CN102707121A - 一种电压浪涌检测电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电压浪涌检测电路，包括整流电路、浪涌检测电路、过零检测电路，浪涌检测电路的输入端与过零检测电路的输入端分别和整流电路连接，浪涌检测电路的输出端和过零检测电路的输出端连接，整流电路将交流市电转换为直流市电。本发明通过浪涌检测电路检测市电交流电压信号，如果市电交流电压信号存在浪涌现象，该电路起作用，则输出浪涌信号为高电平信号，该信号触发后续的浪涌保护电路工作，保护相关功率元器件不受损坏。如果市电交流信号无浪涌现象发生，则输出浪涌信号为低电平。本发明能准确检测电路中的浪涌现象，故能有效保护电路系统中的半导体功率元件。

Description

一种电压浪涌检测电路
技术领域
本发明涉及电路系统保护的技术领域，特别是涉及一种电压浪涌检测电路，适用于对电压突变敏感的需要进行电压浪涌检测并保护的电路系统，如电磁加热系统，变频控制电路系统等。
背景技术
电磁加热电路或者变频控制电路系统中一般电路设计输出功率较高，电流比较大，对用于功率转换的半导体功率元件，需要进行保护，其中对于电路中产生的瞬态电压浪涌突变更需要特别保护，避免功率转换半导体损坏。在实际电路中不但有正向浪涌，而且还存在大量的负向电压跌落，研究发现，除了正向浪涌对电路中的半导体功率元件有损害作用外，负向的电压跌落浪涌也存在损坏功率元件的缺陷，而现有技术中还没有一种能够很好的同时针对正向浪涌和负向跌落浪涌的双向电压浪涌检测电路，因此不能有效地保护电路系统中的半导体功率元件。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供一种能够同时检测正向浪涌和负向跌落浪涌的电压浪涌检测电路,该电压浪涌检测电路能够有效保护电路系统中的半导体功率元件。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：本发明提供一种电压浪涌检测电路，包括将交流市电转换为直流市电的整流电路；以及
浪涌检测电路，用于检测经整流电路整流后市电电压的脉冲浪涌；以及
过零检测电路，用于检测市电过零点；
所述浪涌检测电路的输入端与过零检测电路的输入端分别和整流电路连接，浪涌检测电路的输出端和过零检测电路的输出端连接。
上述方案中，所述浪涌检测电路包括：
正向浪涌检测电路，用于检测经整流电路整流后的市电电压中正向脉冲浪涌；以及
负向浪涌检测电路，用于检测经整流电路整流后的市电电压中的负向电压跌落浪涌；
所述正向浪涌检测电路和负向浪涌检测电路通过二极管D3连接。
进一步的，所述正向浪涌检测电路连接二极管D3的负极，负向浪涌检测电路连接二极管D3的正极。
具体的，所述正向浪涌检测电路包括电阻R1、R2、R3、R4和R5，电容C1和C2以及三极管Q1和Q2；所述电阻R2与电容C1并联后一端通过电阻R1与整流电路连接，另一端分别与电阻R3和R4连接，电阻R4与电容C2并联后接地；电阻R3的另一端与三极管Q1的B极连接，三极管Q1的C极通过电阻R5与电源VCC连接，三极管Q1的E极接地；三极管Q2的B级与三极管Q1的C极连接，三极管的Q2的C极接地，三极管Q2的E极连接二极管D3的负极。
具体的，所述负向浪涌检测电路包括二极管D1、D2，电阻R6、R7、R8、R9、R10，电容C3及比较器U1；电阻R6一端与整流电路连接，另一端分别与二极管D1和D2的正极连接；二极管D1的负极与电阻R7连接；电阻R7另一端分别连接电阻R9和比较器U1的正输入端；电阻R9与电容C3并联后接地；二极管D2的负极与电阻R8连接；电阻R8的另一端分别与电阻R10、二极管D3的正极和比较器U1的负输入端连接；R10一端与R8、二极管D3的正极以及比较器U1负输入端连接，另一端接地；比较器U1的输出端与过零检测电路连接。
具体的，所述过零检测电路包括电阻R11、R12、R13、R14 、R15和比较器U2；所述比较器U2的正输入端通过电阻R12与整流电路连接，比较器U2的负输入端通过电阻R15与电源VCC连接；电阻R13的一端分别与R15和比较器U2的负输入端连接，另一端接地；电阻R14的一端分别连接电阻R12和比较器U2的正输入端，另一端接地；比较器U2的输出端通过电阻R11与电源VCC连接，且与浪涌检测电路的比较器U1的输出端连接。
上述方案中，所述整流电路为桥式整流电路。
与现有技术相比，本发明相对于现有技术的有益效果是：
