CN203825079U - 一种用于应急电源的市电电压采样系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于应急电源领域，具体是一种用于应急电源的市电电压采样系统。市电经过AC/AC转换器转换后接入由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R6和运算放大器U1构成的电压比较电路，AC/AC转换器的一个输出端与电阻R1连接，另一个输出端与相并联的电阻R3、电阻R6连接；电阻R1另一端与电阻R4、运算放大器U1的同相端组成串联；电阻R3与电阻R2串联，电阻R2的另一端连接于电阻R1、电阻R4之间，电阻R6与运算放大器U1的反相端连接。由于采样电路中添加了具有滤波、钳位等功能的辅助电路,对于外部被采样电路中的电压毛刺等干扰可以进行消除，输入最重要的核心部件时采用了适当控制电压范围，达到保护的目的。
Description
技术领域
本实用新型属于应急电源领域，具体是一种用于应急电源的市电电压采样系统。
背景技术
电能在生产、生活中占有非常重要的地位，为了解决由于供电中断而带来的损失，应急电源的运用也越来越广泛。应急电源投入工作的前提是市电供电中断或市电出现异常情况。因此应急电源中含有对市电电压进行检测的电路，在检测到市电出现异常或者市电掉电后，应急电源投入工作。
现有的应急电源对市电的采样一般采用低压采样，市电经过变压器等转换成直流电压，再经过采样电阻和相关运放电路进行采样，但这种方式的采样精度比较差，此种方式对器件的一致性要求较高，不能有效的反映实际电压，电压采样的电路经常出现故障。
实用新型内容
针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供了一种用于应急电源的市电电压采样系统，该市电电压采样系统结构简单、易于实现实时采样且采样精度高。
为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：一种用于应急电源的市电电压采样系统，市电经过AC/AC转换器转换后接入由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R6和运算放大器U1构成的电压比较电路，AC/AC转换器的一个输出端与电阻R1连接，另一个输出端与相并联的电阻R3、电阻R6连接；
电阻R1另一端与电阻R4、运算放大器U1的同相端组成串联；电阻R3与电阻R2串联，电阻R2的另一端连接于电阻R1、电阻R4之间，电阻R6与运算放大器U1的反相端连接；
运算放大器U1的同相端与输出端之间并联有电容C1和电阻R7，电阻R7依次与电阻R5、直流电源Vc1串联；
运算放大器U1的输出端连接电阻R8，最后输出Vout。
进一步的，运算放大器U1的输出端具有通过二极管D1和二极管D2组成的钳位电路。
进一步的，直流电源Vc1通过由电源Vcc、稳压源TL431、电阻R9、电阻R10、电阻R11、运算放大器U2和电容C2构成的偏置电压产生电路提供，电源Vcc依次与电阻R9、稳压源TL431连接，稳压源TL431通过电容C2接地，稳压源TL431分别与电阻R10、运算放大器U2的同相端连接，电阻R10与运算放大器U2的反相端连接，运算放大器U2的反相端与输出端之间并联有电阻R11，运算放大器U1的输出端连接直流电源Vc1。
进一步的，电源Vcc提供的电源电压为12V，直流电源Vc1提供的偏置电压为-1.5V。
本实用新型的用于应急电源的市电电压采样系统，与现有技术相比，其有益效果表现在：
1）、本实用新型的用于应急电源的市电电压采样系统，是由少量、简单的元器件构成，成本低、易操作，且具有实时性。被检测的交流电压通过变压器降压和隔离可以达到保护后端电路的安全与降低干扰，保证后续采样的一个准确性。
2）、本实用新型的用于应急电源的市电电压采样系统，采样电路中添加了具有滤波、钳位等功能的辅助电路,对于外部被采样电路中的电压毛刺等干扰可以进行消除，输入最重要的核心部件时采用了适当控制电压范围，达到保护的目的。
附图说明
图1是本实用新型的电路原理图。
图2是偏置电压产生电路原理图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
请参阅图1，市电经过一个AC/AC转换器变换后得到合适的交流电压，经过一个电压比较电路，电压比较电路由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R6和运算放大器U1构成。
