CN109568788A - 一种输出功率调节电路及频谱治疗仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输出功率调节电路，在现有技术的过零点检测电路、晶闸管控制电路以及控制器的基础上，过零点检测电路包括双向光耦和上拉电阻，双向光耦的输入端与交流电源连接，双向光耦输出端的光敏晶体管的集电极通过上拉电阻与控制器连接，晶体管的发射极接地。双向光耦在交流电过零点时刻截止，通过上拉电阻向控制器输出高电平，其余时刻导通，向控制器输出低电平，无需设置区分交流电正半周负半轴的复杂电路，避免了因电容参数设置不当造成的过零点检测值的偏差，并且极大简化了过零点检测电路，减少了元件干扰，使输出功率调节电路更容易实现良好的控制效果。本发明还公开一种频谱治疗仪，具有上述有益效果。

Description

一种输出功率调节电路及频谱治疗仪

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种输出功率调节电路及频谱治疗仪。

背景技术

输出功率调节电路通常包括与交流电源连接的过零点检测电路，与交流电源连接的晶闸管控制电路，以及设于过零点检测电路与晶闸管控制电路之间的控制器，控制器在过零点检测电路检测到交流电过零点时根据预设的输出功率设定值控制晶闸管控制电路输出功率。

图1为现有技术中输出功率调节电路的过零点检测电路的电路图。如图1所示，现有技术中，输出功率调节电路的过零点检测电路主要由一个单向的光耦合器U1和电阻R5、二极管D1、二极管D3、电容C4、电阻R7、二极管D4、二极管D2、电阻R6、三极管Q1和电阻R8来构成以C4为主的充放电电路用来导通或截止光耦合器U1。

在交流电源的正半周，当交流电源的电压经过电阻R5→二极管D1→电容C4→二极管D4→二极管D2→电阻R6回路给电容C4充电，同时二极管D4使三极管Q1基极反偏置，三极管Q1截止，光耦合器U1截止,输出电压通过上拉电阻R9接直流电压Vcc，在U_in端输出高电平；在交流电源的负半周，二极管D1、二极管D2反偏截止，电容C4储存的电能一路经过电容C4正极→电阻R7→三极管Q1基极→三极管Q1发射极→电容C4负极构成回路，使三极管Q1正向偏置导通，另一路经电容C4正极→电阻R8→光电耦合器U1→三极管Q1集电极→三极管Q1发射极→电容C4负极构成回路，使光电耦合器U1导通，输出电压通过光电耦合器U1接地，在U_in端输出低电平。

在具体应用中，该输出功率调节电路中的过零点检测电路结构复杂，且对电容C4的电容参数选择要求比较高，如果选择不当，会出现在负半周未结束时电容C4已经放电结束，此时正半周还未来到，导致输出波形每次都有差异等情况。

因此，如何在避免出现过零点检测电路检测值出现偏差的基础上简化过零点检测电路的设置，从而使输出功率调节电路更容易实现良好的控制效果，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种输出功率调节电路及频谱治疗仪，用于在避免出现过零点检测电路检测值出现偏差的基础上简化过零点检测电路的设置，使输出功率调节电路更容易实现良好的控制效果。

为解决上述技术问题，本发明提供一种输出功率调节电路，包括与交流电源连接的过零点检测电路，与所述交流电源连接的晶闸管控制电路，以及设于所述过零点检测电路和所述晶闸管控制电路之间的控制器；

其中，所述控制器用于在接收到所述过零点检测电路检测的电路过零点信号时，根据输出功率设定值控制所述晶闸管控制电路输出与所述输出功率设定值对应的功率；

所述过零点检测电路包括双向光耦和上拉电阻，所述双向光耦的输入端与所述交流电源连接，所述双向光耦输出端的光敏晶体管的集电极通过所述上拉电阻与所述控制器连接，所述光敏晶体管的发射极接地。

