CN204719579U - 电子式交流稳压器控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电子式交流稳压器控制电路,包括MCU控制单元、输入电压侦测电路、输出电压侦测电路、继电器驱动电路、继电器切换电路、输出电压电路、LED电压显示电路以及工作电源电路.本实用新型具有对输入、输出电压检测精度高的特点。

Description

电子式交流稳压器控制电路

技术领域

本实用新型涉及一种电子式交流稳压器，更具体地说，它涉及一种电子式交流稳压器控制电路。

背景技术

现在稳压器在市场上的需要越来越大，同时消费者对稳压器的功能和安全性的要求也日益增高，现有的稳压电源的控制线路大都采用模拟电路，每个控制点都需要一个电位器来调整，在宽范围输入电压的调整中需要继电器配合对应数量的电位器进行调整变压器的抽头，以完成调准输出电压，电位器调整又有互相关联，很难调准输出电压的精度要求，而且在生产过程中每调试一台稳压器需5～6分钟，生产效率很低，难以满足实际需要。

市面上存在一种电子式交流稳压器，专为220V交流电压设计，当输入电源电压波动或因负荷变动时，它都可保持输出电压稳定不变。这种交流电子稳压器在稳压过程中由于采用继电器来调整变压器的抽头，因此没有触点切换、没有滑臂转动等机械动作，不会产生任何电火花，并且调整过程完全通过电子控制的方式完成，因此调整时间非常短暂，生产效率极高。

但是，目前市面上的电子式交流稳压器，对于输入电压和输出电压的侦测电路较为简单，仅仅是通过简单的AC/DC转换的方式来获得输入电压和输出电压的大小，这样的方式不仅消耗的电能大，而且存在检测值不稳定，不精确的情况，从而限制了电子式交流稳压器的工作性能。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种电子式交流稳压器控制电路，具有对输入、输出电压检测精度高的特点。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种电子式交流稳压器控制电路,包括MCU控制单元、输入电压侦测电路、输出电压侦测电路、继电器驱动电路、继电器切换电路、输出电压电路、LED电压显示电路以及工作电源电路，所述输入电压侦测电路包括：第一降压单元，具有两个输入端和两个输出端，其中，第一降压单元的两个输入端分别耦接于火线和零线，第一降压单元用于对220V交流电进行降压并输出第一交流信号；第一放大单元，具有两个输入端和两个输出端，其中，第一放大单元的两个输入端分别耦接于第一降压单元的两个输出端，以接收该第一交流信号，第一放大单元的其中一个输出端用于输出第一侦测电压Vd1，第一放大单元的另一个输出端用于输出第二交流信号；零点检测单元，具有输入端和输出端，其中，零点检测单元的输入端用于接收该第二交流信号，并在其输出端输出一方波信号Vd2；其中，所述MCU控制单元接收该第一侦测电压Vd1以及该方波信号Vd2。

进一步的，所述降压单元包括第一电阻和第二电阻，其中，第一电阻的一端耦接于火线，第一电阻的另一端耦接于第一放大单元的其中一个输入端；第二电阻的一端耦接于零线，第二电阻的另一端耦接于第一放大单元的另一个输入端。

进一步的，所述第一放大单元包括：第一差分放大电路，具有两个输入端和一个输出端，所述第一差分放大电路的其中一个输入端耦接于所述第一电阻，所述第一差分放大电路的另一个输入端耦接于所述第二电阻；第二差分放大电路，具有两个输入端和一个输出端，所述第二差分放大电路的其中一个输入端耦接于所述第二电阻，所述第一差分放大电路的另一个输入端耦接于所述第一电阻；所述第一差分放大电路的该其中一个输入端还通过一第三电阻耦接于+5V电平，所述第二差分放大电路的该其中一个输入端还通过一第四电阻耦接于+5V电平；所述第一差分放大电路的输出端依次通过第五电阻和第六电阻耦接于第二差分放大电路的输出端，第五电阻和第六电阻的公共节点作为第一放大单元的一个输出端，以输出该第一侦测电压Vd1，所述第二差分放大电路的输出端输出该第二交流信号。

进一步的，所述零点检测单元包括：第一电阻，其一端用于接收该第二交流信号；NPN三极管，其基极耦接于第一电阻的另一端，发射极接地；第二电阻，其一端耦接于+5V电平，另一端耦接于NPN三极管的集电极；第三电阻，其一端耦接于NPN三极管的基极，另一端耦接于NPN三极管的发射极；第一电容，与第三电阻并联。

