CN207528810U - 一种低功耗过零检测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及过零检测电路，特别地涉及一种低功耗过零检测电路。本实用新型公开了一种低功耗过零检测电路，包括分压整流电路、分压元件、充放电电路和光耦隔离电路，所述分压整流电路和分压元件串联后接在交流电源的火线与零线之间，所述充放电电路与分压元件并联，在交流电源非过零时，分压元件的分压给充放电电路充电；在交流电源过零时，充放电电路通过分压元件放电，同时驱动光耦隔离电路导通，使其次级输出过零信号。本实用新型可以实现过零检测，功耗低，电路结构简单，成本低，且实现全波采样，提高采样精度。
Description
技术领域
本实用新型属于过零检测电路，具体地涉及一种低功耗过零检测电路。
背景技术
过零检测指的是在交流系统中，当波形从正半周向负半周转换时，经过零位时，系统作出的检测，过零检测广泛应用于开关控制电路中，特别是大功率器件的开关控制电路，通过过零检测，可以使大功率器件的开关控制电路在交流电源过零点时进行开关通断切换，避免了开关进行通断切换的过程发生打火花现象，提高了安全性和可靠性，也延长了电器的使用寿命。
过零检测是通过过零检测电路来实现的，但现有的过零检测电路待机功耗大。虽然现在也有一些改进的过零电路有可能达到零待机功耗，但其电路复杂，需要增加继电器或者固态继电器来控制过零采样电路的通断，成本较高。此外，现有的较简单的过零检测电路只能进行半波采样，采样精度低。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种低功耗过零检测电路用以解决上述的问题。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种低功耗过零检测电路，包括分压整流电路、分压元件、充放电电路和光耦隔离电路，所述分压整流电路和分压元件串联后接在交流电源的火线与零线之间，所述充放电电路与分压元件并联，在交流电源非过零时，分压元件的分压给充放电电路充电；在交流电源过零时，充放电电路通过分压元件放电，同时驱动光耦隔离电路导通，使其次级输出过零信号。
进一步的，所述分压整流电路包括分压单元和整流单元，所述整流单元为全桥整流单元。
更进一步的，所述分压单元包括电阻R14和R15，所述全桥整流单元包括二极管D8、D9、D10和D11，所述电阻R14的第一端接零线AC_N1，所述电阻R14的第二端分别接二极管D8的正端和二极管D11的负端，所述电阻R15的第一端接火线AC_L1，所述电阻R15的第二端分别接二极管D9的正端和二极管D10的负端，所述二极管D8和D9的负端同时接分压元件的第一端，所述二极管D10和D11的正端同时接分压元件的第二端。
更进一步的，还包括电容C12，所述电容C12接在电阻R14和R15的第二端之间。
进一步的，所述分压元件为分压电阻R16。
更进一步的，所述充放电电路包括电容C13、二极管D12和NPN三极管Q1，所述电容C13的第一端分别与分压电阻R16的第一端和光耦隔离电路的初级端的一端连接，所述电容C13的第二端接二极管D12的正端，所述二极管D12的负端接分压电阻R16的第二端，所述NPN三极管Q1的集电极与光耦隔离电路的初级端的另一端连接，所述NPN三极管Q1的发射极接二极管D12的正端，所述NPN三极管Q1的基极接二极管D12的负端。
更进一步的，所述光耦隔离电路由型号为LTV-817的光耦U4组成。
更进一步的，所述光耦U4的发光二极管的正端接电容C13的第一端连接，所述光耦U4的发光二极管的负端接NPN三极管Q1的集电极，所述光耦U4的光电三极管的集电极串联电阻R18接5V电源，所述光耦U4的光电三极管的发射极接地，所述光耦U4的光电三极管的集电极与电阻R18之间的节点接电阻R19的第一端，所述电阻R19的第二端为过零信号输出端。
更进一步的，还包括电阻R17，所述电阻R17串联在光耦U4的发光二极管的正端与电容C13的第一端之间。
进一步的，还包括电容C14，所述电容C14接在电阻R19的第二端与地之间。
本实用新型的有益技术效果：
本实用新型可以用于工频电路过零点检测，过零信号通过光耦隔离，以方波脉冲形式输出给单片机，在不影响采样精度的情况下，实现低功耗过零检测，待机功耗可降至30mW以下；电路结构简单，元件选用市场通用元件，成本低廉，且通过较合理的电路原理设计实现全波采样，提高采样精度。
附图说明
图1为本实用新型具体实施例的电路原理框图；
图2为本实用新型具体实施例的电路原理图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
如图1和2所示，一种低功耗过零检测电路，包括分压整流电路1、分压元件2、充放电电路3和光耦隔离电路4，所述分压整流电路1和分压元件2串联后接在交流电源的火线与零线之间，所述充放电电路3与分压元件2并联，在交流电源非过零时，分压元件2的分压给充放电电路3充电；在交流电源过零时，充放电电路3通过分压元件2放电，同时驱动光耦隔离电路4导通，使其次级输出过零信号给处理模块，如单片机。
本具体实施例中，所述分压整流电路1包括分压单元和整流单元，所述整流单元为全桥整流单元，所述分压单元包括电阻R14和R15，所述全桥整流单元包括二极管D8、D9、D10和D11，所述分压元件2优选为分压电阻R16，当然，在其它实施例中，分压元件2也可以是二极管等其它分压元件，此是本领域技术人员可以轻易实现的，不再细说。
所述充放电电路包括电容C13、二极管D12和NPN三极管Q1，所述光耦隔离电路由型号为LTV-817的光耦U4组成，但不限于此。
