CN102495267A - 交流电流检测电路及断电零功耗的自动断电电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交流电流检测电路及断电零功耗的自动断电电路，包括电阻R1、电阻R2、电容C1、滤波元件C2、二极管D1、二极管D2和光电管U1；二极管D1的正极端和二极管D2的负极端相互连接，连接端为端点X；二极管D1的负极端和二极管D2的正极端相互连接，连接端为端点Y；电阻R1的两端分别与端点X和端点Y相连接；还包括二极管D3或者三极管P1。断电零功耗的自动断电电路设有该交流电流检测电路，作为电流检测装置。本发明的交流电流检测电路及自动断电电路，具有能够很方便地检测电流且使得电路结构易于小型化，使得电气设备关闭后插座可与外接电源完全断开等优点。

Description

交流电流检测电路及断电零功耗的自动断电电路

技术领域

本发明涉及一种交流电流检测电路及断电零功耗的自动断电电路。

背景技术

电流检测的方式常见的有以下几类：串联电阻检测、电流互感器检测和霍耳器件检测。这几类检测都有各自的优缺点。电阻检测只适用于小电流的线路中。大电流的检测电路中，若采用电阻串联回路中检测的插入损耗大，其耗散功率达数瓦甚至数十瓦，这不仅要求电阻的体积较大，且毫欧级别的精密电阻很难找到，特别在负载电流变化范围很大的情况下串联电阻的检测方式很难照顾到检测灵敏度和耐受大电流的双重要求。在这种情况下一般都不会采用此方式；在大电流的检测电流中，常见的就是采用电流互感器检测的方式，其缺点是互感器容易产生磁饱和导致检测的失误，且体积大，难于集成。霍耳检测也常用于电流检测中，它是将电流信号转换为磁信号通过霍耳器件转换成电信号的方式进行。它对小电流检测电路存在不敏感的问题。

在日常生活中，电视、音响、机顶盒、影碟机和空调等电气设备通常有遥控功能，用户可以很方便地关机，使这些设备处于待机状态，以便于节约电能。但是，处于待机状态的电气设备会消耗电能，设备长期处于待机状态，将会造成大量的电能源的浪费。在工作中，下班后的工作人员常常将电脑关机后，并不将插头拔下或关闭插座，使得电脑主设备和显示器、打印机等附属设备处于通电的状态，这些设备都仍会消耗一定的电能，造成了大量的电力资源的浪费。

现有的具有自动断电功能的节能插座，插座切断后，插座本身的内部电路仍处于通电状态，这样也会造成一单元电力资源的浪费，并不能将插座和电气设备一起断电，会造成电力资源的浪费。申请号为CN201020172576.3的中国发明专利提供了一种电脑专用智能型节能插排，包括单片机主控电路、触发信号接收单元、参考电压电路、直流+5V电压产生电路、直流+24V电压产生电路、电流取样检测单元、可控开关器件、电脑主设备专用电源插座、外设电源插座、模式转换开关和无线发射单元等组件，可在电脑关机后自动关闭电源，但该专利和上述两个专利一样存在插座本身一直处于通电耗能的状态的缺点，而且存在结构复杂、制作成本高等缺点。

发明内容

本发明是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种交流电流检测电路及断电零功耗的自动断电电路，以能够很方便地检测电流且使得电路机构易于小型化，使得电气设备关闭后插座可与外接电源完全断开。

本发明为解决技术问题，提供了一种交流电流检测电路。

交流电流检测电路，其结构特点是，包括电阻R1、电阻R2、电容C1、滤波元件C2、二极管D1、二极管D2和光电管U1；所述二极管D1的正极端和二极管D2的负极端相互连接，连接端为端点X；所述二极管D1的负极端和二极管D2的正极端相互连接，连接端为端点Y；所述电阻R1的两端分别与端点X和端点Y相连接；所述电容C1的一端与所述端点Y相连接，所述电容C1的另一端通过所述电阻R2与所述光电管U1的连接端C相连接；所述滤波元件C2的一端与所述端点Y相连接，所述滤波元件C2的另一端与所述光电管U1的连接端D相连接；所述端点X与所述光电管U1的连接端D相连接；还包括二极管D3(如图1)或者三极管P1(如图2和图3)，所述三极管P1为NPN型或PNP型；所述二极管D3的正极端连接在所述电容C1和电阻R2之间，所述二极管D3的负极端与光电管U1的连接端D相连接；或者，所述三极管P1的基极通过电阻R3与所述端点Y相连接，所述三极管P1的集电极连接在所述电容C1和电阻R2之间，所述三极管P1的发射极与所述光电管U1的连接端D相连接。

