CN215728410U - 一种具有过零检测功能的电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有过零检测功能的电路，主要解决现有过零检测电路集成芯片的整体尺寸偏大，光耦易损坏过的问题。该电路包括与交流输入端相连的降压网络，与降压网络相连的整流滤波电路和保护电路，与整流滤波电路和保护电路相连的输入比较电路，以及与输入比较电路相连的光耦隔离电路。通过上述设计，本实用新型采用电容组成降压网络的方式实现降压，不需要变压器降压，这样能够有效减小整个电路集成到芯片上的尺寸。同时通过保护电路的限流和过压保护结合运放比较的高阻性，避免光耦直接与高压电网接触，提高光耦的使用寿命。因此，适宜推广应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种检测电路，具体地说，是涉及一种具有过零检测功能的电路。
背景技术
目前，智能电网的发展十分迅猛。而电力载波通讯技术则在智能远程抄表系统中得到广泛的应用，该通讯方式需要精确检测电力线上交流电的过零点以实现良好的通讯，实现电网电能质量的改善。
要对电网的电能质量进行改善，首先要对电能质量做出精确的检测和分析，测量电网的电能质量水平，并分析和判断造成各种电能质量问题的原因，为电能质量的改善提供依据，在电能质量监测中，对于无功功率、电压波动、三相不平衡度、谐波等的检测分析计算中，需要对电网电压的相位进行精确的检测，而在电网中存在着一些干扰源，影响过零检测的进度，传统的过零检测电路大多采用变压器进行降压，导致电路集成芯片的整体尺寸偏大，且电路中光耦直接与高压电网接触，容易损坏。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种具有过零检测功能的电路，主要解决现有过零检测电路集成芯片的整体尺寸偏大，光耦易损坏过的问题。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种具有过零检测功能的电路，包括与交流输入端相连的降压网络，与降压网络相连的整流滤波电路和保护电路，与整流滤波电路和保护电路相连的输入比较电路，以及与输入比较电路相连的光耦隔离电路。
进一步地，所述降压网络包括分别连接交流输入端的电容C1、C2，以及连接于电容C1另一端及电容C2另一端之间的电阻R1。
进一步地，所述整流滤波电路包括两输入端连接于电阻R1两端的整流芯片U1，正极与整流芯片U1的正输出端相连的二极管D1，一端与二极管D1的负极相连且另一端接地的噪声滤波电容C3，以及正极与二极管D1的负极相连且负极接地的纹波滤波电容C4；其中，整流芯片U1的负极输出端接地，纹波滤波电容C4的正极输出12V直流电压。
进一步地，所述保护电路包括一端与电容C1和电阻R1的公共端相连的电阻R2，一端与电容C2和电阻R1的公共端相连的电阻R3，以及正极与电阻R3另一端相连且负极与电阻R2另一端相连的瞬态抑制二极管TVS1。
进一步地，所述输入比较电路采用型号为LM358的运放比较器A1；所述运放比较器A1的正相输入端与瞬态抑制二极管TVS1的负极相连，所述运放比较器A1的反相输入端与与瞬态抑制二极管TVS1的正极相连，所述运放比较器A1的正电源端与纹波滤波电容C4的正极相连。
进一步地，所述光耦隔离电路包括连接于运放比较器A1的输出端和负电源端之间的电阻R4，一端与运放比较器A1的输出端相连的电阻R5，正极输入端与电阻R5的另一端相连的光耦隔离器N1，以及与光耦隔离器N1的信号输出端相连的电阻R6；其中，电阻R6的另一端接3.3V电压。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型采用电容组成降压网络的方式实现降压，不需要变压器降压，这样能够有效减小整个电路集成到芯片上的尺寸。同时通过保护电路的限流和过压保护结合运放比较的高阻性，避免光耦直接与高压电网接触，提高光耦的使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型的整体电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的方式包括但不仅限于以下实施例。
实施例
如图1所示，本实用新型公开的一种具有过零检测功能的电路，包括与交流输入端相连的降压网络，与降压网络相连的整流滤波电路和保护电路，与整流滤波电路和保护电路相连的输入比较电路，以及与输入比较电路相连的光耦隔离电路。电网交流电输入过零检测电路后，降压网络首先进行降压，一方面电压通过整流滤波电路将降压后的交流电变为直流电，形成输入比较电路的直流电源12V，另一方面电压经过限流、过压保护后送入到输入比较电路内进行比较，随后输出比较信号后进入光耦隔离电路，通过光耦隔离器的输入导通来判断零点。
在本实施例中，所述降压网络包括分别连接交流输入端的电容C1、C2，以及连接于电容C1另一端及电容C2另一端之间的电阻R1。降压网络将220V交流电压降压到10V左右。
