CN109061362A - 一种电网掉电检测电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电网检测技术领域，具体涉及一种电网掉电检测电路。方案要点是：电压检测单元将电网电压进行降压、整流，并将整流后的信号传送至判断单元。判断单元将检测单元的输出信号与参考电压进行比较，同时使用单稳态触发器来防止电网电压周期过零造成的判断错误，将比较后的状态以电平形式进行输出。传统电网掉电检测电路使用储能器件或单片机对波形进行计算，电路反应时间过长，计算复杂并且电路成本高；为了解决上述问题，本发明提供了一种电网掉电检测电路，全部采用分立器件实现，不需要单片机编程控制，电路组成器件少，反应速度快并且可以根据实际情况调节电路反应时间，并且能够排除电网电压过零对电路的影响。

Description

一种电网掉电检测电路
技术领域
本发明涉及电网检测技术领域，具体涉及一种电网掉电检测电路。
背景技术
随着社会经济的迅速发展，不间断电源越来越广泛地用于银行、证券、军事、医疗、航空航天等领域；而且对不间断电源的快速切换要求也越来越高。快速切换的前提是快速、准确的检测出交流电源掉电或异常。
由于电网电压为正弦50Hz信号，每10mS电压波形均会“过零”。如掉电检测电路使用储能器件，可以躲过每个周期的过零点，防止电路误判断，但是会不可避免的造成检测电路反应过慢，无法满足快速检测的要求。因此，使用了储能器件的电压检测电路采用对电网电压进行整流、计算，来判断交流电源是否掉电；但是该种方法由于电路中使用大容量储能器件，导致电路反应不迅速，反应时间远超10mS，无法满足不间断电源装置的切换时间要求。
如掉电检测电路不使用储能器件，传统电路无法判断出电网电压掉电与过零的区别，造成检测电路无法正常工作。
例如公开号为CN101246198B“一种电网掉电检测电路”，披露了一种取消储能器件方案：如图1所示，包括交流电检测电路1和判断电路2。交流电检测电路1包括整流电路D1、调整电路和脉冲电路。调整电路为稳压管D2，脉冲电路为光耦U1，通过D2和U1，生成脉冲信号；判断电路包括微控制器及其外围电路，微控制器根据输入的脉冲信号进行判断，通过产生出周期和交流电周期成一定函数关系的脉冲信号，并将该脉冲信号作为判断电路输出判断信号的触发信号，实现了电网掉电检测；其中的检测电路，取消了储能器件，但是对电网掉电检测周期至少为10mS并且需要微控制器对其进行计算，掉电检测时间长、控制复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电网掉电检测电路，用于解决电网掉电检测电路掉电检测时间长、控制复杂的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种电网掉电检测电路，包括电网电压检测单元和判断单元两部分；所述电网电压检测单元包括整流模块，所述判断单元包括脉冲电压生成电路、触发器和逻辑门电路；整流模块与脉冲电压生成电路相连，脉冲电压生成电路的输出端接至触发器和逻辑门电路，所述逻辑门电路为或非门电路或者为或门电路，触发器的状态输出与脉冲电压生成电路的输出端接至逻辑门电路。
电网电压检测单元将电网电压进行降压、整流，并将整流后的信号传送至判断单元。判断单元将检测单元的输出信号与参考电压进行比较，同时使用单稳态触发器来防止电网电压周期过零造成的判断错误，将比较后的状态以电平形式进行输出。
本发明的有益效果：
本发明提供的电网掉电检测电路，全部采用分立器件实现，不需要单片机编程控制，电路组成器件少，反应速度快并且可以根据实际情况调节电路反应时间，而且还能够排除电网电压过零对电路的影响。
作为进一步改进，所述整流模块为全波整流电路。
作为进一步改进，所述逻辑门电路为或门电路，当所述逻辑门电路为或门电路，电网电压正常时，输出信号为高电平；电网掉电时，输出信号为低电平。
作为进一步改进，所述脉冲电压生成电路为比较器，所述比较器的反相输入端连接参考电压，所述比较器的同相输入端连接整流模块的输出，所述参考电压由分压电路产生。
作为进一步改进，所述触发器为单稳态触发器。所述单稳态触发器上升沿检测脚接地，采样单元输出电压接至下降沿检测脚。
作为进一步改进，所述全波整流电路为桥式整流电路。
附图说明
图1是一种现有技术的电路原理示意图；
图2是本电网掉电检测电路原理示意图；
图3是电网电压正常时电路各关键点波形示意图；
图4是电网电压掉电时电路各关键点波形示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，下面结合附图及实施例，对本发明作进一步的详细说明。
由图2所示电路原理示意图，电网电压(L、N)经过变压器T1降压、二极管D1～D4整流变为100Hz馒头波。经过电阻R1最终变为采样单元输出电压Uin。Uin与电网电压的比例关系由变压器T1的变比及二极管D1～D4的导通压降决定。
根据Uin与电网电压的比例及实际应用情况，计算出参考电压Uref。当采样电压Uin在一定时间内(该时间由单稳态触发器IC2输出电平的持续时间决定)均低于Uref时，认为电网掉电。通过调节单稳态触发器IC2输出电平的持续时间就可以调节电路判断电网掉电所需要的反应时间。
