CN203084067U

CN203084067U - 交流异常快速检测电路

Info

Publication number: CN203084067U
Application number: CN 201220676325
Authority: CN
Inventors: 张逾良; 阎昭
Original assignee: SHIJIAZHUANG TONHE ELECTRONICS TECHNOLOGIES Co Ltd
Current assignee: SHIJIAZHUANG TONHE ELECTRONICS TECHNOLOGIES Co Ltd
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2022-12-11

Abstract

本实用新型提供一种交流异常快速检测电路，包括：第一比较器、第二比较器、第一整流二极管、整流电路；第一比较器的正输入管脚连接分压整流电路；第一比较器的负输入管脚连接第一基准电压，以将交流电整流分压后的采样信号与第一基准电压进行比较以转化为方波信号，并通过输出管脚输出的该方波信号通过电阻给电容充电以在电容上得到一个三角波；第二比较器的正输入管脚连接电容第一比较器的输出管脚，第二比较器的负输入管脚连接第二基准电压，以将三角波与第二基准电压进行比较，并根据比较结果在第二比较器的输出管脚输出高电平或低电平。本实用新型结构简单、成本低廉，能够很好地实现了在交流电压低于正常电压时输出告警信号的功能。

Description

交流异常快速检测电路

技术领域

本实用新型涉及电路技术领域，特别是涉及一种交流异常快速检测电路。

背景技术

近年来电子设备的安全性越来越受到关注，各类需要检测交流电压是否正常的电路也越来越多，交流异常检测电路广泛用于各类逆变器、UPS及需要检测交流电压的设备之中。

以UPS为例，监控电路需要时刻检测市电电压的波形。一旦发现市电电压异常，必须在远小于10ms的时间为做出判断，再控制切换单元将输出从市电切换到逆变。由于行标DL/T 1074-2007要求切换时间必须小于10ms，因此故检测时间必须更小。如果用滤波后的直流电平作为判断依据则满足不了10ms的要求。而如果直接用单片机控制就必须在设置大量的等时间间隔的采样点，且每隔一段时间进行一次A/D转换，以确定是否需要进行切换。同时还需要辅以复杂的抗干扰电路和算法，增加了系统的复杂度，降低了可靠性。如果有简单可靠的模拟电路能够检测市电波形是否正常，那么单片机就可以只根据简单的高低电平判断是否需要进行切换，简单可靠。

现有的交流异常检测电路有些是直接将交流电直接限流电阻和一个光耦的初级串联，这样在市电正常时就会在光耦次级形成一个方波。然后由单片机等智能控制单元检测此方波，一旦其发生异常则认为市电异常。这种方法简单可靠，但是由于市电本身周期是20ms，所以检测速度较慢（例如：中国专利200710073369.5 一种电网掉电检测电路，中国专利201020174854.9掉电检测装置，中国专利201029578949.7 低功耗掉电检测电路，中国专利201020667594.9 电网掉电检测电路）。

还有一些现有技术是通过交流电整流滤波，然后辅以三极管或运放等模拟电路来判断交流电是否异常。由于需要滤波，此类电路的检测速度就更慢了（例如中国专利200920131810.5一种交流掉电采样电路）。

还有一种电路虽然也是利用光耦实现的，但是其工作原理巧妙，保护速度可以做的很快，不局限于交流电的周期。但是它只能检测有电没电，却不能检测电压异常，比如市电突然从220V变成110V，它是不能正常告警的（例如中国专利201120389487.9交流断电快速检测电路）。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够时刻检测交流电压信号的交流异常快速检测电路，以在交流电压信号异常时快速将异常上报。

为解决上述技术问题，本实用新的实施例提供一种交流异常快速检测电路，其特征在于，包括：第一比较器IC1B、第二比较器IC2B、第一整流二极管D1、整流电路D2；

第一比较器IC1B的正输入管脚5连接分压整流电路；第一比较器IC1B的负输入管脚6连接第一基准电压，以将交流电整流分压后的采样信号与第一基准电压进行比较以转化为方波信号，并通过输出管脚7输出的该方波信号通过第八电阻R8给电容C1充电以在电容C1上得到一个三角波；第二比较器IC2B的正输入管脚5连接电容C1第一比较器IC1B的输出管脚7，第二比较器IC2B的负输入管脚6连接第二基准电压，以将三角波与第二基准电压进行比较，并根据比较结果在第二比较器IC2B的输出管脚7输出高电平或低电平。

