CN110954739A - 一种ac电压过零触发检测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种AC电压过零触发检测电路，它涉及AC电压保护控制技术领域。第一电阻的一端与市政供电的火线相连，第一电阻另一端连接第二电阻至运算放大器的3脚相连，第三电阻的一端与市政供电的零线相连，第三电阻另一端依次连接第四电阻、TVS瞬态二极管至运算放大器的3脚，第二电阻、第四电阻与TVS瞬态二极管相接的节点分别连接第五电阻、第六电阻至地端，运算放大器的4脚与5脚之间接有电容，运算放大器的5脚连接至3.3V供电电源，运算放大器的1脚连接第七电阻至3.3V供电电源。本发明元器件少，简单可靠，能精确地对正弦波进行信号处理，延长继电器使用寿命，提升负载电流，成本低，精度高，应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明涉及的是AC电压保护控制技术领域，具体涉及一种AC电压过零触发检测电路。
背景技术
目前，在市政建设领域，AC正弦波作为标准市电供电源，在实际工作应用中可能需要频繁的AC输入开断，但是如果负载是LED驱动电源等容性负载，在投切过程中会出现非常大的过冲电流，继电器交流触电容易被烧坏，影响继电器的寿命。基于此，设计一种新型的AC电压过零触发检测电路尤为必要。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种AC电压过零触发检测电路，结构设计合理，元器件少，简单可靠，能精确地对正弦波进行信号处理，延长继电器使用寿命，提升负载电流，成本低，精度高，易于推广使用。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种AC电压过零触发检测电路，包括运算放大器、TVS瞬态二极管、第一电阻-第七电阻和电容，第一电阻的一端与市政供电的火线相连，第一电阻的另一端连接第二电阻至运算放大器的3脚相连，第三电阻的一端与市政供电的零线相连，第三电阻的另一端依次连接第四电阻、TVS瞬态二极管至运算放大器的3脚，所述第二电阻与TVS瞬态二极管相接的节点连接第五电阻至地端，第四电阻与TVS瞬态二极管相接的节点连接第六电阻至地端，运算放大器的2脚、4脚均接地，运算放大器的4脚与5脚之间接有电容，运算放大器的5脚连接至3.3V供电电源，运算放大器的1脚连接第七电阻至3.3V供电电源，运算放大器的1脚输出处理过的过零信号。
作为优选，所述的运算放大器采用运算放大器TS321，作为比较器对正弦波形进行处理。
作为优选，所述的TVS瞬态二极管采用瞬态二极管PESD5V0S1BB，用以限制AC信号分压后的电压幅值，保护运算放大器的输入口端不会过压损坏。
作为优选，所述的第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻的阻值均为100KΩ，第五电阻、第六电阻的阻值均为249Ω，第七电阻的阻值为100KΩ，为后续单片机提供一个默认高电平信号。
作为优选，所述的电容作为运算放大器的供电电压去偶电容，其容值为0.1uF。
本发明的有益效果：本电路使用常用的电子元器件进行信号检测，能精确地对正弦波进行信号处理，元器件少，简单可靠，使用方便，大大延长继电器使用寿命，提升负载电流，成本低，精度高，应用前景广阔。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为本发明的电路图；
图2为本发明AC交流信号经电阻分压后的输出波形图；
图3为本发明经过运算放大器输出的波形图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参照图1-3，本具体实施方式采用以下技术方案：一种AC电压过零触发检测电路，包括运算放大器U1、TVS瞬态二极管D1、第一电阻R1-第七电阻R7和电容C1，第一电阻R1的一端与市政供电的火线相连，第一电阻R1的另一端连接第二电阻R2至运算放大器U1的3脚相连，第三电阻R3的一端与市政供电的零线相连，第三电阻R3的另一端依次连接第四电阻R4、TVS瞬态二极管D1至运算放大器U1的3脚，所述第二电阻R2与TVS瞬态二极管D1相接的节点连接第五电阻R5至地端，第四电阻R4与TVS瞬态二极管D1相接的节点连接第六电阻R6至地端，运算放大器U1的2脚、4脚均接地，运算放大器U1的4脚与5脚之间接有电容C1，运算放大器U1的5脚连接至3.3V供电电源，运算放大器U1的1脚连接第七电阻R7至3.3V供电电源，运算放大器U1的1脚输出处理过的过零信号。
值得注意的是，所述的运算放大器U1采用运算放大器TS321，作为比较器对正弦波形进行处理。
所述的TVS瞬态二极管D1采用瞬态二极管PESD5V0S1BB，用以限制AC信号分压后的电压幅值，保护运算放大器U1的输入口端不会过压损坏。