在本实施例中，所述整流滤波电路包括两输入端连接于电阻R1两端的整流芯片U1，正极与整流芯片U1的正输出端相连的二极管D1，一端与二极管D1的负极相连且另一端接地的噪声滤波电容C3，以及正极与二极管D1的负极相连且负极接地的纹波滤波电容C4；其中，整流芯片U1的负极输出端接地，纹波滤波电容C4的正极输出12V直流电压。降压后的交流电一路经过整流滤波电路将降压后的交流电变为直流电，形成输入比较电路的直流电源12V。
在本实施例中，所述保护电路包括一端与电容C1和电阻R1的公共端相连的电阻R2，一端与电容C2和电阻R1的公共端相连的电阻R3，以及正极与电阻R3另一端相连且负极与电阻R2另一端相连的瞬态抑制二极管TVS1。降压后的交流电另一路经过R2、R3电阻进行限流和TVS1瞬态抑制二极管进行过压保护后送到输入比较电路进行输入比较。其中，所述输入比较电路采用型号为LM358的运放比较器A1；所述运放比较器A1的正相输入端与瞬态抑制二极管TVS1的负极相连，所述运放比较器A1的反相输入端与与瞬态抑制二极管TVS1的正极相连，所述运放比较器A1的正电源端与纹波滤波电容C4的正极相连。
在本实施例中，所述光耦隔离电路包括连接于运放比较器A1的输出端和负电源端之间的电阻R4，一端与运放比较器A1的输出端相连的电阻R5，正极输入端与电阻R5的另一端相连的光耦隔离器N1，以及与光耦隔离器N1的信号输出端相连的电阻R6；其中，电阻R6的另一端接3.3V电压。由于电网交流电压是正弦波，当运放比较器A1的正电源端、负电源端两端的压差大于零时，运放器输出高电平(12V)，而运放比较器正电源端、负电源端两端压差等于或小于零时，运放器输出低电平(0V)，输出信号经过R4、R5限流后驱动光耦隔离器，当过零时运放输出0电平，光耦输入端不导通，因此，光耦输出端也不导通，输出信号PLUSOUT为高电平，表示过零点，同样原理，不过零时，光耦输出信号PLUSOUT为低电平。需要说明的是，交流正弦信号的时序是，初始点相位为零，且电压也为零，然后在180度范围内是大于等于零的，而后时小于零的。因此，过零检测点一定要在PLUSOUT脉冲的下降沿处。
通过上述设计，本实用新型采用电容组成降压网络的方式实现降压，不需要变压器降压，这样能够有效减小整个电路集成到芯片上的尺寸。同时通过保护电路的限流和过压保护结合运放比较的高阻性，避免光耦直接与高压电网接触，提高光耦的使用寿命。因此，与现有技术相比，本实用新型具有实质性的特点和进步。
上述实施例仅为本实用新型的优选实施方式之一，不应当用于限制本实用新型的保护范围，但凡在本实用新型的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本实用新型一致的，均应当包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种具有过零检测功能的电路，其特征在于，包括与交流输入端相连的降压网络，与降压网络相连的整流滤波电路和保护电路，与整流滤波电路和保护电路相连的输入比较电路，以及与输入比较电路相连的光耦隔离电路。
2.根据权利要求1所述的一种具有过零检测功能的电路，其特征在于，所述降压网络包括分别连接交流输入端的电容C1、C2，以及连接于电容C1另一端及电容C2另一端之间的电阻R1。
3.根据权利要求2所述的一种具有过零检测功能的电路，其特征在于，所述整流滤波电路包括两输入端连接于电阻R1两端的整流芯片U1，正极与整流芯片U1的正输出端相连的二极管D1，一端与二极管D1的负极相连且另一端接地的噪声滤波电容C3，以及正极与二极管D1的负极相连且负极接地的纹波滤波电容C4；其中，整流芯片U1的负极输出端接地，纹波滤波电容C4的正极输出12V直流电压。
4.根据权利要求3所述的一种具有过零检测功能的电路，其特征在于，所述保护电路包括一端与电容C1和电阻R1的公共端相连的电阻R2，一端与电容C2和电阻R1的公共端相连的电阻R3，以及正极与电阻R3另一端相连且负极与电阻R2另一端相连的瞬态抑制二极管TVS1。
5.根据权利要求4所述的一种具有过零检测功能的电路，其特征在于，所述输入比较电路采用型号为LM358的运放比较器A1；所述运放比较器A1的正相输入端与瞬态抑制二极管TVS1的负极相连，所述运放比较器A1的反相输入端与瞬态抑制二极管TVS1的正极相连，所述运放比较器A1的正电源端与纹波滤波电容C4的正极相连。
6.根据权利要求5所述的一种具有过零检测功能的电路，其特征在于，所述光耦隔离电路包括连接于运放比较器A1的输出端和负电源端之间的电阻R4，一端与运放比较器A1的输出端相连的电阻R5，正极输入端与电阻R5的另一端相连的光耦隔离器N1，以及与光耦隔离器N1的信号输出端相连的电阻R6；其中，电阻R6的另一端接3.3V电压。
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