作为上述技术方案的优选，所述第二比较器IC2B为一滞回比较器。

作为上述技术方案的优选，分压整流电路包括第五电阻R5、第六电阻R6、整流电路D2、第九电阻R9。

作为上述技术方案的优选，火线L和零线N分别通过第五电阻R5和第六电阻R6连接整流电路D2，且该整流电路D2还分别连接第一比较器IC1B的正输入管脚5和地SGND；第一比较器IC1B的正输入管脚5连接该整流电路D2，且第一比较器IC1B的负输入管脚6连接第一基准电压；输入电压+12V、第一电阻R1、第十电阻R10提供该第一基准电压，该第一电阻R1和第十电阻R10与输入电压+12V和地SGND串联，且第一比较器IC1B的负输入管脚6分别连接第一电阻R1和第十电阻R10；第一比较器IC1B的输出管脚7通过电阻R2连接输入电压+12V，并通过第八电阻R8连接第二比较器IC2B的正输入管脚5，并通过第八电阻R8、电容C1接地SGND；所述第二比较器IC2B的正输入管脚5连接电容C1，还通过电阻R7、第一整流二极管D1连接电阻R4；该电阻R4为一上拉电阻，电阻R4连接输入电压+12V和第二比较器IC2B的输出管脚7；第二比较器IC2B的负输入管脚6连接第二基准电压；输入电压+12V、第三电阻R3和第十一电阻R11提供该第二基准电压，该第三电阻R3和第十一电阻R11与输入电压+12V和地SGND串联，且第二比较器IC2B的负输入管脚6分别连接第三电阻R3和第十一电阻R11。

作为上述技术方案的优选，所述输入电压+12V、第一电阻R1、第十电阻R10、地SGND提供所述第一基准电压；输入电压+12V、第一电阻R1、第十电阻R10、地SGND串联。

作为上述技术方案的优选，输入电压+12V、第三电阻R3和第十一电阻R11、地SGND提供所述第二基准电压，所述输入电压+12V、第三电阻R3和第十一电阻R11、地SGND串联。

作为上述技术方案的优选，所述整流电路D2为一个整流桥。

作为上述技术方案的优选，所述整流电路D2包括四个整流二极管。

作为上述技术方案的优选，所述第一比较器IC1B和第二比较器IC2B为一个双比较器芯片。

本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：

本实用新型结构简单、成本低廉，能够很好地实现了在交流电压低于正常电压时输出告警信号的功能。

附图说明

图1为本实用新型实施例的交流异常快速检测电路的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本实用新的实施例提供一种如图1所示的交流异常快速检测电路，通过第一比较器与实现设置好的第一基准电压进行比较，将交流电整流分压后的采样信号转化为方波信号，并使该方波信号通过电阻给电容充电以在电容上得到一个三角波。然后将三角波通过第二比较器与事先设置好的第二基准电压比较；如果该三角波的最低电压比第二基准电压高则持续输出高电平，如果三角波的最低电压比基准低，则输出持续输出低电平。该第二比较器为一滞回比较器。这样可以将脉动的交流电转化为一个方波，正常时方波的占空比是一定的，其最小值由本电路的第一个比较器的基准决定（例如90%）。而随后的三角波转化与判断电路实际上是判断前面的方波的占空比是否小于基准（例如90%）；如果是则一个周期之内必然无法保证三角波总是高于第二个比较器的基准，与第二个比较器的输出就会翻转并锁死。本实用新型实施例中是利用滞回比较器锁死，这样可以避免在临界状态下出现震荡造成输出一个方波的情况。

本实用新型实施例的具体结构如图1所示的，包括第一比较器IC1B和第二比较器IC2B、第一整流二极管D1、整流电路D2。其中整流电路D2可以为一个整流桥，也可以为四个整流二极管构成。其中第一比较器IC1B和第二比较器IC2B既可以是两个独立的比较器，也可以是一个双比较器芯片。

第一比较器IC1B的正输入管脚5连接分压整流电路；第一比较器IC1B的负输入管脚6连接第一基准电压，以将交流电整流分压后的采样信号转化为方波信号，并通过输出管脚7输出的该方波信号通过电阻R8给电容C1充电以在电容C1上得到一个三角波。第二比较器IC2B的正输入管脚5连接电容C1第一比较器IC1B的输出管脚7，第二比较器IC2B的负输入管脚6连接第二基准电压，以将三角波与第二基准电压进行比较，并根据比较结果在第二比较器IC2B的输出管脚7输出高电平或低电平。

在本实用新型实施例中，如果该三角波的最低电压比第二基准电压高则持续输出高电平，如果三角波的最低电压比基准低，则输出持续输出低电平。

该第二比较器为一滞回比较器。这样可以将脉动的交流电转化为一个方波，正常时方波的占空比是一定的，其最小值由本电路的第一个比较器的基准决定（例如90%）。而随后的三角波转化与判断电路实际上是判断前面的方波的占空比是否小于基准（例如90%）；如果是则一个周期之内必然无法保证三角波总是高于第二个比较器的基准，与第二个比较器的输出就会翻转并锁死。本实用新型实施例中是利用滞回比较器锁死，这样可以避免在临界状态下出现震荡造成输出一个方波的情况。

