CN110749770A - 一种市电检测采样电路 - Google Patents

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Abstract

本发明创造涉及一种市电检测采样电路，所述市电检测采样电路利用系统的+5V电源抬升输出端电压，抵消市电负半周的电压，得到0～5V的交流电压,供CPU A/D口输入，R1～R5组成交流电幅值取样电路，R1和R2串联，上部跟市电火线相连，下面通过R3接市电零线，R4上面接直流5V，下面通过R5与R2、R3相连；本发明具有结构简单、降低成本、增加可靠性和稳定性的优点。

Description

一种市电检测采样电路
技术领域
本发明属于逆变器、不间断电源等开关电源的技术领域，具体涉及一种市电检测采样电路。
背景技术
不间断电源（UPS）以及并网逆变器在工作过程中，在市电与逆变输出之间转换时，必须保证逆变输出电压与市电同频、同相、同幅值，因此，电路应随时对市电输入电压以及逆变输出电压的频率、相位、幅值进行检测取样；在其它工业控制或检测电路中（例如利用工频信号进行计时），也有类似的需求。检测取样的结果，直接送到CPU进行处理，完成相应的控制功能。由于系统控制用CPU的工作电压一般为直流低压（例如5V），对市电电压进行采样时，对应市电交流电压的最大值，采样电压不能超过5V，因此，需要将220V交流电压转变为最大值为5V的直流低压，或者是峰值5V的单向脉动电压，配合CPU的A/D口进行幅值取样。
目前，这类电路常用以下方式：（1）用电阻、电容器或变压器对220V交流电压进行降压，再进行整流、滤波变为直流低压，然后通过光耦进行隔离，将采样信号送给CPU；（2）通过电阻分压、运放等构成精密检波电路进行幅值检测；构成电压比较器（施密特触发器）进行频率、相位检测，结果再送到CPU 的A/D端口；（3）采用双运放构成差分放大电路，将220V交流电压转变为低压m形（馒头波）信号，再送到CPU A/D端口，同时利用三极管对运放输出的信号进行整形，对相位和频率进行检测。
采用以上三种方式的市电电压采样电路，所需元件多、电路复杂、制造成本较高。因而，设计一种较为简单实用的市电电压采样电路，将有利于降低产品成本，增加可靠性及稳定性。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种结构简单、降低成本、增加可靠性和稳定性的市电检测采样电路。
本发明的目的是这样实现的：一种市电检测采样电路，所述市电检测采样电路利用系统的+5V电源抬升输出端电压，抵消市电负半周的电压，得到0～5V的交流电压, 供CPUA/D口输入。
R1～R5组成交流电幅值取样电路。
R1和R2串联，上部跟市电火线相连，下面通过R3接市电零线。
R4上面接直流5V，下面通过R5与R2、R3相连。
本发明的有益效果：本发明巧妙利用系统的+5V电源抬升输出端电压，解决市电分压后的负半周在输出端产生负值电压的问题，确保能准确采样市电电压，并且结构简单实用，所需零件少成本低，可靠性高。
附图说明
图1是本发明一种市电检测采样电路的采样电路图。
图2是市电相位检测波形。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
实施例
如图1-2所示，一种市电检测采样电路，所述市电检测采样电路利用系统的+5V电源抬升输出端电压，抵消市电负半周的电压，得到0～5V的交流电压, 供CPU A/D口输入，R1～R5组成交流电幅值取样电路，R1和R2串联，上部跟市电火线相连，下面通过R3接市电零线，R4上面接直流5V，下面通过R5与R2、R3相连。
本发明的方案如图1所示，其中，Line代表市电火线，R1～R5组成交流电幅值取样电路，R1和R2串联，上部跟市电火线相连，下面通过R3接市电零线（市电零线同时也是取样电路的公共地）；R4上方接直流5V，下方通过R5与R2、R3相连；以单相市电为例，火线电压标称值为220V，峰值电压分别为+311V和-311V，经过R1～R3分压后，A点电压再经过R4和R5分压，在输出端Vout将得到峰值分别为1.55V和-1.55V的正弦波电压信号。
同时，R4接到系统的+5V电源上，这个电源在输出端Vout产生2.5V的直流电压。根据叠加原理，同时考虑火线和+5V的影响，这样，就避免了交流电负半周产生负值的采样电压，方便CPU进行A/D转换。
对于0～+5V的CPU A/D端口读取电压范围来说，上下端各预留了0.95V，足以覆盖市电电压大幅波动的范围（上限可达60%，即市电电压超出额定值60%，采样电压仍在0～5V之内）。
图1中，R6～R10、D1、C1以及Q1构成市电过零点检测，通过CPU运算，可以对市电的相位和频率进行检测。D1只允许市电正半周通过，通过R6～R8和R9的分压，送到Q1进行反相整形放大，变为周期10ms的方波，作为市电的相位检测信号，送入CPU进行运算，如图2所示。
具体实施方式是对本发明的进一步说明而非限制，对本领域普通技术人员来说在不脱离本发明实质内容的情况下对结构做进一步变换，而所有这些变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种市电检测采样电路，其特征在于：所述市电检测采样电路利用系统的+5V电源抬升输出端电压，抵消市电负半周的电压，得到0～5V的交流电压, 供CPU A/D口输入。
2.根据权利要求1所述的一种市电检测采样电路，其特征在于：R1～R5组成交流电幅值取样电路。
3.根据权利要求1所述的一种市电检测采样电路，其特征在于：R1和R2串联，上部跟市电火线相连，下面通过R3接市电零线。
4.根据权利要求1所述的一种市电检测采样电路，其特征在于：R4上面接直流5V，下面通过R5与R2、R3相连。
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