浪涌计数器

摘要

本发明提供一种浪涌计数器，包括双向可控硅器件、第一齐纳二极管、第二齐纳二极管、第一运算放大器和第二运算放大器，其中，所述第一齐纳二极管的第一端连接至一电源的正极，所述第一齐纳二极管的第二端接地，所述双向可控硅器件的门极连接于所述第一齐纳二极管的第二端，所述第一运算放大器的正输入端连接正偏置电源，所述第一运算放大器的负输入端连接所述第一齐纳二极管的第二端，所述第二运算放大器的正输入端接地，所述第二运算放大器的负输入端连接所述第一齐纳二极管的第二端。本发明使得电子设备在环境运行中，除了具有浪涌保护功能，还有统计浪涌发生次数功能，为电子设备的运行维护提供必要参考。

权利要求

1.一种浪涌计数器，其特征在于，其包括双向可控硅器件、第一齐纳二极管、第二齐纳二极管、第一运算放大器和第二运算放大器，其中，所述第一齐纳二极管的第一端连接至一电源的正极，所述第一齐纳二极管的第二端通过第二齐纳二极管接地，所述双向可控硅器件的门极连接于所述第一齐纳二极管的第二端，所述双向可控硅器件的第一主电极连接至所述电源的正极，所述双向可控硅器件的第二主电极接地，所述第一运算放大器的正输入端连接正偏置电源，所述第二运算放大器的正输入端连接负偏置电源，所述第一运算放大器的负输入端连接所述第一齐纳二极管的第二端，所述第二运算放大器的正输入端接地，所述第二运算放大器的负输入端连接所述第一齐纳二极管的第二端。

2.如权利要求1所述的浪涌计数器，其特征在于，所述浪涌计数器还包括第三齐纳二极管和第四齐纳二极管，其中所述第三齐纳二极管连接于所述第一运算放大器的负输入端与接地之间，所述第四齐纳二极管连接于所述第二运算放大器的负输入端与接地之间。

3.如权利要求1所述的浪涌计数器，其特征在于，所述浪涌计数器还包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的正极连接于所述第一齐纳二极管的第二端，所述第一二极管的负极连接于所述第一运算放大器的负输入端；所述第二二极管的正极连接于所述第二运算放大器的负输入端，所述第二二极管的负极连接于所述第一齐纳二极管的第二端。

4.如权利要求1所述的浪涌计数器，其特征在于，所述浪涌计数器还包括第三二极管和第四二极管，所述第三二极管的正极连接至所述第一运算放大器的正输入端，所述第三二极管的负极接地；第四二极管的正极接地，负极接第二运算放大器的正输入端和负偏置电源。

5.如权利要求1‑4中任意一项所述的浪涌计数器，其特征在于，所述浪涌计数器还包括串联的第一电阻和第二电阻，所述第一齐纳二极管的第二端通过串联的所述第一电阻和所述第二电阻连接至所述第二齐纳二极管。

6.如权利要求1‑4中任意一项所述的浪涌计数器，其特征在于，所述浪涌计数器还包括连接于所述第一齐纳二极管的第二端与所述第一运算放大器的负输入端之间的第三电阻和连接于所述第一齐纳二极管的第二端与所述第二运算放大器的负输入端之间的第四电阻。

7.如权利要求1‑4中任意一项所述的浪涌计数器，其特征在于，所述浪涌计数器还包括连接于所述第一运算放大器的正输入端与正偏置电源之间的第五电阻和连接于所述第二运算放大器的正输入端与负偏置电源之间的第六电阻。

8.如权利要求1‑4中任意一项所述的浪涌计数器，其特征在于，所述第一齐纳二极管和所述第二齐纳二极管均为双向齐纳二极管。

9.如权利要求1‑4中任意一项所述的浪涌计数器，其特征在于，所述浪涌计数器还包括连接于所述第一运算放大器的负输入端与接地之间的第七电阻和连接于所述第二运算放大器的负输入端与负偏置电源之间的第八电阻。