如图1所示的，分压整流电路包括第五电阻R5、第六电阻R6、整流电路D2、第九电阻R9。输入电压+12V、第一电阻R1、第十电阻R10提供该第一基准电压。输入电压+12V、第三电阻R3和第十一电阻R11提供该第二基准电压。

其具体电路如图1所示的，火线L和零线N分别通过第五电阻R5和第六电阻R6连接整流电路D2，且该整流电路D2还分别连接第一比较器IC1B的正输入管脚5和地SGND。

如图1所示的，第一比较器IC1B的正输入管脚5连接该整流电路D2，且第一比较器IC1B的负输入管脚6连接第一基准电压。如图1所示的，输入电压+12V、第一电阻R1、第十电阻R10提供该第一基准电压，该第一电阻R1和第十电阻R10与输入电压+12V和地SGND串联，且第一比较器IC1B的负输入管脚6分别连接第一电阻R1和第十电阻R10。第一比较器IC1B的输出管脚7通过第二电阻R2连接输入电压+12V，并通过第八电阻R8连接第二比较器IC2B的正输入管脚5，并通过第八电阻R8、电容C1接地SGND。

如图1所示的，第二比较器IC2B为一滞回比较器，该第二比较器IC2B的正输入管脚5连接电容C1，还通过第七电阻R7、第一整流二极管D1连接第四电阻R4；该第四电阻R4为一上拉电阻，第四电阻R4连接输入电压+12V和第二比较器IC2B的输出管脚7。第二比较器IC2B的负输入管脚6连接第二基准电压。如图1所示的，输入电压+12V、第三电阻R3和第十一电阻R11提供该第二基准电压，该第三电阻R3和第十一电阻R11与输入电压+12V和地SGND串联，且第二比较器IC2B的负输入管脚6分别连接第三电阻R3和第十一电阻R11。第二比较器IC2B的输出管脚7可以提供交流电异常检测。

本实用新型的工作原理为：

如图1所示的，第五电阻R5、第六电阻R6、整流电路D2、第九电阻R9构成了分压整流电路。

如图1所示的，输入电压+12V及第一电阻R1和第十电阻R10构成了第一比较器IC1B的第一基准电压。第二电阻R2是第一比较器IC1B的输出上拉电阻，在第一比较器IC1B输出高电平时，流入电容C1的充电电流等于电源电压（12V）除以第二电阻R2和第八电阻R8的和；在第一比较器IC1B输出低电平时，电容C1的放电电流等于电容C1上的电压除以第八电阻R8。本领域技术人员可以理解，只需要合理地设置第二电阻R2和第八电阻R8的阻值就可以使电容C1上电压近似是一个三角波。

如图1所示的，该第三电阻R3和第十一电阻R11构成了第二比较器IC2B的第二基准电压。本领域技术人员可以理解，在交流电压正常时，三角波的最小值比基准高。因此只需要合理地选择第三电阻R3和第十一电阻R11的阻值，就可以调整交流电压的正常范围（也就是告警值）。

第四电阻R4是比较器的输出上拉电阻，确保比较器能够输出高电平。第四电阻R4的作用是确保在使用LM393此类OC门输出的比较器能够正确输出高电平，使整个电路能够正常工作。

第七电阻R7和整流电路D2构成了正反馈网络。正反馈电路用于当第二比较器IC2B输出高电平时使第一比较器IC1B截止并停止工作；而当第二比较器IC2B输出低电平时，第二比较器IC2B会通过正反馈电路拉低电容C1上的三角波波形。在输入交流电压从低到高变化时，最初三角波的幅值整体都低于基准；随着输入交流电压的升高，三角波的幅值也随之升高；当三角波的峰值大于基准时，第二比较器IC2B会输出高电平，从而使整流电路D2截止。由于三角波是被第二比较器IC2B通过正反馈电路拉低的，因此在第二比较器IC2B截止时三角波的幅值会升高。本领域技术人员可以理解，合理设置第七电阻R7的阻值可以使得在第二比较器IC2B截止的时三角波的最小值也超过基准值，从而使第二比较器IC2B输出稳定的高电平。同理在输入交流电压降低时，最初三角波的幅值整体高于基准值；当其最小值小于基准时，第二比较器IC2B的输出也随之变低，以通过正反馈电路拉低三角波，使得三角波幅值的最大值降至基准以下，从而使第二比较器IC2B输出稳定的低电平。这样正反馈网络就成功地避免了在三角波和基准相交时第二比较器IC2B的输出是一个方波的问题，实现了稳定可靠的交流电压范围判断。

