CN209296806U - 一种隔离式交流电压检测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种隔离式交流电压检测电路，包括有整流二极管，第一滤波电容，分压模块，电压跟随器，第一运算放大器，线性光耦HCNR201以及第二运算放大器；通过这样的结构，首先通过整流二极管的整流作用以及第一滤波电容的滤波作用将从火线输入端输入的交流电压转变为直流电压，再经过分压模块进行分压使得后续输入的电压大大降低，对后续的电路结构起到保护的作用，再依次通过电压跟随器、第一运算放大器、线性光耦HCNR201以及第二运算放大器将电压传递至预设有的电压检测模块进行采集检测，从而通过电压检测模块检测到的电压参数即可推出火线输入端所输入的交流电压参数，其中，线性光耦HCNR201起到电气隔离的作用，起到对电路的保护作用。
Description
技术领域
本实用新型涉及电压检测电路技术领域，尤其是涉及一种隔离式交流电压检测电路。
背景技术
交流电网电压对家用电器、工业自动化设备、仪器仪表的正常使用及其使用寿命有很大的影响，电压过高往往缩短其使用寿命甚至造成烧毁，而电压过低可能造成设备不能正常启动等故障；而由于交流电网电压一般较高，采用电压检测模块对无法对其进行直接连接检测，需要进行隔离和降压以防止过高的电压对检测模块或者主板进行损坏，也避免人员误触造成安全问题。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种安全系数高，准确度高的隔离式交流电压检测电路。
为实现上述目的，本实用新型提供的方案为：一种隔离式交流电压检测电路，包括有阳极与预设有的待测交流电压输入端相连接的整流二极管D1，第一滤波电容E，分压模块，电压跟随器U3，第一运算放大器U1，线性光耦HCNR201以及第二运算放大器U2；所述整流二极管D1的阴极分别与所述第一滤波电容E的正极以及分压模块的输入端相连接，其中，所述第一滤波电容E的负极接地；所述分压模块的输出端与所述电压跟随器U3的输入端相连接，而所述电压跟随器U3的输出端与所述第一运算放大器U1的反相输入端相连接，其中，所述第一运算放大器U1的反相输入端还通过一电容C2与其输出端相连接，同时，所述第一运算放大器U1的同相输入端接地；所述第一运算放大器U1的输出端还与所述线性光耦HCNR201的第一引脚相连接，所述线性光耦HCNR201的第二引脚与预设有的正电源相连接，所述线性光耦HCNR201的第三引脚连接于电压跟随器U3的输出端，所述线性光耦HCNR201的第四引脚接地；所述第二运算放大器U2的同相输入端接地，其反相输入端与其输出端相连接，所述HCNR201的第六引脚连接于所述第二运算放大器U2的反相输入端和输出端之间的节点；所述线性光耦HCNR201的第五引脚接地；所述第二运算放大器U2的输出端还与预设有的电压检测模块相连接。
进一步，所述分压电路包括有第一分压电阻R1和第二分压电阻R2；所述第一分压电阻R1一端与所述整流二极管D1的阴极相连接，另一端与所述第二分压电阻R2的一端相连接，而所述第二分压电阻R2另一端接地；所述电压跟随器U3的输入端连接于第一分压电阻R1和第二分压电阻R2之间的节点。
进一步，所述第二分压电阻R2还并联有一第二滤波电容C1和一稳压二极管Z1，其中，所述稳压二极管Z1阴极接地，而其阳极与第一分压电阻R1、第二分压电阻R2以及电压追随器的输入端相连接，所述第二滤波电容C1一端与第一分压电阻R1、第二分压电阻R2以及电压追随器的输入端相连接，另一端接地。
进一步，所述电压跟随器U3的输出端设置有第一限流电阻R3，其中，所述第一限流电阻R3一端与所述电压跟随器U3的输出端相连接，另一端分别与第一运算放大器U1的反相输入端以及线性光耦HCNR201的第三引脚相连接。
进一步，所述第一运算放大器U1的输出端与所述线性光耦HCNR201的第一引脚之间还设置有第二限流电阻R4。
进一步，所述线性光耦HCNR201的第六引脚与所述第二运算放大器U2的输出端之间设置有第三限流电阻R5，其中，所述第三限流电阻R5还并联有一第三滤波电容C3。