可选的，所述过零点检测电路还包括设于所述交流电源与所述双向光耦的输入端之间的限流电阻。

可选的，所述晶闸管控制电路具体包括：

输入端与所述控制器连接的双向可控硅驱动光耦，分别与所述双向可控硅驱动光耦的输出端以及负载连接的双向可控硅。

可选的，所述晶闸管控制电路还包括：

与所述双向可控硅并联的压敏电阻以及设于所述双向可控硅与所述交流电源之间的电阻-电容电路。

可选的，所述双向可控硅驱动光耦具体为MOC3021。

可选的，还包括：

与所述控制器连接的用于接收所述输出功率设定值的功率调整电路。

可选的，所述功率调整电路具体为多路选择器；

所述多路选择器包括多个一端接地，另一端与所述控制器连接的选择开关，一个所述选择开关对应一个输出功率设定值。

可选的，还包括：

分别与所述交流电源、所述过零点检测电路、所述晶闸管控制电路和所述控制器连接的，用于将所述交流电源的输入电压转换为所述过零点检测电路的工作电压、所述晶闸管控制电路的工作电压和所述控制器的工作电压的电源转换电路。

可选的，所述电源转换电路具体包括：

输入端与所述交流电源连接的AC-DC隔离电源模块，以及与所述AC-DC隔离电源模块连接的线性电源。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种频谱治疗仪，包括上述任意一项所述的输出功率调节电路。

本发明所提供的输出功率调节电路，包括与交流电源连接的过零点检测电路，与交流电源连接的晶闸管控制电路，以及设于过零点检测电路和晶闸管控制电路之间的控制器，控制器用于在接收到过零点检测电路检测的电路过零点信号时，根据输出功率设定值控制晶闸管控制电路输出与输出功率设定值对应的功率，在此基础上，过零点检测电路包括双向光耦和上拉电阻，双向光耦的输入端与交流电源连接，双向光耦输出端的光敏晶体管的集电极通过上拉电阻与控制器连接，晶体管的发射极接地。当交流电的过零点时刻到来，双向光耦截止，通过上拉电阻向控制器输出高电平；其余时刻，双向光耦导通，向控制器输出低电平。通过双向光耦实现对交流电过零点的检测，无需设置如现有技术中的二极管、电容等构成的区分交流电正半周负半轴的复杂电路，避免了因电容参数设置不当造成的过零点检测值的偏差，并且极大简化了过零点检测电路，减少了元件干扰，而整个输出功率调节电路也更容易实现良好的控制效果。本发明还提供一种频谱治疗仪，具有上述有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中输出功率调节电路的过零点检测电路的电路图；

图2为本发明实施例提供的输出功率调节电路的原理框图；

图3为本发明实施例提供的一种输出功率调节电路的电路图；

图4为本发明实施例提供的输出功率调节电路的波形转换示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种输出功率调节电路及频谱治疗仪，用于在避免出现过零点检测电路检测值出现偏差的基础上简化过零点检测电路的设置，使输出功率调节电路更容易输出理想波形。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图2为本发明实施例提供的输出功率调节电路的原理框图；图3为本发明实施例提供的一种输出功率调节电路的电路图；图4为本发明实施例提供的输出功率调节电路的波形转换示意图。

如图2所示，输出功率调节电路包括与交流电源(L极、N极)连接的过零点检测电路1，与交流电源连接的晶闸管控制电路2，以及设于过零点检测电路1和晶闸管控制电路2之间的控制器3；

其中，控制器3用于在接收到过零点检测电路1检测的电路过零点信号时，根据输出功率设定值控制晶闸管控制电路2输出与输出功率设定值对应的功率；

如图3所示，图2中的过零点检测电路1包括双向光耦U2和上拉电阻R1，双向光耦的输入端与交流电源连接，双向光耦U2输出端的光敏晶体管的集电极通过上拉电阻R1与控制器3连接，光敏晶体管的发射极接地。

在具体实施中，双向光耦U2可以采用TLP620。为避免双向光耦U2因为电压过高而损坏，过零点检测电路1还包括设于交流电源与双向光耦U2的输入端之间的限流电阻。限流电阻具体可以采用三个并联在交流电源与双向光耦U2的输入端之间的阻值为200kΩ的电阻。双向光耦U2的引脚1连接限流电阻的公共端，双向光耦U2的引脚2连接交流电源的N极，双向光耦U2的引脚3接地，双向光耦U2的引脚4通过上拉电阻R1连接指控制器3的CPU的PA15。

