CN106501587A - 隔离式精准过零检测电路 - Google Patents

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杜连令
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Abstract

本发明公开了一种隔离式精准过零检测电路，包括电源电路部分、高压过零检测电路部分、信号增强电路部分、光耦推动电路部分和隔离输出电路部分。所述电源部分包括电阻R5、电阻R6、电阻R9、整流二极管D1、整流二极管D3、稳压二极管ZD1、电容C3、电容C4、电容C6。所述高压过零检测电路部分包括电阻R3、电阻R4、三极管Q2、电容C5、整流二极管D2。所述信号增强电路部分包括电阻R1、电阻R7、电容C1、三极管Q1。所述光耦推动电路部分包括电阻R2、电阻R8、电容C2。所述隔离输出电路部分包括电阻R10。本发明设计合理，提高了强弱电隔离电路中过零检测的精准度，降低了功率精度控制要求高的产品的生产成本和开发难度，缩短了开发周期。

Description

隔离式精准过零检测电路
技术领域
本发明属于家电用过零检测设备领域，具体地说，涉及一种隔离式精准过零检测电路。
背景技术
在一些家用电器中，控制板利用单片机软件对交流负载进行调功，以此来达到控制加热、控制转速的目的，首先需要检测交流电中的零点，也就是零线、火线电压相等的那一刻，并以此时刻为准，向后延时一定时间，再触发可控硅导通，让负载工作在一个不完整的可以控制的正弦波供电环境，改变功率，达到控制目的。
目前过零检测电路分为两类：检测强电和检测弱电；供电设计分两类：强弱电隔离和强弱电非隔离。
现有过零检测电路中，唯有检测强电、强弱电非隔离的电路应用中，过零检测准确，滚筒洗衣机电机调速检测过零电路属该类电路，过零检测准确、及时。
检测弱电信号，因为强电、弱电电压比例的问题，在弱电端检测到零点时，其当前电压需要乘以强弱电电压比才是检测到零点时对应强电端的实际电压。
检测强电带隔离的基本就是强电串联大电阻后给光耦供电，串联电阻一般使用47K-100K，电阻越小功耗越大、发热越严重，而要保证光耦可靠的工作，输入电流需要>=1mA，检测到零点信号时，强电端电压差不多也50V往上了。
现有强弱隔离设计的产品中，根本无法做到准确、实时的扑捉零点，弱信号检测比如变压器后面检测还会带来一些杂波，光耦隔离检测的光耦自身电流传送比就差异很大，一般传送比例在50%~600%。
在一些干扰脉冲、过零滞后时间不固定的的条件下，想要通过软件分辨出真实的过零点，从而达到准确的控制，几乎是不可能的。目前的产品看起来运行稳定，那也只是表面现象，真实的功率是在波动的，对于一些要求高的应用产品，就得采取一些其它的办法，比如变频、直流控制、多种反馈信号参与计算，既增加了电路复杂程度和产品成本，另外也增加了开发难度、延长了开发周期。
所以，对于技术人员来说，亟待解决的问题是开发一种隔离式精准过零检测电路，设计合理，准确实时的零点检测电路与强弱电隔离的设计方案完美的结合在一起，强电端采用低成本、功耗低的阻容降压原理得到检测电路所需要低压工作电源，检测电路直接检测强电过零点，输出部分采用光耦隔离，光耦驱动电流2mA，保证光耦能可靠的工作，光耦输出端能提供>=1mA的电流输出，供单片机电路使用，提高了强弱电隔离电路中过零检测的精准度，降低了功率精度控制要求高的产品的生产成本和开发难度，缩短了开发周期，使产品能够更快的投入生产，适于推广。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种隔离式精准过零检测电路，设计合理，准确实时的零点检测电路与强弱电隔离的设计方案完美的结合在一起，提高了强弱电隔离电路中过零检测的精准度，降低了功率精度控制要求高的产品的生产成本和开发难度，缩短了开发周期，使产品能够更快的投入生产，适于推广。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：
