CN218848230U - 市电电压与频率侦测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的市电电压与频率侦测电路供降压一交流电源产生的一交流电讯号，且一第一减压电阻单元产生一降压讯号和一第二减压电阻单元产生一时序讯号；一电压侦测单元包括一电压侦测端和一讯号连接端，且具有一比较基准电压；该电压侦测端电连接该第一减压电阻单元以接收该降压讯号；当该电压侦测单元侦测该降压讯号大于该比较基准电压时，该讯号连接端产生一清除讯号；该清除讯号通过一分压电阻单元送至一正缘触发D型正反器的一反向清除端，使该正缘触发D型正反器根据接收的该时序讯号输出一分析讯号；简单分析该分析讯号的电压变化即可得出该交流电讯号的电压值。

Description

市电电压与频率侦测电路

技术领域

一种市电侦测电路，尤指一种市电电压与频率侦测电路。

背景技术

变压器为生活中不可或缺的电子元件，其可用于电压转换，例如将高电压转换为低电压或将低电压转换为高电压。一般而言，变压器具有一次侧及二次侧，一次侧用于连接市电，二次侧则用于连接电子产品，且变压器是将市电中高电压的交流电降压为较低电压的电源后，通过二次侧提供给各式电子产品所使用。而对于电压较敏感的一电源类电子产品而言，为了确保电压稳定性，例如为了确保提供给该电源类电子产品的电压均在于一最低工作电压以上，该电源类电子产品通常会需要监测该变压器一次侧的电压值。

为了监测该变压器的一次侧的电压值，一习知的电压侦测电路是将一次侧的高电压交流电降压后，通过一光偶隔离器进行讯号隔离，以输出一隔离讯号，并将光偶隔离器输出模拟的隔离讯号通过一模拟数字转换器(Analog-to-digital converter；ADC)转为数字讯号，再通过一数字信号处理器(Digital Signal Processor；DSP)或一微控制器单元(Microcontroller Unit；MCU)读取数字讯号判读该供给电源的电压值。另一习知的电压侦测电路，是将一次侧的高电压交流电降压后，通过一隔离放大器产生模拟的一放大讯号，再通过该ADC将该放大讯号转为数字讯号，并通过该DSP或该MCU读取数字讯号判读该供给电源的电压值。

换言之，习知电压侦测电路所输出的是模拟的该隔离讯号或是该放大讯号，而这样需依赖该ADC先转换接收到的模拟讯号为数字讯号后才可再判读数字讯号以判读该供给电源的电压值。如此的交流电电压的侦测方式过于繁琐，需花费额外成本设置该ADC接收该电压侦测电路所输出的模拟讯号，且需花费额外步骤将该电压侦测电路所输出的模拟讯号转换为数字讯号后才可进一步判读电压值。因此，习知电压侦测电路无法输出数字讯号，而侦测变压器电压时也无法省去设置该ADC的成本。

实用新型内容

本实用新型提供一种市电电压与频率侦测电路，能在降压一高压交流电后直接输出一数字讯号，以利后续从输出的该数字讯号简单得出该高压交流电的电压值，而无需如习知技术般依赖一模拟数字转换器将模拟讯号转为数字讯号。本实用新型可省去设置该模拟数字转换器的成本耗费，并且更有效率的得出该高压交流电的电压值。

本实用新型的该市电电压与频率侦测电路供电连接一交流电源，且该市电电压与频率侦测电路包括一电源输入端口、一侦测讯号输出端口、一第一减压电阻单元、一第二减压电阻单元、一电压侦测单元、一分压电阻单元、一正缘触发D型正反器(Rising-edge-triggered D flip-flop)、一第一二极管和第二二极管。

该电源输入端口供电连接该交流电源，且该电源输入端口包括有一第一输入端及一第二输入端，其中该第二输入端电连接一接地。该第一二极管电连接在该第一输入端及该第二输入端之间，且该第一二极管具有一第一阳极和一第一阴极，并且该第一阳极电连接该第一输入端。该第一减压电阻单元电连接在该第一阴极及该第二输入端之间，且该第一减压电阻单元具有一第一减压输出端。该第二减压电阻单元具有一第一端及一第二端，且该第二减压电阻单元的该第一端连接至该第一阴极。该电压侦测单元包括一电压侦测端、一接地端和一讯号连接端，且该电压侦测单元具有一比较基准电压。该电压侦测端电连接该第一减压电阻单元的该第一减压输出端，而该接地端电连接该接地。该分压电阻单元具有一第一分压连接端、一第二分压连接端、一第三分压连接端及一第四分压连接端。该第二分压连接端电连接该电压侦测单元的该讯号连接端，而该第四分压连接端电连接该接地。该正缘触发D型正反器包括一数据端、一时序输入端、一反向清除端和一讯号输出端。该数据端电连接该分压电组单元的该第一分压连接端，该时序输入端电连接该第二减压电阻单元的该第二端，该反向清除端电连接该分压电阻单元的该第三分压连接端，该讯号输出端输出一分析讯号。该第二二极管具有一第二阳极和一第二阴极，其中该第二阳极电连接该第二减压电阻单元的该第二端，且该第二阴极电连接该数据端和该第一分压连接端。并且，该第二二极管为一钳位二极管。该侦测讯号输出端口电连接该正缘触发D型正反器的该讯号输出端，且供输出该分析讯号。该电压侦测单元的该电压侦测端接收该第一减压电阻单元的该第一减压输出端输出的一降压讯号，且该电压侦测单元侦测该降压讯号是否大于该比较基准电压。当该降压讯号大于该比较基准电压时，该电压侦测单元的该讯号连接端产生一清除讯号。