晶闸管控制电路2具体可以包括输入端与控制器3连接的双向可控硅驱动光耦U3，分别与双向可控硅驱动光耦3的输出端以及负载J1连接的双向可控硅Q2。双向可控硅Q2连接于交流电源的L极和N极之间。控制器3控制双向可控硅驱动光耦U3的通断即可控制双向可控硅Q2的导通角进而调节输出功率。

为避免双向可控硅Q2因过流而损坏，晶闸管控制电路2还可以包括与双向可控硅Q2并联的压敏电阻NR2以及设于双向可控硅Q2与交流电源之间的电阻-电容电路(包括电阻R3、电阻R4和电容C1)，前者可以防止接通断开时出现的过电压造成双向可控硅Q2过压烧毁的情况，后者具有吸收高次谐波和提高双向可控硅Q2的抗干扰能力。

在实际应用中，双向可控硅驱动光耦U3可以采用MOC系列光耦，如MOC3021。双向可控硅Q2(即晶闸管)采用BTA16-600。

控制器3中的CPU可以采用STM32F103C8T6，除CPU外，还包括电阻、电容、晶振等。

控制器3在接收到过零点检测电路1检测的电路过零点信号时，根据输出功率设定值控制晶闸管控制电路2输出与输出功率设定值对应的功率，可以参考现有技术中的方法实现。输出功率设定值由输入装置输入控制器3，输入装置可以为机械按键、触控屏等。在具体实现上，输出功率调节电路还可以包括与控制器3连接的用于接收输出功率设定值的功率调整电路4。

功率调整电路4具体为多路选择器，该多路选择器包括多个一端接地，另一端与控制器连接的选择开关，一个选择开关对应一个输出功率设定值(如50W、100W、150W、200W)。各选择开关连接于控制器3的不同接口，各接口相应对应与之连接的选择开关的输出功率设定值。在某一选择开关被闭合后，控制器3接收到与该选择开关连接的接口的信号，分析得到与之对应的输出功率设定值。

输出功率调节电路的原理如图4所示。基于本发明实施例提供的输出功率调节电路，220V的交流电(A波形)输入过零点检测电路1，输出B波形输入控制器3的GPIO接口，控制器3通过GPIO的上升沿检测即可判断出过零点时刻，同时判断功率输出电路的设定值(举例：50W、100W、150W、200W)，控制器3输出C波形送入晶闸管控制电路2，从而晶闸管控制电路2控制输出D波形，控制器3通过控制晶闸管导通时间t(控制器3接收到过零点检测信号到控制器3输出脉冲信号的时间)来控制D波形中的阴影部分大小，从而实现对输出功率大小的调节。

本发明实施例提供的输出功率调节电路，包括与交流电源连接的过零点检测电路，与交流电源连接的晶闸管控制电路，以及设于过零点检测电路和晶闸管控制电路之间的控制器，控制器用于在接收到过零点检测电路检测的电路过零点信号时，根据输出功率设定值控制晶闸管控制电路输出与输出功率设定值对应的功率，在此基础上，过零点检测电路包括双向光耦和上拉电阻，双向光耦的输入端与交流电源连接，双向光耦输出端的光敏晶体管的集电极通过上拉电阻与控制器连接，晶体管的发射极接地。当交流电的过零点时刻到来，双向光耦截止，通过上拉电阻向控制器输出高电平；其余时刻，双向光耦导通，向控制器输出低电平。通过双向光耦实现对交流电过零点的检测，无需设置如现有技术中的二极管、电容等构成的区分交流电正半周负半轴的复杂电路，避免了因电容参数设置不当造成的过零点检测值的偏差，并且极大简化了过零点检测电路，减少了元件干扰，而整个输出功率调节电路也更容易实现良好的控制效果。在此基础上，本发明实施例还给出了输出功率调节电路各部分的具体实现电路，相比于现有技术可以达到更好的输出功率调节效果。