隔离式精准过零检测电路，其特征在于：包括电源电路部分、高压过零检测电路部分、信号增强电路部分、光耦推动电路部分和隔离输出电路部分。
作为一种优化的技术方案，所述电源部分包括电阻R5、电阻R6、电阻R9、整流二极管D1、整流二极管D3、稳压二极管ZD1、电容C3、电容C4、电容C6，上述元器件组成阻容降压电路，为过零检测电路与信号增强、光耦推动电路提供5V电源；电阻R5、电阻R6给电容C3放电使用，在断开电源后，将电容C3储存电能缓缓释放，便于电路维护；整流二极管D3在5V充电结束后提供给电容C3反向电流，便于下一个半周时能继续给5V电路充电；稳压二极管ZD1、电容C4、电容C6，将电压限制在5V，并滤除毛刺、储存电能，使5V电压平稳。
作为一种优化的技术方案，所述高压过零检测电路部分包括电阻R3、电阻R4、三极管Q2、电容C5、整流二极管D2；所述高压电信号通过电阻R3、电阻R4，以很微弱的电流驱动三极管Q2触发导通，电容C5滤除电源上的杂波干扰，整流二极管D2保护三极管Q2在电源电压反向时不被击穿。
作为一种优化的技术方案，所述信号增强电路部分包括电阻R1、电阻R7、电容C1、三极管Q1；所述电阻R1、电阻R7、电容C1、三极管Q1共同组成了增强电路；电阻R7抑制基极电流避免过大，电阻R1、电容C1组成RC滤波电路消除工作环境的电磁信号对三极管Q1造成的干扰，三极管Q1集电极输出与过零电压同相的放大的电平信号。
作为一种优化的技术方案，所述光耦推动电路部分包括电阻R2、电阻R8、电容C2；所述过零检测经放大增强后输出的电平信号经由电阻R2限流驱动光耦，电阻R8、电容C2组成RC滤波电路滤除光耦干扰，避免误触发。
作为一种优化的技术方案，所述隔离输出电路部分包括电阻R10；光耦输出端集电极接隔离端电源，发射极接R10到隔离端得地，有过零信号时，光耦有电流输出在电阻R10形成高电平，供单片机电路采集使用。
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明设计合理，准确实时的零点检测电路与强弱电隔离的设计方案完美的结合在一起，强电端采用低成本、功耗低的阻容降压原理得到检测电路所需要低压工作电源，检测电路直接检测强电过零点，输出部分采用光耦隔离，光耦驱动电流2mA，保证光耦能可靠的工作，光耦输出端能提供>=1mA的电流输出，供单片机电路使用，提高了强弱电隔离电路中过零检测的精准度，降低了功率精度控制要求高的产品的生产成本和开发难度，缩短了开发周期，使产品能够更快的投入生产，适于推广。
同时下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明一种实施例的电路原理图。
具体实施方式
实施例：
如图1所示，隔离式精准过零检测电路，包括电源电路部分、高压过零检测电路部分、信号增强电路部分、光耦推动电路部分和隔离输出电路部分。
所述电源部分包括电阻R5、电阻R6、电阻R9、整流二极管D1、整流二极管D3、稳压二极管ZD1、电容C3、电容C4、电容C6，上述元器件组成阻容降压电路，为过零检测电路与信号增强、光耦推动电路提供5V电源；电阻R5、电阻R6给电容C3放电使用，在断开电源后，将电容C3储存电能缓缓释放，便于电路维护；整流二极管D3在5V充电结束后提供给电容C3反向电流，便于下一个半周时能继续给5V电路充电；稳压二极管ZD1、电容C4、电容C6，将电压限制在5V，并滤除毛刺、储存电能，使5V电压平稳。
所述高压过零检测电路部分包括电阻R3、电阻R4、三极管Q2、电容C5、整流二极管D2；所述高压电信号通过电阻R3、电阻R4，以很微弱的电流驱动三极管Q2触发导通，电容C5滤除电源上的杂波干扰，整流二极管D2保护三极管Q2在电源电压反向时不被击穿。