本实用新型该讯号输出端输出所输出的该分析讯号为分为一高位电压和一低位电压的一数字讯号。根据分析该分析讯号的一占空比(duty cycle)，也就是该分析讯号中该高位电压比对该低位电压的比例，使用者即可得出该交流电源输入本实用新型的该交流电讯号的一电压振幅大小和得知该交流电讯号是否欠压。并且，根据分析该分析讯号中该高位电压和该低位电压变化的周期性，使用者即可得出该交流电讯号的频率。

详细来说，当该交流电源输入该交流电讯号的该电压振幅越大时，该正缘触发D型正反器所输出该分析讯号的该占空比越低，而当该交流电源输入该交流电讯号的该电压振幅越小时，该正缘触发D型正反器所输出该分析讯号的该占空比越高。并且，当该分析讯号的该占空比为100％时，该交流电源产生的该交流电讯号为欠压。该分析讯号中从该低位电压变化为该高位电压的一周期时间的倒数即为该交流电讯号的频率。

附图说明

图1为本实用新型市电电压与频率侦测电路的系统方块图。

图2为本实用新型市电电压与频率侦测电路于一实施例的电路图。

图3为本实用新型市电电压与频率侦测电路于该实施例中一电压侦测单元的电路图。

图4A至4C为本实用新型市电电压与频率侦测电路于该实施例中的讯号图。

图5至图7也为本实用新型市电电压与频率侦测电路于该实施例中的讯号图。

图8为本实用新型市电电压与频率侦测电路于另一实施例的电路图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本实用新型提供一市电电压与频率侦测电路1。该市电电压与频率侦测电路1供电连接一交流电源2和一接地3。

本实用新型的该市电电压与频率侦测电路1包括一第一减压电阻单元10、一第二减压电阻单元20、一电压侦测单元30、一分压电阻单元40和一正缘触发D型正反器(Rising-edge-triggered D flip-flop)50、一电源输入端口60、一侦测讯号输出端口70、一第一二极管D1和第二二极管D2。

该电源输入端口60供电连接该交流电源2，且该电源输入端口60包括有一第一输入端61及一第二输入端62，该第二输入端62电连接该接地3。该第一二极管D1电连接在该第一输入端61及该第二输入端62之间，且该第一二极管D1具有一第一阳极和一第一阴极，并且该第一阳极电连接该第一输入端61。

该第一减压电阻单元10电连接在该第一二极管D1的该第一阴极及该电源输入端口60的该第二输入端62之间，且该第一减压电阻单元10具有一第一减压输出端101。该第二减压电阻单元20具有一第一端201及一第二端202，其中该第一端201连接至该第一二极管D1的该第一阴极。

该电压侦测单元30包括一电压侦测端31、一接地端32和一讯号连接端33，且具有一比较基准电压。该电压侦测端31电连接该第一减压电阻单元10的该第一减压输出端101，该接地端32电连接该接地3。

该分压电阻单元40具有一第一分压连接端401、一第二分压连接端402、一第三分压连接端403及一第四分压连接端404。该第二分压连接端402电连接该电压侦测单元30的该讯号连接端33，该第四分压连接端404电连接该接地3。

该正缘触发D型正反器50包括一时序输入端51、一反向清除端52、一讯号输出端53和一数据端54。详细来说，该正缘触发D型正反器50的该数据端54电连接该分压电组单元40的该第一分压连接端401，该时序输入端51电连接该第二减压电阻单元20的该第二端202，该反向清除端52电连接该分压电阻单元40的该第三分压连接端403，该讯号输出端53输出一分析讯号。而该侦测讯号输出端口70电连接该正缘触发D型正反器50的该讯号输出端53，以供输出该分析讯号。

该第二二极管D2具有一第二阳极和一第二阴极，该第二阳极电连接该第二减压电阻单元20的该第二端202，且该第二阴极电连接该正缘触发D型正反器50的该数据端54和该分压电阻单元40的该第一分压连接端401。该第二二极管D2为一钳位二极管(clampdiode)，其能够将流经的电压钳位于一高电压位和一低电压位之间，并且于此同时，间接改变输入的波形趋近于一方波。

该电压侦测单元30的该电压侦测端31接收该第一减压电阻单元10的该第一减压输出端101输出的一降压讯号，且该电压侦测单元30侦测该降压讯号是否大于该比较基准电压。当该电压侦测单元30侦测该降压讯号大于该比较基准电压时，该电压侦测单元30的该讯号连接端33产生一清除讯号。该清除讯号通过该第二分压连接端402进入该分压电阻单元40，再通过该第三分压连接端403送至该正缘触发D型正反器50的该反向清除端52。而当该降压讯号小于该比较基准电压时，该电压侦测单元30的该讯号连接端33则未输出该清除讯号。

