CN212364413U - 一种电压检测电路及用电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电压检测电路及用电设备。其中，该电路包括：第一检测单元，其输入端连接交流电源的输出端，其输出端连接逻辑运算单元，用于根据交流电源的输出电压输出信号；第二检测单元，其输入端连接交流电源的输出端，其输出端连接逻辑运算单元，用于根据交流电源的输出电压输出信号；逻辑运算单元，用于根据第一检测单元和第二检测单元输出的信号生成PWM信号；波形检测单元，其输入端连接逻辑运算单元，用于根据PWM信号确定预设时段；其中，预设时段内，交流电源的输出电压在第二阈值和第一阈值之间。通过本实用新型，能够实现根据交流电源的波形特征精确控制负载动作的时机，避免对负载造成冲击。

Description

一种电压检测电路及用电设备

技术领域

本实用新型涉及电子电力技术领域，具体而言，涉及一种电压检测电路及用电设备。

背景技术

现有的用电设备(例如各种制冷设备和装置)，具有大量需要交流电源供电的大功率负载，在交流电源供电的负载回路中，通常进行过零检测、低压启动等方式来保护负载以及控制器件及其控制回路。上述操作的目的是为了实现降低启动、关断过程中的冲击电流，从而保护负载和控制回路。

但是目前对于交流电源的检测，只有过零点和低压检测，并不能够获得某一电压区间对应的时间段，进而无法根据交流电源的波形特征精确控制负载的启动、运行与关闭的时机。

针对现有技术中无法根据交流电源的波形特征精确控制负载动作的时机的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型实施例中提供一种电压检测电路及用电设备，以解决现有技术中无法根据交流电源的波形特征精确控制负载动作的时机的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种电压检测电路，其中，该电路包括：

第一检测单元，其输入端连接交流电源的输出端，其输出端连接逻辑运算单元，用于根据所述交流电源的输出电压输出信号；

第二检测单元，其输入端连接所述交流电源的输出端，其输出端连接所述逻辑运算单元，用于根据所述交流电源的输出电压输出信号；

所述逻辑运算单元，用于根据所述第一检测单元和所述第二检测单元输出的信号生成脉宽调制PWM信号；

波形检测单元，其输入端连接所述逻辑运算单元，用于根据所述PWM信号确定预设时段；其中，所述预设时段内，所述交流电源的输出电压在第二阈值和第一阈值之间。

进一步地，所述第一检测单元，其中包括：第一比较器和第一参考电压源；所述第一比较器的反相输入端连接所述第一参考电压源，同相输入端连接所述交流电源的输出端；

所述第二检测单元，其中包括：第二比较器和第二参考电压源；所述第二比较器的反相输入端连接所述第二参考电压源，同相输入端连接所述交流电源的输出端。

进一步地，所述第一参考电压源，其中包括：第一电阻和第二电阻，所述第一电阻与所述第二电阻串联后，连接至第一电压源；所述第一比较器的反相输入端连接至所述第一电阻和所述第二电阻之间；

所述第二参考电压源，其中包括：第三电阻和第四电阻，所述第三电阻与所述第四电阻串联后，连接至第二电压源；所述第二比较器的反相输入端连接至所述第三电阻和所述第四电阻之间。

进一步地，所述第二参考电压源提供的电压小于所述第一参考电压源提供的电压。

进一步地，所述逻辑运算单元，其中包括异或门芯片，所述异或门芯片用于在所述第一检测单元和所述第二检测单元输出的信号相同时，输出低电平；在所述第一检测单元和所述第二检测单元输出的信号相反时，输出高电平。

进一步地，所述波形检测单元，具体用于确定所述PWM信号的高电平时段，作为所述预设时段。

进一步地，所述电路还包括：

运放单元，其输入端连接所述交流电源的输出端，其输出端分别连接所述第一检测的单元和所述第二检测单元。

进一步地，所述运放单元，其中包括：运算放大器，所述运算放大器的同相输入端连接所述交流电源的输出端，反相输入端连接自身的输出端，电源正极连接至第三电压源，电源负极连接参考地；所述运算放大器的输出端还分别连接所述第一检测单元和所述第二检测单元。

