CN216646610U - 一种强电检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种强电检测电路，包括：光耦，所述光耦的第1引脚和第2引脚连接电源正极端和电源负极端；所述光耦的第3引脚连接接地端；检测电路，与所述光耦的第3引脚和第4引脚相连接并具有检测接口；其特征在于：还包括：第六电阻，所述第六电阻并联在所述光耦的第1引脚和第2引脚上本实用新型的优点在于：通过并联在光耦的第1引脚和第2引脚上的第六电阻以使检测电压阈值可调，功耗低，可防止电网误动作。另外通过过压保护电路能有效防止电路中器件受损。因此该强电检测电路的电路简单，安全性高，功耗低。

Description

一种强电检测电路

技术领域

本实用新型涉及检测电路领域，特别涉及一种强电检测电路。

背景技术

在高电压电气系统中,通常需要对强电回路的电压值进行精确的测量，为了安全和方便应用，需要将检测结果与强电回路分隔开。现有常用的方法是通过变压器将高压转换成低压，再进行检测，但由于变压器体积大、成本高，并且电路结构复杂。

为了解决这一技术问题，如申请号为CN200520110867.9(授权公告号为CN2831143Y)的中国实用新型专利公开了一种强电压检测电路，包括被测交流电源，单片机，为单片机供电的直流电源，电路中还包括串连于交流电源地线和火线之间的电阻R1、R2，单片机输入端与电阻R1、R2的连接点相连，单片机输入端通过电容C3接地。该电路采用电阻实现了被测电压的采样，进而使输入到单片机的电压在可测电压范围内，实现了强电压检测。

该强电压检测电路虽然能通过电阻实现强电压检测，但由于电阻的功耗高，同时由于强电压与检测端口之间未隔离，从而并不安全，易烧坏单片机。现有的也有通过光耦实现强电和弱点之间隔离的方法，但由于电网存在干扰，该方法检测电压阈值不可调，因此检测结果易受影响。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种能使检测电压阈值可调，以降低电网干扰的强电检测电路。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种强电检测电路，包括：

光耦，所述光耦的第1引脚和第2引脚连接电源正极端和电源负极端；所述光耦的第3引脚连接接地端；

检测电路，与所述光耦的第3引脚和第4引脚相连接并具有检测接口；

其特征在于：还包括：

第六电阻，所述第六电阻并联在所述光耦的第1引脚和第2引脚上。

为了使主电路电流变小，还包括分压电路，所述分压电路串联在电源正极端与所述光耦的第1引脚之间。

还包括连接于电源正极端和所述光耦的第1引脚之间的过压保护电路。

为了减少系统的功耗，还包括连接于电源正极端和所述光耦的第1引脚之间的第二二极管，所述第二二极管的正极连接电源正极端，所述第二二极管的负极连接分压电路或过压保护电路的输入端。由于交流电存在反向电压，也会产生功耗问题，为此通过第二二极管使整个通路反向截止，以减少系统的功耗。

为了对光耦进行保护，还包括与第六电阻相并联的第一二极管，所述第一二极管的负极连接所述过压保护电路的输出端或分压电路，所述第一二极管的正极连接电源负极端。由于交流电存在反向电压，那么会使得光耦的第1引脚和第2引脚过压损坏，为此通过第一二极管旁路光耦，起到保护作用。

上述过压保护电路的第一种具体电路为：所述过压保护电路包括MOS管和钳位电阻，所述MOS管的漏极作为过压保护电路的输入端，所述MOS管的源极与所述钳位电阻的一端相连接，所述MOS管的栅极与所述钳位电阻的另一端相连接并作为所述过压保护电路的输出端。

上述过压保护电路的第二种具体电路为：所述过压保护电路包括压敏电阻和热敏电阻，所述压敏电阻串联在所述电源正极端和所述光耦的第1引脚之间，所述热敏电阻的一端与压敏电阻相连接，所述热敏电阻的另一端连接电源负极端。

