CN110133359A - 空调器过零检测电路、电控装置和空调器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种空调器过零检测电路、电控装置和空调器，其中，空调器过零检测电路包括火线端、零线端、半波整流电路、电阻采样电路、信号放大电路和信号整形电路，通过设置信号放大电路将电压采样信号进行信号放大，流经电阻采样电路的电流可尽量小，电阻采样电路的电阻可选择大电阻，消耗在电阻采样电路上的功耗更小，从而降低空调器的功耗。

Description

空调器过零检测电路、电控装置和空调器

技术领域

本发明涉及空调器技术领域，特别涉及一种空调器过零检测电路、电控装置和空调器。

背景技术

当前空调器控制板交流电压过零检测直接用220V交流电串联分压电阻后驱动光耦，使得分压电阻必须选择大功率电阻，发热较为严重，并且造成功率浪费，使空调器的待机功耗过高。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种空调器过零检测电路，旨在检测交流电的过零点信号时，降低空调器的功耗。

为实现上述目的，本发明提出的空调器过零检测电路包括火线端、零线端、半波整流电路、电阻采样电路、信号放大电路和信号整形电路；

所述火线端与所述半波整流电路的第一端连接，所述半波整流电路的第二端与所述电阻采样电路的第一采样端连接，所述电阻采样电路的第二采样端与所述零线端连接，所述电阻采样电路的信号输出端与所述信号放大电路的信号输入端连接，所述信号放大电路的信号输出端与所述控制器的信号端连接；

所述火线端和所述零线端，用于输入交流电；

所述半波整流电路，用于对输入的交流电进行半波整流，以输出所述交流电的负半波信号；

所述电阻采样电路，用于对所述交流电的负半波信号进行电压采集，并输出电压采样信号；

所述信号放大电路，用于在所述交流电的正半周时关断，以及在所述交流电的正半周时导通，并将所述电压采样信号进行信号放大，并输出电压反馈信号；

信号整形电路，用于将所述电压反馈信号进行信号整形，并对应输出过零点信号。

在一实施例中，所述空调器过零检测电路还包括隔离反馈电路，所述隔离反馈电路的信号输入端与所述信号放大电路的信号输出端连接，所述隔离反馈电路的信号输出端与所述信号整形电路的信号输入端连接。

在一实施例中，所述半波整流电路包括二极管，所述二极管的阴极与所述火线端连接，所述二极管的阳极与所述电阻采样电路的第一采样端连接。

在一实施例中，所述电阻采样电路包括第一电阻、第二电阻，所述第一电阻的第一端与所述二极管的阳极连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接，其连接节点为所述电阻采样电路的信号输出端，所述第二电阻的第二端与所述零线端连接。

在一实施例中，所述信号放大电路包括第一工作电压输入端和PNP三极管，所述PNP三极管的基极与所述电阻采样电路的信号输出端连接，所述第一工作电压输入端、所述PNP三极管的发射极及所述零线端互连，所述PNP三极管的集电极为所述信号放大电路的信号输出端。

在一实施例中，所述信号放大电路包括第一工作电压输入端和PMOS管，所述PMOS管的栅极与所述电阻采样电路的信号输出端连接，所述第一工作电压输入端、所述PMOS管的源极及所述零线端互连，所述PMOS管的漏极为所述信号放大电路的信号输出端。

在一实施例中，所述信号整形电路包括第三电阻、第四电阻、NPN三极管、第一电容和第二工作电压输入端；

所述信号整形电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、NPN三极管、第一电容和第二工作电压输入端；

所述第三电阻的第一端、所述第五电阻的第一端及所述信号放大电路的信号输出端连互连，所述第五电阻的第二端与所述NPN三极管的基极连接，所述NPN三极管的集电极、所述第四电阻的第一端、所述第一电容的第一端互连，其连接节点为所述信号整形电路的信号输出端，所述第四电阻的第二端与所述第二工作电压输入端连接，所述第三电阻的第二端、所述NPN三极管的发射极及所述第一电容的第二端均接地。

