CN104253417B - 过零信号产生和同步通讯电路、方法及家电设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种过零信号产生和同步通讯电路，包括主设备与从设备，其特征在于：所述主设备包括可逆变电机驱动芯片，该芯片的第一、第二输入端交替输入高低电平，第一、第二输出端输出交流电，且第一、第二输出端通过过零检测电路连接后续设备。本发明提出了一种主动式过零信号发生电路，将直流电转为交流电，进一步获得交流过零信号。对于主设备，即交流电的主动发生设备，可以省略过零采集电路，节省成本，而对于从设备，通过过零采集电路，与主设备实现过零同步通讯。另外，本发明可以提供任意频率的交流信号，使得过零信号同步通讯更加灵活，提高通讯效率。本发明还提出一种过零信号产生和同步通讯方法及家电设备。

Description

过零信号产生和同步通讯电路、方法及家电设备

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，具体地讲涉及一种过零信号产生和同步通讯电路、过零信号产生和同步通讯以及安装有过零信号产生和同步通讯电路的家电设备。

背景技术

两个设备之间的通讯，可以通过交流电的过零信号来进行同步，以实现通讯。通常是采集市电过零点来作为同步信号。现有的做法是，主设备通过交流变压器，将交流市电220VAC(或其他值，各地区不尽相同)转为弱交流电12VAC，通讯设备双方分别再通过三极管等元器件形成过零信号采集电路，进而从设备采集过零信号进行同步。具体地参考图1，包括变压器T1，由二极管D1、D2、D3、D4组成的全波整流电路，由三极管组成的过零采集电路，全波整流电路用于把交流电转换为正向的半波电压，过零检测电路用于检测所述半波电压的过零信号，全波整流电路的输入端与交流变压器T1的输出端，所述全波整流电路的输出端与所述过零检测电路的输入端连接，所述过零检测电路的输出端连接单片机芯片的输入端。

上述过零发生与检测电路在实际应用中存在如下缺陷：主、从设备之间通讯时，主设备需要配备上述过流信号发生与检测电路，而过零信号发生与检测电路中的交流变压器转换效率低，且占用空间较大。针对此缺陷，目前多数采用效率较高的开关电源，但开关电源仍然需要过零同步，如果再另外增加交流变压器，则造成成本较高，空间浪费。

发明内容

本发明为解决现有过零信号发生与检测电路存在成本高以及浪费空间的问题，提出一种过零信号产生及同步通讯电路，其具体技术方案如下：

一种过零信号产生和同步通讯电路，包括主设备与从设备，其中，所述主设备包括可逆变电机驱动芯片，该芯片的第一、第二输入端交替输入高低电平，第一、第二输出端输出交流电至所述从设备，且第一、第二输出端通过过零检测电路连接后续设备。

为了防止芯片输出的弱交流电短路后造成元器件损伤，所述可逆变电机驱动芯片的热保护端通过一短路检测电路连接后续设备。

具体地，所述过零检测电路包括一光耦及第一NPN型三极管，该光耦的初级连接第一、第二输出端，次级的一端接地，另一端连接第一NPN型三极管的基极，该第一NPN型三极管的的发射极接地，集电极一方面通过第一上拉电阻接第一电源，另一方面连接后续设备的过零检测端。

具体地，所述短路检测电路包括一PNP型三极管及第二NPN型三极管，所述PNP型三极管的基极连接在所述可逆变电机驱动芯片的热保护端，发射极连接第二电源，集电极连接所述第二NPN型三极管的基极，所述第二NPN型三极管的的发射极接地，集电极一方面通过第二上拉电阻接第一电源，另一方面输出高低电平。

具体地，所述第一、第二输出端通过钳位电路连接所述光藕，所述钳位电路包括四个二极管，所述第一输出端一方面通过第一正向二极管连接第二电源，另一方面通过第一反向二极管接地；所述第二输出端一方面通过第二正向二极管连接第二电源，另一方面通过第二反向二极管接地。

本发明另外提出一种过零信号产生和同步通讯方法，如下：主设备通过可逆变电机驱动芯片主动发生交流信号，从设备通过过零检测电路与主设备实现过零同步通讯。

进一步地，控制所述可逆变电机驱动芯片的第一、第二输入端输入的高低电平的频率，进而控制所述交流信号的频率。

进一步地，所述可逆变电机驱动芯片自动检测所产生的交流电是否短路，若发生短路，则停止交流信号的输出。

本发明使用可逆电机驱动芯片，结合软件，按照一定的驱动方式，将直流如12VDC转为交流12VAC，从而得到交流电源，进一步得到交流过零信号。对于主设备，即12VAC交流电的发生主动发生设备，可以省略过零采集电路，节省成本，对于从设备，通过过零采集电路，与主设备实现过零同步通讯。

本发明另外还提出一种具有所述过零信号产生和同步通讯电路的家电设备。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果如下：

本发明通过采用可逆电机驱动芯片，提出一种主动式过零信号发生电路，将直流电转为交流电，进一步获得交流过零信号。对于主设备，即交流电的主动发生设备，可以省略过零采集电路，节省成本，而对于从设备，通过过零检测电路，与主设备实现过零同步通讯。

