CN202025036U - 交流掉电快速检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种交流掉电快速检测装置，包括：比较单元；第一整流单元，配置成适于将交流电转换为脉动直流电，以供给比较单元的比较电压输入端；过零检测单元，配置成适于响应交流电源的正弦波电压而输出方波电压；滤波单元，配置成对过零检测单元的输出进行滤波，以将方波电压转换为同相位正弦波电压；以及第二整流单元，配置成将滤波单元输出的正弦波电压转换为脉动直流电，以供给比较单元的基准电压输入端。按照本实用新型的交流掉电快速检测装置响应时间短，而且运行可靠。

Description

交流掉电快速检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种检测装置，尤其是涉及一种用于启动备用电源的交流掉电快速检测装置。

背景技术

在正常使用情况下，备用UPS电源应该处于待机状态。当交流电源输出发生掉电时，需要使用继电器或者电子开关来切换到备用UPS电源，而且满足要求的切换时间应该在10ms之内。

然而，现有的一些相关装置在检测交流掉电时，先对交流电压进行整流和滤波，然后与设定的直流电压阈值进行比较，采用这种方式对交流掉电的响应会比较慢。

此外，还有一些现有技术利用微处理器对交流进行采样，并与内部储存的波形进行比较，来判断是否存在交流掉电。虽然这种方式切换时间快，但带来了软件设计的工作负荷，并产生了电磁兼容问题以及可靠性问题。

因此，需要有一种响应时间短，而且运行可靠的交流掉电快速检测装置。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服现有交流掉电检测装置存在的缺陷，提供一种响应时间短、运行可靠、以及通过硬件实现的交流掉电快速检测装置。为了实现这一目的，本实用新型所采取的技术方案如下。

按照本实用新型的一个实施例，提供一种交流掉电快速检测装置，包括：比较单元；第一整流单元，配置成适于将交流电转换为脉动直流电，以供给比较单元的比较电压输入端；过零检测单元，配置成适于响应交流电源的正弦波电压而输出方波电压；滤波单元，配置成对过零检测单元的输出进行滤波，以将方波电压转换为同相位正弦波电压；以及第二整流单元，配置成将滤波单元输出的正弦波电压转换为脉动直流电，以供给比较单元的基准电压输入端。

按照另一个实施例，所述交流掉电快速检测装置还包括叠加单元，连接到比较单元的比较电压输入端，配置成给所述比较单元的比较电压输入端叠加预定电压。

按照一个实施例，所述第一整流单元进一步包括：降压变压器，其初级线圈配置成适于连接到交流电源；以及连接在所述降压变压器次级的二极管。

按照一个实施例，所述过零检测单元为运放构成的比较器，其同向输入端接降压后的交流电源，其反向输入端接地。

按照一个实施例，所述滤波单元进一步包括：低通滤波器，以及带通滤波器。

优选的是，按照一个实施例，所述低通滤波器为串联的电阻器和电容器构成的滤波器。

优选的是，按照一个实施例，所述第二整流单元是精密整流电路。

按照一个实施例，所述比较单元由运放组成，其反向输入端为比较电压输入端，其同向输入端为基准电压输入端。

按照一个实施例，所述叠加单元包括预定电压值的正电源，通过限流电阻器接到比较单元的比较电压输入端。

优选的是，按照一个实施例，所述叠加单元包括大约1伏的正电源，且所述限流电阻器配置成给比较电压输入端叠加大约0.5伏电压。

下面将结合附图并通过具体的实施例对本实用新型进行进一步说明。

附图说明

图1是按照本实用新型一个实施例的交流掉电快速检测装置的示意性结构框图；

图2是按照本实用新型一个实施例的交流掉电快速检测装置的电路原理图；

图3是显示按照本实用新型一个实施例的交流电采样电压波形和基准电压波形的示意图。

图4是按照本实用新型实施例的交流掉电快速检测装置在实际使用中的示意性结构框图。

具体实施方式

如图1所示，是按照一个实施例的交流掉电快速检测装置100的示意性结构框图，包括：比较单元110，第一整流单元120，过零检测单元130，滤波单元140，以及第二整流单元150。在另一个实施例中，还可选地包括叠加单元160。下面分别进行详细说明。