在上述实施例的基础上，在另一实施例中，如图2所示，为提高实用性，输出功率调节电路还包括分别与交流电源、过零点检测电路1、晶闸管控制电路2和控制器3连接的，用于将交流电源的输入电压转换为过零点检测电路1的工作电压、晶闸管控制电路2的工作电压和控制器3的工作电压的电源转换电路5，以提供系统用电(如3.3V、5V)。

如图3所示，电源转换电路具体可以包括输入端与交流电源连接的AC-DC隔离电源模块(可以包括HLK-PM01)，以及与AC-DC隔离电源模块连接的(LD0)线性电源(如LM1117-3.3)。

本发明实施例提供的输出功率调节电路，还包括电源转换电路。由于控制器的CPU等元件都需要低压供电，增加电源转换电路更有利于输出功率转换电路的实际应用。

上文详述了输出功率调节电路对应的各个实施例，在此基础上，本发明还公开了与上述输出功率调节电路对应的频谱治疗仪，该频谱治疗仪可以包括上述实施例所述的输出功率调节电路。

由于频谱治疗仪部分的实施例与输出功率调节电路部分的实施例相互对应，因此频谱治疗仪部分的实施例请参见输出功率调节电路部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的输出功率调节电路和频谱治疗仪，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。

以上对本发明所提供的一种输出功率调节电路及频谱治疗仪进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种输出功率调节电路，其特征在于，包括与交流电源连接的过零点检测电路，与所述交流电源连接的晶闸管控制电路，以及设于所述过零点检测电路和所述晶闸管控制电路之间的控制器；

其中，所述控制器用于在接收到所述过零点检测电路检测的电路过零点信号时，根据输出功率设定值控制所述晶闸管控制电路输出与所述输出功率设定值对应的功率；

所述过零点检测电路包括双向光耦和上拉电阻，所述双向光耦的输入端与所述交流电源连接，所述双向光耦输出端的光敏晶体管的集电极通过所述上拉电阻与所述控制器连接，所述光敏晶体管的发射极接地。

2.根据权利要求1所述的输出功率调节电路，其特征在于，所述过零点检测电路还包括设于所述交流电源与所述双向光耦的输入端之间的限流电阻。

3.根据权利要求1所述的输出功率调节电路，其特征在于，所述晶闸管控制电路具体包括：

输入端与所述控制器连接的双向可控硅驱动光耦，分别与所述双向可控硅驱动光耦的输出端以及负载连接的双向可控硅。

4.根据权利要求3所述的输出功率调节电路，其特征在于，所述晶闸管控制电路还包括：

与所述双向可控硅并联的压敏电阻以及设于所述双向可控硅与所述交流电源之间的电阻-电容电路。

5.根据权利要求3所述的输出功率调节电路，其特征在于，所述双向可控硅驱动光耦具体为MOC3021。

6.根据权利要求1所述的输出功率调节电路，其特征在于，还包括：

与所述控制器连接的用于接收所述输出功率设定值的功率调整电路。

7.根据权利要求6所述的输出功率调节电路，其特征在于，所述功率调整电路具体为多路选择器；

所述多路选择器包括多个一端接地，另一端与所述控制器连接的选择开关，一个所述选择开关对应一个输出功率设定值。

8.根据权利要求1所述的输出功率调节电路，其特征在于，还包括：

分别与所述交流电源、所述过零点检测电路、所述晶闸管控制电路和所述控制器连接的，用于将所述交流电源的输入电压转换为所述过零点检测电路的工作电压、所述晶闸管控制电路的工作电压和所述控制器的工作电压的电源转换电路。

9.根据权利要求8所述的输出功率调节电路，其特征在于，所述电源转换电路具体包括：

输入端与所述交流电源连接的AC-DC隔离电源模块，以及与所述AC-DC隔离电源模块连接的线性电源。

10.一种频谱治疗仪，其特征在于，包括权利要求1至9任意一项所述的输出功率调节电路。