说明书

浪涌计数器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种浪涌计数器，特别涉及一种能快速泄放浪涌的浪涌计数器。

背景技术

[0002] 浪涌(electrical surge)，顾名思义就是瞬间出现超出稳定值的峰值，它包括浪涌电压和浪涌电流。浪涌也叫突波，顾名思义就是超出正常工作电压的瞬间过电压。本质上讲，浪涌是发生在仅仅几百万分之一秒时间内的一种剧烈脉冲。为了避免浪涌对电气元件造成的损坏，在一些电子设备中往往需要设置浪涌保护器。

[0003] 然而，浪涌的形成原因多种多样，不同的成因、环境下形成的浪涌特征也各异，为了更好的保护电路免于浪涌的影响，需要对浪涌的发生情况进行监测，才能选择适合的浪涌保护器对电路实施浪涌保护。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中浪涌发生的情况不能得到精确统计的缺陷，提供一种具有浪涌保护功能的浪涌计数器。

[0005] 本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

[0006] 一种浪涌计数器，其特点在于，其包括双向可控硅器件、第一齐纳二极管、第二齐纳二极管、第一运算放大器和第二运算放大器，其中，

[0007] 所述第一齐纳二极管的第一端连接至一电源的正极，所述第一齐纳二极管的第二端通过第二齐纳二极管接地，所述双向可控硅器件的门极连接于所述第一齐纳二极管的第二端，所述双向可控硅器件的第一主电极连接至所述电源的正极，所述双向可控硅器件的第二主电极接地，

[0008] 所述第一运算放大器的正输入端连接正偏置电源，所述第二运算放大器的正输入端连接负偏置电源，所述第一运算放大器的正输入端连接正偏置电源，所述第一运算放大器的负输入端连接所述第一齐纳二极管的第二端，所述第二运算放大器的负输入端连接所述第一齐纳二极管的第二端。

[0009] 优选地，所述浪涌计数器还包括第三齐纳二极管和第四齐纳二极管，用于保护后端的运算放大器，其中所述第三齐纳二极管连接于所述第一运算放大器的负输入端与接地之间，所述第四齐纳二极管连接于所述第二运算放大器的负输入端与接地之间。

[0010] 优选地，所述浪涌计数器还包括第一二极管和第二二极管，用于隔离正负浪涌检测发生电压路径，所述第一二极管的正极连接于所述第一齐纳二极管的第二端，所述第一二极管的负极连接于所述第一运算放大器的负输入端；所述第二二极管的正极连接于所述第二运算放大器的负输入端，所述第二二极管的负极连接于所述第一齐纳二极管的第二端。

[0011] 优选地，所述浪涌计数器还包括第三二极管和第四二极管，用于为运算放大器参考电位提供稳定电压，所述第三二极管的正极连接至所述第一运算放大器的正输入端，所述第三二极管的负极接地；第四二极管的正极接地，负极接第二运算放大器的正输入端或者负偏置电源。

[0012] 优选地，所述浪涌计数器还包括串联的第一电阻和第二电阻，所述第一齐纳二极管的第二端通过串联的所述第一电阻和所述第二电阻连接至所述第二齐纳二极管。优选地，所述浪涌计数器还包括连接于所述第一齐纳二极管的第二端与所述第一运算放大器的负输入端之间的第三电阻和连接于所述第一齐纳二极管的第二端与所述第二运算放大器的负输入端之间的第四电阻。

[0013] 优选地，所述浪涌计数器还包括连接于所述第一运算放大器的正输入端与正偏置电源之间的第五电阻和连接于所述第二运算放大器的正输入端与负偏置电源之间的第六电阻。优选地，所述第一齐纳二极管和所述第二齐纳二极管均为双向齐纳二极管。

