CN107425834B - 电力线过零点调制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电力线过零点调制电路，属于电路技术领域。其包括辅助电源电路(1)，可控硅触发电路(2)，使能控制电路(3)和边沿加速电路(4)；所述辅助电源电路(1)外部与火线L、零线N连接；所述辅助电源电路(1)与可控硅触发电路(2)和使能控制电路(3)连接；所述边沿加速电路(4)与可控硅触发电路(2)连接；所述可控硅触发电路(2)外部与火线L连接。其自带辅助电源、功耗低、精度高、抗干扰能力强，并且，能够实现强弱电隔离。

Description

电力线过零点调制电路
技术领域
本发明涉及电路技术领域，特别是涉及一种电力线过零点调制电路。
背景技术
现有技术中有一种如附图1所示的电力线过零点调制电路，控制单元A的第一引脚连接于三极管的基极，三极管的集电极连接于二极管D1的阳极和KCB触发变压器的第一引脚，二极管D1的阴极连接于电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接于电压V1和KCB触发变压器的第二引脚，KCB触发变压器的第三引脚连接于二极管D2的阳极，二极管D2的阴极连接于二极管D3的阴极、电阻R2的一端和可控硅单元C中二极管的阴极，KCB触发变压器的第四引脚连接于二极管D3的阳极、电阻R2的另一端和可控硅单元C中二极管的阴极；控制单元A的第二引脚、三极管的发射极同时接地。其缺点主要在于：
(1)该方案的触发变压器体积大，并且无法防止电力线电压过高时的误触发；
(2)触发信号的时刻控制，需要额外增加过零点检测电路监控过零点；
(3)该方案下设备可靠性全靠软件实现，若控制器异常导致可控硅在电压较高时导通，可能造成危险。
除上述方案外，其他的大多数电力线过零点调制电路也通常存在电路结构复杂、成本高，或是检测精度低、功耗大等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种电力线过零点调制电路，其自带辅助电源、功耗低、精度高、抗干扰能力强，并且，能够实现强弱电隔离，从而更加适于实用。
为了达到上述目的，本发明提供的电力线过零点调制电路的技术方案如下：
本发明提供的电力线过零点调制电路包括辅助电源电路(1)，可控硅触发电路(2)，使能控制电路(3)和边沿加速电路(4)；
所述辅助电源电路(1)外部与火线L、零线N连接；
所述辅助电源电路(1)与可控硅触发电路(2)和使能控制电路(3)连接；
所述边沿加速电路(4)与可控硅触发电路(2)连接；
所述可控硅触发电路(2)外部与火线L连接。
本发明提供的电力线过零点调制电路还可采用以下技术措施进一步实现。
作为优选，所述辅助电源电路(1)，包括分压电阻R1、R2和R3，储能电容C2，稳压二极管VD2，滤波电容C1，续流二极管VD1和充电电阻R4；
分压电阻R3的一端、电容C1的一端、稳压二极管VD2的阳极、电容C2的一端相连并连接于零线N；
分压电阻R3的另一端、分压电阻R2的一端、电容C1的另一端、续流二极管VD1的阳极、电阻R4的一端相连并连接于所述使能控制电路(3)；
分压电阻R2的另一端连接于分压电阻R1的一端；
分压电阻R1的另一端连接于火线L；
续流二级管VD1的阴极、稳压二极管VD2的阴极、电容C2的另一端相连并连接于所述可控硅触发电路(2)；
稳压二极管VD2与储能电容C2并联，用于限制C2两端的电压值。
作为优选，所述可控硅触发电路(2)，包括控制三极管V2，泄放电阻R6，滤波电容C3、C5，限流电阻R5、R9，分压电阻R10，可控硅V3；
