CN204116439U - 一种交流检测电路及交流检测装置 - Google Patents

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张卫丰
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Abstract

本实用新型涉及电子领域,提供了一种交流检测电路及交流检测装置,该电路包括:第一整流电路、第一降压电路、第一分压滤波电路、电压限幅电路、第二整流电路、第二降压电路、第二分压滤波电路以及开关电路。本实用新型通过简单、常用的分立器件搭建一交流电检测电路,能够对交流信号同时实现电压大小、电压频率及过零点的检测和判断,该电路参数易确定,结构简单可靠、易实现,并且成本低,大大缩短了系统开发时间及成本。

Description

一种交流检测电路及交流检测装置
技术领域
本实用新型属于电子领域,尤其涉及一种交流检测电路及交流检测装置。
背景技术
目前不间断电源(Uninterruptible Power Supply,UPS)、跨平台的标准格式(Encapsulated PostScript,EPS)、高频整流器、逆变器、变频器、太阳能发电、风能发电等领域都要对交流电信号进行检测,以获取电压大小检测、频率和过零检测等参数。
现有方法一是先通过变压器降压,再经过整流后分压,最后由单片机对电压信号进行采集,得到电压检测数据,另外再通过过零检测电路得到过零检测数据,然而由于该方法需要采用电压检测和过零检测两个电路实现,分别进行电路设计的成本较高;
现有方法二是通过集成运放电路同时实现电压检测和过零检测,但是集成运放电路的设计难度较大,制作成本高。
实用新型内容
本实用新型实施例的目的在于提供一种交流检测电路,旨在解决目前同时实现电压大小、频率检测和过零检测设计的成本较高,设计难度较大的问题。
本实用新型实施例是这样实现的,一种交流检测电路,所述交流检测电路的交流输入端接收交流电信号,所述交流检测电路的第一输出端输出包含电压大小信息的第一检测信号,所述交流检测电路的第二输出端输出包含电压频率及过零参数信息的第二检测信号,所述交流检测电路包括:
第一整流电路,所述第一整流电路的第一输入端为所述交流检测电路的第一输入端,所述第一整流电路的第二输入端为所述交流检测电路的第二输入端;
第一降压电路,所述第一降压电路的输入端与所述第一整流电路的输出端连接;
第一分压滤波电路,所述第一分压滤波电路的输入端与所述第一降压电路的输出端连接;
电压限幅电路,所述电压限幅电路的输入端与所述第一降压电路的输出端连接,所述电压限幅电路的偏置端接收偏置电压信号,所述电压限幅电路的输出端为所述交流检测电路的第一输出端;
第二整流电路,所述第二整流电路的输入端为所述交流检测电路的第二输入端;
第二降压电路,所述第二降压电路的输入端与所述第二整流电路的输出端连接;
第二分压滤波电路,所述第二分压滤波电路的输入端与所述第二降压电路的输出端连接;
开关电路,所述开关电路的控制端与所述第二降压电路的输出端连接,所述开关电路的输入端接收偏置电压信号,所述开关电路的输出端为所述交流检测电路的第二输出端。
进一步地,所述第一整流电路为全波整流电路或整流桥。
更近一步地,所述第一降压电路包括:
电阻R1、电阻R2、电阻R3;
所述电阻R1的一端为所述第一降压电路的输入端,所述电阻R1的另一端与所述电阻R2的一端连接,所述电阻R2的另一端与所述电阻R3的一端连接,所述电阻R3的另一端为所述第一降压电路的输出端。
更近一步地,所述第一分压滤波电路包括:
电阻R4、电容C1;
所述电阻R4与所述电容C1并联,并联后的一公共端为所述第一分压滤波电路的输入端,并联后的另一公共端接地。
更近一步地,所述电压限幅电路包括:
二极管D5、二极管D6;
所述二极管D5的阴极为所述电压限幅电路的偏置端,所述二极管D5的阳极同时为所述电压限幅电路的输入端和输出端与所述二极管D6的阴极连接,所述二极管D6的阳极接地。
更近一步地,所述第二整流电路为半波整流电路,包括二极管D7;
所述二极管D7的阳极为所述第二整流电路的输入端,所述二极管D7的阴极为所述第二整流电路的输出端。