在一实施例中，所述隔离反馈电路为光耦反馈电路，所述隔离反馈电路为光耦反馈电路，所述光耦反馈电路包括第六电阻、光耦和第三工作电压输入端；

所述光耦的阳极与所述信号放大电路的信号输出端连接，所述光耦的阴极与所述第六电阻的第一端连接，所述第六电阻的第二端接地，所述光耦的集电极与所述第三工作电压输入端连接，所述光耦的发射极为所述光耦反馈电路的信号输出端，所述第六电阻的第二端接地。

本发明还提出一种电控装置，该电控装置包括开关电源模块和如上所述的空调器过零检测电路，所述开关电源模块的电源输入端分别与所述火线端和所述零线端连接；

所述开关电源模块，用于将输入的交流电进行电压变换，并输出多路工作电压。

本发明还提出一种空调器，该空调器包括如上所述的电控装置。

本发明技术方案通过采用火线端、零线端、半波整流电路、电阻采样电路、信号放大电路和信号整形电路组成空调器过零检测电路，火线端和零线端输入交流电，半波整流电路对输入的交流电进行半波整流，以输出交流电的负半波信号，电阻采样电路对交流电的负半波信号进行电压采集，并输出电压采样信号，信号放大电路在交流电的正半周时关断，以及在交流电的正半周时导通，并将电压采样信号进行信号放大并输出电压反馈信号，信号整形电路将电压反馈信号进行信号整形并对应输出过零点信号。半波整流电路实现了交流电负半周在电阻采样电路通过，降低了电阻采样电路的功耗，同时，信号放大电路将电压采样信号进行信号放大，因此，流经电阻采样电路的电流可尽量小，电阻采样电路的电阻可选择大电阻，消耗在电阻采样电路上的功耗更小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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地介绍，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明空调器过零检测电路一实施例的模块示意图；

图2为本发明空调器过零检测电路一实施例的电路结构示意图；

图3为本发明空调器过零检测电路另一实施例的电路结构示意图；

图4为本发明空调器过零检测电路又一实施例的模块示意图；

图5为本发明空调器过零检测电路又一实施例的电路结构示意图；

图6为本发明电控装置一实施例的模块示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				空调器过零检测电路	10	第三电阻	R3
火线端	L	第四电阻	R4
				零线端	N	第五电阻	R5
半波整流电路	11	第六电阻	R6
				电阻采样电路	12	第一电容	C1
信号放大电路	13	第二电容	C2
				信号整形电路	14	PNP三极管	Q1
隔离反馈电路	15	PMOS管	Q2
				二极管	D1	NPN三极管	Q3
开关电源模块	20	第一工作电压	VCC1
				电控装置	100	第二工作电压	VCC2
第一电阻	R1	光耦	IC1
				第二电阻	R2

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为：包括三个并列的方案，以“A/B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案，另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种空调器过零检测电路10。

如图1和图2所示，图1为本发明空调器过零检测电路一实施例的模块示意图，图2为本发明空调器过零检测电路一实施例的电路结构示意图，空调器过零检测电路10包括火线端L、零线端N、半波整流电路11、电阻采样电路12、信号放大电路13和信号整形电路14；

火线端L与半波整流电路11的第一端连接，半波整流电路11的第二端与电阻采样电路12的第一采样端连接，电阻采样电路12的第二采样端与零线端N连接，电阻采样电路12的信号输出端与信号放大电路13的信号输入端连接，信号放大电路13的信号输出端与控制器的信号端连接；

火线端L和零线端N，用于输入交流电；

半波整流电路11，用于对输入的交流电进行半波整流，以输出交流电的负半波信号；

电阻采样电路12，用于对交流电的负半波信号进行电压采集，并输出电压采样信号；

信号放大电路13，用于在交流电的正半周时关断，以及在交流电的正半周时导通，并将电压采样信号进行信号放大，并输出电压反馈信号；

信号整形电路14，用于将电压反馈信号进行信号整形，并对应输出过零点信号。

本实施例中，空调器过零检测电路10通过检测出交流电过零点，以为电机提供工作参考点，电机可为室内风机或者室外风机等，例如室内风机的调速需要采用过零检测电路。

交流电经半波整流电路11整流后，具有正负半周的交流电信号转换为负半周信号，在交流电正半周信号输出至零线端N和火线端L时，火线端L电压大于零线端N电压，半波整流电路11处于反向截止状态，电阻采样电路12无电流通过，信号放大电路13保持关断截止状态，信号整形电路14未接收到电压反馈信号。