在本方案中，所述检测电路包括上拉电阻，所述上拉电阻的一端连接第一电源，所述上拉电阻的另一端连接接地端，所述光耦的第4引脚连接在上拉电阻和接地端之间。

为了防止光耦的第3引脚和第4引脚之间导通瞬间过流而损坏光耦，所述检测电路中还包括第四电阻，所述第四电阻的两端分别连接在所述光耦的第4引脚和检测接口之间。通过第四电阻起到限流作用，能有效防止光耦的第3引脚和第4引脚之间导通瞬间过流而损坏光耦。

为了对检测接口起到滤波作用，抑制干扰信号，所述检测电路中还包括第一电容，所述第一电容的两端分别连接在上拉电阻和接地端之间。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：通过并联在光耦的第1引脚和第2引脚上的第六电阻，以使检测电压阈值可调，以降低电网干扰，该方法功耗低，可防止电网误动作。另外通过过压保护电路能有效防止电路中器件受损。因此该强电检测电路的电路简单，安全性高，功耗低。

附图说明

图1为本实用新型实施例一中强电检测电路图；

图2为本实用新型实施例二中强电检测电路图；

图3为本实用新型实施例三中强电检测电路图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例一：

如图1所示，本实施例中的强电检测电路包括光耦E1、检测电路1和第六电阻R6，其中，光耦E1采用现有的元器件，其具有发光二极管和三极管，发光二极管的正极和负极分别对应为光耦E1的第1引脚和第2引脚，三极管的发射极和集电极分别对应为光耦E1的第3引脚和第4引脚；光耦E1的第1引脚和第2引脚连接电源正极端AC/DC+和电源负极端AC/DC-，该电源正极端AC/DC+和电源负极端AC/DC-可输入直流DC或交流AC；光耦E1的第3引脚连接接地端GND，上述第六电阻R6的两端分别与光耦E1的第1引脚和第2引脚相连接，另外检测电路1与光耦E1的第4引脚相连接。

其中，检测电路1包括上拉电阻R5、第四电阻R4和第一电容C1，上拉电阻R5的一端连接第一电源VDD，上拉电阻R5的另一端通过第一电容C1后连接接地端GND，光耦E1的第4引脚通过第四电阻R4连接在上拉电阻R5和接地端GND之间并形成检测接口TEST。当然，也可以采用光耦E1的第3引脚连接第一电源VDD，光耦E1的第4引脚通过下拉电阻连接接地端GND的方式形成检测接口TEST。

上述电源正极端AC/DC+和光耦E1的第1引脚之间还包括相串联的第二二极管VD2和分压电路2，本实施例中，分压电路2包括依次相串联的第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，电阻的具体个数可根据实际功率调整；第二二极管VD2的正极连接电源正极端AC/DC+，第二二极管VD2的负极连接第一电阻R1的一端，第三电阻R3的另一端连接光耦E1的第1引脚。

另外，还包括与第六电阻R6相并联的第一二极管VD1，第一二极管VD1的负极连接在第三电阻R3与光耦E1的第1引脚之间，第一二极管VD1的正极连接电源负极端。

检测原理：

(1)、当电源正极端和电源负极端之间输入电平高于V_{in_min}时，则检测端口TEST采集到低电平；

(2)、当电源正极端和电源负极端之间输入电平低于V_{in_max}时，则检测端口TEST采集到高电平；

当检测端口TEST在周期T内检测N次，当连续M次检测到低电平时，则判定为强电接入状态，反之，判定为强电未接入状态。

该实施例一中强电检测电路的工作原理为：

电源正极端AC/DC+经过第二二极管VD2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、光耦E1中的二极管再流回至电源负极端AC/DC-(其中分压电路2中的电阻数量可以增加或者减少，根据实际功率等情况)。假设流过第四电阻R4的电流为I_c，那么检测端口TEST的电压为(VDD-R5*I_c)；当检测端口TEST的电压为低电平V_{test_low}时，对应流过光耦E1的电流I_{d_min}＝I_{C_min}/CTR＝(VDD-V_{test_low})/(R5*CTR)(备注：CTR为光耦传输比CTR＝I_C/I_d)，那么V_{in_min}＝I_{d_min}*(R1+R2+R3)+V_f＝(VDD-V_{test_low})/(R5*CTR)*(R1+R2+R3)+V_f，V_f为光耦E1中的发光二极管的顺向电压，同理，V_{in_max}＝(VDD-V_{test_high})/(R5*CTR)*(R1+R2+R3)+V_f，所以改变第五电阻R5、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3的阻值可以改变V_{in_min}的值。(V_{in_min}的值高于V_{in_max})