更近一步地,所述第二降压电路包括;
电阻R5、电阻R6、电阻R7;
所述电阻R5的一端为所述第二降压电路的输入端,所述电阻R5的另一端与所述电阻R6的一端连接,所述电阻R6的另一端与所述电阻R7的一端连接,所述电阻R7的另一端为所述第二降压电路的输出端。
更近一步地,所述第二分压滤波电路包括:
电阻R8、电容C2;
所述电阻R8的一端为所述第二分压滤波电路的输入端与所述电容C2的一端连接,所述电阻R8的另一端与所述电容C2的另一端同时接地。
更近一步地,所述开关电路包括:
电阻R9、第一开关管和电容C3;
所述电阻R9的一端为所述开关电路的输入端,所述电阻R9的另一端为所述开关电路的输出端同时与所述第一开关管的输入端和所述电容C3的一端连接,所述第一开关管的控制端为所述开关电路的控制端,所述第一开关管的输出端和所述电容C3的另一端同时接地。
本实用新型实施例的另一目的在于提供一种采用上述交流检测电路的交流检测装置。
本实用新型实施例通过简单、常用的分立器件搭建一交流电检测电路,能够对交流信号同时实现电压大小、电压频率及过零点的检测和判断,该电路参数易确定,结构简单可靠、易实现,并且成本低,大大缩短了系统开发时间及成本。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的交流检测电路的结构图;
图2为本实用新型实施例提供的交流检测电路的示例电路结构图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
本实用新型实施例通过简单的分立器件实现同时检测交流信号的电压大小、电压频率及过零点参数,结构简单可靠、成本低。
以下结合具体实施例对本实用新型的实现进行详细描述:
图1示出了本实用新型实施例提供的交流检测电路的结构,为了便于说明,仅示出了与本实用新型相关的部分。
作为本实用新型一实施例,该交流检测电路可应用于任何UPS、EPS、高频整流器、逆变器、变频器、太阳能发电、风能发电等的交流检测中。
该交流检测电路的交流输入端接收交流电信号,交流检测电路的第一输出端Out1输出包含电压大小信息的第一检测信号,交流检测电路的第二输出端Out2输出包含电压频率及过零参数信息的第二检测信号,该交流检测电路包括:
第一整流电路11,第一整流电路11的第一输入端为交流检测电路的第一输入端In1,第一整流电路11的第二输入端为交流检测电路的第二输入端In2;
第一降压电路12,第一降压电路12的输入端与第一整流电路11的输出端连接;
第一分压滤波电路13,第一分压滤波电路13的输入端与第一降压电路12的输出端连接;
电压限幅电路14,电压限幅电路14的输入端与第一降压电路12的输出端连接,电压限幅电路14的偏置端接收偏置电压信号,电压限幅电路14的输出端为交流检测电路的第一输出端Out1;
第二整流电路15,第二整流电路15的输入端为交流检测电路的第二输入端In2;
第二降压电路16,第二降压电路16的输入端与第二整流电路15的输出端连接;
第二分压滤波电路17,第二分压滤波电路17的输入端与第二降压电路16的输出端连接;
开关电路18,开关电路18的控制端与第二降压电路16的输出端连接,开关电路18的输入端接收偏置电压信号,开关电路18的输出端为交流检测电路的第二输出端。
在本发明实施例中,50Hz的市电(交流信号)经第一整流电路11全桥整流后,变为频率为100Hz的脉动信号,经第一降压电路12及分第一分压滤波电路13降压分压后,转变为与市电电压成比例关系、幅值小于偏置电压(如5V)的脉动信号,输入给单片机等微处理器进行A/D转换及计算,并且电压限幅电路14将采样电压钳位在0~5V的范围。
在本发明实施例中,当市电(交流信号)负半周时,第二整流电路15反偏截止,当市电(交流信号)正半周时,第二整流电路15导通,经第二降压电路16及第二分压滤波电路17降压分压后,当控制电压V1达到开关电路18的导通压降时,开关电路18导通,输出低电平的检测信号,当市电正半周电压向负半周电压转换,过零点时,第二整流电路15截止,开关电路18截止,输出高电平的检测信号,并且每一个市电周期转换一次,从而实现了市电过零点的检测以及市电频率的侦测。
