CN117250401A - 一种交流相位检测装置 - Google Patents
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Abstract
一种交流相位检测装置包括基于时间的相位检测模块、固定延时模块和功能对齐模块；基于时间的相位检测模块包括火线限流电阻、火线限压保护单元、火线比较器、零线限流电阻、零线限压保护单元和零线比较器；功能对齐模块包括逻辑门；火线比较器的输出端输出第一相位，并将第一相位输入到逻辑门的一个输入端；零线比较器的输出端输出第二相位，并将第二相位输入到逻辑门的一个输入端；逻辑门输出交流判定信号；其中，以开关机时刻为起始点，固定延时模块以一预定延时为时间零点，通过火线比较器和所述零线比较器检测此时间后的第一个上升沿或下降沿，获得判据结果并将芯片信号统一到判据结果的相位上，实现相位信息的读取和处理。
Description
技术领域
本发明属于电源保护技术领域，涉及一种交流相位检测装置。
背景技术
当市电在接入设备的时候，由于安装人员的水平和条件的限制，在设备端会出现零线和火线接反的问题；在设备的生产阶段，由于接入设备的线是人工焊接操作的，也会存在零线和火线接反的问题。因此，L线和N线的相位检测，以及自动对齐的技术在一些应用中会给使用者/生产者带来好处。
请参阅图1，图1所示为现有技术中的交流相位检测装置示意图。如图1所示，该装置包括差模电压比较模块201和功能对齐模块202，差模电压比较模块201的输入端接火线VL和零线VN，其利用市电火线VL和零线VN相位位移为180度的特点，火线VL和零线VN通过差模电压比较模块比较，得到的相位信息。
请查阅图2，图2所示为图1的交流相位检测装置中火线VL和零线VN的正弦曲线关系图。如图2所示，这种交流相位检测的电压比较具有如下不足：
①、取电压的方式需要负电压的差分比较器，设计难度大；
②、采用电压转电流的方式，需要电流比较器，电流的变化范围很大；因此，电压转电流的采样电阻的阻值不能设计过大，有浪涌损坏风险，精度不高，需额外的处理和测试来提高精度。
发明内容
为解决的上述技术问题，本发明提出一种交流相位检测装置，以时间为基准参考,实现相位信息的读取和处理。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种交流相位检测装置，用于在多设备并联时电源相位的对齐，其包括基于时间的相位检测模块、固定延时模块和功能对齐模块；
所述基于时间的相位检测模块包括火线限流电阻、火线限压保护单元、火线比较器、零线限流电阻、零线限压保护单元和零线比较器；所述功能对齐模块包括逻辑门；
所述火线限流电阻的一端接火线VL的AC电压或其分压，另一端接所述火线限压保护单元和火线比较器的一输入端，所述火线比较器的另一输入端接参考电压Vref；所述零线限流电阻的一端接零线VN的AC电压或其分压，另一端接所述零线限压保护单元和零线比较器的一输入端，所述零线比较器的另一输入端接参考电压Vref；所述火线比较器的输出端输出第一相位，并将所述第一相位输入到所述逻辑门的一个输入端；所述零线比较器的输出端输出第二相位，并将所述第二相位输入到所述逻辑门的一个输入端；所述逻辑门输出交流判定信号；
其中，以开关机时刻为起始点，经过所述固定延时模块一预定的延时后为时间零点，通过所述火线比较器和所述零线比较器检测此时间后的第一个上升沿或下降沿，即可判断此时的判据结果为所述火线比较器的第一相位还是所述零线比较器的第二相位，根据判据结果，将芯片信号统一到判据结果的相位上，以实现多设备并联的时候，相位对齐。
进一步地，所述固定延时模块为AC交流过零检测单元，以开机后第一个AC过零检测为为时间零点，开启所述火线比较器和所述零线比较器检测，当获得的相应电平即得到此时的相位信息。
进一步地，所述AC交流过零检测单元为带过零检测功能的电源芯片。
进一步地，所述预定的延时大于零。
从上述技术方案可以看出，本发明提出一种交流相位检测装置，其以时间为基准，将火线VL和零线VN或其放大缩小的信号与参考电平VREF比较，并根据比较出电平信息，来统一芯片相位对齐，实现相位信息的读取和处理。
附图说明
图1所示为现有技术中的交流相位检测装置示意图。
图2所示为图1的交流相位检测装置中火线VL和零线VN的正弦曲线关系图
图3所示为本发明实施例中交流相位检测装置的示意图
图4所示为本发明实施例中交流相位检测装置的一较佳电路示意图
图5所示为图4的交流相位检测装置在浮地应用信号时火线VL和零线VN的正弦曲线关系图
图6所示为本发明实施例中交流相位检测装置的另一较佳电路示意图
图7所示为图6的交流相位检测装置在实地应用信号时火线VL和零线VN的正弦曲线关系图
具体实施方式
下面结合附图3-7对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
请参阅图3，图3所示为本发明实施例中交流相位检测装置示意图。如图3所示，该装置包括基于时间的相位检测模块、固定延时模块(图未示)和功能对齐模块。