所述电阻R14的第一端接零线AC_N1，所述电阻R14的第二端分别接二极管D8的正端和二极管D11的负端，所述电阻R15的第一端接火线AC_L1，所述电阻R15的第二端分别接二极管D9的正端和二极管D10的负端，所述二极管D8和D9的负端同时接分压电阻R16的第一端，所述二极管D10和D11的正端同时接分压电阻R16的第二端。
进一步的，还包括电容C12，所述电容C12接在电阻R14和R15的第二端之间，用于滤波。
所述电容C13的第一端分别与分压电阻R16的第一端和光耦U4的发光二极管的正端(光耦隔离电路的初级端的一端)连接，所述电容C13的第二端接二极管D12的正端，所述二极管D12的负端接分压电阻R16的第二端，所述NPN三极管Q1的集电极与光耦U4的发光二极管的负端(光耦隔离电路的初级端的另一端)连接，所述NPN三极管Q1的发射极接二极管D12的正端，所述NPN三极管Q1的基极接二极管D12的负端。二极管D12用于防止非过零状态下NPN三极管Q1导通。
本具体实施例中，电容C13为10uF的电解电容。
所述光耦U4的光电三极管的集电极串联电阻R18接+5V电源，所述光耦U4的光电三极管的发射极接地，所述光耦U4的光电三极管的集电极与电阻R18之间的节点接电阻R19的第一端，所述电阻R19的第二端为过零信号输出端Zero Int接单片机的检测输入端。
进一步的，还包括电阻R17，所述电阻R17串联在光耦U4的发光二极管的正端与电容C13的第一端之间，电阻R17起限流作用。
进一步的，还包括电容C14，所述电容C14接在电阻R19的第二端与地之间，起滤波作用，防止信号干扰。
工作原理：工频交流电源通过二极管D8、D9、D10和D11整流后被电阻R14、R15和R16分压，在非过零时段分压电阻R16分得的电压给电容C13充电，NPN三极管Q1不导通，光耦U4不导通，过零信号输出端Zero Int输出5V高电平；在过零时段，电容C13通过分压电阻R16放电，NPN三极管Q1导通，电容C13通过电阻R17给光耦U4的发光二极管供电，光耦U4的发光二极管得电发光，使光耦U4的光敏三极管导通，此时过零信号输出端Zero Int输出0V信号，即过零信号。
本实用新型可以用于工频电路过零点检测，过零信号通过光耦隔离，以方波脉冲形式输出给单片机，在不影响采样精度的情况下，实现低功耗过零检测，待机功耗可降至30mW以下；电路结构简单，元件选用市场通用元件，成本低廉，且通过较合理的电路原理设计实现全波采样，提高采样精度。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种低功耗过零检测电路，其特征在于：包括分压整流电路、分压元件、充放电电路和光耦隔离电路，所述分压整流电路和分压元件串联后接在交流电源的火线与零线之间，所述充放电电路与分压元件并联，在交流电源非过零时，分压元件的分压给充放电电路充电；在交流电源过零时，充放电电路通过分压元件放电，同时驱动光耦隔离电路导通，使其次级输出过零信号。
2.根据权利要求1所述的低功耗过零检测电路，其特征在于：所述分压整流电路包括分压单元和整流单元，所述整流单元为全桥整流单元。
3.根据权利要求2所述的低功耗过零检测电路，其特征在于：所述分压单元包括电阻R14和R15，所述全桥整流单元包括二极管D8、D9、D10和D11，所述电阻R14的第一端接零线AC_N1，所述电阻R14的第二端分别接二极管D8的正端和二极管D11的负端，所述电阻R15的第一端接火线AC_L1，所述电阻R15的第二端分别接二极管D9的正端和二极管D10的负端，所述二极管D8和D9的负端同时接分压元件的第一端，所述二极管D10和D11的正端同时接分压元件的第二端。
4.根据权利要求3所述的低功耗过零检测电路，其特征在于：还包括电容C12，所述电容C12接在电阻R14和R15的第二端之间。
5.根据权利要求1或3所述的低功耗过零检测电路，其特征在于：所述分压元件为分压电阻R16。
6.根据权利要求5所述的低功耗过零检测电路，其特征在于：所述充放电电路包括电容C13、二极管D12和NPN三极管Q1，所述电容C13的第一端分别与分压电阻R16的第一端和光耦隔离电路的初级端的一端连接，所述电容C13的第二端接二极管D12的正端，所述二极管D12的负端接分压电阻R16的第二端，所述NPN三极管Q1的集电极与光耦隔离电路的初级端的另一端连接，所述NPN三极管Q1的发射极接二极管D12的正端，所述NPN三极管Q1的基极接二极管D12的负端。
7.根据权利要求6所述的低功耗过零检测电路，其特征在于：所述光耦隔离电路由型号为LTV-817的光耦U4组成。
8.根据权利要求7所述的低功耗过零检测电路，其特征在于：所述光耦U4的发光二极管的正端接电容C13的第一端连接，所述光耦U4的发光二极管的负端接NPN三极管Q1的集电极，所述光耦U4的光电三极管的集电极串联电阻R18接5V电源，所述光耦U4的光电三极管的发射极接地，所述光耦U4的光电三极管的集电极与电阻R18之间的节点接电阻R19的第一端，所述电阻R19的第二端为过零信号输出端。
9.根据权利要求8所述的低功耗过零检测电路，其特征在于：还包括电阻R17，所述电阻R17串联在光耦U4的发光二极管的正端与电容C13的第一端之间。
10.根据权利要求8所述的低功耗过零检测电路，其特征在于：还包括电容C14，所述电容C14接在电阻R19的第二端与地之间。
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