进一步的，所述输出电压侦测电压电路包括：第二降单元，具有两个输入端和两个输出端，其中，第二降压单元的的两个输入端耦接于交流稳压器的输出端，第二降压单元用于对交流稳压器的输出电压进行降压并输出第三交流信号；第二放大单元, 具有两个输入端和一个输出端，其中，第二放大单元的两个输入端分别耦接于第二降压单元的两个输出端，以接收该第三交流信号，第二放大单元的输出端用于输出第二侦测电压Vd3；其中，所述MCU控制单元接收该第二侦测电压Vd3。

进一步的，所述第二降压单元包括第一电阻和第二电阻，其中，第一电阻的一端耦接于交流稳压器的输出端，第一电阻的另一端耦接于第二放大单元的其中一个输入端；第二电阻的一端耦接于交流稳压器的输出端，第二电阻的另一端耦接于第二放大单元的另一个输入端。

进一步的，所述第二放大单元包括：第三差分放大电路，具有两个输入端和一个输出端，所述第三差分放大电路的其中一个输入端耦接于所述第一电阻，所述第三差分放大电路的另一个输入端耦接于所述第二电阻；第四差分放大电路，具有两个输入端和一个输出端，所述第四差分放大电路的其中一个输入端耦接于所述第二电阻，所述第三差分放大电路的另一个输入端耦接于所述第一电阻；所述第三差分放大电路的该其中一个输入端还通过一第三电阻耦接于+5V电平，所述第四差分放大电路的该其中一个输入端还通过一第四电阻耦接于+5V电平；所述第三差分放大电路的输出端依次通过第五电阻和第六电阻耦接于第四差分放大电路的输出端，第五电阻和第六电阻的公共节点作为第二放大单元的一个输出端，以输出该第二侦测电压Vd3。

进一步的，交流稳压器还包括输出电流侦测电路，所述输出电流侦测电路包括：电流互感器，其一次侧耦接于交流稳压器的输出端，并在其二次侧输出第四交流信号；AC/DC转换电路，耦接于电流互感器的二次侧，用于将该第四交流信号转换为直流信号；所述MCU控制单元接收该直流信号。

进一步的，交流稳压器还包括温度侦测电路，所述温度侦测电路包括第一电阻、第二电阻和温敏电阻，所述第一电阻的一端耦接于+5V电平，所述第一电阻的另一端通过温敏电阻接地，所述第二电阻的一端耦接于第一电阻和温敏电阻之间，所述第二电阻的另一端耦接于MCU控制单元。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：输入电压侦测电路分别通过两个电阻对火线和零线上的220V交流电压进行降压衰减，变为小于1V的交流信号，再通过两个差分放大电路进行放大，转换为全波信号，并传送MCU控制单元进行AD采样，零点检测单元输出交流信号的过零方波信号Vd2给MCU控制单元作为交流电压侦测的过零点的计算，从而能够实现对220V交流电压在一段时间内进行持续采样，持续时间由过零点的次数得出。以上的采用方式，既能够解决由于AC/DC转换造成的功率损耗问题，还能够使得侦测结果更加实时精确。输出电压侦测电路与输入电压侦测电路采用了同样的采样原理，不再赘述。

附图说明

图1为本实用新型的控制原理图；

图2为本实用新型中工作电源电路的电路图；

图3为本实用新型中MCU控制单元的电路图；

图4为本实用新型中第一放大单元的电路图；

图5为本实用新型中第二放大单元的电路图；

图6为本实用新型中继电器驱动电路的电路图；

图7为本实用新型中继电器切换电路、以及输出电流侦测电路的电路图；

图8为本实用新型中LED电压显示电路的电路图；

图9为本实用新型中工作指示电路的电路图；

图10为本实用新型中延时选择电路以及温度侦测电路的电路图；。

附图标记：100、工作电源电路，200、MCU控制单元，310、第一降压单元，320、第一差分放大电路，330、第二差分放大电路，340、零点检测单元，410、第二降压单元，420、第三差分放大电路，430、第四差分放大电路，510、继电器驱动电路，520、继电器切换电路，600、输出电流侦测电路，610、AC/DC转换电路，700、LED电压显示电路，800、工作指示电路，910、温度侦测电路，920、延时选择电路。

