CN106199159A - 一种基于偏置电路的锁相式电网过零检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于偏置电路的锁相式电网过零检测系统，其特征在于：主要由检测芯片U，电源电路，分别与电源电路相连接的稳频电路和采样电路等组成。本发明采用SN74121N集成芯片与外围电路相结合，使其拥有更强的抗干扰能力，即使在电网出现波动的情况下仍然能够稳定的工作，精确的检测出电力线上交流电的过零点。同时，本发明可以对信号的频率进行处理，使信号频率更加稳定，本发明还可以对电压的相位进行锁定，极大的提高了本发明的检测精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测系统，具体是指一种基于偏置电路的锁相式电网过零检测系统。
背景技术
随着智能电网的迅猛发展，电力载波通讯技术也得到广泛的应用。电力载波通讯技术在应用时需要精确的检测电力线上交流电的过零点，以确保其通讯性能。目前电力线上交流电的过零点通常采用过零检测系统进行检测，然而，现有的过零检测系统抗干扰能力较差，在电网出现波动时信号容易出现偏移，导致检测精度差，无法满足人们的需求。
发明内容
本发明的目的在于解决现有的过零检测系统抗干扰能力较差的缺陷，提供一种基于偏置电路的锁相式电网过零检测系统。
本发明的目的通过下述技术方案现实：一种基于偏置电路的锁相式电网过零检测系统，主要由检测芯片U，电源电路，分别与电源电路相连接的稳频电路和采样电路，负极与检测芯片U的B管脚相连接、正极与采样电路相连接的电容C3，正极与检测芯片U的CEXT管脚相连接、负极与检测芯片U的REXT管脚相连接的电容C4，一端与检测芯片U的VCC管脚相连接、另一端与电源电路相连接的电阻R4，与检测芯片U的Q管脚相连接的锁相环电路，以及分别与锁相环电路和检测芯片U的GND管脚相连接的检测输出电路组成；所述检测输出电路还与电源电路相连接。
进一步的，所述锁相环电路由放大器P1，放大器P2，三极管VT5，串接在放大器P2的输出端和放大器P1的正极之间的电阻R10，串接在放大器P2的输出端和放大器P1的负极之间的电阻R11，串接在放大器P1的负极和三极管VT5的发射极之间的电阻R12，串接在放大器P1的正极和三极管VT5的集电极之间的电阻R14，正极与放大器P1的正极相连接、负极与放大器P1的输出端相连接的电容C9，正极与放大器P1的输出端相连接、负极经电阻R15后与三极管VT5的基极相连接的电容C10，N极与放大器P2的正极相连接、P极经电阻R16后与电容C10的负极相连接的二极管D7，以及串接在放大器P2的输出端和负极之间的电阻R13组成；所述放大器P2的输出端作为该锁相环电路的输入端并与检测芯片U的Q管脚相连接；所述三极管VT5的发射极接地；所述放大器P1的输出端作为该锁相环电路的输出端并与检测输出电路相连接。
所述稳频电路由场效应管MOS，三极管VT3，三极管VT4，负极与场效应管MOS的栅极相连接、正极作为该稳频电路的输入端的电容C7，串接在三极管VT3的基极和场效应管MOS的栅极之间的电阻R6，一端与三极管VT3的集电极相连接、另一端接地的电阻R7，N极与场效应管MOS的源极相连接、P极接地的二极管D5，串接在场效应管MOS的漏极和二极管D5的P极之间的电阻R8，串接在三极管VT4的发射极和二极管D5的P极之间的电阻R9，P极与三极管VT4的集电极相连接、N极与三极管VT3的集电极相连接的二极管D6，以及正极与三极管VT4的发射极相连接、负极作为该稳频电路的输出端的电容C8组成；所述场效应管MOS的源极与三极管VT3的发射极相连接；所述三极管VT4的基极与三极管VT3的发射极相连接；所述稳频电路的输入端与电源电路相连接、其输出端则与采样电路相连接。
所述电源电路由变压器T，正极与变压器T的副边电感线圈的非同名端相连接、负极与变压器T的副边电感线圈的同名端相连接的电容C1组成；所述电容C1的正极与稳频电路的输入端相连接、其负极则与采样电路相连接。