由于电网存在干扰，需要适当提高V_{in_min}的值来消隐干扰信号。如果要增大检测电压V_{in_min}，那么需要减小第五电阻R5以及增大第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3的阻值，因为受限于功耗，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3的阻值不能被随意增大。所以增加第六电阻R6，此电阻的作用是改变阻值，设置通过的I_bias来决定V_{in_min}的大小。其中I_bias＝V_{f_E1}/R6，则被提升的电压阈值△V＝I_bias*(R1+R2+R3)，则此时的V_{in_min1}＝V_{in_min}+△V＝V_{in_min}+I_bias*(R1+R2+R3)。因此通过第六电阻R6使输入电的检测阈值可调，功耗低，可防止电网误动作。

实施例二：

与实施例一不同的是，如图2所示，该实施例二中还包括设于电源正极端和所述光耦E1的第1引脚之间的过压保护电路3。

本实施例中的过压保护电路3包括MOS管M1和钳位电阻Rth，MOS管M1的漏极作为过压保护电路3的输入端，MOS管M1的源极与钳位电阻Rth的一端相连接，MOS管M1的栅极与钳位电阻Rth的另一端相连接并作为过压保护电路3的输出端。上述MOS管M1为NMOS管。另外本实施例中，分压电路2包括第七电阻R7，第七电阻R7的一端与第二二极管VD2的负极相连接，第七电阻R7的另一端与MOS管M1的漏极相连接。

该实施例二中强电检测电路的工作原理为：

电源正极端AC/DC+经过第二二极管VD2、第七电阻R7、MOS管M1、钳位电阻Rth、光耦E1中的二极管再流回至电源负极端AC/DC-(其中第七电阻R7的数量可以增加或者减少，根据实际功率等情况)。假设流过第四电阻R4的电流为I_c，那么检测端口TEST的电压为(VDD-R5*I_c)。当检测端口TEST的电压为低电平V_{test_low}时，对应流过光耦E1的电流I_{d_min}＝I_{C_min}/CTR＝(VDD-V_{test_low})/(R5*CTR)(备注：CTR为光耦传输比CTR＝I_C/I_d)，那么V_{in_min}＝I_{d_min}*(R7+Rth)+V_f＝I_{C_min}/CTR＝(VDD-V_{test_low})/(R5*CTR)*(R7+Rth)+V_f，同理，V_{in_max}＝(VDD-V_{test_high})/(R5*CTR)*(R+Rth)++V_f，所以改变R5和R7可以改变V_{in_min}的值。(V_{in_min}的值高于V_{in_max})；

由于电网存在干扰，需要适当提高V_{in_min}的值来消隐干扰信号。如果要增大检测电压V_{in_min}，那么需要减小第五电阻R5和增大第七电阻R7值。因为受限于功耗，第七电阻R7不能被随意增大。所以增加第六电阻R6，此电阻的作用是改变阻值，设置通过的I_bias来决定V_{in_min}的大小。其中I_bias＝V_{f_E1}/R6，则被提升的电压阈值△V＝I_bias*(R7+Rth)，则此时的V_{in_min1}＝V_{in_min}+△V＝V_{in_min}+I_bias*(R7+Rth)；

