电路的性能方面提出了更高的要求。因此，只有不断地对电路设计进行创新和改革，才能够有效改善电路的整体性能。而在电子电路的设计时电子电路仿真技术的应用，能够对电路的设计和复杂的集成电路性能进行充分的分析，这样一来不仅便于对电路进行压缩处理，以此构成芯片级别的电路，还能够有效促进电子产品的发展，使得其性能水平和质量得到进一步的提高。同时，电子电路仿真技术的有效应用，充分完成了对电子产品的电路性能及其其他参数的设计和开发，以此得到完善的电路设计方案，也使得电路的性能得到优化。并且，在进行电路设计时，需要将芯片系统的理念充分地引入到设计过程中，实现对电路性能进行优化，使得电路的设计变得更加专业与规范。电路设计优化。针对设计的电路优化时，电子电路仿真技术起到了重要作用，并充分保证了相关电子产品的质量以及电路的稳定性。因此，仿真技术在电子产品的电路设计中应用时，可以对电子产品的温度环境进行有效模拟分析，然后结合设计的电路变化情况对其进行改造和优化，以此促进产品的质量得到全面提升。

3电路设计分析

3.1过流保护电路设计

固态继电器是组成过流保护电路设计的主要内容，本次的电路设计采用固态继电器（型号JGC-7M-2Y）来实现对过流电路的保护。对于固态继电器电路而言，它有两方面的功能和作用：一是具备开关的功能。当管脚所控制的电压处于＜0.7V的情况时，继电器所输出的电流和持续的时间会表现为大于保护电流和保护延时时间的现象，使得继电器进入到过流保护的状态，其输出也会处在关断的状态当中，对保证电路的安全性和稳定性具有重要意义。对于过流保护电路而言，其在机载电子设备中所发挥的作用也有两个方面的内容：一是在载机供电系统中可以发挥出保护的作用。电路过流现象容易给机载电子用电设备造成不良影响，使用固态继电器将其与载机做好隔离处理，能够在很大程度上减少不良影响的发生；二是能够起到维护设备安全性的作用。当机载电子设备出现过流现象时，一定要对供电电源做出及时的切断处理，最大程度地减少“过流”对用电设备所造成的损坏，提高设备的安全性和完整性，减少资源浪费问题的发生。

3.2浪涌抑制电路设计

以相关规定作为主要的依据，但机载用电设备经受欠压浪涌时，其中每两次之间的时间间隔需要保持在1min，并且需要注意到直流用电设备的欠压浪涌，其数值为8V/50ms，该情况下的机载电子设备依旧需要处在正常的工作状态当中，不可出现中断工作的现象。由此可以看出，浪涌抑制的电路设计是整个电路设计中非常重要的内容。因此，稳压模块也是实现浪涌抑制电路设计的核心内容，本次电路设计所采用的稳压模块（型号WPN-100S-N），降压功能电路和升压功能电路是构成整个模块的两个重要内容。

4电路设计的具体应用

4.1窗口比较器应用电路设计

根据窗口比较器工作原理，结合生活常见现象，设计一种电压过高或过低报警电路。其中Ui为市电经过降压、整流、滤波后的直流电压，正常情况下，Ui的电压介于两个门限电压之间，该电路输出低电平，发光二极管LED1熄灭；当市电电压超过250V时，或者市电电压低于180V时，即Ui的电压超出预设的两个门限电压，发光二极管LED1发光，表明市电电压出现异常情况。在此基础上，继续激发学生发挥想象空间，进一步思考当市电电压过高或过低后，如何设计对应保护电路，实现自动断开市电电源功能，避免因市电电压过高或过低影响家用电器设备使用寿命，甚至损坏家用电器的可能。

4.2滞回比较器应用电路设计

由于农村地区自来水供应并不稳定，导致许多村民自家屋顶自备水箱，而水箱蓄水往往都是人工控制，因此，有必要设计一种水箱水位自动控制电路，当水箱水量不足时，自动开启水阀进行补水，当水箱水量补足时，自动关闭水阀停止补水。根据上述情况，设计一种模拟水箱水位控制电路。其中模拟开关SW1和SW2代替DJLK-A6外贴液位传感器，实际使用时将该传感器贴在塑料容器外表面，当检测到有水时传感器输出高电平，否则输出低电平；水泵WP采用365直流微型隔膜泵，流量约2-3升/分钟，扬程约1-2.5米，用于模拟水箱抽水。当水箱水位达到高水位线时，两个液位传感器都输出高电平，等效于开关SW1和SW2直接+12V，集成运放U1的反相输入端接近+12V，高于同相输入端电压，集成运放输出低电平，三极管Q1和Q2截止，水泵WP停止工作；当水位下降至低水位线后，两个液位传感器都输出低电平，集成运放U1的反相输入端电压接近0V，小于同相输入端电压，集成运放输出高电平，三极管Q1和Q2导通，水泵WP开始抽水工作，并直至水位上升达到高水位线，水泵自动停止抽水。

结语

综上所述，在电路设计过程当中电子电路仿真技术的应用，使得自身价值得到充分的发挥。不仅能够取代人工检测的作业模式，还可以在检测过程中存在的安全隐患和弊端得到规避，并进一步降低了电路设计和研发的成本，从而促进仿真技术的创新以及应用得到进一步发展，并为未来产品的电路设计和开发提供技术上的支撑。

参考文献

［1］刘世军．电子设备中机内自检BIT的设计［J］．现代电子技术，2023年第12期．

［2］武器系统BIT的设计与应用［J］．舰船电子工程，2023年第12期．

［3］光耦GH3202Z在某型导弹电池电压检测中的应用［J］．微计算机信息，2023年第27卷第4期．