进一步地，所述运放单元，其中还包括：第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻；所述第五电阻连接至所述运算放大器的同相输入端与所述交流电源的输出端之间，所述第六电阻的一端连接至所述第五电阻与所述运算放大器的同相输入端之间，另一端连接第四电压源，所述第七电阻连接至所述运算放大器的输出端和反相输入端之间，所述第八电阻连接至所述运算放大器的输出端和参考地之间。

进一步地，所述电路还包括：

第九电阻，所述第九电阻的一端连接至所述第一检测单元与所述逻辑运算单元之间，另一端连接参考地；

第十电阻，所述第十电阻的一端连接至所述第二检测单元与所述逻辑运算单元之间，另一端连接参考地。

本实用新型还提供一种用电设备，包括上述电压检测电路。

进一步地，所述用电设备包括以下至少其中之一：

空调、洗衣机、冰箱、热水器、风扇、烘干机、空气净化器、净水器、纯水机。

应用本实用新型的技术方案，通过两个检测单元，分别根据交流电信号，生成输出信号至逻辑运算单元；通过逻辑运算单元，根据上述两个检测单元的输出信号生成PWM信号；通过波形检测单元，根据所述PWM信号确定交流电源的输出电压在第二阈值和第一阈值之间时对应的预设时段，进而在该预设时段内，控制负载，能够实现根据交流电源的波形特征精确控制负载动作的时机，避免对负载造成冲击。

附图说明

图1为根据本实用新型实施例的电压检测电路的结构图；

图2为根据本实用新型另一实施例的电压检测电路的结构图；

图3为根据本实用新型实施例的第一比较器的输出信号波形图；

图4为根据本实用新型实施例的第二比较器的输出信号波形图；

图5为根据本实用新型实施例的PWM信号的生成原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，尽管在本实用新型实施例中可能采用术语第一、第二等来描述检测单元，但这些检测单元不应限于这些术语。这些术语仅用来将不同检测单元区分开。例如，在不脱离本实用新型实施例范围的情况下，第一检测单元也可以被称为第二检测单元，类似地，第二检测单元也可以被称为第一检测单元。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。

下面结合附图详细说明本实用新型的可选实施例。

实施例1

本实施例提供一种电压检测电路，图1为根据本实用新型实施例的电压检测电路的结构图，如图1所示，该电压检测电路包括：第一检测单元10，第一检测单元10的输入端连接交流电源AC的输出端，输出端连接逻辑运算单元30，用于根据交流电源AC的输出电压输出信号；第二检测单元20，第二检测单元20的输入端连接交流电源AC的输出端，输出端连接逻辑运算单元30，用于根据交流电源AC的输出电压输出信号；逻辑运算单元30，用于根据第一检测单元10和第二检测单元20输出的信号生成PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)信号；波形检测单元40，波形检测单元40的输入端连接逻辑运算单元30，用于根据逻辑运算单元30输出的PWM信号确定预设时段；其中，上述预设时段内，交流电源的输出电压在第二阈值和第一阈值之间。

具体地，在本实施例中，通过第一检测单元10和第二检测单元20输出的信号能够反映出交流电源的输出电压值，基于交流电源的输出电压值的变化，能够使第一检测单元10和第二检测单元20输出不同的信号，逻辑运算单元30根据第一检测单元10和第二检测单元20输出的不同信号，生成PWM信号，也就是说，交流电源的输出电压超过一定范围会导致生成的PWM信号的波形发生变化，因此，也可以通过PWM信号的波形倒推交流电源输出的电压值的变化。

本实施例的电压检测电路，通过两个检测单元，分别根据交流电信号，生成输出信号至逻辑运算单元；通过逻辑运算单元，根据上述两个检测单元的输出信号生成PWM信号；通过波形检测单元，根据PWM信号确定交流电源的输出电压在第二阈值和第一阈值之间时，对应的预设时段，进而在该预设时段内，控制负载，能够实现根据交流电源的波形特征精确控制负载动作的时机，避免对负载造成冲击。