所述滤波元件C2为电容或低通滤波器。

本发明还提供了一种设有上述交流电流检测电路的断电零功耗的自动断电电路。

设有所述的交流电流检测电路的断电零功耗的自动断电电路，其特征是，还包括自复位常开开关K、可控开关器件、主控输出端、附属设备输出端、延时单元、控制单元和供电电路；所述交流电流检测电路用于检测主控输出端的输出电流；所述自复位常开开关K与可控开关器件相并联连接，两个连接节点分别为节点A和节点B；所述节点A与外部电源输入端的第二端子相连接；所述节点B与交流电流检测电路相连接，交流电流检测电路串接在主控的输出回路中；所述交流电流检测电路还通过延时单元与控制单元相连接，控制单元与可控开关器件相连接；所述供电电路用于为检测单元、延时单元和控制单元提供工作电压；附属设备输出端的两个端子分别与节点B和外部电源输入端的第一端子相连接；所述交流电流检测电路、延时单元和控制单元均与供电电路相连接并由供电电路提供电源。

所述可控开关器件是继电器、晶闸管或固态继电器，也可以为其他种类的可由外部信号控制通断的自动控制开关。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

本发明的交流电流检测电路，采用取样电阻R1与两个或两组反向并联二极管并联然后串联到负载中作为取样的。反向并联的两个或者两组二极管起到对电阻的保护作用，大电流工作状态下，实际通过电阻的电流较小(约为0.75/R)，功耗也会较小(约为0.5/R)，该检测电路的最大检测电流由两个或两组反向并联的二极管正向导通时的允许电流决定。由于两个二极管的箝位作用，R两端的最高峰值电压应为二极管的饱和导通电压约0.75V。本电路的最大特点是：1)通过改变取样电阻的大小能够很方便的检测出负载的电流变化从而为进一步的控制提供方便；2)输出端与检测端相隔离，便于对信号进行进一步的处理，因而用于高压或特高压线路中电流的检测都很方便；3)全半导体器件，便于集成和小型化，可以将所有零件集成模块化生产，集成为四端检测器件；4)由于半导体器件的频率响应速度快，此结构电路不仅可以用于工频交流电流的检测，还可以对高频大功率输出的电路进行检测和控制；5)检测部分无需另外的直流供电电源，只需将电路串联在检测电路中即可。将该电路用于设备待机检测中将非常方便。当设备正常工作时，其工作电流较大，在电阻两端的压降也较大，此时输出端输出脉冲开关信号，如果设备处于待机(小电流状态)或关机状态，则输出端中断，无信号输出，表现为高阻抗开路状态。

用户按下主设备的遥控器关闭主设备时(或用户关闭电脑主机箱时)，主设备处于待机状态时(或电脑处于关机状态时)，主控输出端的输出电流就会降低。交流电流检测电路检测到主控输出端的输出电流很低时，在延时单元的配合下，经过一定的延时向控制单元发送一个信号，控制单元接收到控制单元发送的信号时，就会释放或关闭可控开关器件，切断其后的所有供电。由于可控开关器件和自复位常开开关K均与外部电源输入端直接相连，因而本发明的断电电路、主设备和附属设备都会断电，从而实现自动断电电路和电气设备的完全断电，实现零功耗的目的。本发明的自动断电电路，具有可使得电气设备关闭后插座可与外接电源完全断开、实现电气设备和插座断电后零功耗等优点。