进一步，所述电压跟随器U3为第三运算放大器，其中，所述第三运算放大器的同相输入端为电压跟随器U3的输入端，而所述第三运算放大器的输出端为电压跟随器U3的输出端；所述第三运算放大器的反相输入端与其输出端相连接。
进一步，所述第一滤波电容E为电解电容。
本实用新型对照现有技术的有益效果是，通过这样的结构，首先通过整流二极管D1的整流作用以及第一滤波电容E的滤波作用将从火线输入端输入的交流电压转变为直流电压，再经过分压模块进行分压使得后续输入的电压大大降低，对后续的电路结构起到保护的作用，再依次通过电压跟随器U3、第一运算放大器U1、线性光耦HCNR201以及第二运算放大器U2将电压传递至预设有的电压检测模块进行采集检测，从而通过电压检测模块检测到的电压参数即可推出火线输入端所输入的交流电压参数，其中，线性光耦HCNR201起到电气隔离的作用，起到对电路的保护作用。
附图说明
图1为本实用新型的电路图。
其中，D1-整流二极管，E-滤波电容，R1-第一分压电阻，R2-第二分压电阻，Z1-稳压二极管，R3-第一限流电阻，R4-第二限流电阻，R5-第三限流电阻，U1-第一运算放大器，U2-第二运算放大器，U3-电压跟随器。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明：
参照附图1所示，本实施例为一种隔离式交流电压检测电路，包括有阳极与预设有的待测交流电压输入端（在本实施例中，待测交流电压输入端为火线输入端）相连接的整流二极管D1，第一滤波电容E，分压模块，电压跟随器U3，第一运算放大器U1，线性光耦HCNR201以及第二运算放大器U2；整流二极管D1的阴极分别与第一滤波电容E的正极以及分压模块的输入端相连接，其中，第一滤波电容E的负极接地；分压模块的输出端与电压跟随器U3的输入端相连接，而电压跟随器U3的输出端与第一运算放大器U1的反相输入端相连接，其中，第一运算放大器U1的反相输入端还通过一电容C2与其输出端相连接，同时，第一运算放大器U1的同相输入端接地；第一运算放大器U1的输出端还与线性光耦HCNR201的第一引脚相连接，线性光耦HCNR201的第二引脚与预设有的正电源（为+12V电源）相连接，线性光耦HCNR201的第三引脚连接于电压跟随器U3的输出端，线性光耦HCNR201的第四引脚接地；第二运算放大器U2的同相输入端接地，其反相输入端与其输出端相连接，HCNR201的第六引脚连接于第二运算放大器U2的反相输入端和输出端之间的节点；线性光耦HCNR201的第五引脚接地；第二运算放大器U2的输出端还与预设有的电压检测模块（可以使带有电压检测功能的单片机、芯片和控制主板或者是电压检测仪表等常用的电压检测模块）相连接；首先通过整流二极管D1的整流作用以及第一滤波电容E的滤波作用将从火线输入端输入的交流电压转变为直流电压，再经过分压模块进行分压使得后续输入的电压大大降低，对后续的电路结构起到保护的作用，再依次通过电压跟随器U3、第一运算放大器U1、线性光耦HCNR201以及第二运算放大器U2将电压传递至预设有的电压检测模块进行采集检测，从而通过电压检测模块检测到的电压参数即可推出火线输入端所输入的交流电压参数，其中，线性光耦HCNR201起到电气隔离的作用，起到对电路的保护作用。
在本实施例中，分压电路具体包括有第一分压电阻R1和第二分压电阻R2；第一分压电阻R1一端与整流二极管D1的阴极相连接，另一端与第二分压电阻R2的一端相连接，而第二分压电阻R2另一端接地；电压跟随器U3的输入端连接于第一分压电阻R1和第二分压电阻R2之间的节点。
在本实施例中，第二分压电阻R2还并联有一第二滤波电容C1和一稳压二极管Z1，其中，稳压二极管Z1阴极接地，而其阳极与第一分压电阻R1、第二分压电阻R2以及电压追随器的输入端相连接，第二滤波电容C1一端与第一分压电阻R1、第二分压电阻R2以及电压追随器的输入端相连接，另一端接地；第二滤波电容C1对输入至电压跟随器U3的电流起滤波作用，使得输入至电压跟随器U3的电流更平滑；稳压二极管Z1对输入至电压跟随器U3的电压起到稳定限制的作用，以对电压跟随器U3以及后续的电路起到保护作用。