具体实施方式

参照图1，一种电子式交流稳压器，包括MCU控制单元200、输入电压侦测电路、输出电压侦测电路、继电器驱动电路510、继电器切换电路520、输出电压电路、LED电压显示电路700以及工作电源电路100。

参照图3，本实施例中，MCU控制单元200的型号为MC9S08FL16，该种MCU芯片自带AD转换接口，能够输入模拟量进行AD转换。MCU控制单元200的各个引脚连接关系参见图3即可。

参照图2，工作电源电路100包括由二极管D1～D4组成的整流桥、电容C1～C4、稳压器U1～U2以及二极管D5。整流桥的输入端输入交流电，输出端耦接于电容C1的正极；稳压器U1的型号为78L12，其IN口与电容C1的正极耦接，OUT与二极管D5的阳极耦接，二极管D5的阴极耦接于电容C2的正极；稳压器U2的型号为78L05，其IN口与电容C2的正极耦接，OUT口与电容C3的正极耦接，电容C4和电容C3并联。因此，从电容C2的正极产生+12V的电压，从电容C3的正极产生+5V的电压。

参照图4，所述输入电压侦测电路包括第一降压单元310、第一放大单元以及零点检测单元340。其中，第一降压单元310包括电阻R1和电阻R9，两者的阻值约为2M欧姆，电阻R1的一端耦接于火线，电阻R9的一端耦接于零线，因此，通过电阻R1、R9对220V交流电进行降压，并降至1V以下。

参照图4，第一放大单元包括第一差分放大电路320和第二差分放大电路330。其中，第一差分放大电路320的一个输入端（同相端）耦接于电阻R1，另一个输入端（反相端）耦接于电阻R9，第二差分放大电路330的一个输入端（同相端）耦接于电阻R9，另一个输入端（反相端）耦接于电阻R1，另外，第一差分放大电路320与电阻R1耦接的一端还通过电阻R2耦接于+5V电平，第二差分放大电路330与电阻R9耦接的一端还通过电阻R10耦接于+5V电平。第一差分放大电路320的输出端依次通过电阻R7、R8耦接于第二差分放大电路330的输出端，电阻R7、R8的公共结点作为第一放大单元的输出端，输出第一侦测电压Vd1。

参照图4，零点检测单元340包括电阻R17～R19、电容C5、NPN三极管Q1，，电阻R17的一端用于接收该第二交流信号；NPN三极管Q1的基极耦接于电阻R17的另一端，发射极接地；电阻R19的一端耦接于+5V电平，另一端耦接于NPN三极管Q1的集电极；电阻R18的一端耦接于NPN三极管Q1的基极，另一端耦接于NPN三极管Q1的发射极；电容C5与电阻R18并联。因此，零点检测单元340响应于第二交流信号，通过NPN三极管Q1的开断，在NPN三极管Q1的集电极产生方波信号Vd2。MCU控制单元200可通过该方波信号Vd2计算出采样时间，以在该段时间内对第一侦测信号进行持续采样。

参照图5，输出电压侦测电路包括第二降压单元410和第二放大单元。其中，第二降压单元410包括电阻R20和电阻R28，两者的阻值约为2M欧姆，电阻R20的一端耦接于交流稳压器的输出端（O/P-L），电阻R9的一端耦接于零线，因此，通过电阻R20、R28对交流稳压器的输出电压进行降压，并降至1V以下。

参照图5，第二放大单元包括第三差分放大电路420和第四差分放大电路430。其中，第三差分放大电路420的一个输入端（同相端）耦接于电阻R20，另一个输入端（反相端）耦接于电阻R28，第四差分放大电路430的一个输入端（同相端）耦接于电阻R28，另一个输入端（反相端）耦接于电阻R20，另外，第三差分放大电路420与电阻R20耦接的一端还通过电阻R21耦接于+5V电平，第四差分放大电路430与电阻R28耦接的一端还通过电阻R29耦接于+5V电平。第三差分放大电路420的输出端依次通过电阻R26、R35耦接于第四差分放大电路430的输出端，电阻R26、R35的公共结点作为第二放大单元的输出端，输出第二侦测电压Vd3。第二侦测电压Vd3的采样方式与第一侦测电压Vd1相同，以该方波信号Vd2为基准，确定采样的时间，并得出平均值。