可控硅V3的阳极与火线L线接，阴极与零线N连接，滤波电容C5、分压电阻R10并联在可控硅V3的控制极与阴极之间；
分压电阻R10的一端连接于限流电阻R9的一端；
限流电阻R9的另一端连接于控制三极管V2的集电极；
控制三极管V2的基极连接于泄放电阻R6的一端、滤波电容C3的一端、限流电阻R5的一端；
控制三极管V2的发射极、泄放电阻R6的另一端、滤波电容C3的另一端同时连接于所述辅助电源电路(1)；
限流电阻R5的另一端连接于所述使能控制电路(3)；
限流电阻R9的另一端、分压电阻R10的另一端、控制三极管V2的集电极分别连接于所述边沿加速电路(4)。
作为优选，所述边沿加速电路(4)包括控制三极管V1，限流电阻R7和滤波电容V4；
滤波电容C4两端并联在控制三极管V1的基极与射级之间；
控制三级管V1同时连接于所述可控硅触发电路(2)和所述使能控制电路(3)；
限流电阻R7的另一端、电容C4的另一端分别连接于所述可控硅触发电路(2)；
限流电阻R7和滤波电容C4组成低通滤波，防控制三极管V1的基极因为干扰误触发。
作为优选，所述使能控制电路(3)包括光耦E1和限流电阻R8；
光耦E1内的发光二极管的阳极与R8的一端连接，发光二极管的阴极与GND连接，R8的另一端与使能控制信号CRTL连接；
光耦E1内的三级管的发射极连接于所述辅助电源电路(1)；光耦E1内的三极管的集电极分别连接于所述可控硅触发电路(2)和所述边沿加速电路(4)。
本发明提供的电力线过零点调制电路带有电压检测，可以防止可控硅在过高电压下触发，可控硅只能在电压下降沿过零点之前的一定范围内导通，并且一旦触发会持续到负半周开始，单相可控硅自动断开。其通过光耦E1控制可控硅在电力线的过零点时刻前导通，实现电力线过零点的提前，从而达到电力线过零点调制。该电路还带有电压检测，可以防止可控硅在过高电压下触发，可控硅只能在电压下降沿过零点之前的一定范围内导通，并且一旦触发会持续到负半周开始，单相可控硅自动断开。其触发可控硅使用的能量从强电端获取，不需要额外的辅助电源，并且该电源功耗很小，利用电压正半轴缓慢充电，在可控硅触发前充满，然后在需要过零调制时瞬间放掉，利用电流脉冲触发可控硅导通。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为现有技术中的一种电力线过零点调制电路的电路图；
图2为本发明实施例提供的电力线过零点调制电路的电路图；
图3位本发明实施例提供的电力线过零点调制电路的原理图。
具体实施方式
本发明为解决现有技术存在的问题，提供一种电力线过零点调制电路，其自带辅助电源、功耗低、精度高、抗干扰能力强，并且，能够实现强弱电隔离，从而更加适于实用。
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的电力线过零点调制电路，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，具体的理解为：可以同时包含有A与B，可以单独存在A，也可以单独存在B，能够具备上述三种任一种情况。
参见附图2和附图3，本发明实施例提供的电力线过零点调制电路包括辅助电源电路(1)，可控硅触发电路(2)，使能控制电路(3)和边沿加速电路(4)。辅助电源电路(1)外部与火线L、零线N连接；辅助电源电路(1)与可控硅触发电路(2)和使能控制电路(3)连接；边沿加速电路(4)与可控硅触发电路(2)连接；可控硅触发电路(2)外部与火线L连接。