在本实用新型的一实施例中，该交流电源2输出一交流电讯号至该电源输入端口60，且该交流电讯号为一高电压交流电的一正弦波(sinusoidal wave)。在其他实施例中，该交流电讯号即为市电。当该交流电讯号处于正半周时，该交流电讯号即流经该第一二极管D1正常运作，而当该交流电讯号处于负半周时，该第一二极管D1会阻止电流自该第一阴极逆流回该第一阳极，并且在本实用新型有电连接该接地3的情况下，使该交流电讯号无法逆流而呈现零伏特的电压。在该交流电讯号处于正半周，本实用新型正常运作的情况下，该电源输入端口60接收该交流电源2产生的该交流电讯号，且该交流电讯号经该第一减压电阻单元10减压为该降压讯号后，由该第一减压电阻单元10的该第一减压输出端101输出该降压讯号至该电压侦测单元30的该电压侦测端31。另外，该交流电讯号还经该第二减压电阻单元20减压为一时序讯号后，由该第二减压单元20的该第二端202输出该时序讯号至该正缘触发D型正反器50的该时序输入端51。

该正缘触发D型正反器50接收该时序讯号，并且该正缘触发D型正反器50侦测该时序讯号是否处于一正缘(rising edge)。当该正缘触发D型正反器50侦测该时序讯号处于该正缘时，该正缘触发D型正反器50自该讯号输出端53输出的该分析讯号为一高电压。而当该正缘触发D型正反器50的该反向清除端52通过该分压电阻单元40接收该电压侦测单元30输出的该清除讯号时，该正缘触发D型正反器50输出的该分析讯号为一低电压。

由此可知，本实用新型，该正缘触发D型正反器50的该讯号输出端53输出所输出的该分析讯号为分为该高电压和该低电压两不同电位的一数字讯号。根据分析该分析讯号的一占空比(duty cycle)，也就是该分析讯号中该高电压比对该低电压的比例，使用本实用新型的一使用者即可得出该交流电源2输入本实用新型的该交流电讯号的一电压振幅大小和得知该交流电讯号是否欠压。并且，根据分析该分析讯号中该高电压和该低电压变化的周期性，该使用者即可得出该交流电讯号的频率。

详细来说，当该交流电源2输入该交流电讯号的该电压振幅越大时，该正缘触发D型正反器50所输出该分析讯号的该占空比越低，而当该交流电源2输入该交流电讯号的该电压振幅越小时，该正缘触发D型正反器50所输出该分析讯号的该占空比越高。并且，当该分析讯号的该占空比为100％时，该交流电源2产生的该交流电讯号为欠压。该分析讯号中从该低电压变化为该高电压的一周期时间的倒数即为该交流电讯号的频率。所谓的欠压，即供给本实用新型后端电连接的一电子产品或一负载(load)的电压低于一最低工作电压的状态。

如此，使用本实用新型的一使用者，在通过该侦测讯号输出端口70接收该正缘触发D型正反器50所输出的该分析讯号后，即可简单分析该分析讯号电位变化的该占空比，和分析该分析讯号电位变化的周期性，借以得出该交流电讯号的该电压振幅大小、得知该交流电讯号是否欠压、和得出该交流电讯号的频率。

在本实用新型的一实施例中，该侦测讯号输出端口70可供电连接一数字隔离器(Digital Isolator)的一次侧，以使该数字隔离器的一次侧接收本实用新型所输出的该分析讯号，且在该数字隔离器的二次侧利用电连接的一数字信号处理器(Digital SignalProcessor；DSP)或一微控制器单元(Microcontroller Unit；MCU)做该分析讯号受到降压后的数字讯号分析。换言之，该侦测讯号输出端口70所输出的该分析讯号是经由该数字隔离器送至该数字信号处理器或是该微控制器单元以做该分析讯号受到降压后的数字讯号分析。

这里想强调的是，本实用新型该正缘触发D型正反器50所输出的该分析讯号蕴含了丰富且可简单判读的分析结果，使本实用新型在无需花费额外成本设置一模拟数字转换器(Analog-to-digital converter；ADC)即可有效率的使用该数字隔离器将该分析讯号降压，以利后续于二次侧的DSP或是MCU分析降压后的该分析讯号得出该交流电讯号的电压值，并且一并得出该交流电讯号的频率周期和得知该交流电讯号的电压值是否欠压。本实用新型使用该数字隔离器所需的费用低于使用该模拟数字转换器所需的费用，故本实用新型使用该数字隔离器和DSP或是MCU时可以以更少的花费得到该分析讯号的分析结果。关于如何从该分析讯号得出该交流电讯号的电压值、频率周期和电压值是否欠压的详细原理，请容说明书后段详细探讨。

