CN101246198A - 一种电网掉电检测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电网掉电检测电路，包括输入端响应交流电的交流电检测电路和控制电路，所述交流电检测电路用于产生出周期与交流电周期相关的脉冲信号，所述控制电路检测交流电检测电路输出的脉冲信号，用于根据设定时间内的脉冲信号的数量或相邻脉冲信号的间隔时间输出第一控制信号或第二控制信号。本发明利用市电是周期性交流电这一特点，通过少数电子元器件，简单的电路和MCU智能判断，实现AC掉电后极短的时间内产生一个控制信号，控制其它要控制的电路，它具有电路简单，响应速度快的特点，有助于不间断供电电子设备或与AC掉电控制设备性能的提升。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种电网掉电检测电路，用于检测市电是否掉电，以便在市电掉电时及时控制备用电源工作或其它电路进行相应动作。
【背景技术】
当今世界，是数字、电子信息爆炸的时代，随着程控交换机，智能监控系统，长期无人职守工作系统等的广泛运用，加大了不间断电源的需求，增加了电源管理系统的需求，在电源管理系统中AC市电掉电检测性能的好坏，直接影响不间断电源性能的好坏，目前，市场上常见的不间断电源的电源管理系统中市电检测，大多是对市电先降压后整流滤波，产生一稳定直流电压作为检测信号，其缺点是这种检测信号因电路中有储能电路的存在而使其响应速度慢，电路成本高。
【发明内容】
本发明的主要目的是为了解决上述市电检测中的响应速度慢、电路成本高问题，提出一种电网掉电检测电路，不需要储能电路，通过少数电子元器件和简单的电路，实现了市电掉电检测，提高了电路响应速度，且电路成本低。
为实现上述目的，本发明提供一种电网掉电检测电路，包括：输入端响应交流电的交流电检测电路和控制电路，所述交流电检测电路用于产生出周期与交流电周期T具有一定函数关系的脉冲信号，所述控制电路检测交流电检测电路输出的脉冲信号，用于根据设定时间内的脉冲信号的数量或相邻脉冲信号的间隔时间输出第一控制信号或第二控制信号。
所述交流电检测电路的一种优选实施方式是包括输入端响应交流电的整流电路和脉冲电路，所述脉冲电路响应整流电路的输出信号，产生与整流电路的输出波形周期相同的脉冲信号。
所述脉冲电路优选为光藕，所述光藕的二极管侧响应整流电路的输出信号，光敏三极管侧分别耦合到控制电路和直流电源。
本发明的进一步改进是：还包括用于对整流电路的输出波形进行平顶化调整的调整电路，所述调整电路连接在整流电路和脉冲电路之间。
所述调整电路优选为稳压二极管，所述稳压二极管的阴极连接整流电路的正输出端，阳极耦合到脉冲电路的一输入端，所述脉冲电路的另一输入端耦合到整流电路的负输出端。
所述整流电路优选为全波整流电路，所述控制电路用于检测0.5T时间内的脉冲信号的数量，并在0.5T时间内的检测到两个脉冲信号的数量大于或等于2时输出表示电网未掉电的第一控制信号，在0.5T时间内的检测到的脉冲信号的数量小于2时输出表示电网掉电的第二控制信号。