其中，辅助电源电路(1)，包括分压电阻R1、R2和R3，储能电容C2，稳压二极管VD2，滤波电容C1，续流二极管VD1和充电电阻R4。分压电阻R3的一端、电容C1的一端、稳压二极管VD2的阳极、电容C2的一端相连并连接于零线N；分压电阻R3的另一端、分压电阻R2的一端、电容C1的另一端、续流二极管VD1的阳极、电阻R4的一端相连并连接于使能控制电路(3)；分压电阻R2的另一端连接于分压电阻R1的一端；分压电阻R1的另一端连接于火线L；续流二级管VD1的阴极、稳压二极管VD2的阴极、电容C2的另一端相连并连接于可控硅触发电路(2)；稳压二极管VD2与储能电容C2并联，用于限制C2两端的电压值。
其中，可控硅触发电路(2)，包括控制三极管V2，泄放电阻R6，滤波电容C3、C5，限流电阻R5、R9，分压电阻R10，可控硅V3。可控硅V3的阳极与火线L线接，阴极与零线N连接，滤波电容C5、分压电阻R10并联在可控硅V3的控制极与阴极之间；分压电阻R10的一端连接于限流电阻R9的一端；限流电阻R9的另一端连接于控制三极管V2的集电极；控制三极管V2的基极连接于泄放电阻R6的一端、滤波电容C3的一端、限流电阻R5的一端；控制三极管V2的发射极、泄放电阻R6的另一端、滤波电容C3的另一端同时连接于辅助电源电路(1)；限流电阻R5的另一端连接于使能控制电路(3)；限流电阻R9的另一端、分压电阻R10的另一端、控制三极管V2的集电极分别连接于边沿加速电路(4)。
其中，边沿加速电路(4)包括控制三极管V1，限流电阻R7和滤波电容V4。滤波电容C4两端并联在控制三极管V1的基极与射级之间；控制三级管V1同时连接于可控硅触发电路(2)和使能控制电路(3)；限流电阻R7的另一端、电容C4的另一端分别连接于可控硅触发电路(2)；限流电阻R7和滤波电容C4组成低通滤波，防控制三极管V1的基极因为干扰误触发。
其中，使能控制电路(3)包括光耦E1和限流电阻R8。光耦E1内的发光二极管的阳极与R8的一端连接，发光二极管的阴极与GND连接，R8的另一端与使能控制信号CRTL连接；光耦E1内的三级管的发射极连接于辅助电源电路(1)；光耦E1内的三极管的集电极分别连接于可控硅触发电路(2)和边沿加速电路(4)。
本发明实施例提供的电力线过零点调制电路的功能如下：
通过光耦E1控制可控硅在电力线的过零点时刻前导通，实现电力线过零点的提前，从而达到电力线过零点调制。该电路还带有电压检测，可以防止可控硅在过高电压下触发，可控硅只能在电压下降沿过零点之前的一定范围内导通，并且一旦触发会持续到负半周开始，单相可控硅自动断开。
该调制电路触发可控硅使用的能量从强电端获取，不需要额为的辅助电源，并且该电源功耗很小，利用电压正半轴缓慢充电，在可控硅触发前充满，然后在需要过零调制时瞬间放掉，利用电流脉冲触发可控硅导通。
本发明实施例提供的电力线过零点调制电路的原理如下：
辅助电源电路(1)，在L～N电力线正半轴时，由分压电阻R1、R2与R3分压后的电压通过二极管VD1和电阻R4给C2储能电容充电，用于给可控硅V3提供足够触发的能量，稳压管VD2用于限制充电电压的最高值；R4、R3用于L～N电力线负半周泄放C2的能量，使得正半轴开始时无足够的能量触发可控硅，可以保证系统安全。另外由C1与R1、R2、R3形成低通电路，用于滤出电力线上的杂波。
可控硅触发电路(2)，在L～N电力线电压正半周，当R3分压电压＜(C2两端电压)-(V2三极管Vbe电压)时，若此时光耦导通，则三极管V2的B通过R5、E1、R3会形成放电路径，V2导通从而触发可控硅。
边沿加速电路(4)，由于C2电容存储的能量有限，所以若可控硅V3触发信号边沿缓慢，则C2存储的能量不会形成大的脉冲电流，不足以触发可控硅V3，故电路中增加正反馈边沿加速电路(4)。当三极管V2导通时，三极管V1会跟着导通并且把V2的基极电阻R5下拉到N，故V2的驱动电流变大，会加速进一步开启，形成正反馈，使得触发信号边沿变得陡峭。
