近年來,電路的工作電壓不斷降低,但仍有一些電路的工作電壓是9V、12V、15V,少數(shù)還有18V或24V。由于電壓檢測器大部分電壓在6V以下(6V以上有少數(shù)品種),如何對這些高電壓進行檢測呢?Seikc公司介紹了兩種高電壓檢測電路,可以采用6V以下的電壓檢測器加上其它元器件組成的電路來對高于6V的電壓進行檢測。
兩種高電壓檢測電路
Seikc公司介紹的兩種電路:分壓器法及串接二極管法。
1.分壓器法
它由RA、RB組成的分壓器及開漏輸出的電壓檢測器組成。原電壓檢測器的檢測電壓為VDET,滯后電壓為VHYS,則增加了分壓器后其檢測電壓為V'DET,滯后電壓為VHYS。V'DET及VHYS與RA、RB及VDET的關系為:
V'_{DET}=[{(R_{A}+R_{B})}over{R_{B}}] V_{DET}
V'_{HYS}=[{(R_{A}+R_{B})}over{R_{B}}] V_{HYS}
從公式中可以看出,在檢測電壓提高的同時,其滯后電壓也相應地增加。若RA、RB的電阻值用得較大時,實際的滯后電壓要比計算的值大一些。
RPU是上拉電阻,CIN是消除檢測電壓中的噪聲電壓的干擾。
例如,RA=RB=1k ,VDET=6V,則V'DET=12V(提高了一倍),V'HYS也增加了一倍。
2.串接二極管法
若D1、D2的正向壓降為Vf1及Vf2,則串接二極管后的檢測電壓值V'DET為V'DET=Vf1+Vf2+VDET
二極管的正向壓降可按0.7V計算,但由于電壓檢測器的工作電流甚小(1 3 A),使二極管工作在特性的彎曲部分,其實際正向壓降要比0.7V小。所以計算值與實際值有一定差值。
第一種方法的優(yōu)點是可以根據(jù)要求的V'DET來設定RA、RB。缺點是改變了滯后特性,并且在RA、RB的阻值較大時,計算的V'HYS與實際V'HYS有一定差值。
第二種方法缺點較多,當要求V'DET較高時需串接很多二極管,而且也不容易與要求的V'DET的值一致。根據(jù)上述情況,筆者采用TL431可調基準電壓源及電壓檢測器設計了一種高電壓檢測電路。它可以滿足高電壓的檢測,并且不會改變滯后電壓特性。
電路工作原理
采用TL431(或用LT1431、AIC431等)及電壓檢測器的高電壓檢測電路。若可調基準電壓源的輸出電壓(穩(wěn)壓值)為VZ,電壓檢測器的檢測電壓為VDET,則該電路的檢測電壓V'DET與VZ及VDET的關系為
V'DET=VZ+VDET
VZ的值由R1、R2確定,VZ與R1、R2的關系為:
V_{Z}=2.5V(1+{R_{1}}over{R_{2}})
式中2.5V是TL431內(nèi)部的基準電壓值。
當要求的V'DET設定后,可根據(jù)選擇的電壓檢測器VDET來確定R1、R2及R3即可。
該電路特點:可滿足35V以下的任何高電壓檢測設定;TL431的基準電壓精度高,溫度系數(shù)小,所以VZ的精度高、穩(wěn)定性好;沒有改變原電壓檢測器的滯后電壓特性;流過TL431的工作電流IZ小,IZ=0.5 1mA。 設計舉例 設計一個高電壓檢測電路,要求V'DET=12.25V。選擇了電壓檢測器,其檢測電壓VDET=4.75V。這里進行電路參數(shù)的計算,并進行電路的測試。
可調輸出基準電壓源采用TL431C,電壓檢測器采用AN051A4.75V(CMOS輸出)。電路及參數(shù)。
1.VZ的計算
VZ=V'DET-VDET=12.25-4.75=7.5V
2.R1、R2的計算
設R_{2}=10k ,R_{1}=({V_{Z}}over{2.5}-1) R_{2}=20k
3.R3的計算
設在TL431C工作時的IZ=0.8mA,則R_{3}={12.25V-7.5V}over{0.8mA}=5.94k R3可取6k 或6.2k
4.VHYS的計算
按4.75V電壓檢測器的典型VHYS=0.05VDET計算。
VHYS=4.75V 0.05=0.237V
按電路進行測量:VDD從低到高增加,當VDD=12.43V時,電壓檢測器輸出從L跳變?yōu)镠;當VDD從大于12.43V逐漸減小時,在VDD=12.21V時,電壓檢測器輸出從H跳變到L。將測試值與計算值列表如下作一比較,說明計算與實測的誤差較小。
為提高精度,R1、R2應采用金屬膜電阻，精度1%。 | 
