CN219641804U - 一种电力灭弧用检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电力灭弧用检测电路，包括信号检测放大电路和检测驱动电路，信号检测放大电路包括第一放大模块、第二放大模块、第三放大模块和第四放大模块；将采样点采集到的电压分别输入到第一比较放大模块和第二比较放大模块进行比较以及第一次放大；再将第一放大模块的输出电压、第二放大模块的输出电压进行比较放大之后输入到第三比较放大模块中进行第二次放大；第三比较放大模块再将输出电压输入到第四比较放大模块中与基准电压进行比较；通过第一放大模块和第二放大模块比较分别得出采样到的电压值，然后在第三放大模块中进行比较控制驱动开关电路启动，测量电压变化量，从而使得检测准确率高。

Description

一种电力灭弧用检测电路

技术领域

本实用新型涉及电气灭弧领域，具体涉及一种电力灭弧用检测电路。

背景技术

在电力电器工作中，为了实现电源的控制经常会采用一些具有触点的控制器，如果没有特殊处理，会有较大的概率出现高电压吸合或者大电流分断的过程，这两种情况都会产生电弧，电弧产生的高温对电器触点的寿命影响较大，因此吸合和分断灭弧处理尤其重要，从而检测过零点情况比较关键。现有交流电灭弧方式中，可以在检测到电路异常时，在检测到交流电过零点时切断电路。

在中国申请号为202120865704.0，公告日为2021.11.16的专利文献公开了一种短路检测装置，包括信号输入电路、比较器电路和信号输出电路；信号输入电路包括双通道运算放大器，双通道运算放大器包括两个信号输入方向相反的输入端，双通道运算放大器的两个输入端分别与锰铜采集器连接；比较器电路包括电压比较器和基准源，电压比较器的同相输入端与双通道运算放大器的输出端连接，电压比较器的反相输入端与基准源连接；信号输出电路包括光电耦合器，光电耦合器的输入端与电压比较器的输出端连接，光电耦合器的输出端连接单片机；该装置根据信号输出电路的输出信号判断是否短路。

但是在该装置中，采集器采集到的电压分别输入到正半轴差分运算放大器、负半轴差分运算放大器进行放大后直接输入到比较器中与与基准源进行对比；然后控制光耦合器打开从而使得发送控制信号到单片机进行报警提示，其并并不需要控制开关电路控制火线、零线以及负载之间断路，而由于输入到开关电路里面需要对开关电路启动进行控制，从而使得从采样点路输入到开关电路的电压值进行限制，若输出电压值过小将导致开关电路无法正常工作，使得后续控制不精准。

实用新型内容

本实用新型提供一种电力灭弧用检测电路，测量电压变化量，并对采集到的电压进行二次放大，检测准确率高；且在检测之后既能进行驱动报警也能驱动开关电路工作。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是：一种电力灭弧用检测电路，用于与报警电路以及开关电路相连，包括信号检测放大电路和检测驱动电路；信号检测放大电路包括第一比较放大模块、第二比较放大模块、第三比较放大模块和第四比较放大模块。

第一比较放大模块的输入端和第二比较放大模块的输入端都与正半轴采样点、负半轴采样点连接；第一比较放大模块的输出端和第二比较放大模块的输出端与第三比较放大模块的输入端连接，第三比较放大模块的输入端接地；第三比较放大模块用于比较第一比较放大模块和第二比较放大模块输出电压值是否相同，并在相同时输出高电压信号，第三比较放大模块的输出端与第四比较放大模块的输入端连接，第四比较放大模块的输入端还与基准电源连接；第四比较放大模块的输出端与检测驱动电路连接。

检测驱动电路包括电阻R13、电阻R23、双二极管D4、电阻R14、电阻R17和三极管Q5；电阻R13的一端与第四放大模块的输出端连接，电阻R13的另一端通过电阻R23接地，且与双二极管D4的第一引脚连接；电阻R13的另一端和双二极管D4的第一引脚外接报警电路，双二极管D4的第二引脚接地；双二极管D4的第三引脚与电阻R14的一端和三极管Q5的基极连接，三极管Q5的发射极接地，且与电阻R14的另一端连接，电阻R14的一端的集电极与开关电路和+12V电源端连接。