所述采样电路由放大器P，N极与放大器P的负极相连接、P极经电阻R2后与放大器P的负极相连接的二极管D3，P极与放大器P的负极相连接、N极与二极管D3的P极相连接的二极管D2，N极与放大器P的正极相连接、P极经电阻R3后分别与电容C1的负极和检测芯片U的GND管脚相连接的二极管D1，正极与放大器P的负极相连接、负极与二极管D3的P极相连接的电容C2，以及一端与放大器P的负极相连接、另一端与稳频电路的输出端相连接的电阻R1组成；所述放大器P的输出端与电容C3的正极相连接；所述电容C1的正极还经电阻R4后与检测芯片U的VCC管脚相连接。
所述检测输出电路由三极管VT1，三极管VT2，正极与锁相环电路的输出端相连接、负极与三极管VT1的基极相连接的电容C5，一端与三极管VT1的发射极相连接、另一端与检测芯片U的GND管脚相连接的电阻R5，正极与三极管VT2的发射极相连接、负极与检测芯片U的GND管脚相连接的同时接地的电容C6，以及N极与电容C1的正极相连接、P极与三极管VT2的基极相连接的二极管D4组成；所述三极管VT2的基极与三极管VT1的集电极相连接、其集电极与二极管D4的N极相连接、其发射极作为输出端。
所述检测芯片U为SN74121N集成芯片。
本发明与现有技术相比具有以下优点及有益效果：
(1)本发明采用SN74121N集成芯片与外围电路相结合，使其拥有更强的抗干扰能力，即使在电网出现波动的情况下仍然能够稳定的工作，精确的检测出电力线上交流电的过零点。
(2)本发明可以对信号的频率进行处理，使信号频率更加稳定，极大的提高了本发明的检测精度。
(3)本发明可以对电压的相位进行锁定，避免电压相位波动而影响本发明过零检测精度。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的稳频电路的结构图。
图3为本发明的锁相环电路的结构图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式并不限于此。
实施例
如图1所示，本发明主要由检测芯片U，电源电路，分别与电源电路相连接的稳频电路和采样电路，负极与检测芯片U的B管脚相连接、正极与采样电路相连接的电容C3，正极与检测芯片U的CEXT管脚相连接、负极与检测芯片U的REXT管脚相连接的电容C4，一端与检测芯片U的VCC管脚相连接、另一端与电源电路相连接的电阻R4，与检测芯片U的Q管脚相连接的锁相环电路，以及分别与锁相环电路和检测芯片U的GND管脚相连接的检测输出电路组成；所述检测输出电路还与电源电路相连接。为了更好的实施本发明，所述检测芯片U优选SN74121N集成芯片来实现。
其中，所述电源电路由变压器T，正极与变压器T的副边电感线圈的非同名端相连接、负极与变压器T的副边电感线圈的同名端相连接的电容C1组成；所述电容C1的正极与稳频电路的输入端相连接、其负极则与采样电路相连接。
该所述采样电路由放大器P，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电容C2，二极管D1，二极管D2以及二极管D3组成。
连接时，二极管D3的N极与放大器P的负极相连接、其P极经电阻R2后与放大器P的负极相连接。二极管D2的P极与放大器P的负极相连接、其N极与二极管D3的P极相连接。二极管D1的N极与放大器P的正极相连接、其P极经电阻R3后分别与电容C1的负极和检测芯片U的GND管脚相连接。电容C2的正极与放大器P的负极相连接、其负极与二极管D3的P极相连接。电阻R1的一端与放大器P的负极相连接、其另一端与稳频电路的输出端相连接所述电容C1的正极还经电阻R4后与检测芯片U的VCC管脚相连接。所述放大器P的输出端与电容C3的正极相连接。
另外，所述检测输出电路由三极管VT1，三极管VT2，电阻R5，电容C5，电容C6以及二极管D4组成。
连接时，电容C5的正极与锁相环电路的输出端相连接、其负极与三极管VT1的基极相连接。电阻R5的一端与三极管VT1的发射极相连接、其另一端与检测芯片U的GND管脚相连接。电容C6的正极与三极管VT2的发射极相连接、其负极与检测芯片U的GND管脚相连接的同时接地。二极管D4的N极与电容C1的正极相连接、其P极与三极管VT2的基极相连接。所述三极管VT2的基极与三极管VT1的集电极相连接、其集电极与二极管D4的N极相连接、其发射极作为输出端并接外部单片机。