本发明的有益效果：本发明通过产生出周期和交流电周期成一定函数关系的脉冲信号，并将该脉冲信号作为控制电路输出控制信号的触发信号，实现了电网掉电检测。与现有的电网掉电检测方案相比，本发明的检测电路中不需要滤波电路，所以也可以不需要储能元件，所以不存在延时，因此它检测到的脉冲信号与市电同步，市电一上电，脉冲信号马上出现，市电掉电，脉冲信号立刻消失，无延时；在控制电路智能判定时，控制电路检测到两次中断信号的时间为0.5T，若在这段时间内，能够连续两次检测到中断信号，控制输出口输出第一控制信号给其它电路，若在这段时间内检测不到两次中断信号，则输出第二控制信号给其它电路，所以，在市电掉电时，控制电路可在0.5T时间让控制输出口输出第二控制信号，即该掉电检测电路的最快响应时间为0.5T，即0.5*0.02＝0.01秒，与现有技术(现有技术中的响应速度与检测电路中的储能器件有关，采用现有技术的一种检测电路中的响应速度约为0.2秒)相比提高了响应速度，有助于不间断供电电子设备或与AC掉电控制设备性能的提升，并且电路简单，减低了电路成本。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1是本发明一种实施方式的电路图；
图2是本发明一种实施方式的波形图；
图3是本发明中整流电路的一种实施方式的电路图。
【具体实施方式】
本发明利用市电是周期性交流电这一特点，通过交流电检测电路产生周期和交流电周期具有一定函数关系的脉冲信号，例如脉冲信号的周期等于交流电周期的一半或脉冲信号的周期等于交流电周期，并将该脉冲信号作为控制电路的外部中断触发信号，使控制电路的输出电平翻转，从而控制其它要控制的电路进行相应动作。
作为本发明一个实施方式的电路如图1所示，包括交流电检测电路1和控制电路2。交流电检测电路1包括整流电路D1、调整电路和脉冲电路。调整电路为稳压管D2，脉冲电路为光藕U1，控制电路包括微控制器(简称MCU)U2及其外围电路，整流电路D1优选是全波整流，可通过二极管实现全波整流，优选整流电路是桥式整流电路，如图3所示，该整流电路中不含有储能元件，包括四个二极管，如果不考虑二极管的寄生电容的话，对交流信号基本没有延时。整流电路D1的输入端接入交流电，输出正端通过串接的电阻R1连接稳压管D2的阴极，稳压管D2的阳极连接光藕U1的发光二极管侧的阳极，发光二极管侧的阴极连接整流电路的输出负端，光藕U1的三极管侧的两个管脚分别连接微控制器U2的管脚。
波形如图2中所示，交流电的周期为T，经整流电路D1整形后成为直流电，周期为0.5T，当直流电的电压大于稳压管D2的箝位电压时，稳压管D2导通，将电压箝位在一定电压，并使光藕U1导通，输出一个脉冲信号，周期也是0.5T。因稳压管D2已经对电压进行了平顶化的调整，即使电压波形的上端是具有一定相对恒定电压值的波形，所以光藕U1导通后输出的是一个上端具有一定相对恒定电压值的脉冲信号。该脉冲信号输入到MCU U2的P15脚，MCU U2把该脉冲信号作为外部中断触发信号，通过P15脚进行判断。当市电存在，外部中断信号存在时，MCU通过另一I/O口输出一高电平信号；当市电不存在，外部中断信号没有时，MCU输出一低电平信号。在市电掉电时，触发信号因市电不存在而立即消失。MCU在0.5T时间内输出低电平信号，从而达到快速检测AC掉电的目的。MCU检测到两次中断信号的时间为0.5T，T为交流电的周期，MCU检测掉电的一种方法是：在0.5T的时间内，如果能够连续两次检测到中断信号，则控制输出口输出高电平，若在0.5T时间内检测到中断信号的次数小于两次，则MCU输出低电平。MCU检测掉电的另一种方法是：检测相邻两个中断信号的间隔时间，然后判断该间隔时间是否等于0.5T，如果等于，则控制输出口输出高电平，如果大于0.5T，则MCU输出低电平。所以，在市电掉电时，MCU可在0.5T时间让控制输出口输出低电平，即该掉电检测电路的最快响应时间为0.5T。但为了防止掉电的误判，可增加掉电判断的时间或脉冲次数，这个因情况、电路需求决定。