请参阅图2所示，在本实用新型的一实施例中，该第一减压电阻单元10进一步包括一第一减压电阻11和一第二减压电阻12。该第一减压电阻11和该第二减压电阻12串联，且该第一减压电阻11和该第二减压电阻12的串联连接处为该第一减压输出端101。该第二减压电阻12电连接于该第一减压输出端101和该接地3之间。该第二减压电阻单元20的该第一端201和该第二端202之间具有一减压电阻21。

在另一实施例中，该第一减压电阻11也可更换为和该第一减压电阻11电阻值等效的多个串联电阻，如此以降低该第一减压电阻11所需承受的电阻温度。同样的，该减压电阻21也可更换为和该减压电阻21电阻值等效的多个串联电阻，以降低该第二减压电阻单元20所需承受的电阻温度。

该分压电阻单元40包括一第一分压电阻41、一第二分压电阻42和一第三分压电阻43。该第一分压电阻41、该第二分压电阻42和该第三分压电阻43依序串联于该第二减压电阻单元20和该接地3之间。详细来说，该第一分压电阻41的一端电连接该第二二极管D2的该第二阴极，该第一分压电阻41的另一端电连接该第二分压电阻42和该电压侦测单元30的该讯号连接端33。该第二分压电阻42的一端电连接该第一分压电阻41和该电压侦测单元30的该讯号连接端33，该第二分压电阻42的另一端电连接该第三分压电阻43和该正缘触发D型正反器50的该反向清除端52。该第三分压电阻43的一端电连接该第二分压电阻42和该正缘触发D型正反器50的该反向清除端52，该第三分压电阻43的另一端电连接该接地3。如此，该电压侦测单元30的该讯号连接端33所输出的该清除讯号是通过该第二分压电阻42到达该正缘触发D型正反器50的该反向清除端52，并且该清除讯号的电压受到来自该第一分压电阻41的电压的影响。

该正缘触发D型正反器50进一步包括一致能端55。该数据端54电连接该致能端55，且该数据端54和该致能端55分别供电连接一外部电源4，且该数据端54和该致能端55分别自该外部电源4接收该外部电源4输出的一电源讯号。并且，该数据端54和该致能端55也分别电连接该第二二极管D2的该第二阴极。该外部电源4的接地端电连接该接地3，即共同本实用新型的接地。在本实施例中，该外部电源4输出的该电源讯号为5伏特的直流电，并且在该交流电讯号处于正半周时，该交流电讯号经该第二减压电阻单元20减压且经该第二二极管D2钳位电压后所输出至该数据端54的电压也是5伏特的电压。换言之，在本实施例中，虽然该正缘触发D型正反器50的该数据端54和该致能端55同样接收5伏特的电压，但是此5伏特的电压不完全是来自于该外部电源4的输出，因为在该交流电讯号处于正半周时，经减压后的该交流电讯号也可以提供部分维持5伏特电压所需的电力。

请一并参阅图3所示，该电压侦测单元30包括一运算放大器(Op Amp)34、一电压参考源35、一双极性晶体管(BJT)36、和一第三二极管D3。其中，该运算放大器34又包括一非反相输入端341、一反相输入端342、一输出端343、一正电源端344、和一负电源端345。该双极性晶体管36又包括一射极(Emitter)E、一集电极(Collector)C和一基极(Base)B。

该运算放大器34的该非反相输入端341电连接该电压侦测单元30的该电压侦测端31。该电压参考源35电连接于该运算放大器34的该反相输入端342和该电压侦测单元30的该接地端32之间，并且该电压参考源35输出该比较基准电压至该反相输入端342，以供该运算放大器34的该反相输入端342有比较电压的基准。该电压参考源35所输出该比较基准电压可受到该使用者的调整而提升或是降低，且该比较基准电压的制定攸关该阈值的设置。该双极性晶体管36的该基极B电连接该运算放大器34的该输出端343，且该双极性晶体管36的该射极E和该集电极C电连接于该电压侦测单元30的该接地端32和该讯号连接端33之间。

当该降压讯号大于该比较基准电压时，该运算放大器34输出一导通讯号至该双极性晶体管36的该基极B，使该双极性晶体管36的该射极E和该集电极C导通，借此自该电压侦测单元30的该讯号连接端33输出该清除讯号。进一步来说，在本实施例中，该双极性晶体管36为NPN型的晶体管，且该射极E电连接该电压侦测单元30的该接地端32，该集电极C电连接该电压侦测单元30的该讯号连接端33。并且，该运算放大器34的该正电源端344电连接该电压侦测单元30的该讯号连接端33，该运算放大器34的该负电源端345电连接该电压侦测单元30的该接地端32。

该第三二极管D3包括一第三阳极和一第三阴极。该第三阳极电连接该电压侦测单元30的该接地端32，该第三阴极电连接该电压侦测单元30的该讯号连接端33。如此，该运算放大器34的该负电源端345、该电压参考源35的接地端、该双极性晶体管36的该射极E、和该第三二极管D3的该第三阳极共同通过该电压侦测单元30的该接地端32电连接该接地3。该运算放大器34的该正电源端344、该双极性晶体管36的该集电极C、和该第三二极管D3的该第三阴极共同电连接该电压侦测单元30的该讯号连接端33。