本发明通过软件控制第一、第二输入端的频率，可以使得第一、第二输出端产生任意频率的交流信号，使得过零信号同步通讯更加灵活，提高通讯效率。解决原来被动式过零信号受到市电的频率限制，过零同步通讯速率不可调整的问题。

本发明另外在可逆变电机驱动芯片的热保护端与后续设备之间连接一短路检测电路，该电路能自动检测所产生的弱电交流电是否短路，短路后自动进入保护，停止交流信号输出，以避免元件损伤。解决了原来的被动式过零信号检测，不能自动检测，难免由于安装等不当造成变压器损坏等问题。

附图说明

图1为现有交流信号发生和过零信号采集电路原理图；

图2为本发明实施例一电气原理图。

具体实施方式

实施例一，参考图2，本实施例提出一种过零信号产生和同步通讯电路，包括主设备与从设备，所述主设备包括可逆变电机驱动芯片BA6238A-SIP10，此芯片内置有两路可逆电机驱动电路，一般用于驱动小型的直流电机，最高工作电压20V，包含有逻辑输入和逻辑输出部分。通过一定的逻辑对应关系，可以输出特定的逻辑信号。此外还有热电保护电路，用于检测电机短路。本发明通过给该芯片的两个输入端交替输入高低电平，使得该芯片两个输出端输出交流电，实现由现有技术的被动采集过零信号到主动发生交流电，一方面节约了成本，另一方面增加了电路的可靠性。为了实现主设备与从设备之间的通讯，所述交流电输出端通过过零检测电路连接后续设备，进而连接从设备。

具体如图2所示，本实施例过零检测电路包括一光耦及第一NPN型三极管，该光耦的初级连接第一、第二输出端，次级的一端接地，另一端连接第一NPN型三极管的基极，该第一NPN型三极管的的发射极接地，集电极一方面通过第一上拉电阻接第一电源，另一方面连接所述从设备的过零检测端。

具体地，参考图2，可逆变电机驱动芯片IC1的第10脚OUT1通过限流电阻R5连接光耦IC2的初级2脚，可逆变电机驱动芯片IC1的第2脚OUT2通过二极管D5连接光耦IC2的初级1脚，为了防止输出电压过高击穿光藕，在光耦IC2的初级1脚与2脚之间连接有反向二极管D16。所述光藕的次级3脚接地，4脚一方面通过上拉电阻R9连接第一电源+5V，另一方面通基极电阻R10连接第一NPN型三极管N2的基极，该第一NPN型三极管N2的发射极接地，集电极一方面通过上拉电阻R11连接第一电源+5V，另一方面通过电阻R12连接到过零信号输出端IO_ZeroPointCheck，该输出端连接后续设备（如控制器）的过零信号输入端。当然过零信号检测电路不限于此举例，如也可以用三极管配合二极管，电阻等器件实现过零检测。本实施例逆变电机驱动芯片IC1的第一输入端IN2通过电阻R4连接直流输入端IO_DC-AC2，第二输入端IN3通过电阻R3连接直流输入端IO_DC-AC1。IC1的输出通过接口CN2连接至从设备。

具体工作原理如下：通过对直流输入端IO_DC-AC1、IO_DC-AC2交替输入高、低电平，可逆变电机驱动芯片IC1内部将其转换为弱交流电如12V，通过交流输出端输出，如当IO_DC-AC1端输入高电平，IO_DC-AC2输入低电平时，可逆变电机驱动芯片IC5的10输出高，2脚为低，光耦IC11导通，第一NPN型三极管N1截止，IO_ZeroCheck输出高电平；反之，当IO_DC-AC1端输入低电平，IO_DC-AC2输入高电平时，可逆变电机驱动芯片IC1的10输出低，2脚为高，光耦IC2关断，第一NPN型三极管N2导通，IO_ZeroPointCheck输出低电平，使得从设备实现了过零检测。

考虑到可逆变电机驱动芯片IC1输出的弱交流电可能会发生短路，本实施例可逆变电机驱动芯片的VR端通过一短路检测电路连接后续设备。短路检测电路包括一PNP型三极管P1及第二NPN型三极管N1，所述PNP型三极管P1的基极连接在所述可逆变电机驱动芯片的VR端，发射极连接第二电源，集电极连接所述第二NPN型N1三极管的基极，所述第二NPN型三极管的的发射极接地，集电极一方面通过第二上拉电阻接第一电源，另一方面输出高低电平。

具体地，所述可逆变电机驱动芯片IC1的pin脚连接PNP型三极管P1的基极，该PNP型三极管P1的发射极连接第二电源+12V，集电极通过基极电阻R5连接第二NPN型三极管N1的基极，该第二NPN型三极管N1的发射极接地，集电极一方面通过上拉电阻R7连接第一电源+5V，另一方面通过电阻R8连接过零检测输出端IO_ShortCheck，该端连接后续其他设备如单片机或其他控制芯片。由于本实施例是12V直流转交流，故通过两个三极管将12V转换为5V输出检测，当然，对于一些特殊设备，如果采用的是5V电源，则短路检测电路直接通过一个三极管即可实现。

