CN215180468U - 过零检测电路及装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种过零检测电路及过零检测装置，过零检测电路包括电压采样模块、开关模块、控制模块和输出调节模块，电压采样模块用于连接输入电压并对输入电压进行采样；开关模块的控制端与电压采样模块的输出端电性连接；控制模块的输入端与开关模块的输出端电性连接；输出调节模块的输入端与控制模块的输出端电性连接；其中，控制模块根据开关模块的输出信号确定过零点，并根据过零点调节输出调节模块的输出。根据本实用新型的过零检测电路，能够准确检测到过零点，检测精度较高。

Description

过零检测电路及装置

技术领域

本实用新型涉及电路检测技术领域，尤其是涉及一种过零检测电路及装置。

背景技术

过零检测是指在交流系统中，当电压/电流波形从正半周向负半周转换，或者是从负半周向正半周转换时，对其经过零电位时刻的检测。过零检测在大功率负载控制回路中，具有很重要的意义。通过设置过零检测电路，能够在零位时刻让用户负载接入回路或从回路中断开，把对用户负载的冲击降到最小，对用户负载起到很好的保护作用。现有的过零检测电路，通常采用变压器或者光耦对输入的交流电压进行隔离后，再进行过零检测，这两种隔离的方案的成本都较高，也不利于电路元件的集成。而且，现有的过零检测电路设计都较为复杂，检测精度也较低。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出了一种过零检测电路，易于对过零点进行检测并提高检测精度。

本实用新型还提出了一种具有上述过零检测电路的过零检测装置。

根据本实用新型第一方面实施例的过零检测电路，包括电压采样模块、开关模块、控制模块和输出调节模块，所述电压采样模块用于连接输入电压并对所述输入电压进行采样；所述开关模块的控制端与所述电压采样模块的输出端电性连接；所述控制模块的输入端与所述开关模块的输出端电性连接；所述输出调节模块的输入端与所述控制模块的输出端电性连接；其中，所述控制模块根据所述开关模块的输出信号确定过零点，并根据所述过零点调节所述输出调节模块的输出。

根据本实用新型实施例的过零检测电路，至少具有如下有益效果：交流电压经过电压采样模块的采样和处理后，传输给开关模块；开关模块根据获得的电压进行导通或截止的状态的转变，在转变的过程中，开关模块的输出信号会发生跳变，控制模块根据开关模块的信号跳变来判断过零点，从而根据过零点调节输出调节模块的输出，进而对用户负载进行导通或者断开；整个电路的结构较为简单，成本较低，并能够准确检测到过零点，检测精度较高。

根据本实用新型的一些实施例，所述电压采样模块包括分压单元，所述分压单元用于对所述输入电压进行分压，所述分压单元的输出端与所述开关模块的控制端电性连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述电压采样模块还包括滤波单元，所述滤波单元用于对所述输入电压进行滤波，所述滤波单元的第一输出端与所述分压单元的输入端电性连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述电压采样模块还包括保护单元，所述保护单元的输入端用于连接所述输入电压，所述保护单元的输出端与所述滤波单元的输入端电性连接，所述保护单元用于过压保护。

根据本实用新型的一些实施例，所述滤波单元包括第一电容、共模滤波电感和第二电容，所述第一电容的两端分别与所述保护单元对应的输出端电性连接；所述共模滤波电感的两个输入端分别与所述第一电容对应的一端电性连接；所述第二电容的两端分别与所述共模滤波电感对应的一个输出端电性连接，所述第二电容的第一端还与所述分压单元的输入端电性连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述电压采样模块还包括防漏电单元，所述防漏电单元的第一端与所述保护单元的一个输出端电性连接，所述防漏电单元的第二端与所述滤波单元的第二输出端电性连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述防漏电单元包括若干个相互串联和/或并联的第一电阻。

根据本实用新型的一些实施例，所述开关模块包括三极管，所述三极管的基极与所述分压单元的输出端电性连接，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极通过上拉电阻连接电源，所述三极管的集电极还与所述控制模块的输入端电性连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述输出调节模块包括光电耦合器和双向可控硅，所述光电耦合器的输入端与所述控制模块的输出端电性连接；所述双向可控硅的第一阳极与所述光电耦合器内部的发射三极管的集电极电性连接，所述双向可控硅的控制极与所述发射三极管的发射极电性连接，所述双向可控硅的第二阳极连接所述输入电压。

根据本实用新型第二方面实施例的过零检测装置，包括根据本实用新型上述第一方面实施例所述的过零检测电路。

根据本实用新型实施例的过零检测装置，至少具有如下有益效果：通过采取上述过零检测电路，易于检测到过零点。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型第一种实施例的过零检测电路的电路模块框图；