1、本发明采用双向浪涌检测电路，能及时准确检测电路中的浪涌现象，输出有效浪涌检测信号，使后续保护电路能及时做出动作，故能有效保护电路系统中的半导体功率元件不受浪涌损坏。
2、本发明采用过零检测电路，对于发生在市电过零位置，不会对电路系统产生损坏的浪涌信号自动屏蔽，避免了浪涌检测电路在市电过零时错误地检测到浪涌信号，产生误保护。
3、本发明能有效提高电压浪涌检测的灵敏度，能准确检测对于半导体功率器件危害最大的浪涌现象，输出可靠高电平信号，为后续保护电路启动提供依据，防止损坏电路系统。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的电路框图；
图2为本发明的电路原理图；
图3.1至图3.5本发明电路电压正常状态下的波形示意图；
图4.1至图4.5为本发明正向浪涌现象状态下的波形示意图；
图5.1至图5.4为本发明负向浪涌现象状态下的波形示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例的电压浪涌检测电路，包括整流电路1、浪涌检测电路2、过零检测电路3，其中整流电路1为桥式整流电路，负责将交流市电转换为直流市电，浪涌检测电路2用于检测经整流电路1整流后市电电压的脉冲浪涌，过零检测电路3用于检测市电过零点。浪涌检测电路2的输入端与过零检测电路3的输入端分别和整流电路1连接，浪涌检测电路2的输出端和过零检测电路3的输出端连接。
如图2所示，浪涌检测电路2包括正向浪涌检测电路21和负向浪涌检测电路22，正向浪涌检测电路21和负向浪涌检测电路22通过二极管D3连接，即浪涌检测电路21连接二极管D3的负极，负向浪涌检测电路22连接二极管D3的正极，将正向浪涌检测信号连接到负向浪涌检测电路中比较器U1的负向输入端，从而使检测到的正向浪涌信号作用到负向浪涌检测电路22中，最终输出浪涌信号4。
具体的电路是：正向浪涌检测电路21包括电阻R1、R2、R3、R4和R5，电容C1和C2以及三极管Q1和Q2；所述电阻R2与电容C1并联后一端通过电阻R1与整流电路1连接，另一端分别与电阻R3和R4连接，电阻R4与电容C2并联后接地；电阻R3的另一端与三极管Q1的B极连接，三极管Q1的C极通过电阻R5与电源VCC连接，三极管Q1的E极接地；三极管Q2的B级与三极管Q1的C极连接，三极管的Q2的C极接地，三极管Q2的E极连接二极管D3的负极。
负向浪涌检测电路22包括二极管D1、D2，电阻R6、R7、R8、R9、R10，电容C3及比较器U1；电阻R6一端与整流电路1连接，另一端分别与二极管D1和D2的正极连接；二极管D1的负极与电阻R7连接；电阻R7另一端分别连接电阻R9和比较器U1的正输入端；电阻R9与电容C3并联后接地；二极管D2的负极与电阻R8连接；电阻R8的另一端分别与电阻R10、二极管D3的正极和比较器U1的负输入端连接；R10一端与R8、二极管D3的正极以及比较器U1负输入端连接，另一端接地。
过零检测电路3包括电阻R11、R12、R13、R14 、R15和比较器U2；所述比较器U2的正输入端通过电阻R12与整流电路1连接，比较器U2的负输入端通过电阻R15与电源VCC连接；电阻R13的一端分别与R15和比较器U2的负输入端连接，另一端接地；电阻R14的一端分别连接电阻R12和比较器U2的正输入端，另一端接地；比较器U2的输出端通过电阻R11与电源VCC连接，同时与浪涌检测电路22的比较器U1的输出端连接。
过零检测电路3的比较器U2输出信号与负向浪涌检测电路22的比较器U1输出信号连接，从而消除由于市电过零，浪涌检测电路22检测到错误信号。
本发明的工作原理是，通过浪涌检测电路检测市电交流电压信号，如果市电交流电压信号存在浪涌现象，该电路起作用，则输出有效高电平浪涌信号，该信号触发后续的浪涌保护电路工作，保护相关功率元器件不受损坏。如果市电交流信号无浪涌现象发生，则输出低电平浪涌信号。
如图3.1至图3.5所示，为正常电压情况下，本发明浪涌检测电路各个部分的输出波形图。如图3.1所示为正常交流市电电压信号，该电压输入到整流电路1后输出整流后的电压波形如图3.2所示,再输入到正向浪涌检测电路21中，正向浪涌检测电路21电路中C点电压为正常高电平输出，如图3.4所示；如图3.2所示的整流后的电压波形输入到负向浪涌检测电路22中，负向浪涌检测电路22电路中A点和B点的波形正常，如图3.3所示。此时，浪涌检测电路2检测到输入的交流市电电压信号正常，不会输出浪涌检测信号，所以输出的浪涌信号4为低电平信号，如图3.5所示。