另外上述过压保护电路的原理是：正常工作时，流过R7的电流等于主回路电流

当U_GS＝I×R_th>V_th时，MOS管M1关断。所以，当

时，MOS管M1即关断，这样就起到一个过压保护作用。

实施例三：

与实施例二不同的是，如图3所示，该实施例三中的过压保护电路3包括压敏电阻RT1和热敏电阻RV1，压敏电阻RT1串联在电源正极端和光耦E1的第1引脚之间，热敏电阻RV1的一端与压敏电阻RT1相连接，热敏电阻RV1的另一端连接电源负极端。

上述分压电路2包括第八电阻R8，其具体数量可适应性更改。

上述过压保护电路的工作原理为：上述压敏电阻RT1和热敏电阻RV1集成为一体的复合热敏，当电源输入电压高于复合热敏工作电压时，复合压敏进入电压钳位状态，高于钳位电压的压差加在压敏电阻RT1两端，敏电阻RT1发热后，阻抗变大，导致流过主回路的电流变小，从而进行保护作用。而VD2防止反向发热。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种强电检测电路，包括：

光耦(E1)，所述光耦(E1)的第1引脚和第2引脚连接电源正极端和电源负极端；所述光耦(E1)的第3引脚连接接地端(GND)；

检测电路(1)，与所述光耦(E1)的第3引脚和第4引脚相连接并具有检测接口(TEST)；

其特征在于：还包括：

第六电阻(R6)，所述第六电阻(R6)并联在所述光耦(E1)的第1引脚和第2引脚上。

2.根据权利要求1所述的强电检测电路，其特征在于：还包括分压电路(2)，所述分压电路(2)串联在电源正极端与所述光耦(E1)的第1引脚之间。

3.根据权利要求2所述的强电检测电路，其特征在于：还包括连接于电源正极端和所述光耦(E1)的第1引脚之间的过压保护电路(3)。

4.根据权利要求3所述的强电检测电路，其特征在于：还包括连接于电源正极端和所述光耦(E1)的第1引脚之间的第二二极管(VD2)，所述第二二极管(VD2)的正极连接电源正极端，所述第二二极管(VD2)的负极连接分压电路(2)或过压保护电路(3)的输入端。

5.根据权利要求4所述的强电检测电路，其特征在于：还包括与第六电阻(R6)相并联的第一二极管(VD1)，所述第一二极管(VD1)的负极连接所述过压保护电路(3)的输出端或分压电路(2)，所述第一二极管(VD1)的正极连接电源负极端。

6.根据权利要求3～5任一项所述的强电检测电路，其特征在于：所述过压保护电路(3)包括MOS管(M1)和钳位电阻(Rth)，所述MOS管(M1)的漏极作为过压保护电路(3)的输入端，所述MOS管(M1)的源极与所述钳位电阻(Rth)的一端相连接，所述MOS管(M1)的栅极与所述钳位电阻(Rth)的另一端相连接并作为所述过压保护电路(3)的输出端。

7.根据权利要求3～5任一项所述的强电检测电路，其特征在于：所述过压保护电路(3)包括压敏电阻(RT1)和热敏电阻(RV1)，所述压敏电阻(RT1)串联在所述电源正极端和所述光耦(E1)的第1引脚之间，所述热敏电阻(RV1)的一端与压敏电阻(RT1)相连接，所述热敏电阻(RV1)的另一端连接电源负极端。

8.根据权利要求1～5任一项所述的强电检测电路，其特征在于：所述检测电路(1)包括上拉电阻(R5)，所述上拉电阻(R5)的一端连接第一电源(VDD)，所述上拉电阻(R5)的另一端连接接地端(GND)，所述光耦(E1)的第4引脚连接在上拉电阻(R5)和接地端(GND)之间。

9.根据权利要求8所述的强电检测电路，其特征在于：所述检测电路(1)中还包括第四电阻(R4)，所述第四电阻(R4)的两端分别连接在所述光耦(E1)的第4引脚和检测接口(TEST)之间。

10.根据权利要求9所述的强电检测电路，其特征在于：所述检测电路(1)中还包括第一电容(C1)，所述第一电容(C1)的两端分别连接在上拉电阻(R5)和接地端(GND)之间。

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