实施例2

本实施例提供另一种电压检测电路，图2为根据本实用新型另一实施例的电压检测电路的结构图，如图2所示，第一检测单元10，其中包括：第一比较器A1和第一参考电压源101，第一参考电压源101用于提供第一参考电压Vref1；第一比较器A1的反相输入端N-连接第一参考电压源，同相输入端IN+连接交流电源的输出端。

图3为根据本实用新型实施例的第一比较器A1的输出信号波形图，如图3所示，当交流电源的输出电压小于第一阈值时，第一比较器A1的同相输入端的输入电压小于第一参考电压Vref1，输出低电平信号，当交流电源的输出电压大于第一阈值时，第一比较器A1的同相输入端的输入电压大于第一参考电压Vref1，输出高电平信号，最终将交流电源的输出的余弦信号转化为方波信号。在没有运算放大器的情况下，第一阈值和第一参考电压Vref1的值可以相等。

第二检测单元20，其中包括：第二比较器A2和第二参考电压源201，第二参考电压源201用于提供第二参考电压Vref2；第二比较器A2的反相输入端N-连接第二参考电压源201，同相输入端IN+连接交流电源AC的输出端。

图4为根据本实用新型实施例的第二比较器A2的输出信号波形图，如图4所示，当交流电源的输出电压小于第二阈值时，第二比较器A2的同相输入端的输入电压小于第二参考电压Vref2，输出低电平信号，当交流电源的输出电压大于第二阈值时，第二比较器A2的同相输入端的输入电压大于第二参考电压Vref2，输出高电平信号，最终将交流电源的输出的余弦信号转化为方波信号。其中，在没有运算放大器的情况下，第二阈值和第二参考电压Vref2的值可以相等。

为了得到需要的参考电压，第一参考电压源可以由电压源通过不同阻值的电阻分压获得，如图2所示，上述第一参考电压源101，其中包括：第一电压源VCC1、第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1与第二电阻R2串联后连接第一电压源VCC1，第一电阻R1和第二电阻R2之间输出第一参考电压Vref1，第一参考电压Vref1输入第一比较器A1的反相输入端IN-，第一比较器A1的电源正极VS+也连接第一电压源VCC1，电源负极VS-连接参考地；类似地，上述第二参考电压源201，其中包括：第二电压源VCC2、第三电阻R3和第四电阻R4，第三电阻R3与第四电阻R4串联后连接第二电压源VCC2，第三电阻R3和第四电阻R4之间输出第二参考电压Vref2，第二参考电压Vref2输入第二比较器A2的反相输入端IN-，第二比较器A2的电源正极VS+也连接第二电压源VCC2，电源负极VS-连接参考地。

为了获得不同的高电平的脉宽，第二参考电压Vref2小于所述第一参考电压Vref1，使得第二比较器A2开始输出高电平的时刻提前于比第一比较器A1，终止输出高电平的时刻滞后于第一比较器A1，以使续逻辑运算单元30生成间隔输出高低电平的PWM信号。

为了实现生成间隔输出高低电平的PWM信号的目的，逻辑运算单元30，其中包括异或门芯片IC1，异或门芯片IC1用于在第一检测单元10和第二检测单元20输出的信号相同，即第一检测单元10和第二检测单元20均输出高电平或者均输出低电平时，输出低电平；在第一检测单元10和第二检单元20块输出的信号相反，即第一检测单元10和第二检单元20其中一个输出低电平，另一个输出高电平时，输出高电平。图5为根据本实用新型实施例的PWM信号的生成原理图，如图5所示，第一时段内，第一比较器A1和第二比较器A2均输出低电平，逻辑运算单元30输出低电平，在进入第二时段后，第二比较器A2开始输出高电平后，第一比较器A1仍输出低电平，此时，逻辑运算单元30输出高电平；在进入第三时段后，第一比较器A1开始输出高电平，第二比较器A2仍输出高电平，此时，逻辑运算单元30开始输出低电平，在进入第四时段后，第一比较器A1开始输出低电平，第二比较器A2仍输出高电平，则逻辑运算单元30又开始输出高电平，以此规律重复，通过上述分析，在第二时段和第四时段内，逻辑运算单元30输出高电平，表明交流电源AC输出的电压值在第二阈值和第一阈值之间。