本实用新型实施例通过简单、常用的分立器件搭建一交流电检测电路,能够对交流信号同时实现电压大小、电压频率及过零点的检测和判断,该电路参数易确定,结构简单可靠、易实现,并且成本低,大大缩短了系统开发时间及成本。
图2示出了本实用新型实施例提供的交流检测电路的示例电路结构,为了便于说明,仅示出了与本实用新型相关的部分。
作为本实用新型一实施例,第一整流电路11可以采用由四个二极管D1-D4组成的全波整流电路或整流桥实现。
第二整流电路15可以采用由半波整流电路实现,包括二极管D7,二极管D7的阳极为第二整流电路15的输入端,二极管D7的阴极为第二整流电路15的输出端。
作为本实用新型一实施例,第一降压电路12包括:
电阻R1、电阻R2、电阻R3;
电阻R1的一端为第一降压电路12的输入端,电阻R1的另一端与电阻R2的一端连接,电阻R2的另一端与电阻R3的一端连接,电阻R3的另一端为第一降压电路12的输出端。
第一分压滤波电路13包括:
电阻R4、电容C1;
电阻R4与电容C1并联,并联后的一公共端为第一分压滤波电路13的输入端,并联后的另一公共端接地。
第二降压电路16包括:
电阻R5、电阻R6、电阻R7;
电阻R5的一端为第二降压电路16的输入端,电阻R5的另一端与电阻R6的一端连接,电阻R6的另一端与电阻R7的一端连接,电阻R7的另一端为第二降压电路16的输出端。
第二分压滤波电路17包括:
电阻R8、电容C2;
电阻R8的一端为第二分压滤波电路17的输入端与电容C2的一端连接,电阻R8的另一端与电容C2的另一端同时接地。
在本发明实施例中,第一降压电路12、第一分压滤波电路13、第二降压电路16以及第二分压滤波电路17中的电阻或电容可以采用直插器件,也可以采用贴片器件。
作为本实用新型一实施例,电压限幅电路14包括:
二极管D5、二极管D6;
二极管D5的阴极为电压限幅电路14的偏置端,二极管D5的阳极同时为电压限幅电路14的输入端和输出端与二极管D6的阴极连接,二极管D6的阳极接地。
开关电路18包括:
电阻R9、第一开关管Q1和电容C3;
电阻R9的一端为开关电路18的输入端,电阻R9的另一端为开关电路18的输出端同时与第一开关管Q1的输入端和电容C3的一端连接,第一开关管Q1的控制端为开关电路18的控制端,第一开关管Q1的输出端和电容C3的另一端同时接地。
作为本发明一优选实施例,第一开关管Q1可以采用NPN型三极管或场效应管实现,该NPN型三极管的集电极为第一开关管Q1的输入端,NPN型三极管的基极为第一开关管Q1的控制端,NPN型三极管的发射极为第一开关管Q1的输出端。
以下对于电压大小、电压频率的检测以及过零点检测的实现原理进行说明:
电压大小侦测:
50Hz的市电经二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4组成的全桥整流后,变为频率为100Hz的脉动信号,经电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4分压降压后,转变为与市电电压成比例关系、幅值小于5V的脉动信号,输入给CPU进行A/D转换及计算,二极管D5、二极管D6的作用是将采样电压(第一检测信号)钳位在0~5V的范围。
频率及过零点侦测:
市电正半周时,二极管D7导通,经电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8分压后,当V1节点电压达到第一开关管Q1的导通压降时,第一开关管Q1导通,开关电路18的输出端OUT2输出低电平信号,当市电从正半周电压向负半周电压转换,过零点时,二极管D7截止,第一开关管Q1截止,开关电路18的输出端OUT2输出高电平信号,市电负半周时,二极管D7反偏截止,每一个市电周期,转换一次,这样就实现了市电过零点及频率的侦测。
在本发明实施例中,由第二降压电路16和第二分压滤波电路17确定的控制电压V1控制第一开关管Q1的通断,并且偏置电压可以根据实际需要设置为5V或3.3V。
第一检测信号用于采样交流电压瞬时大小,第二检测信号用于判断交流电的过零点及周期,将检测到的第一检测信号和第二检测信号送到单片机或数字信号处理器(digital signal processor,DSP)等微处理器进行计算处理以达到智能识别控制目的。