请参一并阅图4A所示，如前述，该交流电源2产生该交流电讯号为正弦波且具有正半周和负半周，然而如图4A中的ACVm所示，因为该第一二极管D1的设置，流经该第一二极管D1后的该交流电讯号只保留了正半周的电压，负半周的电压无法逆流该第一二极管D1而接地为零伏特。如此，该交流电讯号受到该第二减压电阻单元20降压为该时序讯号时，该时序讯号保有了该交流电讯号的周期性。并且，如如图4A中的CLK所示，受到该第二二极管D2钳位的影响，该时序讯号的波形受到了改变而趋近为方波。详细来说，当该交流电讯号为正半周时，该时序讯号受到钳位的影响而处于高电压位。当该交流电讯号为负半周时，该时序讯号处于低电压位。当该时序讯号的频率越高时，该时序讯号的波形将能越趋近为方波。

另外，当该交流电讯号受到该第一减压电阻单元10降压为该降压讯号时，该降压讯号也保有了该交流电讯号的周期性。由此可见，图4A中的Vref所代表输入该电压侦测单元30的该降压讯号一致，该交流电讯号的振幅约为300伏特(V)而该降压讯号的振幅约为3伏特(V)。

请参一并阅图4B所示，另外，图4B中的D代表该数据端54和该致能端55所接收该外部电源4输出的该电源讯号具有固定5V的电压。在该电压侦测单元30内的该双极性晶体管36尚未导通之前，此5V的电压将进一步流经该分压电阻单元40之中串联的该第一分压电阻41、该第二分压电阻42和该第三分压电阻43到达0V的该接地3。而当该电压侦测单元30内的该双极性晶体管36导通时，图4B中的TL431 out所代表此该第一分压电阻41、该第二分压电阻42和该电压侦测单元30的该讯号连接端33之间的电压，将受到改变。因为该第一分压电阻41到该接地3之间的整体电阻变小，所以该第一分压电阻41在分压上会分配到较多的电压值，使得该第一分压电阻41、该第二分压电阻42和该电压侦测单元30的该讯号连接端33之间的电压下降。换言之，当该电压侦测单元30内的该双极性晶体管36导通时，该讯号连接端33的电压下降，而此一电压下降的变化即本案所指的由该讯号连接端33输出该清除讯号。进一步而言，该讯号连接端33的电压会受到该第二分压电阻42和该第三分压电阻43的分压，因此此时输入该反向清除端52的电压会进一步的较该讯号连接端33的电压小。所以，图4B中的CLR所示，输入该反向清除端52的电压在该双极性晶体管36导通前为峰值，而在该双极性晶体管36导通后下降为谷值。比较图4B中的TL431 out和CLR可见，该讯号连接端33的电压和输入该反向清除端52的电压波形一致，惟输入该反向清除端52的电压经该第二分压电阻42的电压消耗后较低压。当该讯号连接端33输出该清除讯号至该反向清除端52时，即该反向清除端52所接收到的电压由峰值变为谷值之时。

该双极性晶体管36的导通与否，取决于该双极性晶体管36的该基极B是否具有充足的电压，而给予该基极B电压的是该运算放大器34的该输出端343。该运算放大器34的运作范围在该正电源端344和该负电源端345的界定范围之间，而在这范围之间，当该非反相输入端341所接收的35该降压讯号大于该电压参考源35输出至该反相输入端342的该比较基准电压时，该运算放大器34的该输出端343即给予该基极B充足的电压，也就是输出该导通讯号至该基极B，使该双极性晶体管36的该集电极C和该射极E导通。反之，当该非反相输入端341所接收的35该降压讯号小于该电压参考源35输出至该反相输入端342的该比较基准电压时，该运算放大器34的该输出端343即未给予该基极B充足的电压，使该双极性晶体管36的该集电极C和该射极E不导通。因此，控制该双极性晶体管36是否导通而自该集电极C到该讯号连接端33输出该清除讯号的核心，即该运算放大器34所做出该非反相输入端341和该反相输入端342之间电压的比较。在本实施例中，该电压侦测单元30为型号TL431的晶片，其功能除了侦测输入的该降压讯号是否大于该比较基准电压之外，也可用以稳定该讯号连接端33输出口的电压值。

接着来探讨该正缘触发D型正反器50的运作。在本实施例中，该正缘触发D型正反器50为型号74HC74的正反器晶片，其晶片具有两组正反器，而本实施例仅使用其中的一组。请参考下表一所列出型号74HC74的D型正缘触发正反器的动作原理：

表一

请参一并阅图4C所示，表一中所述的预置端即为本案中所述的该致能端55。因为本实施例中该数据端54和该致能端55固定接有5V高位的电压，故根据表一，输入的预置为H(高位)和输入的D为1(也是高位)。而当该反向清除端52尚未接收该清除讯号时，如同图4C中的CLR所示，输入该反向清除端52的电压为高位，故根据表一输入的清除为H(高位)。因此在一第一时间T1，当同时该时序输入端51所接收的该时序讯号处于该正缘时，根据表一，该正缘触发D型正反器50所输出的Q为1(高位)，即本实用新型该讯号输出端53开始输出该分析讯号，换言之，输出该分析讯号即指，该正缘触发D型正反器50输出高位的输出讯号。对应图4C中的CLK和Q所示，当在该第一时间T1图4C中的CLK所示的该时序讯号处于该正缘时，图4C中的Q所示该正缘触发D型正反器50的输出讯号开始由低位变成高位。