所述信号增强电路部分包括电阻R1、电阻R7、电容C1、三极管Q1；所述电阻R1、电阻R7、电容C1、三极管Q1共同组成了增强电路；电阻R7抑制基极电流避免过大，电阻R1、电容C1组成RC滤波电路消除工作环境的电磁信号对三极管Q1造成的干扰，三极管Q1集电极输出与过零电压同相的放大的电平信号。
所述光耦推动电路部分包括电阻R2、电阻R8、电容C2；所述过零检测经放大增强后输出的电平信号经由电阻R2限流驱动光耦，电阻R8、电容C2组成RC滤波电路滤除光耦干扰，避免误触发。
所述隔离输出电路部分包括电阻R10；光耦输出端集电极接隔离端电源，发射极接R10到隔离端得地，有过零信号时，光耦有电流输出在电阻R10形成高电平，供单片机电路采集使用。过零输出信号是占空比非常接近50%的一串方波，电平变化时既是高压电源过零点。
本发明设计合理，准确实时的零点检测电路与强弱电隔离的设计方案完美的结合在一起，强电端采用低成本、功耗低的阻容降压原理得到检测电路所需要低压工作电源，检测电路直接检测强电过零点，输出部分采用光耦隔离，光耦驱动电流2mA，保证光耦能可靠的工作，光耦输出端能提供>=1mA的电流输出，供单片机电路使用，提高了强弱电隔离电路中过零检测的精准度，降低了功率精度控制要求高的产品的生产成本和开发难度，缩短了开发周期，使产品能够更快的投入生产，适于推广。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或者相近似的技术方案，均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.隔离式精准过零检测电路，其特征在于：包括电源电路部分、高压过零检测电路部分、信号增强电路部分、光耦推动电路部分和隔离输出电路部分。
2.根据权利要求1所述的隔离式精准过零检测电路，其特征在于：所述电源部分包括电阻R5、电阻R6、电阻R9、整流二极管D1、整流二极管D3、稳压二极管ZD1、电容C3、电容C4、电容C6，上述元器件组成阻容降压电路，为过零检测电路与信号增强、光耦推动电路提供5V电源；电阻R5、电阻R6给电容C3放电使用，在断开电源后，将电容C3储存电能缓缓释放，便于电路维护；整流二极管D3在5V充电结束后提供给电容C3反向电流，便于下一个半周时能继续给5V电路充电；稳压二极管ZD1、电容C4、电容C6，将电压限制在5V，并滤除毛刺、储存电能，使5V电压平稳。
3.根据权利要求1所述的隔离式精准过零检测电路，其特征在于：所述高压过零检测电路部分包括电阻R3、电阻R4、三极管Q2、电容C5、整流二极管D2；所述高压电信号通过电阻R3、电阻R4，以很微弱的电流驱动三极管Q2触发导通，电容C5滤除电源上的杂波干扰，整流二极管D2保护三极管Q2在电源电压反向时不被击穿。
4.根据权利要求1所述的隔离式精准过零检测电路，其特征在于：所述信号增强电路部分包括电阻R1、电阻R7、电容C1、三极管Q1；所述电阻R1、电阻R7、电容C1、三极管Q1共同组成了增强电路；电阻R7抑制基极电流避免过大，电阻R1、电容C1组成RC滤波电路消除工作环境的电磁信号对三极管Q1造成的干扰，三极管Q1集电极输出与过零电压同相的放大的电平信号。
5.根据权利要求1所述的隔离式精准过零检测电路，其特征在于：所述光耦推动电路部分包括电阻R2、电阻R8、电容C2；所述过零检测经放大增强后输出的电平信号经由电阻R2限流驱动光耦，电阻R8、电容C2组成RC滤波电路滤除光耦干扰，避免误触发。
6.根据权利要求1所述的隔离式精准过零检测电路，其特征在于：所述隔离输出电路部分包括电阻R10；光耦输出端集电极接隔离端电源，发射极接R10到隔离端得地，有过零信号时，光耦有电流输出在电阻R10形成高电平，供单片机电路采集使用。
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