使能控制电路(3)，只有当CTRL控制信号置为高电平，满足在L～N电力线电压正半周，当R3分压电压＜(C2两端电压)-(V2三极管Vbe电压)时，才能触发可控硅V3导通。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种电力线过零点调制电路，其特征在于，包括辅助电源电路(1)，可控硅触发电路(2)，使能控制电路(3)和边沿加速电路(4)；
所述辅助电源电路(1)外部与火线L、零线N连接；
所述辅助电源电路(1)与可控硅触发电路(2)和使能控制电路(3)连接；
所述边沿加速电路(4)与可控硅触发电路(2)连接；
所述可控硅触发电路(2)外部与火线L连接。
2.根据权利要求1所述电力线过零点调制电路，其特征在于，所述辅助电源电路(1)，包括分压电阻R1、R2和R3，储能电容C2，稳压二极管VD2，滤波电容C1，续流二极管VD1和充电电阻R4；
分压电阻R3的一端、电容C1的一端、稳压二极管VD2的阳极、电容C2的一端相连并连接于零线N；
分压电阻R3的另一端、分压电阻R2的一端、电容C1的另一端、续流二极管VD1的阳极、电阻R4的一端相连并连接于所述使能控制电路(3)；
分压电阻R2的另一端连接于分压电阻R1的一端；
分压电阻R1的另一端连接于火线L；
续流二极管VD1的阴极、稳压二极管VD2的阴极、电容C2的另一端相连并连接于所述可控硅触发电路(2)；
稳压二极管VD2与储能电容C2并联，用于限制C2两端的电压值。
3.根据权利要求1所述电力线过零点调制电路，其特征在于，所述可控硅触发电路(2)，包括控制三极管V2，泄放电阻R6，滤波电容C3、C5，限流电阻R5、R9，分压电阻R10，可控硅V3；
所述可控硅触发电路(2)，包括控制三极管V2，泄放电阻R6，滤波电容C3、C5，限流电阻R5、R9，分压电阻R10，可控硅V3；
可控硅V3的阳极与火线L线接，阴极与零线N连接，滤波电容C5、分压电阻R10并联在可控硅V3的控制极与阴极之间；
分压电阻R10的一端连接于限流电阻R9的一端；
限流电阻R9的另一端连接于控制三极管V2的集电极；
控制三极管V2的基极连接于泄放电阻R6的一端、滤波电容C3的一端、限流电阻R5的一端；
控制三极管V2的发射极、泄放电阻R6的另一端、滤波电容C3的另一端同时连接于所述辅助电源电路(1)；
限流电阻R5的另一端连接于所述使能控制电路(3)；
限流电阻R9的另一端、分压电阻R10的另一端、控制三极管V2的集电极分别连接于所述边沿加速电路(4)。
4.根据权利要求1所述电力线过零点调制电路，其特征在于，所述边沿加速电路(4)包括控制三极管V1，限流电阻R7和滤波电容V4；
滤波电容C4两端并联在控制三极管V1的基极与射级之间；
控制三级管V1同时连接于所述可控硅触发电路(2)和所述使能控制电路(3)；
限流电阻R7的另一端、电容C4的另一端分别连接于所述可控硅触发电路(2)；
限流电阻R7和滤波电容C4组成低通滤波，防控制三极管V1的基极因为干扰误触发。
5.根据权利要求1所述电力线过零点调制电路，其特征在于，所述使能控制电路(3)包括光耦E1和限流电阻R8；
光耦E1内的发光二极管的阳极与R8的一端连接，发光二极管的阴极与GND连接，R8的另一端与使能控制信号CRTL连接；
光耦E1内的三级管的发射极连接于所述辅助电源电路(1)；
光耦E1内的三极管的集电极分别连接于所述可控硅触发电路(2)和所述边沿加速电路(4)。
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