此时，如果该反向清除端52还是持续尚未接收该清除讯号，则该正缘触发D型正反器50的输出讯号会持续处于高位，换言之，该讯号输出端53会持续输出该分析讯号。这代表了该反向清除端52收到的电位依旧高位，该讯号连接端33的电位依旧高位，该双极性晶体管36依旧未导通，该降压讯号依旧小于该比较基准电压而未使该运算放大器34输出足够电压至该双极性晶体管36的该基极B。

反之，如果此时，该降压讯号大于该比较基准电压而使该运算放大器34输出足够电压至该双极性晶体管36的该基极B，该双极性晶体管36开始导通，该讯号连接端33的电位由高位下降为低位，该反向清除端52收到的电位也由高位下降为低位，即收到了该清除讯号。因此在一第二时间T2，根据表一，输入的清除变为0(低位)，而同时在输出还是1(高位)的情况下，输出的Q将变为0(低位)，即本实用新型该讯号输出端53停止输出该分析讯号，换言之，该正缘触发D型正反器50输出低位的输出讯号。对应图4C中的CLR和Q所示，当在该第二时间T2图4C中的CLR所示该反向清除端52收到的讯号由高位变为低位时，图4C中的Q所示该正缘触发D型正反器50的输出讯号开始由高位变成低位。

如图4A中的ACVm和图4C中的Q所示，该正缘触发D型正反器50的输出讯号所具有的周期性和原始该交流电讯号所具有的周期性一致约为16至17毫秒(millisecond；ms)一个周期。也就是说，该正缘触发D型正反器50输出该分析讯号和停止输出该分析讯号的周期性和该交流电讯号所具有的周期性也一致。这是因为本案输出该分析讯号的时间点跟该时序讯号处于该正缘的时间和该反向清除端52收到该清除讯号的时间相关，而该时序讯号处于该正缘的时间和该降压讯号大于该比较基准电压而产生该清除讯号的时间都具有和该交流电讯号相同的周期性。而当使用本实用新型的该使用者从该正缘触发D型正反器50输出的该分析讯号可看出周期性时，该使用者即可简单的取该期性的倒数而取的原始该交流电讯号所具有频率。举例来说，假设输出该分析讯号的一周期为22.22毫秒(millisecond；ms)，则该交流电讯号的周期也为22.22ms，并且该交流电讯号的频率为1/(22.22ms)＝45赫兹(Hertz；Hz)。

本实用新型具有以下的公式关系：

Vref＝Vin*R₁₂/(R₁₁+R₁₂)；

Vin＝Vref*(R₁₁+R₁₂)/(R₁₂)＝Vref*(1+R₁₁/R₁₂)；

其中，Vin为该交流电讯号的电压，Vref为该比较基准电压，R₁₁为该第一减压电阻11，而R₁₂为该第二减压电阻12。在一例子中，该比较基准电压设定为2.5V，该第一减压电阻11为1296千欧姆(kilo Ohm；kΩ)，且该第二减压电阻12为13kΩ，因此经计算后，该交流电讯号的电压应约为252V。也就是说，在此一例子中，2.5V的该比较基准电压所对应的是252V的该交流电讯号。当该交流电讯号低于252V时，该比较基准电压即低于2.5V而使该电压侦测单元30的该讯号连接端33不输出该清除讯号。因此在意义上来说，低于252V的该交流电讯号就会是电压欠压的状态，而此欠压的状态可以受到本实用新型该比较基准电压的设定而受到侦测。该比较基准电压的设定即订定判断是否欠压的该阈值。

请参阅图5，当输入本实用新型的该交流电讯号具有320V的电压振幅时，其对应了图5中的各虚线线段，而当输入本实用新型的该交流电讯号具有260V的电压振幅时，其对应了图5中的各实线线段。图5中的Vref中虚线线段比实线线段在时间上更早高于2.5V，因此图5中的CLR中虚线线段比实线线段在时间上更早由高位下降至低位。并且，因为320V和260V的电压振幅在时间上几乎同时到达正缘的高位，两者是同时如图5中的Q所示使该正缘触发D型正反器50的输出讯号由低位变成高位。但是，因为图5中的CLR中虚线线段比实线线段在时间上更早由高位下降至低位，故如图5中的Q所示，该正缘触发D型正反器50的输出讯号由高位变成低位的时间点上，虚线线段早于实线线段。由此可见，本实用新型该正缘触发D型正反器50的输出讯号由高位下降至低位的时间点，也就是该正缘触发D型正反器50停止输出该分析讯号的时间点，可以表示该交流电讯号电压数值的不同。当该交流电源2输入该交流电讯号的电压振幅越大时，该正缘触发D型正反器50所输出该分析讯号的该讯号长度越短，而当该交流电源2输入该交流电讯号的电压振幅越小时，该正缘触发D型正反器50所输出该分析讯号的该讯号长度越长。