根据理论计算和实际测试，通过合理选择第一比较器IC1B的第一基准电压（即第一电阻R1和第十电阻R10的阻值），就能够在兼顾可靠性的前提下（只需第一比较器IC1B的第一基准电压就可以提高检测速度，但是会降低电路的抗干扰能力），可以做到在交流电压出现异常的2ms内，第二比较器IC2B即输出低电平，实现了快速可靠地交流异常告警。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.交流异常快速检测电路，其特征在于，包括：第一比较器（IC1B）、第二比较器（IC2B）、第一整流二极管（D1）、整流电路（D2）；

第一比较器（IC1B）的正输入管脚（5）连接分压整流电路；第一比较器（IC1B）的负输入管脚（6）连接第一基准电压，以将交流电整流分压后的采样信号与第一基准电压进行比较以转化为方波信号，并通过输出管脚（7）输出的该方波信号通过第八电阻（R8）给电容（C1）充电以在电容（C1）上得到一个三角波；第二比较器（IC2B）的正输入管脚（5）连接电容（C1）第一比较器（IC1B）的输出管脚（7），第二比较器（IC2B）的负输入管脚（6）连接第二基准电压，以将三角波与第二基准电压进行比较，并根据比较结果在第二比较器（IC2B）的输出管脚（7）输出高电平或低电平。

2.根据权利要求1所述的交流异常快速检测电路，其特征在于，所述第二比较器（IC2B）为一滞回比较器。

3.根据权利要求1或2所述的交流异常快速检测电路，其特征在于，分压整流电路包括第五电阻（R5）、第六电阻（R6）、整流电路（D2）、第九电阻（R9）。

4.根据权利要求3所述的交流异常快速检测电路，其特征在于，火线（L）和零线（N）分别通过第五电阻（R5）和第六电阻（R6）连接整流电路（D2），且该整流电路（D2）还分别连接第一比较器（IC1B）的正输入管脚（5）和地（SGND）；第一比较器（IC1B）的正输入管脚（5）连接该整流电路（D2），且第一比较器（IC1B）的负输入管脚（6）连接第一基准电压；输入电压（+12V）、第一电阻（R1）、第十电阻（R10）提供该第一基准电压，该第一电阻（R1）和第十电阻（R10）与输入电压（+12V）和地（SGND）串联，且第一比较器（IC1B）的负输入管脚（6）分别连接第一电阻（R1）和第十电阻（R10）；第一比较器（IC1B）的输出管脚（7）通过电阻R2连接输入电压（+12V），并通过第八电阻（R8）连接第二比较器（IC2B）的正输入管脚（5），并通过第八电阻（R8）、电容（C1）接地（SGND）；所述第二比较器（IC2B）的正输入管脚（5）连接电容（C1），还通过电阻R7、第一整流二极管（D1）连接电阻（R4）；该电阻（R4）为一上拉电阻，电阻（R4）连接输入电压（+12V）和第二比较器（IC2B）的输出管脚（7）；第二比较器（IC2B）的负输入管脚（6）连接第二基准电压；输入电压（+12V）、第三电阻（R3）和第十一电阻（R11）提供该第二基准电压，该第三电阻（R3）和第十一电阻（R11）与输入电压（+12V）和地（SGND）串联，且第二比较器（IC2B）的负输入管脚（6）分别连接第三电阻（R3）和第十一电阻（R11）。

5.根据权利要求1或2所述的交流异常快速检测电路，其特征在于，所述输入电压（+12V）、第一电阻（R1）、第十电阻（R10）、地（SGND）提供所述第一基准电压；输入电压（+12V）、第一电阻（R1）、第十电阻（R10）、地（SGND）串联。

6.根据权利要求1或2所述的交流异常快速检测电路，其特征在于，输入电压（+12V）、第三电阻（R3）和第十一电阻（R11）、地（SGND）提供所述第二基准电压，所述输入电压（+12V）、第三电阻（R3）和第十一电阻（R11）、地（SGND）串联。

7.根据权利要求1或2所述的交流异常快速检测电路，其特征在于，所述整流电路（D2）为一个整流桥。

8.根据权利要求1或2所述的交流异常快速检测电路，其特征在于，所述整流电路（D2）包括四个整流二极管。

9.根据权利要求1或2所述的交流异常快速检测电路，其特征在于，所述第一比较器（IC1B）和第二比较器（IC2B）为一个双比较器芯片。