参照图6，继电器驱动电路510包括NPN三极管Q2～Q5、电阻R36～R39、继电器RL1～RL4以及二极管D6～D9。其中，电阻R36的一端耦接于MCU控制单元200，另一端耦接于NPN三极管Q2的基极，NPN三极管Q2的发射极接地，集电极通过继电器RL1的线圈耦接于12V电平，二极管D6与继电器RL1的线圈反并联；其余的元器件与上述连接方式相同，因此不再赘述。

参照图7，输出电流侦测电路600包括电流互感器和AC/DC转换电路610。其中，电流互感器的一次侧耦接于交流稳压器的输出端，并在其二次侧输出第四交流信号；AC/DC转换电路610耦接于电流互感器的二次侧，用于将该第四交流信号转换为直流信号；MCU控制单元200接收该直流信号进行电流的信号采样，MCU控制单元200进行AD转换和计算，获取负载电流的信号进行过载保护，同时配合输入电压进行分段保护。

参照图7，继电器切换电路520包括继电器RL1～RL4的线圈和电容C6～C11。从图中可以看到，继电器切换电路520是直接作用于自耦变压器，通过改变自耦变压器的抽头来实现调整交流稳压器的输出电压。由于调整原理为公知技术，因此，本实施例不再赘述。

参照图8，LED电压显示电路700包括LED驱动芯片ICIC和显示屏。其中，LED驱动芯片IC的型号为TM1628，其DIO脚、CLK脚和STB脚均耦接至MCU控制单元200，其与显示屏的耦接关系见图即可，在此不再赘述。另外，LED驱动芯片IC的输入引脚上还接有上拉电阻R47～R49，以及滤波电容C13～C15。MCU控制单元200同时对整个稳压器的电性能进行实时监控和侦测，将结果显示在显示屏上，包括电压、电流、温度、故障代码等。

参照图9，本实用新型还包括工作指示电路800，包括LED发光二极管LED1～LED3，三个LED发光二极管的阳极均耦接至+5V电平，阴极耦接至MCU控制单元200。因此，可通过三个LED发光二极管指示交流稳压器的状态。

参照图10，本实用新型还包括延时选择电路920和温度侦测电路910。其中，延时选择电路920包括开关SW、电阻R43和电阻R44，耦接关系如图所示，因此，用户只需要通过开关SW，即可选择开机时间的延时，从而当断电后再通电时，不立即启动，防止启闭频繁对负载造成损伤，特别是针对空调和冰箱等家用电器，断电后不能马上开机的要求，本实用新型提供的交流稳压器设计了有开机长延时5分钟的功能，就是为了保护家电断电后不会马上恢复通电，保护家用电器的正常运行。

温度侦测电路910包括电阻R45、电阻R46和温敏电阻RT。其中，电阻R45的一端耦接于+5V电平，另一端通过温敏电阻接地，电阻R46的一端耦接于电阻R45和温敏电阻RT之间，另一端耦接于MCU控制单元200。温度检测是针对自耦变压器的运行温度进行实时侦测，当自耦变压器温度高于110℃时切断输出，保护交流稳压器。

另外，本实用新型还可配备欠压选择功能，欠压选择是针对某些场合输入电压过低给交流稳压器开机带来压降，使得交流稳压器不能正常的投入工作，设置了欠压选择功能，在没有欠压保护功能时，交流稳压器能正常的投入工作。

Claims (9)

1.一种电子式交流稳压器控制电路,包括MCU控制单元、输入电压侦测电路、输出电压侦测电路、继电器驱动电路、继电器切换电路、输出电压电路、LED电压显示电路以及工作电源电路，其特征是，所述输入电压侦测电路包括：

第一降压单元，具有两个输入端和两个输出端，其中，第一降压单元的两个输入端分别耦接于火线和零线，第一降压单元用于对220V交流电进行降压并输出第一交流信号；

第一放大单元，具有两个输入端和两个输出端，其中，第一放大单元的两个输入端分别耦接于第一降压单元的两个输出端，以接收该第一交流信号，第一放大单元的其中一个输出端用于输出第一侦测电压，第一放大单元的另一个输出端用于输出第二交流信号；

零点检测单元，具有输入端和输出端，其中，零点检测单元的输入端用于接收该第二交流信号，并在其输出端输出一方波信号；

其中，所述MCU控制单元接收该第一侦测电压以及该方波信号。

2.根据权利要求1所述的电子式交流稳压器控制电路，其特征是，所述降压单元包括第一电阻和第二电阻，其中，第一电阻的一端耦接于火线，第一电阻的另一端耦接于第一放大单元的其中一个输入端；第二电阻的一端耦接于零线，第二电阻的另一端耦接于第一放大单元的另一个输入端。