请参阅图6所示，如图6中的ACin所示，当该交流电源2输入该交流电讯号的电压振幅为例如380V、320V、或是250V的电压时，而380V、320V、或是250V的输入电压对应了三种不同的波形。并且，如图6中的Q所示，380V的输入电压所对应的占空比低于320V的输入电压所对应的占空比。至于当该交流电源2输入该交流电讯号的电压振幅小于前述例子中所计算的252V时，例如当该交流电讯号的电压振幅为图6所示的250V时，如图6中的Q所示，该正缘触发D型正反器50的输出讯号即停留于高位而不会变成低位。

请参阅图7所示，当2.48V的该降压讯号小于2.5V的该比较基准电压，因此该讯号连接端33未输出该清除讯号时，如图7中的CLR所示，该反向清除端52所接收的讯号一直处于高位。因此如图7中的CLK和Q所示，当图7中的CLK讯号由低位转为高位时，图7中的Q讯号也由低位转为高位，即如前述代表该正缘触发D型正反器50所输出的讯号在由低位变为高位。然而，进一步如图7中的Q所示，该正缘触发D型正反器50所输出的讯号持续停留在高位处，也就是该正缘触发D型正反器50持续输出该分析讯号。对于该使用者而言，当看到图7中的Q所示处于高位不下时，也就是看到该正缘触发D型正反器50输出的讯号持续处于高位时，即可简单得知该交流电源2输入本实用新型的该交流电讯号的电压值未高于该阈值。此情况也就是所谓的该分析讯号的该占空比为100％，该交流电源2产生的该交流电讯号为欠压的状况。

请参阅图8所示，在此一例子中，本实用新型所输出的该分析讯号自该侦测讯号输出端口70输入一数字隔离晶片80的一次侧81。该数字隔离晶片80为直流对直流(DC to DC)的数字隔离器(Digital Isolator)，其用于隔离较高压的该一次侧81和较低压的二次侧82。该数字隔离晶片80的该一次侧81接收本实用新型该第二减压电阻单元20所减压后的电压和本实用新型该侦测讯号输出端口70所输出的该分析讯号，并且该数字隔离晶片80的该二次侧82电连接一数字信号处理器(Digital Signal Processor；DSP)或一微控制器单元(Microcontroller Unit；MCU)的一讯号输入端口90以分析该分析讯号。如此，配合本案的DSP或MCU可通过讯号输入端口90接收该分析讯号，并自动化的分析该分析讯号电位变化的该占空比和该分析讯号电位变化的周期性，借以得出该交流电讯号的该电压振幅大小、得出该交流电讯号是否欠压、得出该交流电讯号的频率、和得知该交流电讯号的电压值是否高于设定的该阈值。

在本实施例中，该数字隔离晶片80的型号以及接脚皆呈现于图8的例子中，并且该数字隔离晶片80共同电连接该接地3。在其他实施例中，该数字隔离晶片80亦可以为其他型号的数字隔离器，用以隔离本实用新型所输出的该分析讯号于该一次侧81和隔离配合本案的DSP或MCU于该二次侧82。另外，在另一实施例中，本实用新型该数据端54和该致能端55所接收来自该外部电源4的该电源讯号可更换为由该交流电源2经降压和变压为直流电(Direct Current；DC)后所提供的该电源讯号。

以上所述仅是本实用新型的优选实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，虽然本实用新型已以优选实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (11)

1.一种市电电压与频率侦测电路，其特征在于，供电连接一交流电源，且包括：

一电源输入端口，供电连接该交流电源，且包括有一第一输入端及一第二输入端；其中该第二输入端电连接一接地；

一第一二极管，电连接在该第一输入端及该第二输入端之间，且具有一第一阳极和一第一阴极；其中该第一阳极电连接该第一输入端；

一第一减压电阻单元，电连接在该第一阴极及该第二输入端之间，且具有一第一减压输出端；

一第二减压电阻单元，具有一第一端及一第二端；其中该第一端连接至该第一阴极；

一电压侦测单元，包括一电压侦测端、一接地端和一讯号连接端，且具有一比较基准电压；其中，该电压侦测端电连接该第一减压电阻单元的该第一减压输出端，该接地端电连接该接地；

一分压电阻单元，具有一第一分压连接端、一第二分压连接端、一第三分压连接端及一第四分压连接端；其中，该第二分压连接端电连接该电压侦测单元的该讯号连接端，该第四分压连接端电连接该接地；

一正缘触发D型正反器，包括一数据端、一时序输入端、一反向清除端和一讯号输出端；其中，该数据端电连接该分压电阻单元的该第一分压连接端，该时序输入端电连接该第二减压电阻单元的该第二端，该反向清除端电连接该分压电阻单元的该第三分压连接端，该讯号输出端输出一分析讯号；

一第二二极管，具有一第二阳极和一第二阴极；其中该第二阳极电连接该第二减压电阻单元的该第二端，该第二阴极电连接该数据端和该第一分压连接端；其中该第二二极管为一钳位二极管；