比较单元110具有比较电压输入端和基准电压输入端，其输出端信号可以用于驱动或控制继电器或者电子开关等，以在交流电源与备用电源之间进行切换。具体来说，比较单元110的比较电压输入端用于检测交流电源电压，当交流电源出现掉电时，比较单元输出端电平发生跳变，并用此跳变信号驱动或控制继电器或者电子开关等动作，以切换到备用电源。如图2的电路原理图所示，在一个实施例中，比较单元110是运放U1A以及连接在其同向输入端(第3脚)的电阻器R3组成的比较器，其反向输入端(第2脚)为比较电压输入端，其同向输入端(第3脚)为基准电压输入端，其输出端(第1脚)在交流电源出现掉电时跳变为高电平。

第一整流单元120的输入端设置成适于连接到交流电源，其输出端连接到比较单元110的比较电压输入端。第一整流单元120配置成能够将交流电转换为脉动直流电，以供给比较单元110的比较电压输入端。如图2的电路原理图所示，在一个实施例中，第一整流单元120包括降压变压器T1以及二极管D1和D2；降压变压器T1的原级线圈配置成适于连接到交流电源，次级线圈输出端分别接二极管D1和D2，并通过电阻器R1后接到比较器U1A的第2脚。

过零检测单元130配置成适于响应交流电源的正弦波电压而输出方波电压。如图2的电路原理图所示，在一个实施例中，过零检测单元130为由运放构成的比较器U1B，其同向输入端(第5脚)接降压后的交流电源，其反向输入端(第6脚)接地。当交流正弦波形电压大于零时，比较器U1B输出端(第7脚)输出高电平，小于零时输出负电平，从而将交流电源的正弦波电压转换为方波电压。优选的是，在一个实施例中，将比较器U1B同向输入端(第5脚)连接到第一整流单元120中的降压变压器T1的次级，如图2所示。

滤波单元140的输入端接过零检测单元130的输出端，并被配置成对过零检测单元130的输出进行滤波，以将过零检测单元130输出的方波电压转换为正弦波电压。按照一个实施例，滤波单元140包括低通滤波器和带通滤波器。如图2所示，在一个实施例中，低通滤波器为串联的电阻器和电容器构成的滤波器，即R5和C3。比较器U1B输出的方波电压通过低通滤波器(即R5和C3)之后，再通过带通滤波器进行滤波。按照一个实施例，带通滤波器包括运放U1C和相应的构成其外围电路的电阻器R11、R12、R13、R14、以及电容器C2等，其中电容器C2和电阻器R11接在U1C同向输入端(第10脚)与输出端(第8脚)之间，电阻器R12接在U1C同向输入端(第10脚)与地之间，电阻器R13接在U1C反向输入端(第9脚)与地之间，电阻器R14接在U1C反向输入端(第9脚)与输出端(第8脚)之间，U1C第8脚作为滤波单元140的输出端输出正弦波形电压。

第二整流单元150配置成将滤波单元140输出的正弦波电压转换为脉动直流电，以供给比较单元110的基准电压输入端。在一个实施例中，所述第二整流单元150为精密整流电路，包括运放U1D和U2A，以及构成其外围电路电阻器R4、R6、R7、R8、R9、R10，二极管D3与D4。

叠加单元160连接到比较单元110的比较电压输入端，配置成给所述比较单元的比较电压输入端叠加预定电压。在一个实施例中，所述叠加单元160包括预定电压值的正电源，并通过限流电阻器接到比较单元的比较电压输入端。如图2所示，优选的是，在一个实施例中，叠加单元160包括1伏左右的正电源，并通过电阻器R2接到比较单元110的比较电压输入端(第2脚)，且限流电阻器R2配置成使得叠加单元给比较电压输入端叠加0.5伏左右的电压。通过给比较单元110的比较电压输入端(第2脚)叠加一定的电压，可以将交流电的采样电压(即U1A第2脚输入的电压)波形与基准电压波形(即U1A第3脚输入的电压波形)适当分开，如图3中的交流电采样电压波形(曲线1)和基准电压波形(曲线2)所示。