[0014] 优选地，所述浪涌计数器还包括连接于所述第一运算放大器的负输入端与接地之间的第七电阻和连接于所述第二运算放大器的负输入端与负偏置电源之间的第八电阻。

[0015] 在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

[0016] 本发明的积极进步效果在于：使得电子设备在复杂环境运行中，除了具有浪涌保护功能，还有统计浪涌发生次数功能，为电子设备的运行维护提供必要参考。通过精确统计浪涌发生的频率，可以为后续的产品设计提供定量分析数据，在最高性价比下提高产品的可靠性。

附图说明

[0017] 图1为本发明一实施例的浪涌计数器的电路原理图。

[0018] 附图标记说明

[0019] T1双向可控硅器件

[0020] D1、D11第一齐纳二极管、第二齐纳二极管

[0021] D2、D4第三齐纳二极管、第四齐纳二极管

[0022] D6、D7第一二极管、第二二极管

[0023] D3、D5第三二极管、第四二极管

[0024] R1、R2第一电阻、第二电阻

[0025] R3、R6第三电阻、第四电阻

[0026] R4、R5第五电阻、第六电阻

[0027] R7、R8第七电阻、第八电阻

[0028] U1、U2第一运算放大器、第二运算放大器

具体实施方式

[0029] 下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

[0030] 参考图1，本发明所述的浪涌计数器，包括双向可控硅器件T1、第一齐纳二极管D1、第二齐纳二极管D11、第一运算放大器U1和第二运算放大器U2，其中，所述第一齐纳二极管D1和第二齐纳二极管D11均为双向齐纳二极管，钳位电压15V，最大功耗1W,齐纳导通电流控制在40mA以内，保护启动电压20V～22V之间。

[0031] 具体来说，所述第一齐纳二极管D1的第一端连接至一电源DC的正极(12V)，所述第一齐纳二极管的第二端通过第二齐纳二极管D11接地，所述双向可控硅器件的门极T1连接于所述第一齐纳二极管的第二端，所述双向可控硅器件的第一主电极连接至所述电源的正极，所述双向可控硅器件的第二主电极接地。本实施例中，以设备DC12V输入电源浪涌保护电路为例，12V电源输入对地采用双向齐纳二极管D1的15V钳位电压，当浪涌发生时，齐纳二极管首先齐纳击穿导通。双向可控硅器件采用门极控制，电压达到5V左右即可触发器件导通，当浪涌发生时，在第一齐纳二极管击穿后双向可控硅器件能快速响应，将浪涌能量泄放至地，实现对设备的浪涌保护。第一齐纳二极管D1和第二齐纳二极管D11配合在浪涌发生时保证后端运放能采样到合适的变化电平。

[0032] 所述第一运算放大器U1的正输入端连接正偏置电源(+3.3V～0V)，所述第二运算放大器U2的正输入端连接负偏置电源(0V～‑3.3V)，所述第一运算放大器U1的正输入端连接正偏置电源，所述第一运算放大器U1的负输入端连接所述第一齐纳二极管D1的第二端，所述第二运算放大器U2的正输入端接地，所述第二运算放大器U2的负输入端连接所述第一齐纳二极管D1的第二端。第一运算放大器U1用于输出正浪涌(+浪涌发生事件)电平跳变，第二运算放大器U2用于输出负浪涌(‑浪涌发生事件)电平跳变。

[0033] 所述浪涌计数器还包括第三齐纳二极管D2和第四齐纳二极管D4，其中所述第三齐纳二极管D2连接于所述第一运算放大器U1的负输入端与接地之间，所述第四齐纳二极管D4连接于所述第二运算放大器U2的负输入端与接地之间。第三齐纳二极管和第四齐纳二极管的钳位电压为3.3V，最大功耗0.2W,其用于保护后端的运算放大器。