本实用新型实施例的另一目的在于提供一种采用上述交流检测电路的交流检测装置。
本实用新型实施例通过简单、常用的分立器件搭建一交流电检测电路,能够对交流信号同时实现电压大小、电压频率及过零点的检测和判断,该电路参数易确定,结构简单可靠、易实现,并且成本低,大大缩短了系统开发时间及成本。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种交流检测电路,其特征在于,所述交流检测电路的交流输入端接收交流电信号,所述交流检测电路的第一输出端输出包含电压大小信息的第一检测信号,所述交流检测电路的第二输出端输出包含电压频率及过零参数信息的第二检测信号,所述交流检测电路包括:
第一整流电路,所述第一整流电路的第一输入端为所述交流检测电路的第一输入端,所述第一整流电路的第二输入端为所述交流检测电路的第二输入端;
第一降压电路,所述第一降压电路的输入端与所述第一整流电路的输出端连接;
第一分压滤波电路,所述第一分压滤波电路的输入端与所述第一降压电路的输出端连接;
电压限幅电路,所述电压限幅电路的输入端与所述第一降压电路的输出端连接,所述电压限幅电路的偏置端接收偏置电压信号,所述电压限幅电路的输出端为所述交流检测电路的第一输出端;
第二整流电路,所述第二整流电路的输入端为所述交流检测电路的第二输入端;
第二降压电路,所述第二降压电路的输入端与所述第二整流电路的输出端连接;
第二分压滤波电路,所述第二分压滤波电路的输入端与所述第二降压电路的输出端连接;
开关电路,所述开关电路的控制端与所述第二降压电路的输出端连接,所述开关电路的输入端接收偏置电压信号,所述开关电路的输出端为所述交流检测电路的第二输出端。
2.如权利要求1所述的交流检测电路,其特征在于,所述第一整流电路为全波整流电路或整流桥。
3.如权利要求1所述的交流检测电路,其特征在于,所述第一降压电路包括:
电阻R1、电阻R2、电阻R3;
所述电阻R1的一端为所述第一降压电路的输入端,所述电阻R1的另一端与所述电阻R2的一端连接,所述电阻R2的另一端与所述电阻R3的一端连接,所述电阻R3的另一端为所述第一降压电路的输出端。
4.如权利要求1所述的交流检测电路,其特征在于,所述第一分压滤波电路包括:
电阻R4、电容C1;
所述电阻R4与所述电容C1并联,并联后的一公共端为所述第一分压滤波电路的输入端,并联后的另一公共端接地。
5.如权利要求1所述的交流检测电路,其特征在于,所述电压限幅电路包括:
二极管D5、二极管D6;
所述二极管D5的阴极为所述电压限幅电路的偏置端,所述二极管D5的阳极同时为所述电压限幅电路的输入端和输出端与所述二极管D6的阴极连接,所述二极管D6的阳极接地。
6.如权利要求1所述的交流检测电路,其特征在于,所述第二整流电路为半波整流电路,包括二极管D7;
所述二极管D7的阳极为所述第二整流电路的输入端,所述二极管D7的阴极为所述第二整流电路的输出端。
7.如权利要求1所述的交流检测电路,其特征在于,所述第二降压电路包括:
电阻R5、电阻R6、电阻R7;
所述电阻R5的一端为所述第二降压电路的输入端,所述电阻R5的另一端与所述电阻R6的一端连接,所述电阻R6的另一端与所述电阻R7的一端连接,所述电阻R7的另一端为所述第二降压电路的输出端。
8.如权利要求1所述的交流检测电路,其特征在于,所述第二分压滤波电路包括:
电阻R8、电容C2;
所述电阻R8的一端为所述第二分压滤波电路的输入端与所述电容C2的一端连接,所述电阻R8的另一端与所述电容C2的另一端同时接地。
9.如权利要求1所述的交流检测电路,其特征在于,所述开关电路包括:
电阻R9、第一开关管和电容C3;
所述电阻R9的一端为所述开关电路的输入端,所述电阻R9的另一端为所述开关电路的输出端同时与所述第一开关管的输入端和所述电容C3的一端连接,所述第一开关管的控制端为所述开关电路的控制端,所述第一开关管的输出端和所述电容C3的另一端同时接地。
10.一种交流检测装置,其特征在于,所述交流检测装置包括如权利要求1至9任意所述的交流检测电路。
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