如图4所示，是按照本实用新型实施例的交流掉电快速检测装置100在实际使用中的示意性结构框图。当交流掉电快速检测装置100检测到AC电源输入出现掉电时，比较器U1A输出高电平。于是，利用交流掉电快速检测装置100的输出信号驱动或者控制继电器或者电子开关K1切换到备用电源200，以继续输出电能，为负载供电。

按照本实用新型实施例的交流掉电快速检测装置100利用交流电源波形比较并判断是否发生交流掉电，所需时间十分短；基准电压从正弦波形变换为方波，然后通过带通滤波器再变换为正弦波，这样不受交流电源变化的影响，而且相位与交流电源相位相同；另外，利用精密整流器电路对正弦波电压进行整流，大大降低了二极管电压降的影响，并提高了基准电压的精度。

以上通过具体的实施例对本实用新型进行了说明，但本实用新型并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应该明白，还可以对本实用新型做各种修改、等同替换、变化等等。例如，能够将检测到的交流电源电压与基准电压进行比较的其他类型的比较电路，能够将交流电整流为脉动直流电的其他类型的整流电路，能够根据交流电源的正弦波电压而输出方波电压的其他转换电路，能够将方波电压转换为正弦波电压的其他滤波电路，能够将正弦波电压转换为脉动直流电的其他整流电路，以及能够向比较单元的比较电压输入端叠加预定电压的任何其他电路，都可适用于本实用新型实施例的交流掉电快速检测装置，对此本领域普通技术人员都明白，在此不一一列举。这些以及任何其他变换只要未背离本实用新型的精神，都应在本实用新型的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语，例如“第一”、“第二”等等，并不是限制，仅仅是为了便于描述。此外，以上多处所述的“一个实施例”、“另一个实施例”等表示不同的实施例，当然也可以将其全部或部分结合在一个实施例中。

Claims (10)

1.一种交流掉电快速检测装置，其特征在于，包括：

比较单元；

第一整流单元，配置成适于将交流电转换为脉动直流电，以供给比较单元的比较电压输入端；

过零检测单元，配置成适于响应交流电源的正弦波电压而输出方波电压；

滤波单元，配置成对过零检测单元的输出进行滤波，以将方波电压转换为同相位正弦波电压；以及

第二整流单元，配置成将滤波单元输出的正弦波电压转换为脉动直流电，以供给比较单元的基准电压输入端。

2.如权利要求1所述的交流掉电快速检测装置，其特征在于，还包括：

叠加单元，连接到比较单元的比较电压输入端，配置成给所述比较单元的比较电压输入端叠加预定电压。

3.如权利要求1或2所述的交流掉电快速检测装置，其特征在于，所述第一整流单元进一步包括：

降压变压器，其初级线圈配置成适于连接到交流电源；以及

连接在所述降压变压器次级的二极管。

4.如权利要求1或2所述的交流掉电快速检测装置，其特征在于：所述过零检测单元为运放构成的比较器，其同向输入端接降压后的交流电源，其反向输入端接地。

5.如权利要求1或2所述的交流掉电快速检测装置，其特征在于，所述滤波单元进一步包括：

低通滤波器；以及

带通滤波器。

6.如权利要求5所述的交流掉电快速检测装置，其特征在于：所述低通滤波器为串联的电阻器和电容器构成的滤波器。

7.如权利要求1或2所述的交流掉电快速检测装置，其特征在于：所述第二整流单元为精密整流电路。

8.如权利要求1或2所述的交流掉电快速检测装置，其特征在于：所述比较单元由运放组成，其反向输入端为比较电压输入端，其同向输入端为基准电压输入端。

9.如权利要求2所述的交流掉电快速检测装置，其特征在于：所述叠加单元包括预定电压值的正电源，通过限流电阻器接到所述比较单元的比较电压输入端。

10.如权利要求9所述的交流掉电快速检测装置，其特征在于：所述叠加单元包括1伏正电源，且所述限流电阻器配置成给所述比较单元的比较电压输入端叠加0.5伏电压。

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