如图4.1至图4.5所示，为交流市电电压出现正向浪涌现象时，本实施例浪涌检测电路各部分的输出波形图。如图4.1所示为正向浪涌现象发生时的交流市电电压信号，该电压输入到整流电路1后输出整流后的电压波形如图4.2所示，再输入到正向浪涌检测电路21中，正向浪涌检测电路21检测到浪涌现象发生，正向浪涌检测电路21电路中C点波形如图4.3所示，此时由于C点输出低电平，三极管Q2动作，导致负向浪涌检测电路22中B点电压降低，此时负向浪涌检测电路22中A点和B点的电压信号波形如图4.4所示，负向浪涌检测电路22中的比较器U1输出高电平信号，即浪涌信号4为有效高电平信号，如图4.5所示。
如图5.1至图5.4所示，为市电交流电压出现负向浪涌现象时，本发明浪涌检测电路各部分的输出波形图。市电交流电压在负向浪涌现象发生时，正向浪涌检测电路21不起作用，负向浪涌检测电路22起作用。如图5.1所示，为负向浪涌现象发生时的市电交流电压信号，该电压输入到整流电路1后输出整流后的电压波形如图5.2所示，再输入到负向浪涌检测电路22中，负向浪涌检测电路22中A点和B点的波形如图5.3所示，A和B两点的信号进入负向浪涌检测电路22中的比较器U1，电路检测到负向浪涌现象发生，此时输出浪涌信号4为有效高电平信号，如图5.4所示。

Claims (7)

1.一种电压浪涌检测电路，包括将交流市电转换为直流市电的整流电路（1），其特征在于，还包括
浪涌检测电路（2），用于检测经整流电路（1）整流后市电电压的脉冲浪涌；以及
过零检测电路（3），用于检测市电过零点；
所述浪涌检测电路（2）的输入端与过零检测电路（3）的输入端分别和整流电路（1）连接，浪涌检测电路（2）的输出端和过零检测电路（3）的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的电压浪涌检测电路，其特征在于，所述浪涌检测电路包括
正向浪涌检测电路（21），用于检测经整流电路（1）整流后的市电电压中的正向脉冲浪涌；以及
负向浪涌检测电路（22），用于检测经整流电路（1）整流后的市电电压中的负向电压跌落浪涌；
所述正向浪涌检测电路（21）和负向浪涌检测电路（22）通过二极管D3连接。
3.根据权利要求2所述的电压浪涌检测电路，其特征在于，所述正向浪涌检测电路（21）连接二极管D3的负极，负向浪涌检测电路（22）连接二极管D3的正极。
4.根据权利要求3所述的电压浪涌检测电路，其特征在于，所述正向浪涌检测电路（21）包括电阻R1、R2、R3、R4和R5，电容C1和C2以及三极管Q1和Q2；所述电阻R2与电容C1并联后一端通过电阻R1与整流电路（1）连接，另一端分别与电阻R3和R4连接，电阻R4与电容C2并联后接地；电阻R3的另一端与三极管Q1的B极连接，三极管Q1的C极通过电阻R5与电源VCC连接，三极管Q1的E极接地；三极管Q2的B级与三极管Q1的C极连接，三极管的Q2的C极接地，三极管Q2的E极连接二极管D3的负极。
5.根据权利要求3所述的电压浪涌检测电路，其特征在于，所述负向浪涌检测电路（22）包括二极管D1、D2，电阻R6、R7、R8、R9、R10，电容C3及比较器U1；电阻R6一端与整流电路（1）连接，另一端分别与二极管D1和D2的正极连接；二极管D1的负极与电阻R7连接；电阻R7另一端分别连接电阻R9和比较器U1的正输入端；电阻R9与电容C3并联后接地；二极管D2的负极与电阻R8连接；电阻R8的另一端分别与电阻R10、二极管D3的正极和比较器U1的负输入端连接；R10一端与R8、二极管D3的正极以及比较器U1负输入端连接，另一端接地；比较器U1的输出端与过零检测电路（3）连接。
6.根据权利要求5所述的电压浪涌检测电路，其特征在于，所述过零检测电路（3）包括电阻R11、R12、R13、R14 、R15和比较器U2；所述比较器U2的正输入端通过电阻R12与整流电路（1）连接，比较器U2的负输入端通过电阻R15与电源VCC连接；电阻R13的一端分别与R15和比较器U2的负输入端连接，另一端接地；电阻R14的一端分别连接电阻R12和比较器U2的正输入端，另一端接地；比较器U2的输出端通过电阻R11与电源VCC连接，同时连接浪涌检测电路（22）的比较器U1的输出端。
7.根据权利要求1至6任一项所述的电压浪涌检测电路，其特征在于，所述整流电路为桥式整流电路。
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