如图2所示，所述稳频电路由场效应管MOS，三极管VT3，三极管VT4，电阻R6，电阻R7，电阻R8，电阻R9，二极管D6，二极管D5，电容C7以及电容C8组成。
连接时，电容C7的负极与场效应管MOS的栅极相连接、其正极作为该稳频电路的输入端并与电容C1的正极相连接。电阻R6串接在三极管VT3的基极和场效应管MOS的栅极之间。电阻R7的一端与三极管VT3的集电极相连接、其另一端接地。二极管D5的N极与场效应管MOS的源极相连接、其P极接地。电阻R8串接在场效应管MOS的漏极和二极管D5的P极之间。电阻R9串接在三极管VT4的发射极和二极管D5的P极之间。二极管D6的P极与三极管VT4的集电极相连接、其N极与三极管VT3的集电极相连接。电容C8的正极与三极管VT4的发射极相连接、其负极作为该稳频电路的输出端并经电阻R1后与放大器P的负极相连接。所述场效应管MOS的源极与三极管VT3的发射极相连接。所述三极管VT4的基极与三极管VT3的发射极相连接。
如图3所示，所述锁相环电路由放大器P1，放大器P2，三极管VT5，电阻R10，电阻R11，电阻R12，电阻R13，电阻R14，电阻R15，电阻R16，二极管D7，电容C9以及电容C10组成。
连接时，电阻R10串接在放大器P2的输出端和放大器P1的正极之间。电阻R11串接在放大器P2的输出端和放大器P1的负极之间。电阻R12串接在放大器P1的负极和三极管VT5的发射极之间。电阻R14串接在放大器P1的正极和三极管VT5的集电极之间。电容C9的正极与放大器P1的正极相连接、其负极与放大器P1的输出端相连接。电容C10的正极与放大器P1的输出端相连接、其负极经电阻R15后与三极管VT5的基极相连接。二极管D7的N极与放大器P2的正极相连接、其P极经电阻R16后与电容C10的负极相连接。电阻R13串接在放大器P2的输出端和负极之间。所述放大器P2的输出端作为该锁相环电路的输入端并与检测芯片U的Q管脚相连接。所述三极管VT5的发射极接地；所述放大器P1的输出端作为该锁相环电路的输出端并与电容C5的正极相连接。
本发明采用SN74121N集成芯片与外围电路相结合，使其拥有更强的抗干扰能力，即使在电网出现波动的情况下仍然能够稳定的工作，精确的检测出电力线上交流电的过零点。同时，本发明可以对信号的频率进行处理，使信号频率更加稳定，本发明还可以对电压的相位进行锁定，极大的提高了本发明的检测精度。
如上所述，便可很好的实现本发明。
Claims (7)
1.一种基于偏置电路的锁相式电网过零检测系统，其特征在于：主要由检测芯片U，电源电路，分别与电源电路相连接的稳频电路和采样电路，负极与检测芯片U的B管脚相连接、正极与采样电路相连接的电容C3，正极与检测芯片U的CEXT管脚相连接、负极与检测芯片U的REXT管脚相连接的电容C4，一端与检测芯片U的VCC管脚相连接、另一端与电源电路相连接的电阻R4，与检测芯片U的Q管脚相连接的锁相环电路，以及分别与锁相环电路和检测芯片U的GND管脚相连接的检测输出电路组成；所述检测输出电路还与电源电路相连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于偏置电路的锁相式电网过零检测系统，其特征在于：所述锁相环电路由放大器P1，放大器P2，三极管VT5，串接在放大器P2的输出端和放大器P1的正极之间的电阻R10，串接在放大器P2的输出端和放大器P1的负极之间的电阻R11，串接在放大器P1的负极和三极管VT5的发射极之间的电阻R12，串接在放大器P1的正极和三极管VT5的集电极之间的电阻R14，正极与放大器P1的正极相连接、负极与放大器P1的输出端相连接的电容C9，正极与放大器P1的输出端相连接、负极经电阻R15后与三极管VT5的基极相连接的电容C10，N极与放大器P2的正极相连接、P极经电阻R16后与电容C10的负极相连接的二极管D7，以及串接在放大器P2的输出端和负极之间的电阻R13组成；所述放大器P2的输出端作为该锁相环电路的输入端并与检测芯片U的Q管脚相连接；所述三极管VT5的发射极接地；所述放大器P1的输出端作为该锁相环电路的输出端并与检测输出电路相连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