AC/AC转换器的一个输出端与电阻R1连接，另一个输出端与相并联的电阻R3、电阻R6连接。电阻R1另一端与电阻R4、运算放大器U1的同相端组成串联。电阻R3与电阻R2串联，电阻R2的另一端连接于电阻R1、电阻R4之间，电阻R6与运算放大器U1的反相端连接。
运算放大器U1的同相端与输出端之间并联有电容C1和电阻R7，电阻R7依次与电阻R5、直流电源Vc1串联。考虑到运算放大器U1的频率特性和转换速率等交流特性不及直流特性，所以由一个电容C1与运算放大器U1组成一个具有抗混叠功能的有源抗低通滤波器，用来衰减高频噪声，防止输入信号频率高时，转换速率不足而发生失真，将一部分交流变成了直流成分。并对后续输出起到消除干扰，提高精度的作用，保证了采样电路的可靠性。
电阻R5一端与有源抗低通滤波器串联，另一端接直流电源Vc1，根据其偏移量，直流电源Vc1为直流-1.5V，运算放大器U1输出端接电阻R8。
为防止溢出，在运算放大器U1输出端前加上一个钳位电路，钳位电路由二极管D1、D2组成最后输出Vout。保证了输出的稳定性，并具有过压保护的功能。钳位电路可以达到保护采样电路的目的，且成本地、易于实现。
市电AC经过AC/AC变换后后仍是交流信号，而DSP自带有A/D转换器输入电压为0～3V单极性转换器，必须对信号进行调制才能够输入A/D转换器，调制主要由滤波电路、偏置电路等组成，通过调整电阻值可以改变系统偏置电压大小，从而使其处于0.5～2.5V而非0～3V，防止由于系统的冲击对DSP芯片的损坏。Vout输入A/D电平转换通道变成直流电压信号后，在送入控制板，并作出相应的动作。由于A/D转换器参考电压为3V，所以偏移量取1.5V即Vc1为-1.5V。
直流电源Vc1为直流偏置电压，通过由电源Vcc、稳压源TL431、电阻R9、电阻R10、电阻R11、运算放大器U2和电容C2构成的偏置电压产生电路提供-1.5V偏置电压。请参阅图2，电源Vcc依次与电阻R9、稳压源TL431连接，稳压源TL431通过电容C2接地，稳压源TL431分别与电阻R10、运算放大器U2的同相端连接，电阻R10与运算放大器U2的反相端连接，运算放大器U2的反相端与输出端之间并联有电阻R11，运算放大器U1的输出端连接直流电源Vc1。
电源Vcc提供稳定的12V电源，稳压源TL431提供稳定的基准电压源与电源Vcc经过一个反相电路输出一个负电压，使得在电压采样过程中能够得到一个稳定负的偏移电压。稳压源TL431的应用提高了输出偏移电压的稳定性，提高了采样电路的精度。
以上内容仅仅是对本实用新型的结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种用于应急电源的市电电压采样系统，其特征在于：
市电经过AC/AC转换器转换后接入由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R6和运算放大器U1构成的电压比较电路，AC/AC转换器的一个输出端与电阻R1连接，另一个输出端与相并联的电阻R3、电阻R6连接；
电阻R1另一端与电阻R4、运算放大器U1的同相端组成串联；电阻R3与电阻R2串联，电阻R2的另一端连接于电阻R1、电阻R4之间，电阻R6与运算放大器U1的反相端连接；
运算放大器U1的同相端与输出端之间并联有电容C1和电阻R7，电阻R7依次与电阻R5、直流电源Vc1串联；
运算放大器U1的输出端连接电阻R8，最后输出Vout。
2.根据权利要求1所述的用于应急电源的市电电压采样系统，其特征在于：运算放大器U1的输出端具有通过二极管D1和二极管D2组成的钳位电路。
3. 根据权利要求1所述的用于应急电源的市电电压采样系统，其特征在于：直流电源Vc1通过由电源Vcc、稳压源TL431、电阻R9、电阻R10、电阻R11、运算放大器U2和电容C2构成的偏置电压产生电路提供，电源Vcc依次与电阻R9、稳压源TL431连接，稳压源TL431通过电容C2接地，稳压源TL431分别与电阻R10、运算放大器U2的同相端连接，电阻R10与运算放大器U2的反相端连接，运算放大器U2的反相端与输出端之间并联有电阻R11，运算放大器U1的输出端连接直流电源Vc1。
4. 根据权利要求3所述的用于应急电源的市电电压采样系统，其特征在于：电源Vcc提供的电源电压为12V，直流电源Vc1提供的偏置电压为-1.5V。
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|---|---|---|---|---|
| CN106018937A (zh) * | 2016-07-11 | 2016-10-12 | 合肥联信电源有限公司 | 一种电网电压采样与处理的方法 |
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