图2为本实用新型第二种实施例的过零检测电路的电路模块框图；

图3为本实用新型实施例的过零检测电路的第一部分的电路原理图；

图4为本实用新型实施例的过零检测电路的第二部分的电路原理图；

附图标记：

电压采样模块100、分压单元110、滤波单元120、保护单元130、防漏电单元140、开关模块200、控制模块300、输出调节模块400。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

第一方面，请参照图1、图3及图4，根据本实用新型实施例的过零检测电路，包括电压采用模块100、开关模块200、控制模块300和输出调节模块400；其中，电压采样模块100用于连接输入电压并对输入电压进行采样；开关模块200的控制端与电压采样模块100的输出端电性连接；控制模块300的输入端与开关模块200的输出端电性连接；输出调节模块400的输入端与控制模块300的输出端电性连接；其中，控制模块300根据开关模块200的输出信号确定过零点，并根据过零点调节输出调节模块400的输出。其中，控制模块300可以采用常见的MCU或者其它的处理器。

具体地，如图3所示，电压采样模块100通过交流电网中的火线L和零线N连接到输入电压，并对输入电压进行采样后，传输到开关模块200中；开关模块200根据获得的电压进行导通或截止的状态的转变，在转变的过程中，开关模块200的输出信号会发生跳变，控制模块300根据开关模块200的信号跳变来判断过零点，从而根据过零点调节输出调节模块400的输出，进而对用户负载进行导通或者断开。根据本实用新型的过零检测电路，整体结构较为简单，成本较低，能够准确检测到过零点，检测精度较高。

如图2和图3所示，在本实用新型的一些实施例中，电压采样模块100包括分压单元110，分压单元110的输出端与开关模块200的控制端电性连接。分压单元110用于对接收到的高电压进行分压，从而获得一个低电压，进而传输给开关模块200。

如图2和图3所示，在本实用新型的一些实施例中，电压采样模块100还包括滤波单元120，滤波单元120的第一输出端与分压单元110的输入端电性连接。滤波单元120用于对输入电压进行滤波，从而获得较为稳定的高电压，再传输给分压单元110进行分压，获得低电压。

如图2和图3所示，在本实用新型的一些实施例中，电压采样模块100还包括保护单元130，保护单元130的输入端连接输入电压，保护单元130的输出端与滤波单元120的输入端电性连接，保护单元130用于过压保护。通过设置保护单元130，能够在输入电压过大的时候，及时断开电路与输入电压之间的连接，从而对整个电路起到过压保护的作用。

如图2和图3所示，在本实用新型的一些实施例中，电压采样模块100还包括防漏电单元140，防漏电单元140的第一端与保护单元130的一个输出端电性连接，防漏电单元140的第二端与滤波单元120的第二输出端电性连接。通过设置防漏电单元140，能够防止电路发生漏电或者电量中的电量没有被消耗完的情况，起到消耗电量、防止触电的作用。

具体地，请参照图3，在本实用新型的一些实施例中，保护单元130包括压敏电阻VR1、保险丝F1和电阻TR1，其中，压敏电阻VR1的第一端与零线N电性连接，压敏电阻VR1还与滤波单元120的输入端电性连接(即压敏电阻VR1与滤波单元120中的第一电容C44相互并联)；保险丝F1的第一端与火线L电性连接，保险丝F1的第二端与电阻TR1的第一端电性连接，电阻TR1的第二端与压敏电阻VR1的第二端电性连接。其中，电阻TR1可以采用热敏电阻。当输入电压过高时，压敏电阻VR1和保险丝F1便会断开，从而对后面的电路起到过压保护的作用。

请参照图3，在本实用新型的一些实施例中，滤波单元120包括第一电容C44、共模滤波电感L1和第二电容C45；其中，第一电容C44的两端分别与保护单元130对应的输出端电性连接(即第一电容C44与压敏电阻VR1相互并联)；共模滤波电感L1的两个输入端分别与第一电容C44对应的一端电性连接；第二电容C45的两端分别与共模滤波电感L1对应的一个输出端电性连接，第二电容C45的第一端还与分压单元110的输入端电性连接。其中，第一电容C44、共模滤波电感L1和第二电容C45组成共模滤波器，对输入电压和过零检测电路进行双向隔离，滤除电磁干扰。

请参照图3，在本实用新型的一些实施例中，防漏电单元140包括若干个相互串联和/或并联的第一电阻。更具体地，防漏电单元140可以包括电阻R30和电阻R31，电阻R31的第一端与压敏电阻VR1的第一端电性连接，电阻R31的第二端与电阻R30的第一端电性连接，电阻R30的第二端与共模滤波电感L1的第二输出端电性连接。电阻R30和电阻R31主要起到消耗电量、防止触电的作用。可以理解的是，第一电阻的具体数量和串并联的方式并不受限定。