附图说明

图1是本发明的交流电流检测电路的第一个实施例的电路结构示意图。

图2是本发明的交流电流检测电路的第二个实施例的电路结构示意图。

图3是本发明的交流电流检测电路的第三个实施例的电路结构示意图。

图4是本发明的自动断电电路的电路结构示意图。

图1～图4中标号：1第一端子，2第二端子，3第三端子，4外部电源输入端。

以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式

参见图1～图4，交流电流检测电路，包括电阻R1、电阻R2、电容C1、滤波元件C2、二极管D1、二极管D2和光电管U1；所述二极管D1的正极端和二极管D2的负极端相互连接，连接端为端点X；所述二极管D1的负极端和二极管D2的正极端相互连接，连接端为端点Y；所述电阻R1的两端分别与端点X和端点Y相连接；所述电容C1的一端与所述端点Y相连接，所述电容C1的另一端通过所述电阻R2与所述光电管U1的连接端C相连接；所述滤波元件C2的一端与所述端点Y相连接，所述滤波元件C2的另一端与所述光电管U1的连接端D相连接；所述端点X与所述光电管U1的连接端D相连接；还包括二极管D3(如图1)或者三极管P1(如图2和图3)，所述三极管P1为NPN型或PNP型；所述二极管D3的正极端连接在所述电容C1和电阻R2之间，所述二极管D3的负极端与光电管U1的连接端D相连接；或者，所述三极管P1的基极通过电阻R3与所述端点Y相连接，所述三极管P1的集电极连接在所述电容C1和电阻R2之间，所述三极管P1的发射极与所述光电管U1的连接端D相连接。

如图1，当电流从输出out端流向输入in端流过取样电阻时，其电流一部分通过D3给C1充电，这时候光电管U1不导通；C1上的充电电压为电流在取样电阻上的压降减去D3的导通压降，C1上电压为左端正右端为负；当电流反过来流动从输入in端经过取样电阻向输出端out流动时，一部分电流流过U1的光电管对C1进行反向充电，这时候加在光电管两端的电压为UR1+UC1，光电管两端有足够的激励电流让输出端产生输出信号。为了提高电路对电流检测的灵敏度同时减少取样电阻的阻值，D3可选用导通压降较小的锗半导体类二极管，其饱和导通压降只有0.3V左右。为了更进一步减小取样电阻的阻值，增加效率，减少插入损耗，可将二极管D3换成三极管，利用三极管饱和导通压降只有0.1V左右的特点让交流电半周对电容C1的充电更充分，UR1+UC1对交流电流的变化更加敏感，从而让检测输出对输入端电流的变化更敏感快捷。采用三极管的两种接法分别见图2和图3所示。

所述滤波元件C2为电容或低通滤波器。

设有所述的交流电流检测电路的断电零功耗的自动断电电路，还包括自复位常开开关K、可控开关器件、主控输出端、附属设备输出端、延时单元、控制单元和供电电路；所述交流电流检测电路用于检测主控输出端的输出电流；所述自复位常开开关K与可控开关器件相并联连接，两个连接节点分别为节点A和节点B；所述节点A与外部电源输入端4的第二端子2相连接；所述节点B与交流电流检测电路相连接，交流电流检测电路串接在主控的输出回路中，交流电流检测电路与主控输出端的一个端子相连接，主控输出端的另一个端子与外部电源输入端的第一端子1相连接；所述交流电流检测电路还通过延时单元与控制单元相连接，控制单元与可控开关器件相连接；所述供电电路用于为检测单元、延时单元和控制单元提供工作电压；附属设备输出端的两个端子分别与节点B和外部电源输入端4的第一端子1相连接；所述交流电流检测电路、延时单元和控制单元均与供电电路相连接并由供电电路提供电源。自复位常开开关K通常处于断开的状态。开机时，按下自复位常开开关K，接通电路，可控开关器件立刻吸合或导通，此时即使常开开关复位关断，由于可控开关型器件的吸合或导通，主控设备输出端都正常供电。如果此时没有打开主设备(主设备一直处于待机或关机状态下)，其主控输出端处于低电流或无电流输出状态，串接在主输出回路中的电流检测电路在延时单元的配合下经过一定的延时，向控制单元发出释放或关闭的信号，这时可控开关器件释放或关闭，关断所有的设备供电，包括电路的本身供电。如果在按下复位开关K之后，可控开关器件延时(延时时间通过改变元件参数可变)关断之前，打开主设备，此时主设备正常工作，主输出回路输出电流较大，交流电流检测电路发出信号，停止延时单元的工作，避免向可控开关器件发出释放或关闭信号。此时，可控开关器件一直会处于吸合或导通状态，保持主控输出端和附属输出端设备的正常连续供电。延时单元只有当主控在低电流的状态下参与工作，在主控正常工作电流达到一定值时候，延时单元不工作。

当用户按下主设备的遥控器或关断主设备电源开关来关闭主设备时(或用户关闭电脑主机时)，主控输出端的输出电流就会降低。交流电流检测电路检测到主控输出端的输出电流很低，在延时单元的配合下，经过预设时间的延时后，向控制单元发送释放或关闭可控开关器件的信号，控制单元接收到关断信号时，释放可控开关器件，断开所有跟外部电源的连接。电路处于不带电状态。由于可控开关器件和自复位常开开关K均与外部电源输入端直接相连，因而本发明的断电电路、主设备和附属设备都会断电，从而实现自动断电电路和电气设备的完全断电，实现零功耗的目的。

