CN208258144U - 一种带输出电压钳位的共正交流采样电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带输出电压钳位的共正交流采样电路,包括共正交流采样电路,在共正交流采样电路的输出端连接一个电压钳位电路，共正交流采样电路包括三极管Q3、三极管Q4、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25和电容C12，在电阻R24的两端并联电压钳位电路，所述的电压钳位电路由二极管D6和电阻R27串联而成，二极管D6的正极连接信号输出端DETECT。它的电压钳位电路避免的共正交流采样电路的信号输出端DETECT的电压过大，起到保护电子器件的作用，同时避免信号输出端DETECT在小功率时输出电压过小，MCU难以识别小功率负载和空载信号。

Description

一种带输出电压钳位的共正交流采样电路

技术领域

本实用新型涉及一种带输出电压钳位的共正交流采样电路。

背景技术

灯具控制器中常需要检测交流信号，以便更好匹配负载，节约电能，且能有效检测过载或者短路的自我保护。

传统交流取样技术主要采用可恢复式过电流保护器，此类器件内部由两金属弹片构造而成，自然状态下，两金属弹片接合在一起，当交流电流输入流过弹片，弹片温度升高，当电流增大到一定程度时，弹片因电流引起发热而温度升到到某一温度点时，弹片因自身热胀冷缩系数不同而弹开，从而断开主干路而达到保护的目的，当温度降低到一定程度时，弹片又重新接合。此类保护器能够起到过流保护的作用，但因其自身内部结构为机械式弹跳开关，存在一定的误差，不能起到精准保护的作用，另外，电流保护器并未能精确检测交流信号的确切数值，导致控制单元的不能实施很好的控制策略，导致耗能不接节约电，不能实现精确的过载和短路保护功能。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种带输出电压钳位的共正交流采样电路，能够实现精确的交流信号取样，且在输入波动较大情况下输出电压波动不大,有利信号检测和后续的精确控制处理。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种带输出电压钳位的共正交流采样电路,包括共正交流采样电路,其特征在于:在共正交流采样电路的输出端连接一个电压钳位电路。

上述所述的共正交流采样电路包括三极管Q3、三极管Q4、电阻 R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25和电容C12，三极管Q3的B极与三极管Q4的B极连接，三极管Q3的E极连接电阻R22的一端，电阻R22的另一端连接直流电源供电电路的输出口输出的直流电压Vcc和交流输入端 AC IN1，三极管Q4的E极连接电阻R25的一端，电阻R25的另一端连接直流电源供电电路的输出口输出的直流电压Vcc和交流输入端AC IN1，三极管Q3的C极连接电阻R23后接地，三极管Q4的C极连接电阻R24 后接地，电阻R24的两端并联电容C12，三极管Q4的C极与电阻R24之间引出信号输出端DETECT。

上述在电阻R24的两端并联电压钳位电路。

上述所述的电压钳位电路由二极管D6和电阻R27串联而成，二极管D6的正极连接信号输出端DETECT。

上述共正交流采样电路的信号输出端DETECT后面增设信号放大电路。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型有效地应用共正交流采样电路，能够实现精确的交流信号取样，以便控制单元根据不同的负载实施很好的控制策略，节能环保，实现精确的小功率负载检测以及过载和短路保护功能,本实用新型的共正交流采样电路有效地运用镜像电路的工作原理，并能够在镜像基本电路架构的基础上引入交流输入信号，使之能够把交流电的正半周与静态工作直流电流叠加，建立采样信号，提高信号的精度。

2、通过镜像电路基本工作原理，串接发射极两电阻的阻值比例关系，使之取样电流进行电流比例放大，再经过电容滤波，以便于输出可变直流电平。直流电平的变化根据负载大小的不同，通过取样电阻R22检测到不同的电流，经RC充电后使得C12得到不同的直流电平,检测电路的设计采用镜像电流源的基本电路架构，将交流采样信号通过镜像电流源放大输出，能够有效地抑制系统温度漂移，输出电平不会随着整机温度的变化而变化，当负载增大，整机温度升高而使内部电路温度升高，而镜像电路自身具备负温度补偿功能，保护电路能使输出电平随着整机的温度变化作轻微的变动，具有温度漂移补偿功能，从而稳定工作点，有效进行实时检测，准确采样保护。

3、在电阻R24的两端还并联一个电压钳位电路，上述所述的电压钳位电路由二极管D6和电阻R27串联而成，避免的共正交流采样电路的信号输出端DETECT的电压过大，起到保护电子器件的作用，同时，避免信号输出端DETECT在小功率时输出电压过小，MCU难以识别小功率负载和空载信号。

4、共正交流采样电路的信号输出端DETECT后面增设信号放大电路，有利于信号的检测和处理。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型实施例一的电路方框图；

图2是图1对应的具体电路图；

图3是本实用新型实施例二的电路方框图。

具体实施方式

实施例一：

参照图1一种灯具控制器,包括变压器TA、开关电路、直流电源供电电路、控制单元和共正交流采样电路，交流输入端AC IN1和AC IN2 连接直流电源供电电路的输入口，直流电源供电电路的输出口输出直流电压Vcc,直流电源供电电路为控制单元和共正交流采样电路提供直流电，变压器TA的初级线圈与开关电路串联后两端分别连接交流输入端AC IN1和AC IN2，变压器TA的次级线圈的两端为负载提供交流供电，共正交流采样电路的信号输入端B1连接在变压器TA的初级线圈与开关电路串联支路上，共正交流采样电路的信号输出端DETECT连接到控制单元的输入端，控制单元的输出端连接开关电路并控制开关电路闭合或者断开。

