CN202075338U - 一种超低功耗交流电过零检测电路 - Google Patents

一种超低功耗交流电过零检测电路 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供了一种超低功耗交流电过零检测电路,其包括开关电源、单片机、光耦、电阻R36和电阻R41,所述光耦设有1、2、3、4四个接口,市电与电阻R36相连,R36与R41相连,电阻R41与二极管D5相连,二极管D5和光耦的1端相连,零线ACN与光耦的2端相连,火线(ACL)和零线(ACN)接入开关电源的输入端,开关电源输出5伏电压连接单片机的电源端,开关电源的地线与单片机的地线,光耦的3端相连。这部分电路所消耗的功率为P≈0.055W,相比之前节省近0.7W的功耗,在家电冰箱控制板上待机功耗一般要求在1.6W以下,故此电路可以大大的节省家电冰箱控制板的待机功耗。

Description

一种超低功耗交流电过零检测电路
技术领域
本实用新型涉及检测电路,尤其涉及超低功耗交流电过零检测电路。 
背景技术
目前市场上大部分家电开始采用开关电源代替工频电源作为降低成本的一个方法,而在家电冰箱控制板上交流电过零检测电路是常用的一种电路,用在开关电源上的交流电过零检测电路一般是采用图1这种电路,通过输入端输入220V交流信号,经过电阻R19降压后,用光耦U4把交流信号转换成方波信号,其产生的交流电过零信号波形如图2所示。 
原理分析 
在图2中,t1为方波的下降沿,t4为方波的上升沿,t2和t3为交流信号的过零点,△T1=t2-t1, △T2=t4-t3, △T1, △T2大概为几百个微秒,因此当单片机检测到方波信号的下降沿t1或者方波信号的上升沿t4,则在单片机在内部软件延时几百个微秒即可判断出交流信号的正电压过零点或者负电压过零点。
电路描述: 
在图1中, 市电经保险丝FS1,压敏电阻VR1,电容C11 后接入,火线ACL直接与电阻R19相连,电阻R19起对市电降压的作用,电阻R19与二极管D5相连, 二极管D5和光耦的1端相连,零线ACN与光耦的2端相连, D9是保护光耦的,光耦内二极管的反向耐压不够。电阻R24是起分流作用,如果没有电阻R24,几十伏交流就能使光耦导通。火线ACL和零线ACN接入开关电源的输入端,开关电源输出5伏电压连接单片机的电源端,开关电源的地线与单片机的地线,光耦的3端相连。光耦的4端与电阻R43相连,电阻R43与三极管T7的基级1端相连, 三极管T7的集电极3端与电阻R45相连,经电阻R45把交流电过零信号传至单片机的P1口。
电阻R19 的电阻范围 (30千欧~36千欧)。 
缺陷分析: 
虽然此电路在单片机软件处理较简单,但是所带来的功耗是较大的, P≈(Um/)2/R≈(220/)2/(33*103),由此公式可计算出这部分电路所消耗的功率为P≈0.73W,而在家电的能效级别评定上是没有办法满足理想的要求。
发明内容
为了解决现有技术中的问题,本实用新型提供了一种超低功耗交流电过零检测电路,其包括开关电源、单片机、光耦、电阻R36和电阻R41,所述光耦设有1、2、3、4四个接口,市电与电阻R36相连,电阻R36与电阻R41相连, 电阻R41与二极管D5相连, 二极管D5和光耦的1端相连, 零线ACN与光耦的2端相连, 火线(ACL)和零线(ACN)接入开关电源的输入端, 开关电源输出5伏电压连接单片机的电源端, 开关电源的地线与单片机的地线,光耦的3端相连。 
作为本实用新型的进一步改进, 电阻R36和电阻R41的电阻范围均为200千欧~240千欧,电阻R36和电阻R41的电阻之和取值为440千欧。 
作为本实用新型的进一步改进,光耦的4端与电阻R43相连,电阻R43与三极管T7的基级1端相连, 三极管T7的集电极3端与电阻R45相连,经电阻R45把交流电过零信号传至单片机的P1口。 
作为本实用新型的进一步改进,还包括二极管D9,所述二极管D9的正极与所述光耦的2端连接,所述二极管D9的负极与所述光耦的1端连接。 
作为本实用新型的进一步改进,还包括电阻R24,所述电阻R24的两端分别与所述光耦的1端和2端连接。 
作为本实用新型的进一步改进,市电经保险丝FS1,压敏电阻VR1,电容C11 后接入开关电源的输入端 
本实用新型的有益效果是:通过软件算法得以模拟出实际交流电的过零信号,使用此电路可以很大程度上降低家电控制板的待机功耗,功耗是非常小的为P≈(Um/)2/R≈(220/)2/(440*103),电阻为电阻R36和电阻R41的电阻之和取值为440千欧,由此公式可计算出这部分电路所消耗的功率为P≈0.055W,相比之前传统的交流电过零检测电路而言,可以在此电路中节省近0.7W的功耗,在家电冰箱控制板上待机功耗一般要求在1.6W以下,故此电路可以大大的节省家电冰箱控制板的待机功耗。
【附图说明】
图1是现有技术交流电过零检测电路;
图2是图1中的电路产生的交流电过零信号波形图; 
图3是本实用新型超低功耗交流电过零检测电路;
图4是图3中的电路产生的交流电过零信号波形图。
【具体实施方式】
下面结合附图说明及具体实施方式对本实用新型进一步说明。
如图3,通过输入端输入220V交流信号,经过电阻R35与电阻R41串联降压后,用光耦U4把交流信号转换成方波信号,其产生的过零信号波形如图4。 
在图4中,交流电的过零信号为一系列的窄脉冲,t1为脉冲的上升沿,t2为脉冲的下降沿,t3为交流电的正电压的过零点,t4为交流电的负电压的过零点。当单片机检测到t1上升沿中断时,启动一个定时器T1,并开始计时,当单片机检测到t2下降沿中断时,此时定时器T1的计时时间放入△T1中, △T1=t2-t1, △T2=t2-tm,因为t1和t2的中心对称的,故△T2=△T1/2=(t2-t1)/2。△T3=t3-t2=t3-tm-t2+tm=(t3-tm)-(t2-tm),因为根据市电交流电频率为50HZ,t3-tm=5毫秒, △T3=5ms-△T2=5ms-△T1/2, t3和t4为交流电的正电压过零点和负电压过零点,因此只要从单片机检测到t2下降沿中断就开启定时器T1中断,定时时间为t2到t3的时间△T3,当定时器T1发生中断△T3时间后的时刻,就是t3交流电正电压过零点,t3到t4的时间同样也是5毫秒,当在t3时再次启动定时器T1中断,定时时间定为5毫秒,当下次定时器T1发生中断5毫秒后的时刻即是t4交流电负电压过零点。 
在图3中, 市电经保险丝FS1,压敏电阻VR1,电容C11 后接入,火线ACL直接与电阻R36相连,电阻R36与电阻R41相连,电阻R19, 电阻R41是用来对市电降压的作用,电阻R41与二极管D5相连, 二极管D5和光耦的1端相连,零线ACN与光耦的2端相连, D9是保护光耦的,光耦内二极管的反向耐压不够。电阻R24是起分流作用,如果没有这电阻,几十伏交流就能使光耦导通。 火线ACL和零线ACN接入开关电源的输入端,开关电源输出5伏电压连接单片机的电源端,开关电源的地线与单片机的地线,光耦的3端相连.光耦的4端与电阻R43相连,电阻R43与三极管T7的基级1端相连, 三极管T7的集电极3端与电阻R45相连,经电阻R45把交流电过零信号传至单片机的P1口。电阻R36和电阻R41的电阻范围(200千欧~240千欧)。 
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明,不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本实用新型的保护范围。 