如图3所示，在本实用新型的一些实施例中，分压单元110包括多个相互串联和/或并联的第二电阻，其中两个第二电阻的连接点与开关模块200的控制端电性连接。

具体地，请参照图3，在本实用新型的一些实施例中，分压单元110包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R10和电阻R15；开关模块200包括三极管Q2、上拉电阻R11、电容C1和电阻R4。其中，电阻R10的第一端与第二电容C45的第一端电性连接，电阻R10的第二端通过电阻R2与电阻R15的第一端电性连接，电阻R15的第二端通过电阻R1接地，电阻R15的第二端还与三极管Q2的基极电性连接，电阻R3与电阻R1相互并联。输入电压经过滤波单元120滤波后输出高电压，高电压经过电阻R10、电阻R2、电阻R15和电阻R1的分压后，输出一个低电压给到三极管Q2的基极。当三极管Q2的基极电压高于0.7V时，三极管Q2处于导通状态，此时三极管Q2的集电极输出低电平；当三极管Q2的基极电压低于0.7V时，三极管Q2处于截止状态，此时三极管Q2的集电极通过上拉电阻R11连接到5V的电源，输出高电平，这时控制模块300(MCU)的I/O口就会检测到上升沿，也就是过零点，控制模块300便会发送相应的反馈信号给输出调节模块400，从而调节输出调节模块400的输出。

如图4所示，在本实用新型的一些实施例中，输出调节模块400包括光电耦合器U1和双向可控硅Q1，光电耦合器U1的输入端通过电阻R8与控制模块300的输出端电性连接；双向可控硅Q1的第一阳极(引脚2)通过电阻R17和电阻R18与光电耦合器U1内部的发射三极管的集电极电性连接，双向可控硅Q1的控制极(引脚3)与发射三极管的发射极电性连接，双向可控硅Q1的第二阳极与零线N电性连接。其中，电阻R8是光电耦合器U1的限流电阻，电阻R17和电阻R18为分压电阻。当控制模块300检测到零点后，控制模块300(MCU)延时中断，来调节双向可控硅Q1的导通角，实现调节用户负载的作用。

根据本实用新型的过零检测电路，每个模块所采用的电路元件均较为简单，既有利于降低成本，也有利于后期PCB板的集成，同时具有较高的检测精度。

第二方面，根据本实用新型实施例的过零检测装置，通过采取上述过零检测电路，易于检测过零点，且检测精度较高。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“进一步实施例”、“一些具体实施例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种过零检测电路，其特征在于，包括：

电压采样模块，用于连接输入电压并对所述输入电压进行采样；

开关模块，控制端与所述电压采样模块的输出端电性连接；

控制模块，输入端与所述开关模块的输出端电性连接；

输出调节模块，输入端与所述控制模块的输出端电性连接；

其中，所述控制模块根据所述开关模块的输出信号确定过零点，并根据所述过零点调节所述输出调节模块的输出。

2.根据权利要求1所述的过零检测电路，其特征在于，所述电压采样模块包括分压单元，所述分压单元用于对所述输入电压进行分压，所述分压单元的输出端与所述开关模块的控制端电性连接。

3.根据权利要求2所述的过零检测电路，其特征在于，所述电压采样模块还包括滤波单元，所述滤波单元用于对所述输入电压进行滤波，所述滤波单元的第一输出端与所述分压单元的输入端电性连接。

4.根据权利要求3所述的过零检测电路，其特征在于，所述电压采样模块还包括保护单元，所述保护单元的输入端用于连接所述输入电压，所述保护单元的输出端与所述滤波单元的输入端电性连接，所述保护单元用于过压保护。

5.根据权利要求4所述的过零检测电路，其特征在于，所述滤波单元包括：

第一电容，两端分别与所述保护单元对应的输出端电性连接；

共模滤波电感，两个输入端分别与所述第一电容对应的一端电性连接；

第二电容，两端分别与所述共模滤波电感对应的一个输出端电性连接，所述第二电容的第一端还与所述分压单元的输入端电性连接。

6.根据权利要求4或5所述的过零检测电路，其特征在于，所述电压采样模块还包括防漏电单元，所述防漏电单元的第一端与所述保护单元的一个输出端电性连接，所述防漏电单元的第二端与所述滤波单元的第二输出端电性连接。

7.根据权利要求6所述的过零检测电路，其特征在于，所述防漏电单元包括若干个相互串联和/或并联的第一电阻。

8.根据权利要求2至5任一项所述的过零检测电路，其特征在于，所述开关模块包括三极管，所述三极管的基极与所述分压单元的输出端电性连接，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极通过上拉电阻连接电源，所述三极管的集电极还与所述控制模块的输入端电性连接。

9.根据权利要求1至5任一项所述的过零检测电路，其特征在于，所述输出调节模块包括：

光电耦合器，输入端与所述控制模块的输出端电性连接；

双向可控硅，第一阳极与所述光电耦合器内部的发射三极管的集电极电性连接，所述双向可控硅的控制极与所述发射三极管的发射极电性连接，所述双向可控硅的第二阳极连接所述输入电压。

10.一种过零检测装置，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的过零检测电路。

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