所述可控开关器件是继电器、晶闸管或固态继电器，也可以为其他种类的可由外部信号控制通断的自动控制开关。

本电路作为断电零功耗的自动断电电路的电流电测单元原理总图如下：复位开关按下后，可控开关型器件在控制电路的作用下导通或吸合，如果主控输出端设备正常开机，则通过检测处理电路的电流足够大，U1的光电接收端呈现断续导通状态，让延时电路的延时电容通过光电接收管放电，延时电容上充电的电荷不断的通过U1光电接收端放电，延时电路无法向控制电路发送释放(或关闭)可控开关型器件的信号，可控开关型器件将一直维持导通或吸合状态。这时附属输出端设备也随主控的设备的开机状态一直保持得电工作状态。如果主控输出端设备没有正常开机或处于待机状态，这时候通过检测电路的电流较小不足以使得光电开关导通，其接收端的光电管处于高阻或断路状态，延时电容无法通过U1输出端放电，经过一定的延时后延时电路向控制电路发出关断或释放可控型开关器件的信号。这时候由于开关K为自复位开关，正常情况下处于断路状态，随着可控型开关器件的断开或关闭，整个主控输出端和附属设备输出端以及本电路的自身供电等全部切断，从而实现断电零功耗的目的。

设备待机自动断电插座中，可设置所述的自动断电电路。插座还包括主设备插接口和附属设备插接口，所述主控输出端与主设备插接口相连接，所述附属设备输出端与附属设备插接口相连接。这种插座中，主设备插接口与主机的插头相插接，附属设备插接口与附属设备插头相连接。由自动断电电路控制主设备插接口、附属设备插接口的通断电，主机设备关机后，使得整个插座的内部电路、主设备、附属设备都完全断电，实现用电设备和插座的零功耗。外部电源输入端4的第三端子3为接地端，所述第三端子3分别与主设备插接口的接地端和附属设备插接口的接地端相连接。主设备插接口和附属设备插接口接通接地端，可提高插座的使用安全性。

Claims (4)

1.交流电流检测电路，其特征是，包括电阻R1、电阻R2、电容C1、滤波元件C2、二极管D1、二极管D2和光电管U1；所述二极管D1的正极端和二极管D2的负极端相互连接，连接端为端点X；所述二极管D1的负极端和二极管D2的正极端相互连接，连接端为端点Y；所述电阻R1的两端分别与端点X和端点Y相连接；所述电容C1的一端与所述端点Y相连接，所述电容C1的另一端通过所述电阻R2与所述光电管U1的连接端C相连接；所述滤波元件C2的一端与所述端点Y相连接，所述滤波元件C2的另一端与所述光电管U1的连接端D相连接；所述端点X与所述光电管U1的连接端D相连接；

还包括二极管D3或者三极管P1，所述三极管P1为NPN型或PNP型；所述二极管D3的正极端连接在所述电容C1和电阻R2之间，所述二极管D3的负极端与光电管U1的连接端D相连接；或者，所述三极管P1的基极通过电阻R3与所述端点Y相连接，所述三极管P1的集电极连接在所述电容C1和电阻R2之间，所述三极管P1的发射极与所述光电管U1的连接端D相连接。

2.根据权利要求1所述的交流电流检测电路，其特征是，所述滤波元件C2为电容或低通滤波器。

3.设有权利要求1或2所述的交流电流检测电路的断电零功耗的自动断电电路，其特征是，还包括自复位常开开关K、可控开关器件、主控输出端、附属设备输出端、延时单元、控制单元和供电电路；所述交流电流检测电路用于检测主控输出端的输出电流；所述自复位常开开关K与可控开关器件相并联连接，两个连接节点分别为节点A和节点B；所述节点A与外部电源输入端(4)的第二端子(2)相连接；所述节点B与交流电流检测电路相连接，交流电流检测电路串接在主控的输出回路中；所述交流电流检测电路还通过延时单元与控制单元相连接，控制单元与可控开关器件相连接；所述供电电路用于为检测单元、延时单元和控制单元提供工作电压；附属设备输出端的两个端子分别与节点B和外部电源输入端(4)的第一端子(1)相连接；所述交流电流检测电路、延时单元和控制单元均与供电电路相连接并由供电电路提供电源。

4.根据权利要求3所述的断电零功耗的自动断电电路，其特征是，所述可控开关器件是继电器、晶闸管或固态继电器。

Images