Claims (9)

1.一种超低功耗交流电过零检测电路,其特征在于:其包括开关电源、单片机、光耦、电阻R36和电阻R41,所述光耦设有1、2、3、4四个接口,市电与电阻R36相连,电阻R36与电阻R41相连, 电阻R41与二极管D5相连, 二极管D5和光耦的1端相连, 零线ACN与光耦的2端相连, 火线ACL和零线ACN接入开关电源的输入端, 开关电源输出5伏电压连接单片机的电源端, 开关电源的地线与单片机的地线,光耦的3端相连。
2.根据权利要求1所述的一种超低功耗交流电过零检测电路,其特征在于:电阻R36和电阻R41的电阻范围均为200千欧~240千欧。
3.根据权利要求1所述的一种超低功耗交流电过零检测电路,其特征在于:光耦的4端与电阻R43相连,电阻R43与三极管T7的基级1端相连, 三极管T7的集电极3端与电阻R45相连,经电阻R45把交流电过零信号传至单片机的P1口。
4.根据权利要求2所述的一种超低功耗交流电过零检测电路,其特征在于:光耦的4端与电阻R43相连,电阻R43与三极管T7的基级1端相连, 三极管T7的集电极3端与电阻R45相连,经电阻R45把交流电过零信号传至单片机的P1口。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种超低功耗交流电过零检测电路,其特征在于:还包括二极管D9,所述二极管D9的正极与所述光耦的2端连接,所述二极管D9的负极与所述光耦的1端连接。
6.根据权利要求1至4任意一项所述的一种超低功耗交流电过零检测电路,其特征在于:还包括电阻R24,所述电阻R24的两端分别与所述光耦的1端和2端连接。
7.根据权利要求5所述的一种超低功耗交流电过零检测电路,其特征在于:还包括电阻R24,所述电阻R24的两端分别与所述光耦的1端和2端连接。
8.根据权利要求1至4任意一项所述的一种超低功耗交流电过零检测电路,其特征在于:市电经保险丝FS1,压敏电阻VR1,电容C11 后接入开关电源的输入端。
9.根据权利要求1至4任意一项所述的一种超低功耗交流电过零检测电路,其特征在于:电阻R36和电阻R41的电阻之和取值为440千欧。
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