如图2所示，所述的共正交流采样电路包括三极管Q3、三极管Q4、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25和电容C12，三极管Q3的B极与三极管Q4的B极连接，三极管Q3的E极连接电阻R22的一端，电阻R22 的另一端连接直流电源供电电路的输出口输出的直流电压Vcc和交流输入端AC IN1，三极管Q4的E极连接电阻R25的一端，电阻R25的另一端连接直流电源供电电路的输出口输出的直流电压Vcc和交流输入端 AC IN1，三极管Q3的C极连接电阻R23后接地，三极管Q4的C极连接电阻R24后接地，电阻R24的两端并联电容C12，三极管Q4的C极与电阻R24 之间引出信号输出端DETECT。

开关电路包括双向晶闸管Q1、电阻R2、电位器VR1和电容C18，所述双向晶闸管Q1的T1端和T2端之间连接有电位器VR1，T2端和G端之间连接有电容C18；所述晶闸管Q1的T1端接变压器TA的初级线圈；所述电阻R2的一端接所述双向晶闸管Q1的G端，另一端接控制单元的信号输出引脚；所述晶闸管Q1的T2端连接在三极管Q3的E极与电阻R22之间。

控制单元是单片机MCU，图中主要包括芯片U2，控制单元还连接有一个感光检测电路，感光检测电路的输出端连接控制单元的芯片U2 的一个输入引脚2。感光检测电路由光敏二极管LED3、电容C7并联而成，光敏二极管LED3、电容C7并联后两端接Vcc和地。

控制单元还连接有一个LED指示灯电路，控制单元的一个输出端连接LED指示灯电路，LED指示灯电路包括发光二极管D8,、电阻R18、电阻R19，控制单元的芯片U2的一个输出引脚7输出信号控制LED指示灯电路。

直流电源供电电路包括变阻器VR2、整流二极管D2、D3、电阻R4、电容C10、电容C11、电容C1，稳压二极管Z1组成。提供5V的直流供电电压Vcc.

本实用新型的工作原理是：静态工作时，5V直流电Vcc正极经过电阻R22、三极管Q3、电阻R23流到地脚，由于电阻R23阻值很大，因此支路电流很小，流经电阻R2的电流很小，而电阻R22两端电压等于电阻R25两端电压，两者电流成比例关系，因此流经电阻R25的电流也很小。电容C12充得的电量也很小，电容C12两端静态电压很低(远低于2.5V阀值电平)。

当带负载工作时，交流电经过电阻R22、三极管Q1形成通路，使电阻R22叠加后电流增大，根据比例关系，流经电阻R25的电流同样增大，此电流为电容C12充电，电容C12电压的变化根据负载大小的变化而变化，当负载增大时，电容C12的电压升高，当负载减小时，电容C12的电压相应降低，此信号电压输出到控制单元作实时检测，当负载出现异常，如过载或者短路时，电容C12电压增大至超过控制单元允许的阀值电平(2.5V)，而使控制单元输出低电平信号给开关电路，关闭开关电路，从而断开三极管Q1，而实现异常保护的目的。

根据实验检测，空载时的共正交流采样电路的信号输出端DETECT 为200mV；负载是5瓦时,共正交流采样电路的信号输出端DETECT为 220mV，负载是50瓦(满负载)时,共正交流采样电路的信号输出端 DETECT为2V；过载或者短路，共正交流采样电路的信号输出端DETECT 为5V，为避免信号输出端DETECT在小功率时输出电压过小，MCU难以识别小功率负载和空载信号，同时避免过载和短路信号过大造成放大饱和以致难以识别而进行断路保护，在电阻R24的两端还并联一个电压钳位电路所述的电压钳位电路由二极管D6和电阻R27串联而成，二极管D6的正极连接信号输出端DETECT。即使在过载或者短路时，共正交流采样电路的信号输出端DETECT最多也为2V，避免波动过大。

实施例二：

本实施例与实施例一的电路结构基本相同，如图3所示，不同点在于：共正交流采样电路的信号输出端DETECT与控制单元的输入端之间增设信号放大电路。因为共正交流采样电路的信号输出端DETECT 输出信号的范围在200mV至2V之间，这样可以在信号输出端DETECT 输出小电压时也能快速准确检测，提高检测的灵敏度。

Claims (2)

1.一种带输出电压钳位的共正交流采样电路,包括共正交流采样电路,其特征在于:在共正交流采样电路的输出端连接一个电压钳位电路，所述的共正交流采样电路包括三极管Q3、三极管Q4、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25和电容C12，三极管Q3的B极与三极管Q4的B极连接，三极管Q3的E极连接电阻R22的一端，电阻R22的另一端连接直流电源供电电路的输出口输出的直流电压Vcc和交流输入端AC IN1，三极管Q4的E极连接电阻R25的一端，电阻R25的另一端连接直流电源供电电路的输出口输出的直流电压Vcc和交流输入端AC IN1，三极管Q3的C极连接电阻R23后接地，三极管Q4的C极连接电阻R24后接地，电阻R24的两端并联电容C12，三极管Q4的C极与电阻R24之间引出信号输出端DETECT，在电阻R24的两端并联电压钳位电路，所述的电压钳位电路由二极管D6和电阻R27串联而成，二极管D6的正极连接信号输出端DETECT。

2.根据权利要求1所述的一种带输出电压钳位的共正交流采样电路,其特征在于：共正交流采样电路的信号输出端DETECT后面增设信号放大电路。