在交流电的负半周信号输出至零线端N和火线端L时，火线端L电压小于零线端N电压，半波整流电路11正向导通，电阻采样电路12上有电流通过，并输出电压采样信号至信号放大电路13，信号放大电路13导通，并对应输出电压反馈信号至信号整形电路14，信号整形电路14根据在交流电的正半周和负半周接收到的电压反馈信号确定出对应的过零点信号，空调器的控制器可根据过零点信号对应驱动电机工作，通过设置半波整流电路11，可对半减少流经电阻采样电路12上电流通过，从而降低功耗，同时，设置信号放大电路13，可对电阻采样电路12输出的电压采样信号进行比例放大，因此，流经电阻采样电路12的电流可设置得更小，对应的电阻采样电路12的阻值可设置得相对更大，因此，电阻采样电路12的功耗可对应减少，从而降低空调器的整体功耗。

半波整流电路11具有单向导通的特性，用于对输入的交流电进行半波整流，以输出交流电的负半波信号，可对应选择采用具有单向导通性能的二极管或者光耦模块等，在此不做具体限制，在一实施例中，半波整流电路11包括二极管D1，二极管D1的阴极与火线端L连接，二极管的阳极D1与电阻采样电路12的第一采样端连接，在交流电的正半周时，二极管D1反向截止，电阻采样电路12无电流通过，在交流电的负半周，二极管D1正向导通，火线端L和零线端N之间形成回路，电阻采样电路12开始输出电压采样信号至信号放大电路13。

电阻采样电路12用于在二极管D1导通时，对火线端L和零线端N的电压进行分压采样，电阻采样电路12可由至少两个分压电阻组成，分压电阻的连接端输出电压采样信号，在一实施例中，电阻采样电路12包括第一电阻R1、第二电阻R2，第一电阻R1的第一端与二极管D1的阳极连接，第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端连接，其连接节点为电阻采样电路12的信号输出端，第二电阻R2的第二端与零线端N连接，可以理解的是，在电阻采样电路12的前端或者后端还可接入对应的滤波电以滤除交流电中的谐波，例如在第二电阻R2的两端并联第二电容C2，防止谐波进而信号放大电路13，避免信号放大电路13误工作引起过零点检测异常。

信号放大电路13根据接收的信号对应导通或者关断，并在导通时对输入的信号进行比例放大，为了简化成本，可采用较常用具有信号放大功能的开关管，例如三极管或者MOS管等。

在一实施例中，信号放大电路13包括第一工作电压VCC1输入端和PNP三极管Q1，PNP三极管Q1的基极与电阻采样电路12的信号输出端连接，第一工作电压VCC1输入端、PNP三极管Q1的发射极及零线端N互连，PNP三极管Q1的集电极为信号放大电路13的信号输出端，在交流电的正半周时，二极管D1截止，第一电阻R1和第二电阻R2的连接端无电压采样信号输出，PNP三极管Q1保持截止状态，在交流电的负半周时，火线端L电压小于零线端N电压，电流从二极管D1、第一电阻R1和第二电阻R2中流过，PNP三极管Q1导通并有电流流过，PNP三极管Q1起放大作用，所以流经第一电阻R1和第二电阻R2的电流可以极小，使电路功耗极小。

在另一实施例中，如图3所示，三极管还可替代为PMOS管Q2，PMOS管Q2的栅极与电阻采样电路12的信号输出端连接，第一工作电压VCC1输入端、PMOS管Q2的源极及零线端N互连，PMOS管Q2的漏极为信号放大电路13的信号输出端，PMOS管Q2为压控器件，可以进一步提高第一电阻R1以及第二电阻R2的阻值以减小电路功耗。

