CN109787455A - 一种用于交流固态功率控制器的过零采样电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于交流固态功率控制器的过零采样电路，第一电阻的第二端分别接第七电阻的第一端及高共模电压集成运放的反相输入端，第二电阻的第二端分别接第八电阻的第一端及高共模电压集成运放的正相输入端，第八电阻的第二端接地端，高共模电压集成运放的输出端分别接第七电阻的第二端、第一比较器的正相输入端及第二比较器的反相输入端，第一比较器的反相输入端接第一基准电压信号端，第二比较器的正相输入端接第二基准电压信号端。本发明的优点在于：为交流SSPC驱动过程中的电压过零点时开启与电流过零点时关闭提供方案，保证交流负载在开启和关断过程中不出现电弧。

Description

一种用于交流固态功率控制器的过零采样电路

技术领域

本发明涉及一种用于交流固态功率控制器的过零采样电路，用于对机载设备的交流SSPC中电压或电流过零点采样判断。

背景技术

固态功率控制器SSPC（Solid-State Power Controller）是固态配电系统中控制开关通断的一种智能开关设备，机载设备中不可缺少的配电装置。其具有反应快、寿命长、功率密度高、远程控制方便等优点。国外对固态功率控制器的研究已经相对成熟，当前固态功率控制器SSPC向大功率、高功率密度方向发展也是一个趋势。随着控制技术的发展，国外公司已经推出了基于微处理器的多通道固态功率控制器，也就是第三代SSPC。

当前国内对固态功率控制器的研究已经陆续展开，已经研制出直流28V低压固态功率控制器、直流270V高压固态功率控制器和交流115V固态功率控制器。交流固态功率控制器应用于飞机的交流负载的开启和关闭。交流负载的控制比直流更为复杂。交流负载的开启或关闭可能出现电弧现象。

经过申请人长期研究发现，交流负载的开启需要在电压为零的时候进行，而交流负载的关闭需要在电流为零的进行，这样才能更好地实现无电弧的功能。故，为了保证实现上述研究发现，电压和电流过零点的采样判断电路尤为重要。而目前，缺乏对上述采样电路的设计。

发明内容

本发明目的是克服现有技术中的问题，提供一种新型的用于交流固态功率控制器的过零采样电路。

为了实现这一目的，本发明的技术方案如下：一种用于交流固态功率控制器的过零采样电路，包含有，第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、高共模电压集成运放、第一比较器、第二比较器及与门模块。第一电阻的第一端用以接被采样信号的正端，第一电阻的第二端分别接第七电阻的第一端及高共模电压集成运放的反相输入端，第二电阻的第一端用以接被采样信号的负端，第二电阻的第二端分别接第八电阻的第一端及高共模电压集成运放的正相输入端，第八电阻的第二端接地端，高共模电压集成运放的输出端分别接第七电阻的第二端、第一比较器的正相输入端及第二比较器的反相输入端，第一比较器的反相输入端接第一基准电压信号端，第二比较器的正相输入端接第二基准电压信号端，第一比较器的输出端接第三电阻的第一端，第三电阻的第二端分别接与门模块的第一输入端及第五电阻的第一端，第二比较器的输出端接第四电阻的第一端，第四电阻的第二端分别接与门模块的第二输入端及第六电阻的第一端，第五电阻的第二端及第六电阻的第二端均接上拉电压端。

作为一种用于交流固态功率控制器的过零采样电路的优选方案，第一基准电压信号端用以提供-10mV，第二基准电压信号端用以提供+10mV。

作为一种用于交流固态功率控制器的过零采样电路的优选方案，上拉电压端用以提供+3.3V。

作为一种用于交流固态功率控制器的过零采样电路的优选方案，高共模电压集成运放采用LTC2051。

与现有技术相比，本发明的优点至少在于：提供电流或电压的过零判断，交流负载在电压为零的时候开启，在电流为零的时候关断，为交流SSPC驱动过程中的电压过零点时开启与电流过零点时关闭提供方案，保证交流负载在开启和关断过程中不出现电弧。

