CN103743940B - 一种精准的高频除尘电源谐振电流的过零检测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种精准的高频除尘电源谐振电流的过零检测电路，包括依次连接的电流采集电路、滤波抑制电路、过零比较电路、光耦隔离电路和限幅钳位电路，电流信号经由电流采集电路采集转换为电压信号，该电压信号通过过滤波限幅电路处理后输入到过零比较电路，并经过光耦隔离电路后通过限幅钳位电路输入到数字信号处理单元。本发明具有开放性和通用性，无需大量理论计算，只需简单的计算进行配置即可，减少了元器件的使用，简化了电路。本电路采用了多重的滤波电路，保证了信号的可靠性，输出的信号可以直接输入数字信号处理单元。
Description
技术领域
本发明属于高频电源领域，尤其涉及一种由光耦HCPL-600和电压比较放大器LM2903组成的精准的高频除尘电源谐振电流的过零检测电路。
背景技术
随着工业水平的逐步提高，电力电子技术的发展，传统的工频除尘电源已经无法满足现阶段的供电需求。取代工频电源的高频除尘电源具有输出效率高，输出纹波小能够较大幅度的提高除尘效率，实现节能，但高频供电方式相对于工频供电方式的系统复杂性也随之增加。高频静电除尘电源系统是一种高频化、小型化、轻量化的电源系统，系统的开关频率很高，因此，系统在工作的电磁干扰信号也相应的增加，从而使得对模拟信号的采集困难加大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种精准的高频除尘电源谐振电流的过零检测电路，保证了信号的同步，防止交流电路发生二次击穿。电路将互感器采集的模拟量信号经过过零比较电路后变成数字信号。通过光耦隔离后将数模信号隔离互不干扰。经过限幅电路处理后直接输入数字信号处理器。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种精准的高频除尘电源谐振电流的过零检测电路，其特征在于：该电路包括依次连接的电流采集电路、滤波抑制电路、过零比较电路、光耦隔离电路和限幅钳位电路，电流信号经由电流采集电路采集转换为电压信号，该电压信号通过滤波抑制电路处理后输入到过零比较电路，并经过光耦隔离电路后通过限幅钳位电路输入到数字信号处理单元。
本发明中，所述的电流采集电路包括，LEM公司的LT308-S7型传感器将高频谐振电流信号转换成电压信号。并联接入测量电阻于模拟地和互感器输出端。
所述的滤波抑制电路包括第一电容、第一瞬态抑制二极管，第一电容跨接在传感器输入端和模拟地之间。第一瞬态抑制二极管并联在第一电容两端。
过零比较电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、电位器、第一稳压二极管、第二电容、第三电容、第四电容和电压比较放大器；其中第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、电位器、第一稳压二极管构成的电压比较放大器的反相输入网络接于电压比较放大器的2号脚；滤波抑制电路构成电压比较放大器的正相输入网络接于电压比较放大器的3号脚；第一电阻的一端接-12v电源、第一稳压管接模拟地，第三电阻并联第二电容接模拟地，第三电容一端接于电压比较放大器的4号脚，另一端接模拟地；第四电容一端接模拟地另一端接于8号脚；电压比较放大器3号脚接输入信号，4号脚接-12v电源，8号脚接+12v电源，1号脚输出比较信号；
所述的光耦隔离电路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第五电容、光耦。第五电阻一端接于电压比较放大器的1号口另一端接+12v电源。第六电阻接于电压比较放大器1号口与光耦2号口之间。第七电阻跨接于光耦6、7号口之间。光耦3、5号口接地，7、8号口短接通过地五电容接地，8号口接+5v电源。
限幅钳位电路包括第二稳压管、第一二极管、第二二极管、第八电阻、第九电阻；第二稳压管接数字地、第一二极管与第二二极管串联，第一二极管阳极接数字地，第二二极管阴极接+3.3v电源；电路中二极管采用小信号锗型二极管，其导通压降为0.2—0.3v，通过该限幅钳位电路保证输入电压在数字信号处理单元可靠工作范围内。
本发明具有如下的有益效果：第一、电路结构简单易于实现，成本低廉。第二、充分考虑高频环境下的电磁干扰问题，对信号进行相应调理。第三、功率电路、数字信号处理器相互隔离，信号不会交叉影响。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
图2是本以明的电路原理图。
具体实施方式
下面结合图1和图2对本发明做详细的说明：