[0034] 所述浪涌计数器还包括第一二极管D6和第二二极管D7，所述第一二极管D6的正极连接于所述第一齐纳二极管D1的第二端，所述第一二极管D6的负极连接于所述第一运算放大器U1的负输入端；所述第二二极管D7的正极连接于所述第二运算放大器U2的负输入端，所述第二二极管D7的负极连接于所述第一齐纳二极管D1的第二端。利用第一二极管D6和第二二极管D7的反向截止功能，隔离+/‑浪涌检测发生电压路径。

[0035] 所述浪涌计数器还包括第三二极管D3和第四二极管D5，所述第三二极管D3的正极连接至所述第一运算放大器U1的正输入端，所述第三二极管D3的负极接地；所述第四二极管D5的正极接地，负极连接至所述第二运算放大器U2的正输入端或者负偏置电源，所述第四二极管D5的负极连接负偏置电源(‑3.3V)。利用第三二极管D3和第四二极管D5的正向导通功能，为运放参考电位提供稳定的+/‑0.7V电压。

[0036] 本发明利用集成运算放大器的电压比较功能，浪涌发生时输出电平会发生跳变，通过记录电平跳变发生次数，即能实现浪涌发生的计数功能。

[0037] 具体来说，运放采用反相电压比较设计，+/‑浪涌电压检测电路分别采用两路运放器件对称设计，浪涌发生取样电压用二极管的反向截止特性区分+/‑浪涌检测电压，两路运放参考电位采用+0.7V和‑0.7V，运放偏置电源分别为+3.3V～0V和0V～‑3.3V。

[0038] 1)正常状态+浪涌检测电路部分的运放输出恒为+高电平(+3.3V)，当+浪涌发生时，‑端会有电平的变化出现，达到0.7V时运放输出电平从+3.3V跳变为0电平。

[0039] 2)正常状态‑浪涌检测电路部分的运放输出恒为‑高电平(‑3.3V)，当‑浪涌发生时，‑端会有电平的变化出现，达到‑0.7V时运放输出电平从‑3.3V跳变为0电平。

[0040] 所述浪涌计数器还包括串联的第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一齐纳二极管D1的第二端通过所述第一电阻R1和所述第二电阻R2和第二齐纳二极管D11接地。在本实施例中，第一电阻和第二电阻为限流分压电阻，其中R1阻值150ohm，R2阻值也为150ohm。

[0041] 所述浪涌计数器还包括连接于所述第一齐纳二极管D1的第二端与所述第一运算放大器U1的负输入端之间的第三电阻R3和连接于所述第一齐纳二极管D1的第二端与所述第二运算放大器U2的负输入端之间的第四电阻R6。在本实施例中，第三电阻R3和第四电阻R6为限流电阻，阻值均为1Kohm。

[0042] 所述浪涌计数器还包括连接于所述第一运算放大器U1的正输入端与正偏置电源之间的第五电阻R4和连接于所述第二运算放大器U2的正输入端与负偏置电源之间的第六电阻R5。在本实施例中，第五电阻R4和第六电阻R5均为限流电阻，阻值均为4.7K ohm。

[0043] 另外，所述浪涌计数器还包括连接于所述第一运算放大器的负输入端与接地之间的第七电阻R7和连接于所述第二运算放大器的负输入端与负偏置电源之间的第八电阻R8，两者皆为下拉电阻，其中R7(10K ohm)到地，下拉运放负端电位到地；R8(10K ohm)到‑3.3V，下拉运放负端电位到‑3.3V。

[0044] 虽然目前的电子设备都要求符合一定标准的雷击浪涌保护功能，但仅在浪涌发生时提供对设备的一定保护。然而设备实际运行环境复杂，雷击浪涌发生大多和季节、气候等实际环境相关，设备运行过程中，当浪涌频繁发生时，会出现一定概率的设备损坏。通过采用本发明的浪涌计数器，设定计数阀值，可以示警采取措施，提供失效预警，对设备提供有效保护。

[0045] 虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。