请参阅图4，图4所示为本发明实施例中交流相位检测装置的一较佳电路示意图。如图4所示，所述基于时间的相位检测模块包括火线限流电阻、火线限压保护单元、火线比较器、零线限流电阻、零线限压保护单元和零线比较器；所述功能对齐模块包括逻辑门。
所述火线限流电阻的一端接火线VL的AC电压或其分压，另一端接所述火线限压保护单元和火线比较器的一输入端，所述火线比较器的另一输入端接参考电压Vref；所述零线限流电阻的一端接零线VN的AC电压或其分压，另一端接所述零线限压保护单元和零线比较器的一输入端，所述零线比较器的另一输入端接参考电压Vref；所述火线比较器的输出端输出第一相位，并将所述第一相位输入到所述逻辑门的一个输入端；所述零线比较器的输出端输出第二相位，并将所述第二相位输入到所述逻辑门的一个输入端；所述逻辑门输出交流判定信号。
其中，以开关机时刻为起始点，经过所述固定延时模块一预定的延时后为时间零点，通过所述火线比较器和所述零线比较器检测此时间后的第一个上升沿或下降沿，即可判断此时的判据结果为所述火线比较器的第一相位还是所述零线比较器的第二相位，根据判据结果，将芯片信号统一到判据结果的相位上，以实现多设备并联的时候，相位对齐。
进一步地，所述预定的延时大于零。
请参阅图5，图5所示为图4的交流相位检测装置在浮地应用信号时火线VL和零线VN的正弦曲线关系图。如图5所示，第一相位为用于统一芯片相位对齐比较出的电平信息。
也就是说，在本发明上述的实施例中，固定延时的方法是适用于芯片电路内部会有很多时序启动要求，各芯片的逻辑时序时间因芯片制造原理的原因是不同的，如果采用固定延时的方法可以达到多个芯片并联后统一的相位判定时间信号。
请查阅图6，图6所示为本发明实施例中交流相位检测装置的另一较佳电路示意图。如图6所示，所述固定延时模块为AC交流过零检测单元，以开机后第一个AC过零检测为时间零点，开启所述火线比较器和所述零线比较器检测，当获得的相应电平即得到此时的相位信息。
在本发明的一些实施例中，所述AC交流过零检测单元为带过零检测功能的电源芯片。该AC带过零检测功能的电源芯片可以是Power Integrations的linkswitch-tnz系列，带过零检测功能的电源芯片LNK33x2-7D LinkSwitch-TNZ Family；罗姆半导体(ROHM)的过零检测IC，BM1Z系列中均有介绍，采用的电路也可以沿用现有技术中的模块，在此不在赘述。
请查阅图7，图7所示为图6的交流相位检测装置在实地应用信号时火线VL和零线VN的正弦曲线关系图。如图7所示，以开机后第一个AC过零检测为时间0点，开启比较器，当获得的相应电平即得到此时的相位信息。
在本发明上述的实施例中，适用AC交流过零检测的方法是由于：
AC半波的时间为8ms(60Hz信号)或10ms(50Hz信号)，芯片完成逻辑启动的时间相对于AC半波时间很短；因此，可以完成逻辑启动并等待AC交流过零信号，以此作为时间起点，可以达到多个芯片并联后统一的相位判定时间信号。
综上所述，本发明将芯片信号统一到判定的相位上，即可实现多设备并联的时候，相位对齐。
以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种交流相位检测装置，用于在多设备并联时电源相位的对齐，其特征在于，包括基于时间的相位检测模块、固定延时模块和功能对齐模块；
所述基于时间的相位检测模块包括火线限流电阻、火线限压保护单元、火线比较器、零线限流电阻、零线限压保护单元和零线比较器；所述功能对齐模块包括逻辑门；
所述火线限流电阻的一端接火线VL的AC电压或其分压，另一端接所述火线限压保护单元和火线比较器的一输入端，所述火线比较器的另一输入端接参考电压Vref；所述零线限流电阻的一端接零线VN的AC电压或其分压，另一端接所述零线限压保护单元和零线比较器的一输入端，所述零线比较器的另一输入端接参考电压Vref；所述火线比较器的输出端输出第一相位，并将所述第一相位输入到所述逻辑门的一个输入端；所述零线比较器的输出端输出第二相位，并将所述第二相位输入到所述逻辑门的一个输入端；所述逻辑门输出交流判定信号；
其中，以开关机时刻为起始点，经过所述固定延时模块一预定的延时后为时间零点，通过所述火线比较器和所述零线比较器检测此时间后的第一个上升沿或下降沿，即可判断此时的判据结果为所述火线比较器的第一相位还是所述零线比较器的第二相位，根据判据结果，将芯片信号统一到判据结果的相位上，以实现多设备并联的时候，相位对齐；其中，所述预定的延时大于等于零。
2.根据权利要求1所述的交流相位检测装置，其特征在于，所述固定延时模块为AC交流过零检测单元，以开机后第一个AC过零检测为为时间零点，开启所述火线比较器和所述零线比较器检测，当获得的相应电平即得到此时的相位信息。
3.根据权利要求2所述的交流相位检测装置，其特征在于，所述AC交流过零检测单元为带过零检测功能的电源芯片。
4.根据权利要求1所述的交流相位检测装置，其特征在于，所述预定的延时大于零。
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2023
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