通过波形检测单元40，确定逻辑运算单元30输出的PWM信号的高电平时段，即上述第二时段和第四时段，作为预设时段，在该预设时段内，交流电源AC输出的电压值在第二阈值和第一阈值之间，可以控制负载即用电设备在该段时间内执行关闭或启动的操作。

由于交流电源AC输出的信号为强电信号，幅值较高，而比较器等元件需要在弱电下工作，因此，如图2所示，上述电路中还包括：运放单元50，运放单元50的输入端连接交流电源AC的输出端，其输出端分别连接第一检测的单元10和第二检测单元20，运放单元50的作用时降低交流电源AC输出的电压后，输出至第一检测单元10和第二检测单元20；具体地，运放单元50，其中包括：运算放大器U，其同相输入端IN+连接至交流电源AC的输出端，其反向输入端连接至自身的输出端out，其输出端out还连接第一比较器A1和第二比较器A2的同相输入端IN+，其电源正极VS+连接至第三电压源VSS，其电源负极VS-连接参考地。

由于运算放大器，比较器等元件的输入电流均有最大限值，为避免电路中的电流过大，导致上述元件不能正常工作，需要进行限流，为了实现限流目的，上述运放单元50，其中还包括：第五电阻R5，第五电阻R5连接至运算放大器U的同相输入端IN+与交流电源AC的输出端之间，用于限制运算放大器U的输入电流。

同时，为了实现分压作用，如图2所示，上述运放单元50还包括第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8；第六电阻R6的一端连接至第五电阻R5与运算放大器U的同相输入端IN+之间，另一端连接第四电压源VDD，用于控制运算放大器U的同相输入端IN+的输入电压，第七电阻R7连接至运算放大器U的输出端out和其自身的反相输入端IN-之间，用于控制运算放大器U的反相输入端IN-的电压，第八电阻R8连接至运算放大器U的输出端out和参考地之间，用于控制运算放大器U的输出端out的电压。

为了限制异或门芯片IC1的输入电压，如图2所示，上述电路还包括：第九电阻R9，第九电阻R9的一端连接至第一检测单元10与逻辑运算单元30之间，另一端连接参考地；第十电阻R10，第十电阻R10的一端连接至所述第二检测单元20与逻辑运算单元30之间，另一端连接参考地。

实施例3

本实施例提供另一种电压检测电路，本实施例的电压检测电路的结构如上位中的图2所示，在本实施例中通过设置第一电阻R1，第二电阻R2的阻值，使第一参考电压Vref1为3V，通过第三电阻R3、第四电阻R4的阻值，使第二参考电压Vref2为2V，第五电阻R5的阻值为1MΩ，第六电阻R6的阻值为2.4kΩ，第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9以及第十电阻R10的阻值均为10kΩ。

第一比较器A1和第二比较器A2的型号均为LMC7211BIM5，运算放大器U的型号为LM258AD，异或门芯片IC1的型号为74LS86N，第一电压源VCC1和第二电压源VCC2提供的电压为5V；第三电压源的电压VSS提供的电压为12V，第四电压源VDD提供的电压为2.5V，运算放大器的输入信号Vin和输出信号Vout满足以下关系：

本实施例的电压检测电路，通过将输入交流电源输出的信号通过运放单元和第一比较器A1和第二比较器A2和异或门芯片IC1转换为低压PWM波形，实现通过PWM波形的表征交流电源输出信号，从而实现根据PWM波形确定交流电源的输出电压值在第二阈值和第一阈值之间时，对应的时间段，进而在该时间段内对负载进行控制。

本实施例在一定电压区间内，控制负载执行某一操作，降低交流电源供电负载的启动冲击电流，减少启动控制器件过电流，延长使用寿命；降低交流电源对负载的关断冲击电流，减少关断回路过冲电流，延长使用控制器件的寿命；降低负载启动和关闭时冲击电流，保护负载。通过PWM波将交流电源输出的余弦信号的相位信息转换为时域信息，用于表征交流电源电压幅值特性，即根据PWM信号可以实时监测交流电源的输出电压值，用于控制启动、关断强电负载的时机，降低冲击电流带来的影响，并预防负载运行过程中，当电源电压波动时带来的潜在危险；另外通过本实施例的电路结构，可以降低程序处理的复杂度，简化程序处理电路。