信号整形电路14用于对接收到的电压反馈信号进行信号隔离整形，同时输出过零点信号，可采用转用的信号整形芯片或者集成电路等，在一实施例中，信号整形电路14包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、NPN三极管Q3、第一电容C1和第二工作电压VCC2输入端，第三电阻R3的第一端、第五电阻R5的第一端及信号放大电路13的信号输出端连互连，第五电阻R5的第二端与NPN三极管Q3的基极连接，NPN三极管Q3的集电极、第四电阻R4的第一端、第一电容C1的第一端互连，其连接节点为信号整形电路14的信号输出端，第四电阻R4的第二端与第二工作电压VCC2输入端连接，第三电阻R3的第二端、NPN三极管Q3的发射极及第一电容C1的第二端均接地。

在交流电的正半周时，信号放大电路13处于截止状态，无电压反馈信号输出，此时信号整形电路14的输出端电压为第二工作电压VCC2，即为高电平，在交流电的负半周时，信号放大电路13导通，并输出电压反馈信号至NPN三极管Q3，NPN三极管Q3导通，信号整形电路14的输出端接地，即为低电平，空调器的控制器根据接收到的高低电平变化，即可检测出交流电的过零点。

本发明技术方案通过采用火线端L、零线端N、半波整流电路11、电阻采样电路12、信号放大电路13和信号整形电路14组成空调器过零检测电路10，火线端L和零线端N输入交流电，半波整流电路11对输入的交流电进行半波整流，以输出交流电的负半波信号，电阻采样电路12对交流电的负半波信号进行电压采集，并输出电压采样信号，信号放大电路13在交流电的正半周时关断，以及在交流电的正半周时导通，并将电压采样信号进行信号放大并输出电压反馈信号，信号整形电路14将电压反馈信号进行信号整形并对应输出过零点信号。半波整流电路11实现了交流电负半周在电阻采样电路12通过，降低了电阻采样电路12的功耗，同时，信号放大电路13将电压采样信号进行信号放大，因此，流经电阻采样电路12的电流可尽量小，电阻采样电路12的电阻可选择大电阻，消耗在电阻采样电路12上的功耗更小。

在一实施例中，如图4和图5所示，空调器过零检测电路10还包括隔离反馈电路15，隔离反馈电路15用于隔离信号放大电路13和信号整形电路14之间的信号，隔离反馈电路15的信号输入端与信号放大电路13的信号输出端连接，隔离反馈电路15的信号输出端与信号整形电路14的信号输入端连接，隔离反馈电路15为光耦反馈电路。

光耦反馈电路包括第六电阻R6、光耦IC1和第三工作电压输入端，光耦IC1的阳极与信号放大电路13的信号输出端连接，光耦IC1的阴极与第六电阻R6的第一端连接，第六电阻R6的第二端接地，光耦IC1的集电极与第三工作电压输入端连接，光耦IC1的发射极为光耦反馈电路的信号输出端，第六电阻R6的第二端接地。

可以理解的是，第三工作电压和第二工作电压VCC2可相等或不等，为了简化线路结构，光耦IC1的第三工作电压输入端与信号整形电路14的第二工作电压VCC2输入端连接，在光耦IC1的阳极接收到电压反馈信号时，光耦IC1导通，第三工作电压输入端与第三电阻R3以及地极形成回路。

本发明还提出一种电控装置100，如图6所示，该电控装置100包括开关电源模块20和空调器过零检测电路10，该空调器过零检测电路10的具体结构参照上述实施例，由于本电控装置100采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，开关电源模块20的电源输入端分别与火线端L和零线端N连接；

开关电源模块20，用于将输入的交流电进行电压变换，并输出多路工作电压。

本实施例中，开关电源模块20对输入的交流电进行电压变换、包括整流、降压、逆变等等，同时处处多路直流工作电压，为了简化电路结构，信号放大电路13中的第一工作电压VCC1、信号整形电路14中的第二工作电压VCC2以及光耦IC1隔离电路中的第三工作电压均可由开关电源模块20提供，开关电源模块20可输出多路工作电压，并不限于三路工作电压，开关电源模块20还可为空调器的其他模块提供工作电压，例如控制器等。

本发明还提出一种空调器，该空调器包括电控装置100，该电控装置100的具体结构参照上述实施例，由于本空调器采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

本实施例中，电控装置用于为空调器的控制器或者检测模块提供过零点信号和工作电压，以使控制器根据过零点信号对空调器的电机进行驱动控制，同时电控装置还可为空调器的其他模块提供工作电压，以驱动各模块工作。