在本实施例中，电压跟随器U3的输出端设置有第一限流电阻R3，其中，第一限流电阻R3一端与电压跟随器U3的输出端相连接，另一端分别与第一运算放大器U1的反相输入端和线性光耦HCNR201的第三引脚相连接。
在本实施例中，第一运算放大器U1的输出端与线性光耦HCNR201的第一引脚之间还设置有第二限流电阻R4。
在本实施例中，线性光耦HCNR201的第六引脚与第二运算放大器U2的输出端之间设置有第三限流电阻R5，其中，第三限流电阻还并联有一第三滤波电容C3。
在本实施例中，电压跟随器U3为第三运算放大器，其中，第三运算放大器的同相输入端为电压跟随器U3的输入端，而第三运算放大器的输出端为电压跟随器U3的输出端；第三运算放大器的反相输入端与其输出端相连接。
在本实施例中，第一滤波电容E为电解电容。
现对隔离式交流电压检测电路的原理和工作过程进行说明：
火线输入端输入的交流电通过整流二极管D1和第一滤波电容E转变为直流电，再通过第一分压电阻R1和第二分压电阻R2进行分压（安装电路时，通过预先调整第一分压电阻R1和第二分压电阻R2的阻值使得接入电压跟随器U3的电压值处于合适范围），通过电压跟随器U3（电压跟随器U3为运算放大器，利用运算放大器输入阻拒大，输出阻拒小的特性提高第二分压电阻R2的分压精度和准确度）将第二分压电阻R2的电压引至第一运算放大器U1，即Vin1处的电压等于第二分压电阻R2的电压，Vin1处的电压通过第一限流电阻R3后输入至第一运算放大器U1，根据运算放大器的特性，当第一运算放大器U1的反相输入端有电压输入时，第一运算放大器U1的输出端立即输出低电平（由于第一运算放大器U1的同相输入端接地），使得线性光耦HCNR201第一引脚和第二引脚之间的二极管发亮，此时，线性光耦HCNR201启动工作，由于运算放大器的“虚断”特性，第一运算放大器U1的反相输入端的输入电流为0，因此，流过线性光耦HCNR201第三引脚和第四引脚之间的二极管的电流为I34=Vin1/R3（电压跟随器U3输出电压除以第一限流电阻R3阻值），由于线性光耦HCNR201的特性，当其第一引脚和第二引脚之间的二极管的电流值I12一定时，I34电流值等于线性光耦HCNR201第五引脚和第六引脚之间的二极管流过的电流值I56，又由于根据运算放大器的“虚断”特性，流过R5的电流值等于线性光耦HCNR201第五引脚和第六引脚之间的二极管流过的电流值I56（即第二运算放大器U2的输出端的输出至电压检测模块的电流也与电流值I56相等），即I56=I34=IR3，也就是Vout/R5=Vin1/R3，同时由于Vin1=R2*Vin/(R1+R2)，因此Vout= R5*Vin*R2/[(R1+R2)*R3] ,又已知交流输入电压Vac≈Vin/1.414，最终得到Vout=R5*Vac*1.414*R2/[(R1+R2)*R3],通过这样，只需要检测到Vout电压值即可将上述公式加载至预设有的单片机、芯片等等具有运算功能的模块进行运算即可得出最终的Vac的电压值从而完成对火线交流输入端的电压检测。
在本实施例中，通过调整第二限流电阻R4的阻值，让线性光耦HCNR201输入输出电流程1比1特性。
在本实施例中，调整第一限流电阻R3和第三限流电阻R5的阻值大小，使得输入电流控制合理范围，从而使得对应的运算放大器失真较小。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其各部分名称等可以不同，凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种隔离式交流电压检测电路，其特征在于：包括有阳极与预设有的待测交流电压输入端相连接的整流二极管D1，第一滤波电容E，分压模块，电压跟随器U3，第一运算放大器U1，线性光耦HCNR201以及第二运算放大器U2；所述整流二极管D1的阴极分别与所述第一滤波电容E的正极以及分压模块的输入端相连接，其中，所述第一滤波电容E的负极接地；所述分压模块的输出端与所述电压跟随器U3的输入端相连接，而所述电压跟随器U3的输出端与所述第一运算放大器U