如图1所示，本发明电路包括：电流采集电路1、滤波抑制电路2、过零比较电路3、光耦隔离电路4限幅钳位电路5。如图2所示，电流采集电路1所选用传感器原边电流测量范围为-500A～500A，原边额定电流有效值为300A，副边额定电流有效值为150mA，其转换率为1:2000采用±12V供电。所测电路最大输出电流为170A，对应的电流有效为120A，则副边电流的有效值为60mA。当测量电阻R为25欧姆，对应的副边输出的电压为1.5V。采用24.9欧姆1％精度的电阻作为测量电阻。
滤波抑制电路2包括第一电容C1、第一瞬态抑制二极管T1，第一电容跨接在传感器输出端和模拟地之间。为了保证输入信号的稳定精确性滤除高于20khz的高次谐波，第一电容取值范围在10nf-20nf。第一瞬态抑制二极管并联在第一电容两端。为保证后级电路安全在此选用5v的瞬态抑制二极管，将输入电压钳位在5v。
过零比较电路3中，为保证信号的同步，防止交流电路发生二次击穿，采用过零检测电路加以保护。如附图2所示，-12V的输入电压经过R1、Radj、R2、R3分压后经R4输入到电压比较放大器的反相输入端。将输入信号接到运放的正相输入端，当输入信号大于设定电压时，运放输出为低电平。为使得过零检测电路更加精确，在满足运放工作在饱和区的基础上，应尽量减小R3的阻值。
光耦隔离电路4中，此处选用的光耦型号为HCPL-600，输入信号经过第六电阻R6输入光耦，该光耦具有反相功能，输入高电平输出低电平，输入低电平书出高电平，输入信号经过反相后从输出引脚输出。第五电阻R5为2kΩ，第六电阻R6为100Ω、第七电阻R7为1kΩ。
限幅钳位电路包括第二稳压管、第一二极管、第二二极管、第八电阻R8、第九电阻R9。钳位电路中，电路中采用锗型小信号二极管，该二极管导通压降为0.2～0.3V，当输入数字信号处理单元的电压大于3.3V时，小信号二极管Da导通，电路的电压被钳位在3.3V以下；当电压低于-0.3V时，小信号二极管Db导通，使得最低电压不低于-0.3V，有效地保证了数字信号处理单元安全可靠的工作。第九电阻R9和第六电容C6组成一阶RC滤波电路，用以滤除电路中的干扰信号。
Claims (4)
1.一种精准的高频除尘电源谐振电流的过零检测电路，其特征在于：该电路包括依次连接的电流采集电路（1）、滤波抑制电路（2）、过零比较电路（3）、光耦隔离电路（4）和限幅钳位电路（5），电流信号经由电流采集电路（1）采集转换为电压信号，该电压信号通过滤波抑制电路（2）处理后输入到过零比较电路（3），并经过光耦隔离电路（4）后通过限幅钳位电路（5）输入到数字信号处理单元；过零比较电路（3）包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、电位器、第一稳压二极管、第二电容、第三电容、第四电容和电压比较放大器；其中第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、电位器、第一稳压二极管构成的电压比较放大器的反相输入网络接于电压比较放大器的2号脚；滤波抑制电路构成电压比较放大器的正相输入网络接于电压比较放大器的3号脚；第一电阻的一端接-12v电源、第一稳压管接模拟地，第三电阻并联第二电容接模拟地，第三电容一端接于电压比较放大器的4号脚，另一端接模拟地；第四电容一端接模拟地另一端接于8号脚；电压比较放大器3号脚接输入信号，4号脚接-12v电源，8号脚接+12v电源，1号脚输出比较信号；光耦隔离电路（4）包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第五电容、光耦；第五电阻一端接于电压比较放大器的1号脚另一端接+12v电源；第六电阻接于电压比较放大器1号脚与光耦2号脚之间；第七电阻跨接于光耦6、7号口之间；光耦3号脚接模拟地、5号脚接数字地，7、8号口短接通过第五电容接数字地，8号口接+5v电源。
2.根据权利要求1所述的精准的高频除尘电源谐振电流的过零检测电路，其特征在于：所述的电流采集电路（1）采用LEM公司的LT308-S7型传感器通过测量电阻将高频谐振电流信号转换成电压信号。
3.根据权利要求书1所述的精准的高频除尘电源谐振电流的过零检测电路，其特征在于：所述的滤波抑制电路（2）包括第一电容、第一瞬态抑制二极管，第一电容跨接在传感器输入端和模拟地之间，第一瞬态抑制二极管并联在第一电容两端。
4.根据权利要求1所述的精准的高频除尘电源谐振电流的过零检测电路，其特征在于：限幅钳位电路（5）包括第二稳压管、第一二极管、第二二极管、第八电阻、第九电阻；第二稳压管接数字地、第一二极管与第二二极管串联，第一二极管阳极接数字地，第二二极管阴极接+3.3v电源；电路中二极管采用小信号锗型二极管，其导通压降为0.2—0.3v，通过该限幅钳位电路保证输入电压在数字信号处理单元可靠工作范围内。
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