Claims (10)

1.一种空调器过零检测电路，其特征在于，包括火线端、零线端、半波整流电路、电阻采样电路、信号放大电路和信号整形电路；

所述火线端与所述半波整流电路的第一端连接，所述半波整流电路的第二端与所述电阻采样电路的第一采样端连接，所述电阻采样电路的第二采样端与所述零线端连接，所述电阻采样电路的信号输出端与所述信号放大电路的信号输入端连接，所述信号放大电路的信号输出端与控制器的信号端连接；

所述火线端和所述零线端，用于输入交流电；

所述半波整流电路，用于对输入的交流电进行半波整流，以输出所述交流电的负半波信号；

所述电阻采样电路，用于对所述交流电的负半波信号进行电压采集，并输出电压采样信号；

所述信号放大电路，用于在所述交流电的正半周时关断，以及在所述交流电的正半周时导通，并将所述电压采样信号进行信号放大并输出电压反馈信号；

信号整形电路，用于将所述电压反馈信号进行信号整形，并对应输出过零点信号。

2.如权利要求1所述的空调器过零检测电路，其特征在于，所述空调器过零检测电路还包括隔离反馈电路，所述隔离反馈电路的信号输入端与所述信号放大电路的信号输出端连接，所述隔离反馈电路的信号输出端与所述信号整形电路的信号输入端连接。

3.如权利要求1所述的空调器过零检测电路，其特征在于，所述半波整流电路包括二极管，所述二极管的阴极与所述火线端连接，所述二极管的阳极与所述电阻采样电路的第一采样端连接。

4.如权利要求3所述的空调器过零检测电路，其特征在于，所述电阻采样电路包括第一电阻、第二电阻，所述第一电阻的第一端与所述二极管的阳极连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接，其连接节点为所述电阻采样电路的信号输出端，所述第二电阻的第二端与所述零线端连接。

5.如权利要求1所述的空调器过零检测电路，其特征在于，所述信号放大电路包括第一工作电压输入端和PNP三极管，所述PNP三极管的基极与所述电阻采样电路的信号输出端连接，所述第一工作电压输入端、所述PNP三极管的发射极及所述零线端互连，所述PNP三极管的集电极为所述信号放大电路的信号输出端。

6.如权利要求1所述的空调器过零检测电路，其特征在于，所述信号放大电路包括第一工作电压输入端和PMOS管，所述PMOS管的栅极与所述电阻采样电路的信号输出端连接，所述第一工作电压输入端、所述PMOS管的源极及所述零线端互连，所述PMOS管的漏极为所述信号放大电路的信号输出端。

7.如权利要求1所述的空调器过零检测电路，其特征在于，所述信号整形电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、NPN三极管、第一电容和第二工作电压输入端；

所述第三电阻的第一端、所述第五电阻的第一端及所述信号放大电路的信号输出端连互连，所述第五电阻的第二端与所述NPN三极管的基极连接，所述NPN三极管的集电极、所述第四电阻的第一端、所述第一电容的第一端互连，其连接节点为所述信号整形电路的信号输出端，所述第四电阻的第二端与所述第二工作电压输入端连接，所述第三电阻的第二端、所述NPN三极管的发射极及所述第一电容的第二端均接地。

8.如权利要求2所述的空调器过零检测电路，其特征在于，所述隔离反馈电路为光耦反馈电路，所述光耦反馈电路包括第六电阻、光耦和第三工作电压输入端；

所述光耦的阳极与所述信号放大电路的信号输出端连接，所述光耦的阴极与所述第六电阻的第一端连接，所述第六电阻的第二端接地，所述光耦的集电极与所述第三工作电压输入端连接，所述光耦的发射极为所述光耦反馈电路的信号输出端，所述第六电阻的第二端接地。

9.一种电控装置，其特征在于，包括开关电源模块和如权利要求1-8任意一项所述的空调器过零检测电路，所述开关电源模块的电源输入端分别与所述火线端和所述零线端连接；

所述开关电源模块，用于将输入的交流电进行电压变换，并输出多路工作电压。

10.一种空调器，其特征在于，包括如权利要求9所述的电控装置。