1的反相输入端相连接，其中，所述第一运算放大器U1的反相输入端还通过一电容C2与其输出端相连接，同时，所述第一运算放大器U1的同相输入端接地；所述第一运算放大器U1的输出端还与所述线性光耦HCNR201的第一引脚相连接，所述线性光耦HCNR201的第二引脚与预设有的正电源相连接，所述线性光耦HCNR201的第三引脚连接于电压跟随器U3的输出端，所述线性光耦HCNR201的第四引脚接地；所述第二运算放大器U2的同相输入端接地，其反相输入端与其输出端相连接，所述HCNR201的第六引脚连接于所述第二运算放大器U2的反相输入端和输出端之间的节点；所述线性光耦HCNR201的第五引脚接地；所述第二运算放大器U2的输出端还与预设有的电压检测模块相连接。
2.根据权利要求1所述的一种隔离式交流电压检测电路，其特征在于：所述分压电路包括有第一分压电阻R1和第二分压电阻R2；所述第一分压电阻R1一端与所述整流二极管D1的阴极相连接，另一端与所述第二分压电阻R2的一端相连接，而所述第二分压电阻R2另一端接地；所述电压跟随器U3的输入端连接于第一分压电阻R1和第二分压电阻R2之间的节点。
3.根据权利要求2所述的一种隔离式交流电压检测电路，其特征在于：所述第二分压电阻R2还并联有一第二滤波电容C1和一稳压二极管Z1，其中，所述稳压二极管Z1阴极接地，而其阳极与第一分压电阻R1、第二分压电阻R2以及电压追随器的输入端相连接，所述第二滤波电容C1一端与第一分压电阻R1、第二分压电阻R2以及电压追随器的输入端相连接，另一端接地。
4.根据权利要求1所述的一种隔离式交流电压检测电路，其特征在于：所述电压跟随器U3的输出端设置有第一限流电阻R3，其中，所述第一限流电阻R3一端与所述电压跟随器U3的输出端相连接，另一端分别与第一运算放大器U1的反相输入端以及线性光耦HCNR201的第三引脚相连接。
5.根据权利要求1所述的一种隔离式交流电压检测电路，其特征在于：所述第一运算放大器U1的输出端与所述线性光耦HCNR201的第一引脚之间还设置有第二限流电阻R4。
6.根据权利要求1所述的一种隔离式交流电压检测电路，其特征在于：所述线性光耦HCNR201的第六引脚与所述第二运算放大器U2的输出端之间设置有第三限流电阻R5，其中，所述第三限流电阻R5还并联有一第三滤波电容C3。
7.根据权利要求1、2、3或4所述的一种隔离式交流电压检测电路，其特征在于：所述电压跟随器U3为第三运算放大器，其中，所述第三运算放大器的同相输入端为电压跟随器U3的输入端，而所述第三运算放大器的输出端为电压跟随器U3的输出端；所述第三运算放大器的反相输入端与其输出端相连接。
8.根据权利要求1所述的一种隔离式交流电压检测电路，其特征在于：所述第一滤波电容E为电解电容。
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| CN201821941944.9U CN209296806U (zh) | 2018-11-23 | 2018-11-23 | 一种隔离式交流电压检测电路 |
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| CN209296806U true CN209296806U (zh) | 2019-08-23 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110971114A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-04-07 | 北京德亚特应用科技有限公司 | 一种过电压保护电路及供电设备 |
| CN113037276A (zh) * | 2021-03-02 | 2021-06-25 | 浙江禾川科技股份有限公司 | 一种调制输出电路 |
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2018
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