于偏置电路的锁相式电网过零检测系统，其特征在于：所述稳频电路由场效应管MOS，三极管VT3，三极管VT4，负极与场效应管MOS的栅极相连接、正极作为该稳频电路的输入端的电容C7，串接在三极管VT3的基极和场效应管MOS的栅极之间的电阻R6，一端与三极管VT3的集电极相连接、另一端接地的电阻R7，N极与场效应管MOS的源极相连接、P极接地的二极管D5，串接在场效应管MOS的漏极和二极管D5的P极之间的电阻R8，串接在三极管VT4的发射极和二极管D5的P极之间的电阻R9，P极与三极管VT4的集电极相连接、N极与三极管VT3的集电极相连接的二极管D6，以及正极与三极管VT4的发射极相连接、负极作为该稳频电路的输出端的电容C8组成；所述场效应管MOS的源极与三极管VT3的发射极相连接；所述三极管VT4的基极与三极管VT3的发射极相连接；所述稳频电路的输入端与电源电路相连接、其输出端则与采样电路相连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于偏置电路的锁相式电网过零检测系统，其特征在于：所述电源电路由变压器T，正极与变压器T的副边电感线圈的非同名端相连接、负极与变压器T的副边电感线圈的同名端相连接的电容C1组成；所述电容C1的正极与稳频电路的输入端相连接、其负极则与采样电路相连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于偏置电路的锁相式电网过零检测系统，其特征在于：所述采样电路由放大器P，N极与放大器P的负极相连接、P极经电阻R2后与放大器P的负极相连接的二极管D3，P极与放大器P的负极相连接、N极与二极管D3的P极相连接的二极管D2，N极与放大器P的正极相连接、P极经电阻R3后分别与电容C1的负极和检测芯片U的GND管脚相连接的二极管D1，正极与放大器P的负极相连接、负极与二极管D3的P极相连接的电容C2，以及一端与放大器P的负极相连接、另一端与稳频电路的输出端相连接的电阻R1组成；所述放大器P的输出端与电容C3的正极相连接；所述电容C1的正极还经电阻R4后与检测芯片U的VCC管脚相连接。
6.根据权利要求5所述的一种基于偏置电路的锁相式电网过零检测系统，其特征在于：所述检测输出电路由三极管VT1，三极管VT2，正极与锁相环电路的输出端相连接、负极与三极管VT1的基极相连接的电容C5，一端与三极管VT1的发射极相连接、另一端与检测芯片U的GND管脚相连接的电阻R5，正极与三极管VT2的发射极相连接、负极与检测芯片U的GND管脚相连接的同时接地的电容C6，以及N极与电容C1的正极相连接、P极与三极管VT2的基极相连接的二极管D4组成；所述三极管VT2的基极与三极管VT1的集电极相连接、其集电极与二极管D4的N极相连接、其发射极作为输出端。
7.根据权利要求6所述的一种基于偏置电路的锁相式电网过零检测系统，其特征在于：所述检测芯片U为SN74121N集成芯片。
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| CN201610566419.2A CN106199159A (zh) | 2016-07-18 | 2016-07-18 | 一种基于偏置电路的锁相式电网过零检测系统 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108572274A (zh) * | 2017-03-10 | 2018-09-25 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种过零检测电路及dc-dc转换器 |
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| CN108572274A (zh) * | 2017-03-10 | 2018-09-25 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种过零检测电路及dc-dc转换器 |
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