附图说明

图1为本发明一实施例的电路结构示意图。

图2为本发明一实施例的输入输出波形图。

具体实施方式

下面通过具体的实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

请参见图1，图中示出的是一种用于交流固态功率控制器的过零采样电路。其包含有，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、高共模电压集成运放U1、第一比较器U2、第二比较器U3及与门模块U4。

第一电阻R1的第一端用以接被采样信号的正端。第一电阻R1的第二端分别接第七电阻R7的第一端及高共模电压集成运放U1的反相输入端。第二电阻R2的第一端用以接被采样信号的负端。第二电阻R2的第二端分别接第八电阻R8的第一端及高共模电压集成运放U1的正相输入端。第八电阻R8的第二端接地端。高共模电压集成运放U1的输出端分别接第七电阻R7的第二端、第一比较器U2的正相输入端及第二比较器U3的反相输入端。第一比较器U2的反相输入端接第一基准电压信号端。第一基准电压信号端用以提供-10mV。第二比较器U3的正相输入端接第二基准电压信号端。第二基准电压信号端用以提供+10mV。第一比较器U2的输出端接第三电阻R3的第一端。第三电阻R3的第二端分别接与门模块U4的第一输入端及第五电阻R5的第一端。第二比较器U3的输出端接第四电阻R4的第一端。第四电阻R4的第二端分别接与门模块U4的第二输入端及第六电阻R6的第一端。第五电阻R5的第二端及第六电阻R6的第二端均接上拉电压端。上拉电压端用以提供+3.3V。

高共模电压集成运放U1采用LTC2051。

第一比较器U2、第二比较器U3具有开集电极输出功能。其信号范围为±3.3V。

通过第五电阻R5与第六电阻R6的分压，与门模块U4的信号范围为0-3.3V。

分析上述电路结构，可以发现，采用高共模电压集成运放U1对被采样信号进行调整或者跟随。被采样信号输入到高共模电压集成运放U1的输入端，经过反馈电阻输出到高共模电压集成运放的输出端，完成信号的跟随或者调整。使用两组比较器设置对应的零点范围（±10mV）选取出大于下限和小于上限的信号。被采样信号大于下限且小于上限时输出高电平的方波信号，最终每当被采样信号过过零点时都有一个高电平的方波信号输出。被采样信号进入两个比较器的正输入端和负输入端。同时得出大于过零点下限的信号和小于过零点上限的信号。经过逻辑运算后得到同时满足大于过零点下限和小于过零点上限的信号（可参考图2的波形图）。

以上仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但且不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种用于交流固态功率控制器的过零采样电路，包含有，第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、高共模电压集成运放、第一比较器、第二比较器及与门模块，其特征在于，第一电阻的第一端用以接被采样信号的正端，第一电阻的第二端分别接第七电阻的第一端及高共模电压集成运放的反相输入端，第二电阻的第一端用以接被采样信号的负端，第二电阻的第二端分别接第八电阻的第一端及高共模电压集成运放的正相输入端，第八电阻的第二端接地端，高共模电压集成运放的输出端分别接第七电阻的第二端、第一比较器的正相输入端及第二比较器的反相输入端，第一比较器的反相输入端接第一基准电压信号端，第二比较器的正相输入端接第二基准电压信号端，第一比较器的输出端接第三电阻的第一端，第三电阻的第二端分别接与门模块的第一输入端及第五电阻的第一端，第二比较器的输出端接第四电阻的第一端，第四电阻的第二端分别接与门模块的第二输入端及第六电阻的第一端，第五电阻的第二端及第六电阻的第二端均接上拉电压端。

2.根据权利要求1所述的一种用于交流固态功率控制器的过零采样电路，其特征在于，第一基准电压信号端用以提供-10mV，第二基准电压信号端用以提供+10mV。

3.根据权利要求1所述的一种用于交流固态功率控制器的过零采样电路，其特征在于，上拉电压端用以提供+3.3V。

4.根据权利要求1所述的一种用于交流固态功率控制器的过零采样电路，其特征在于，高共模电压集成运放采用LTC2051。