所述的第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4的阻值均为100KΩ，第五电阻R5、第六电阻R6的阻值均为249Ω，第七电阻R7的阻值为100KΩ，为后续单片机提供一个默认高电平信号。
此外，所述的电容C1作为运算放大器U1的供电电压去偶电容，其容值为0.1uF。
本具体实施方式第一电阻R1、第二电阻R2与所述第五电阻R5对交流正弦波进行分压，同理，第三电阻R3、第四电阻R4与第六电阻R6对交流正弦波进行分压，分压后得到幅值满足运算放大器U1的正极输入电压范围，与负极的接地信号进行比较，当正弦波的电压幅值大于0V时，所述运算放大器U1就输出高电平，当正弦波电压低于0V时，运算放大器U1就输出低电平。
该电路的工作原理为：AC交流经过第一电阻R1、第二电阻R2及第五电阻R5被分压到0.25V左右的正弦波(以220VAC为例)，将运算放大器U1的输入负极IN-接地，将AC电压分压后的波形输入到运算放大器U1的正极IN+，运算放大器U1被作为比较器将IN+的信号与IN-的信号进行比较：当IN+的信号大于0V时，即AC电压在正半周期时，运算放大器U1输出3.3V高电平；当IN+的信号小于0V时，即AC电压在负半周期时，运算放大器U1输出0V低电平，运算放大器输出信号为周期为20ms，占空比为50%的调制信号(以50hz 交流信号为例)，PWM的电平变化点(由高电平变低电平或由低电平变高电平)即为交流正弦波的过零点，在交流信号的过零点进行继电器的投切，可实现对继电器最小的损伤，以及负载电流容量的最大提升和优化。
本具体实施方式通过运算放大器的轨到轨特性，可实现交流电压几乎0V电压的触发，比使用光耦在交流信号的低于某一个电压值才能触发的方式更准确，并且不论50HZ或60HZ、110V或380V，均可完全适用并准确判断出AC交流信号过零触发点。该电路广泛用于市电通过继电器在过零点进行投切的的检测，电路结构简单，使用常用的电子元器件进行信号检测，元器件少，且方便可靠，精度高，有效实现对AC电压波形精确处理，进而得出AC电压的过零点，大大延长继电器使用寿命，提升负载电流，具有广阔的市场应用前景。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种AC电压过零触发检测电路，其特征在于，包括运算放大器(U1)、TVS瞬态二极管(D1)、第一电阻(R1)-第七电阻(R7)和电容(C1)，第一电阻(R1)的一端与市政供电的火线相连，第一电阻(R1)的另一端连接第二电阻(R2)至运算放大器(U1)的3脚相连，第三电阻(R3)的一端与市政供电的零线相连，第三电阻(R3)的另一端依次连接第四电阻(R4)、TVS瞬态二极管(D1)至运算放大器(U1)的3脚，所述第二电阻(R2)与TVS瞬态二极管(D1)相接的节点连接第五电阻(R5)至地端，第四电阻(R4)与TVS瞬态二极管(D1)相接的节点连接第六电阻(R6)至地端，运算放大器(U1)的2脚、4脚均接地，运算放大器(U1)的4脚与5脚之间接有电容(C1)，运算放大器(U1)的5脚连接至3.3V供电电源，运算放大器(U1)的1脚连接第七电阻(R7)至3.3V供电电源，运算放大器(U1)的1脚输出处理过的过零信号。
2.根据权利要求1所述的一种AC电压过零触发检测电路，其特征在于，所述的运算放大器(U1)采用运算放大器TS321，作为比较器对正弦波形进行处理。
3.根据权利要求1所述的一种AC电压过零触发检测电路，其特征在于，所述的TVS瞬态二极管(D1)采用瞬态二极管PESD5V0S1BB，限制AC信号分压后的电压幅值，保护运算放大器(U1)的输入口端不会过压损坏。
4.根据权利要求1所述的一种AC电压过零触发检测电路，其特征在于，所述的第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)的阻值均为100KΩ，第五电阻(R5)、第六电阻(R6)的阻值均为249Ω，第七电阻(R7)的阻值为100KΩ。
5.根据权利要求1所述的一种AC电压过零触发检测电路，其特征在于，所述的电容(C1)容值为0.1UF，电容(C1)为运算放大器(U1)的供电电压去偶电容。
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Cited By (2)
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| CN112345821A (zh) * | 2020-10-10 | 2021-02-09 | 无锡芯朋微电子股份有限公司 | 一种市电电压检测电路及应用该电路的开关电源系统 |
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2019
- 2019-11-19 CN CN201911133645.1A patent/CN110954739A/zh active Pending
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