短路检测电路原理如下：当可逆变电机驱动芯片IC1的交流输出端2脚、10脚短路时，8脚VR端在芯片内部连接到热保护电路，当芯片发生热保护时，热保护电路强制VR端输出低电平，PNP型三极管P导通，第二NPN型三极管N1导通，IO_ShortCheck端被拉低输出低电平，后续设备检测到该输出端为低电平后，关断IO_DC-AC1及 IO_DC-AC2的输入，从而起到保护电路的作用。

为了进一步防止输出的交流电电压过高损坏后续的光藕IC2，所述第一、第二输出端通过钳位电路连接所述光藕，所述钳位电路包括四个二极管D4、D5、D6、D7，所述第一输出端10脚一方面通过第一正向二极管D4连接第二电源+12V，另一方面通过第一反向二极管D7接地；所述第二输出端2脚一方面通过第二正向二极管D6连接第二电源+12V，另一方面通过第二反向二极管D7接地。

实际工作时，当2脚输出的弱交流电高于12V时，通过二极管D6的钳位作用将输出电压钳制到12V。故本实施例钳位电路主要起到抗干扰的作用。

实施例二，本实施例提出一种家电设备，该家电设备上安装有实施例一中所述过零信号产生和同步通讯电路。所述家电设备可以为空调器，即空调器上主设备包括可逆变电机驱动芯片，结合软件，按照一定的驱动方式，给该芯片的两个输入端交替输入直流12V电，使得该芯片两个输出端输出交流电12VAC，改变了现有技术的被动采集过零信号方式，通过主动发生交流电，一方面省略主设备中交流信号发生电路采用的变压器，节约了成本，节省了器件安装空间，另一方面省略了主设备的过零检测电路，在减少成本的同时，增加了电路的可靠性。

实施例三，本实施提出一种过零信号产生和同步通讯方法，该方法中主设备通过可逆变电机驱动芯片主动发生交流信号，从设备通过过零检测电路与主设备实现过零同步通讯。

具体地通过对可逆变电机驱动芯片的两个输入端交替输入直流电，通过该芯片的内部转换，在其两个输出端输出交流电。另外，市电的频率一般为50hz或60hz，相对固定，本实施例可以提供任意频率的交流信号，使得过零信号同步通讯更加灵活，提高通讯效率，具体地，参考图2，可通过软件控制直流输入端IO_DC-AC1及 IO_DC-AC2的通电频率来改变交流信号输出的频率。

本实施例所述可逆变电机驱动芯片可自动检测所产生的交流电是否短路，若发生短路，则停止交流信号的输出，自动进入保护，从而最大程度地避免了元器件的损伤。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种过零信号产生和同步通讯电路，包括主设备与从设备，其特征在于：所述主设备包括可逆变电机驱动芯片，该芯片的第一、第二输入端交替输入高低电平，第一、第二输出端输出交流电至所述从设备，且第一、第二输出端通过过零检测电路连接从设备，所述可逆变电机驱动芯片的热保护端通过一短路检测电路连接从设备。

2.根据权利要求1所述过零信号产生和同步通讯电路，其特征在于：所述过零检测电路包括一光耦及第一NPN 型三极管，该光耦的初级连接第一、第二输出端，次级的一端接地，另一端连接第一NPN 型三极管的基极，该第一NPN 型三极管的的发射极接地，集电极一

方面通过第一上拉电阻接第一电源，另一方面连接从设备的过零检测端。

3.根据权利要求2 所述过零信号产生和同步通讯电路，其特征在于：所述短路检测电路包括一PNP 型三极管及第二NPN 型三极管，所述PNP 型三极管的基极连接在所述可逆变电机驱动芯片的热保护端，发射极连接第二电源，集电极连接所述第二NPN 型三极管的基极，所述第二NPN 型三极管的的发射极接地，集电极一方面通过第二上拉电阻接第一电源，另一方面输出高低电平。

4.根据权利要求3 所述过零信号产生和同步通讯电路，其特征在于：所述第一、第二输出端通过钳位电路连接所述光耦 ，所述钳位电路包括四个二极管，所述第一输出端一方面通过第一正向二极管连接第二电源，另一方面通过第一反向二极管接地；所述第二输出端一方面通过第二正向二极管连接第二电源，另一方面通过第二反向二极管接地。

5.一种过零信号产生和同步通讯方法，其特征在于：主设备通过可逆变电机驱动芯片主动发生交流信号，从设备通过过零检测电路与主设备实现过零同步通讯，所述可逆变电机驱动芯片自动检测所产生的交流电是否短路，若发生短路，则停止交流信号的输出。

6.根据权利要求5所述的过零信号产生和同步通讯方法，其特征在于：控制所述可逆变电机驱动芯片的第一、第二输入端输入的高低电平的频率，进而控制所述交流信号的频率。

7.一种家电设备，其特征在于：该家电设备上安装有权利要求1-4任一项过零信号产生和同步通讯电路。