实施例4

本实施例提供一种用电设备，其中包括上述电压检测电路，用于确定交流电源的输出电压在第二阈值和第一阈值之间时，对应的时段，在该时段内控制用电设备执行启动或停止操作，避免对用电设备的冲击。

上述用电设备包括以下至少其中之一：空调、洗衣机、冰箱、热水器、风扇、烘干机、空气净化器、净水器、纯水机。

以上所描述的电路实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种电压检测电路，其特征在于，所述电路包括：

第一检测单元，其输入端连接交流电源的输出端，其输出端连接逻辑运算单元，用于根据所述交流电源的输出电压输出信号；

第二检测单元，其输入端连接所述交流电源的输出端，其输出端连接所述逻辑运算单元，用于根据所述交流电源的输出电压输出信号；

所述逻辑运算单元，用于根据所述第一检测单元和所述第二检测单元输出的信号生成脉宽调制PWM信号；

波形检测单元，其输入端连接所述逻辑运算单元，用于根据所述PWM信号确定预设时段；其中，所述预设时段内，所述交流电源的输出电压在第二阈值和第一阈值之间。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，

所述第一检测单元，其中包括：第一比较器和第一参考电压源；所述第一比较器的反相输入端连接所述第一参考电压源，同相输入端连接所述交流电源的输出端；

所述第二检测单元，其中包括：第二比较器和第二参考电压源；所述第二比较器的反相输入端连接所述第二参考电压源，同相输入端连接所述交流电源的输出端。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，

所述第一参考电压源，其中包括：第一电阻和第二电阻，所述第一电阻与所述第二电阻串联后，连接至第一电压源；所述第一比较器的反相输入端连接至所述第一电阻和所述第二电阻之间；

所述第二参考电压源，其中包括：第三电阻和第四电阻，所述第三电阻与所述第四电阻串联后，连接至第二电压源；所述第二比较器的反相输入端连接至所述第三电阻和所述第四电阻之间。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述第二参考电压源提供的电压小于所述第一参考电压源提供的电压。

5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，

所述逻辑运算单元，其中包括异或门芯片，所述异或门芯片用于在所述第一检测单元和所述第二检测单元输出的信号相同时，输出低电平；在所述第一检测单元和所述第二检测单元输出的信号相反时，输出高电平。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，

所述波形检测单元，具体用于确定所述PWM信号的高电平时段，作为所述预设时段。

7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：

运放单元，其输入端连接所述交流电源的输出端，其输出端分别连接所述第一检测的单元和所述第二检测单元。

8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，

所述运放单元，其中包括：运算放大器，所述运算放大器的同相输入端连接所述交流电源的输出端，反相输入端连接自身的输出端，电源正极连接至第三电压源，电源负极连接参考地；所述运算放大器的输出端还分别连接所述第一检测单元和所述第二检测单元。

9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，

所述运放单元，其中还包括：第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻；所述第五电阻连接至所述运算放大器的同相输入端与所述交流电源的输出端之间，所述第六电阻的一端连接至所述第五电阻与所述运算放大器的同相输入端之间，另一端连接第四电压源，所述第七电阻连接至所述运算放大器的输出端和反相输入端之间，所述第八电阻连接至所述运算放大器的输出端和参考地之间。

10.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：

第九电阻，所述第九电阻的一端连接至所述第一检测单元与所述逻辑运算单元之间，另一端连接参考地；

第十电阻，所述第十电阻的一端连接至所述第二检测单元与所述逻辑运算单元之间，另一端连接参考地。

11.一种用电设备，其特征在于，包括权利要求1至10中任一项所述的电压检测电路。

12.根据权利要求11所述的用电设备，其特征在于，所述用电设备包括以下至少其中之一：

空调、洗衣机、冰箱、热水器、风扇、烘干机、空气净化器、净水器、纯水机。

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