CN204613297U - 双电源自动转换开关的三相半波检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种双电源自动转换开关的三相半波检测电路，包括：第一电源的A1相检测电路、B1相检测电路、C1相检测电路和第二电源的A2相检测电路、B2相检测电路、C2相检测电路，其中每相检测电路结构相同。该电路主要由电阻、二极管、电感和压敏电阻组成。其优点是：该电路相相之间有压敏电阻保护，采集信号处设有二极管与VCC相连，以防止信号电压过大损害单片机AD端口。信号基准GND与每一个N相之间都串接一个二极管，实现电气隔离。电路简单可靠，信号采集准确，便于数据处理及判断，适合应用到三相检测的各类控制器中。

Description

双电源自动转换开关的三相半波检测电路

技术领域

本实用新型涉及一种适用于三相四线制电网的相电压检测电路，具体是一种双电源自动转换开关的三相半波检测电路。

背景技术

随着计算机和通信技术的发展，从20世纪90年代中期起， 自动转换开关电器（ATSE）得到快速发展。它经历了以低压电器分立元件构成ATSE，以模拟电路应用为主的机电一体化产品，以及以高性能的新型电器元件为基础并采用以MCU为核心的智能型专用控制器等发展历程，现正处在智能化网络化的发展阶段。双电源自动转换系统将微控制器与电源自动切换技术相结合，智能实现两路电源的切换管理。当工作电源异常(失电、过压、缺相、欠压等)时，按规定要求自动可靠地切换到另一正常电源。而实现这一核心功能的基础，主要依赖于安全、可靠地三相检测电路，从而得到准确的测试数据，这是微控制器做出准确操作的依据，也是整个系统正常工作的前提。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于各类双电源自动转换开关的三相半波检测电路，用AD采样代替传统硬件检测，显著提高检测精度和稳定性，节省成本，提升控制器的智能化水平，减少产品出厂设置工序，进而综合提升产品市场竞争力。

按照本实用新型提供的技术方案，所述双电源自动转换开关的三相半波检测电路包括：第一电源的A1相检测电路、B1相检测电路、C1相检测电路和第二电源的A2相检测电路、B2相检测电路、C2相检测电路，其中每相检测电路结构相同，都包括：相电压通过一个电感连接第一二极管的阳极，第一二极管的阴极经过限流电阻连接第二二极管的阳极，第二二极管的阴极连接电源VCC，第二二极管的阳极经过分压电阻接地GND；所述第一电源的A1相检测电路、B1相检测电路、C1相检测电路的接地端均通过第三二极管连接第一电源的零线N1，所述第二电源的A2相检测电路、B2相检测电路、C2相检测电路的接地端均通过第四二极管连接第二电源的零线N2；每相检测电路中第二二极管的阳极为信号采集点，连接单片机的信号输入端。

每相检测电路上的电阻数量相同，对应电阻阻值相同，电路中二极管的位置和方向也相同，这样同等相电压所采样到电压信号就具备了一致性，便于后期数据处理。每相检测电路中均放置一个电感，该电感可以有效地滤除高频干扰，提高检测数据的稳定性和可靠性，电感放置在电路的前端更能充分发挥其作用。

在A1相和B1相输入之间、B1相和C1相输入之间、A2相和B2相输入之间、B2相和C2相输入之间分别并联一个压敏电阻。两相之间跨接的压敏电阻，是一种具有非线性伏安特性的电阻器件，主要用于在电路承受过压时进行电压钳位，吸收多余的电流。这样就有效地保护了后端的采样元器件和CPU。

进一步的，所述限流电阻和分压电阻的精度均为1%，电阻阻值的选择，必须满足采样电压的最大值小于单片机的VDD。

本实用新型的优点在于：该电路相与相之间有压敏电阻保护，采集信号处设有二极管与VCC相连，以防止信号电压过大损害单片机AD端口。信号基准GND与每一个N相之间都串接一个二极管，实现电气隔离。电路简单可靠，信号采集准确，便于数据处理及判断，适合应用到三相检测的各类控制器中。

附图说明

图1为本实用新型三相半波检测电路的电路原理图。

图2是采集数据的波形图。

具体实施方式

下面结合具体附图对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，本实用新型包括6路相同的检测支路，分别为第一电源的A1相检测电路、B1相检测电路、C1相检测电路和第二电源的A2相检测电路、B2相检测电路、C2相检测电路。

其中，A1相检测电路包括依次相连的：电感L1，二极管D1，限流电阻R1，R2，分压电阻R13到地GND，R2和R13的连接节点VA1P经过二极管D4接VCC（+5V）。

B1相检测电路包括依次相连的：电感L2，二极管D2，限流电阻R5，R7，分压电阻R15到地GND，R7和R15的连接节点VB1P经过二极管D5接VCC（+5V）。

C1相检测电路包括依次相连的：电感L3，二极管D3，限流电阻R6，R8，分压电阻R16到地GND，R8和R16的连接节点VC1P经过二极管D6接VCC（+5V）。

A2相检测电路包括依次相连的：电感L4，二极管D7，限流电阻R3，R4，分压电阻R14到地GND，R4和R14的连接节点VA2P经过二极管D10接VCC（+5V）。