当整流电路为半波整流时，掉电检测电路的响应速度下降，因MCU检测到两次中断信号的时间为T，如果在T时间段内MCU能够连续两次检测到中断信号，则控制输出口输出高电平，若在T时间内检测到中断信号的次数小于两次，则MCU输出低电平。
上述实施方式中，还可以使光藕直接连接到整流电路的输出端，这样的缺点是光藕给出的脉冲信号可能会是一个带有尖刺的脉冲信号，容易使MCU误判。
上述实施方式中，稳压管和光藕还可以根据本领域技术人员的常识用其它器件替代。
在具体实施方式中，为了节省电源，光藕的电源采用的是提供给MCU的5V电压，通过设定电阻R3的阻值，可使光耦输出的脉冲信号的幅值为MCU的电源电压Vo，使脉冲信号符合MCU的电压幅值要求。
MCU的外围电路如图1所示，包括四个电阻R2、R3、R4、R5和一个电容C1，和OUT端子连接的电阻R3是为了保护MCU的。如果外接的电路发生故障，不至于烧坏MCU。电阻R4和电容C1是起到MCU自复位作用。MCU在上电或是掉电的情况下，会自动复位。
综上所述，本发明公开了一种新型电网掉电检测电路，利用市电是周期性交流电这一特点。通过简单的电路和MCU智能检测，能够准确、迅速的判定电网掉电，从而极大的提升、改善程控交换机，智能监控系统、长期无人职守工作系统等性能。
Claims (10)
1. 一种电网掉电检测电路，其特征在于：包括输入端响应交流电的交流电检测电路和控制电路，所述交流电检测电路用于产生出周期与交流电周期具有函数关系的脉冲信号，所述控制电路检测交流电检测电路输出的脉冲信号，用于根据设定时间内的脉冲信号的数量或相邻脉冲信号的间隔时间输出第一控制信号或第二控制信号。
2. 如权利要求1所述的电网掉电检测电路，其特征在于：所述交流电检测电路包括输入端响应交流电的整流电路和脉冲电路，所述脉冲电路响应整流电路的输出信号，产生与整流电路的输出波形周期相同的脉冲信号。
3. 如权利要求2所述的电网掉电检测电路，其特征在于：所述脉冲电路为光藕，所述光藕的二极管侧响应整流电路的输出信号，光敏三极管侧分别耦合到控制电路和直流电源。
4. 如权利要求2或3所述的电网掉电检测电路，其特征在于：还包括用于对整流电路的输出波形进行平顶化调整的调整电路，所述调整电路连接在整流电路和脉冲电路之间。
5. 如权利要求4所述的电网掉电检测电路，其特征在于：所述调整电路为稳压二极管，所述稳压二极管的阴极连接整流电路的正输出端，阳极耦合到脉冲电路的一输入端，所述脉冲电路的另一输入端耦合到整流电路的负输出端。
6. 如权利要求5所述的电网掉电检测电路，其特征在于：所述整流电路为全波整流电路，所述控制电路用于检测0.5T时间内的脉冲信号的数量，并在0.5T时间内检测到两个脉冲信号时输出表示电网未掉电的第一控制信号，在0.5T时间内检测到的脉冲信号的数量小于2时输出表示电网掉电的第二控制信号，所述T为交流电的周期。
7. 如权利要求2或3所述的电网掉电检测电路，其特征在于：所述整流电路为全波整流电路，所述控制电路用于检测0.5T时间内的脉冲信号的数量，并在0.5T时间内检测到两个脉冲信号时输出表示电网未掉电的第一控制信号，在0.5T时间内检测到的脉冲信号的数量小于2时输出表示电网掉电的第二控制信号，所述T为交流电的周期。
8. 如权利要求6所述的电网掉电检测电路，其特征在于：所述整流电路为桥式整流电路。
9. 如权利要求7所述的电网掉电检测电路，其特征在于：所述整流电路为桥式整流电路。
10. 如权利要求5所述的电网掉电检测电路，其特征在于：所述控制电路包括微控制器及其外围电路。
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