3.根据权利要求2所述的电子式交流稳压器控制电路，其特征是，所述第一放大单元包括：

第一差分放大电路，具有两个输入端和一个输出端，所述第一差分放大电路的其中一个输入端耦接于所述第一电阻，所述第一差分放大电路的另一个输入端耦接于所述第二电阻；

第二差分放大电路，具有两个输入端和一个输出端，所述第二差分放大电路的其中一个输入端耦接于所述第二电阻，所述第一差分放大电路的另一个输入端耦接于所述第一电阻；

所述第一差分放大电路的该其中一个输入端还通过一第三电阻耦接于+5V电平，所述第二差分放大电路的该其中一个输入端还通过一第四电阻耦接于+5V电平；

所述第一差分放大电路的输出端依次通过第五电阻和第六电阻耦接于第二差分放大电路的输出端，第五电阻和第六电阻的公共节点作为第一放大单元的一个输出端，以输出该第一侦测电压，所述第二差分放大电路的输出端输出该第二交流信号。

4.根据权利要求1所述的电子式交流稳压器控制电路，其特征是，所述零点检测单元包括：

第一电阻，其一端用于接收该第二交流信号；

NPN三极管，其基极耦接于第一电阻的另一端，发射极接地；

第二电阻，其一端耦接于+5V电平，另一端耦接于NPN三极管的集电极；

第三电阻，其一端耦接于NPN三极管的基极，另一端耦接于NPN三极管的发射极；

第一电容，与第三电阻并联。

5.根据权利要求1所述的电子式交流稳压器控制电路，其特征是，所述输出电压侦测电压电路包括：

第二降单元，具有两个输入端和两个输出端，其中，第二降压单元的的两个输入端耦接于交流稳压器的输出端，第二降压单元用于对交流稳压器的输出电压进行降压并输出第三交流信号；

第二放大单元, 具有两个输入端和一个输出端，其中，第二放大单元的两个输入端分别耦接于第二降压单元的两个输出端，以接收该第三交流信号，第二放大单元的输出端用于输出第二侦测电压；其中，所述MCU控制单元接收该第二侦测电压。

6.根据权利要求5所述的电子式交流稳压器控制电路，其特征是，所述第二降压单元包括第一电阻和第二电阻，其中，第一电阻的一端耦接于交流稳压器的输出端，第一电阻的另一端耦接于第二放大单元的其中一个输入端；第二电阻的一端耦接于交流稳压器的输出端，第二电阻的另一端耦接于第二放大单元的另一个输入端。

7.根据权利要求6所述的电子式交流稳压器控制电路，其特征是，所述第二放大单元包括：

第三差分放大电路，具有两个输入端和一个输出端，所述第三差分放大电路的其中一个输入端耦接于所述第一电阻，所述第三差分放大电路的另一个输入端耦接于所述第二电阻；

第四差分放大电路，具有两个输入端和一个输出端，所述第四差分放大电路的其中一个输入端耦接于所述第二电阻，所述第三差分放大电路的另一个输入端耦接于所述第一电阻；

所述第三差分放大电路的该其中一个输入端还通过一第三电阻耦接于+5V电平，所述第四差分放大电路的该其中一个输入端还通过一第四电阻耦接于+5V电平；

所述第三差分放大电路的输出端依次通过第五电阻和第六电阻耦接于第四差分放大电路的输出端，第五电阻和第六电阻的公共节点作为第二放大单元的一个输出端，以输出该第二侦测电压。

8.根据权利要求1所述的电子式交流稳压器控制电路，其特征是，还包括输出电流侦测电路，所述输出电流侦测电路包括：

电流互感器，其一次侧耦接于交流稳压器的输出端，并在其二次侧输出第四交流信号；

AC/DC转换电路，耦接于电流互感器的二次侧，用于将该第四交流信号转换为直流信号；

所述MCU控制单元接收该直流信号。

9.根据权利要求1所述的电子式交流稳压器控制电路，其特征是，还包括温度侦测电路，所述温度侦测电路包括第一电阻、第二电阻和温敏电阻，所述第一电阻的一端耦接于+5V电平，所述第一电阻的另一端通过温敏电阻接地，所述第二电阻的一端耦接于第一电阻和温敏电阻之间，所述第二电阻的另一端耦接于MCU控制单元。