Uref由基准电压Vref经过电阻R5及R2分压得出。Uref接至比较器IC1反相输入端，Uin接至比较器同相输入端。比较器IC1的输出电压U1，在Uin大于Uref时U1为高电平，在Uin小于Uref时U1为低电平。
单稳态触发器IC2的RC脚经过电阻R7接至电源，RC脚与C脚之间跨接电容C2。C2与R7决定单稳态触发器输出电平的持续时间T。输出电平的持续时间即为掉电电路检测到掉电发生的反应时间，该时间根据实际需要确定，改变C2与R7值即可改变检测电路的反应时间。单稳态触发器管脚A(上升沿检测脚)接地，管脚B(下降沿检测脚)接至信号U1。单稳态触发器第6脚为其状态输出，输出信号由U2表示。当U1信号维持高、低电平状态及由低向高翻转时，U2信号均为低电平。仅当U1信号由高变低翻转时，U2信号由低电平变为高电平，其高电平持续时间为T。
U1与U2信号分别接至或非门芯片IC3的2、1脚。经过芯片IC3运算，输出高或低电平，经过R8与C3滤波后，最终输出信号Uout。
电网电压正常时，Uout为低电平；当电网掉电时，Uout为高电平。
当电网电压正常时：Uin为100Hz馒头波，实时与参考电压Uref比较。当Uin电压值高于Uref时，U1为高电平，U2为低电平，IC3芯片输出低电平，Uout为低电平；当电网电压处于过零点附近时，Uin电压值低于Uref，U1由高电平翻转为低电平，此时U2变为高电平，并持续T时间，在此时间段内，IC3芯片输出低电平，Uout为低电平；当电网电压离开过零点附近时，由于时间小于T，电路装置恢复至Uin电压值高于Uref时状态。在此过程中，Uout电平始终为低电平。各信号电平状态如图3所示。
电网掉电时：当电网电压由正常变为零时，Uin变为0V，Uin电压值低于Uref，U1由高电平翻转为低电平，此时U2变为高电平，此时IC3芯片输出低电平，Uout为低电平，经过T时间后，U2变为低电平，IC3芯片输出高电平，Uout为高电平。此过程各信号电平状态如图4所示。当电网电压始终为零时，Uin变为0V，Uin电压值低于Uref，U1为低电平，U2为低电平，IC3芯片输出高电平，Uout为高电平。
在该实施例中，IC3芯片为或非门芯片，作为其他实施方式，IC3芯片可为或非门电路或者为或门电路，当逻辑门电路为或非门电路，电网电压正常时，输出信号为低电平；电网掉电时，输出信号为高电平；当逻辑门电路为或门电路，电网电压正常时输出信号为高电平；电网掉电时，输出信号为低电平。
单稳态触发器输出电平的持续时间T达到了快速检测的要求，能够达到反应时间不超过4mS。
整流模块为全波整流电路，优选的，整流模块为桥式整流电路。
上述实施方式中，脉冲电压生成电路即比较器还可以根据本领域技术人员的常识用其他器件替代。例如图1中采用稳压二极管和光耦来实现。
上述实施方式中，单稳态触发器还可以根据本领域技术人员的常识用其他器件替代。例如使用其他型号的脉冲触发器或边沿触发器代替本实施方式中的单稳态触发器，来实现对采样信号与基准信号比较后的输出电平在时钟边沿处的判断。
上述实施方式中，逻辑门电路可经过逻辑代数运算，例如通过摩根定律得到不同的表达形式，从而得到不同的逻辑门电路结构。
本发明对具体实施方式进行了阐述，以上实施例只是用于帮助理解本发明的方法及核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种电网掉电检测电路，包括电网电压检测单元和判断单元两部分；其特征在于，所述电网电压检测单元包括整流模块，所述判断单元包括脉冲电压生成电路、触发器和逻辑门电路；整流模块与脉冲电压生成电路相连，脉冲电压生成电路的输出端接至触发器和逻辑门电路，触发器的状态输出与脉冲电压生成电路的输出端接至逻辑门电路的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种电网掉电检测电路，其特征在于，所述整流模块为全波整流电路。
3.根据权利要求1所述的一种电网掉电检测电路，其特征在于，所述逻辑门电路为或非门电路或者为或门电路。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种电网掉电检测电路，其特征在于，所述脉冲电压生成电路包括比较器，所述比较器的反相输入端连接参考电压，所述比较器的同相输入端连接整流模块的输出。
5.根据权利要求4所述的一种电网掉电检测电路，其特征在于，所述参考电压由分压电路产生。
6.根据权利要求4所述的一种电网掉电检测电路，其特征在于，所述触发器为单稳态触发器。
7.根据权利要求6所述的一种电网掉电检测电路，其特征在于，所述单稳态触发器上升沿检测脚接地，所述脉冲电压生成电路的输出接至下降沿检测脚。
8.根据权利要求5或6所述的一种电网掉电检测电路，其特征在于，所述整流模块为桥式整流电路。
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