B2相检测电路包括依次相连的：电感L5，二极管D8，限流电阻R9，R11，分压电阻R17到地GND，R11和R17的连接节点VB2P经过二极管D11接VCC（+5V）。

C2相检测电路包括依次相连的：电感L6，二极管D9，限流电阻R10，R12，分压电阻R18到地GND，R12和R18的连接节点VC2P经过二极管D12接VCC（+5V）。

节点VA1P，VB1P，VC1P，VA2P，VB2P，VC2P为信号采集点，分别连接到单片机的信号输入端（AD端口）。

采样信号基准GND经过二极管D13连接第一电源的零线N1。采样信号基准GND经过二极管D14连接第二电源的零线N2。采样信号基准GND与N1、N2之间各串接一个二极管，这样使得采样信号不会低于0V，有效的保护了采样电路的安全，同时，两组电源又实现了电气隔离，为整个开关系统杜绝了隐患。

在电路前端A1相和B1相输入之间并联压敏电阻PC1，B1相和C1相输入之间并联压敏电阻PC2，A2相和B2相输入之间并联压敏电阻PC3，B2相和C2相输入之间并联压敏电阻PC4。

电路中二极管D1、D2、D3、D7、D8、D9，这六个二极管作用是使电路提供半波信号，而二极管D4、D5、D6、D10、D11、D12是为了防止电压信号高于VCC，保护单片机。在每一相的检测电路中都串接一个电感，该电感起到滤除高频信号干扰的作用，以便于得到准确、可靠地电压信号。

采样电阻阻值和精度的选取非常重要。电阻精度必须选择1%的电阻，电阻阻值的选择，必须满足采样电压的最大值，小于VDD，这样采集到的数据才是合理、有效的。通过电阻分压及二极管的单向导通特性，能够给单片机的AD端口提供与相应实际相电压成固定比例的半波电压信号，进而通过软件算法处理，计算出实际相电压的数值。

本实用新型所述的双电源自动转换开关的三相半波检测电路，其核心作用在于，能够将实际相电压按照特定的比例转化为等效的小电压信号，方便数据采集和处理。所以任意一相的检测电路中，都包含有两个阻值较大的限流电阻和一个分压电阻，如A1相中限流电阻R1、R2，分压电阻R13。VA1P为信号采集点，直接连接在单片机的AD端口。

为了防止雷击等瞬时电压突变可能对电路的破坏，在每组电源的两相之间，跨接压敏电阻作为保护措施。在图1中PC1、PC2、PC3、PC4即为该作用的压敏电阻。通过测试，当两相之间跨接压敏电阻14K471时，电路能承受的群脉冲电压达到±4000V，此时控制器依然能够正常工作。

为了得到较为准确的采样数据，电路设计为半波采集，在每一相电路中都放置一个二极管。如A1相电路中，D1即为该作用的二极管。这样可以导通正向的电压，当该相电压为负时，采样电阻上面的数据为零。采集数据的波形图如图2所示。

双电源自动转换开关系统是广泛应用于高层建筑、小区、医院、机场、码头、消防、冶金、化工、纺织等不允许停电的重要场所，所以作为该系统正常运行的硬件基础，三相半波检测电路就显得尤为重要。只有检测电路设计合理、检测准确，整个系统才会运行正常，安全可靠。该三相半波检测电路，电路结构简单，能够有效提高电压检测精度。所以适用于各类双电源自动转换开关的控制器中。

综上，本实用新型的每一相检测电路中，都串接有一个二极管，使得输出的电压信号是半波信号，并且在硬件上对信号做了过压保护，电路前端相相之间并联压敏电阻，两中性相之间电气隔离，进而组成了安全、有效、可靠的三相半波检测电路，为各类双电源自动换开关系统及其衍生产品所应用，提高系统稳定性和可靠性。

Claims (3)

1.双电源自动转换开关的三相半波检测电路，其特征是，包括：第一电源的A1相检测电路、B1相检测电路、C1相检测电路和第二电源的A2相检测电路、B2相检测电路、C2相检测电路，其中每相检测电路结构相同，都包括：相电压通过一个电感连接第一二极管的阳极，第一二极管的阴极经过限流电阻连接第二二极管的阳极，第二二极管的阴极连接电源VCC，第二二极管的阳极经过分压电阻接地GND；所述第一电源的A1相检测电路、B1相检测电路、C1相检测电路的接地端均通过第三二极管连接第一电源的零线N1，所述第二电源的A2相检测电路、B2相检测电路、C2相检测电路的接地端均通过第四二极管连接第二电源的零线N2；每相检测电路中第二二极管的阳极为信号采集点，连接单片机的信号输入端。

2.如权利要求1所述的双电源自动转换开关的三相半波检测电路，其特征是，在A1相和B1相输入之间、B1相和C1相输入之间、A2相和B2相输入之间、B2相和C2相输入之间分别并联一个压敏电阻。

3.如权利要求1所述的双电源自动转换开关的三相半波检测电路，其特征是，所述限流电阻和分压电阻的精度均为1%。