一侦测讯号输出端口，电连接该正缘触发D型正反器的该讯号输出端，供输出该分析讯号；

其中，该电压侦测单元的该电压侦测端接收该第一减压电阻单元的该第一减压输出端输出的一降压讯号，且该电压侦测单元侦测该降压讯号是否大于该比较基准电压；

其中，当该降压讯号大于该比较基准电压时，该电压侦测单元的该讯号连接端产生一清除讯号。

2.如权利要求1所述的市电电压与频率侦测电路，其特征在于，该电源输入端口接收该交流电源产生的一交流电讯号，且该交流电讯号经该第一减压电阻单元减压为该降压讯号后，由该第一减压电阻单元的该第一减压输出端输出该降压讯号至该电压侦测单元的该电压侦测端；

其中，该交流电讯号还经该第二减压电阻单元减压为一时序讯号后，由该第二减压电阻单元的该第二端输出该时序讯号至该正缘触发D型正反器的该时序输入端；

其中，该正缘触发D型正反器接收该时序讯号，并且该正缘触发D型正反器侦测该时序讯号是否处于一正缘；

其中，当该正缘触发D型正反器侦测该时序讯号处于该正缘时，该正缘触发D型正反器自该讯号输出端输出的该分析讯号为该数据端的一高电压；当该正缘触发D型正反器的该反向清除端通过该分压电阻单元接收该电压侦测单元输出的该清除讯号时，该正缘触发D型正反器输出的该分析讯号为一低电压。

3.如权利要求1所述的市电电压与频率侦测电路，其特征在于，

该第一减压电阻单元包括一第一减压电阻和一第二减压电阻；

该第一减压电阻和该第二减压电阻串联；

该第一减压电阻和该第二减压电阻的串联连接处为该第一减压输出端。

4.如权利要求1所述的市电电压与频率侦测电路，其特征在于，

该分压电阻单元包括一第一分压电阻、一第二分压电阻和一第三分压电阻；

该第一分压电阻、该第二分压电阻和该第三分压电阻依序串联于该正缘触发D型正反器的该数据端和该接地之间；

该第一分压电阻未与该第二分压电阻串联的一端为该第一分压连接端，且该第一分压电阻和该第二减压电阻单元的串联连接处为该第二分压连接端；

该第三分压电阻未与该第二分压电阻串联的一端为该第四分压连接端，且该第三分压电阻和该第二分压电阻的串联连接处为该第三分压连接端。

5.如权利要求4所述的市电电压与频率侦测电路，其特征在于，

该正缘触发D型正反器进一步包括一致能端；

该致能端电连接至一外部电源，以接收该外部电源输出的一电源讯号；

该正缘触发D型正反器的该数据端电连接该致能端，以接收该电源讯号。

6.如权利要求1所述的市电电压与频率侦测电路，其特征在于，该电压侦测单元包括：

一运算放大器，包括一非反相输入端、一反相输入端和一输出端；其中，该非反相输入端为该电压侦测单元的该电压侦测端；

一电压参考源，电连接该运算放大器的该反相输入端，且产生并输出该比较基准电压至该反相输入端；

一双极性晶体管，包括一射极、一集电极和一基极；其中，该基极电连接该运算放大器的该输出端，该射极为该接地端，该集电极为该讯号连接端；

其中，当该降压讯号大于该比较基准电压时，该运算放大器输出一导通讯号至该双极性晶体管的该基极，使该双极性晶体管的该射极和该集电极导通，借此自该电压侦测单元的该讯号连接端输出该清除讯号。

7.如权利要求6所述的市电电压与频率侦测电路，其特征在于，该电压侦测单元包括：

一第三二极管，包括一第三阳极和一第三阴极；其中，该第三阳极电连接该双极性晶体管的该射极，该第三阴极电连接该双极性晶体管的该集电极。

8.如权利要求6所述的市电电压与频率侦测电路，其特征在于，

该运算放大器进一步包括一正电源端和一负电源端，且该正电源端电连接该双极性晶体管的该集电极，该负电源端电连接该双极性晶体管的该射极。

9.如权利要求2所述的市电电压与频率侦测电路，其特征在于，

当该交流电源输入该交流电讯号的一电压振幅越大时，该正缘触发D型正反器所输出该分析讯号的一占空比越低，而当该交流电源输入该交流电讯号的该电压振幅越小时，该正缘触发D型正反器所输出该分析讯号的该占空比越高。

10.如权利要求9所述的市电电压与频率侦测电路，其特征在于，

当该分析讯号的该占空比为100％时，该交流电源产生的该交流电讯号为欠压。

11.如权利要求1所述的市电电压与频率侦测电路，其特征在于，

该侦测讯号输出端口供电连接一数字隔离器的一次侧，且该数字隔离器的二次侧电连接一数字信号处理器或是一微控制器单元的一讯号输入端口；

该侦测讯号输出端口所输出的该分析讯号是经由该数字隔离器送至该数字信号处理器或是该微控制器单元的该讯号输入端口。

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