以上电路中，将采样点采集到的电压分别输入到第一比较放大模块和第二比较放大模块进行比较以及第一次放大；然后再将第一放大模块的输出电压、第二放大模块的输出电压进行比较放大之后输入到第三比较放大模块中进行第二次放大；第三比较放大模块再将输出电压输入到第四比较放大模块中与基准电压进行比较；通过第一放大模块和第二放大模块比较分别得出采样到的电压值，然后在第三放大模块中进行比较，若第一放大模块和第二放大模块中采样到的电压值不同时第三放大模块中将输出比较结果，然后通过第四放大模块进行放大输出，从而使得第四放大模块输出的电压值能驱动开关电路启动，准确率高。

检测驱动电路中，当采样点电压经过第一比较放大模块比较之后的电压与经过第二比较放大模块比较之后的电压相同时，然后在经过第三比较放大模块输出高电压信号然后与第四放大模块的基准电压进行比较，输出高电压信号到双二极管D4的第一引脚并输出到报警电路不进行报警操作，并使得双二极管D4中第一引脚和第三引脚导通，进而使得三极管Q5具有电压输入，三极管Q5导通，从而三极管Q5的集电极输出高电压信号给开关电路，方便开关电路在后续收到MCU检测到过零点信号时与该信号叠加驱动开关电路断开，通过一个电路既能实现报警电路以及开关电路驱动，电路结构简单且可靠。

进一步的，第一比较放大模块包括电阻R16、电阻R18、电阻R28、电容C3和运算放大器U1A；运算放大器U1A的第六引脚通过电阻R16与正半轴采样点连接，运算放大器U1A的第六引脚还通过电阻R28与运算放大器U1A的第七引脚连接；运算放大器U1A的第五引脚通过电阻R18与负半轴采样点连接，运算放大器U1A的第四引脚接地，运算放大器U1A的第八引脚与+12V电源端连接且通过电容C3接地，运算放大器U1A的第七引脚与第二比较放大模块连接。

以上电路，通过运算放大器接入正半轴采样点和负半轴采样点，对输入的采样点电压进行比较，将负半轴采样电压和正半轴采样电压值进行比较得到采样电压值。

进一步的，第二比较放大模块包括电阻R20、电阻R21、电阻R22和运算放大器U1B；运算放大器U1B的第三引脚通过电阻R20与正半轴采样点连接，运算放大器U1B的第三引脚还通过电阻R21与运算放大器U1B的第一引脚连接，运算放大器U1B的第二引脚通过电阻R22与负半轴采样点，运算放大器U1B的第一引脚与第二比较放大模块连接。

以上电路，通过运算放大器接入正半轴采样点和负半轴采样点，对输入的采样点电压进行比较，将负半轴采样电压和正半轴采样电压值进行比较得到采样电压值。

进一步的，第三比较放大模块包括电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电容C5和运算放大器U2A；运算放大器U2A的第五引脚通过电阻R24与运算放大器U1B的第一引脚连接；运算放大器U2A的第五引脚还通过电阻R25运算放大器U1A的第七引脚连接；运算放大器U2A的第六引脚通过电阻R26接地，运算放大器U2A的第六引脚还通过电阻R27与运算放大器U2A的第七引脚连接；运算放大器U2A的第八引脚与+12V电源端连接，且通过电容C5接地；运算放大器U2A的第四引脚接地；运算放大器U2A的第七引脚与第四放大模块连接。

以上电路，若第一比较放大模块和第二比较放大模块中输出的采样电压值相同时，即输入的电压值为两个采样电压值，输入到第三比较放大模块中，然后通过第三比较放大模块与第6引脚进行比较从而输出高电压信号。

进一步的，第四比较放大模块包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R15、电阻R19、电容C4、双二极管D3和运算放大器U2B；

运算放大器U2B的第三引脚通过电阻R9与运算放大器U2B的第七引脚连接，运算放大器U2B的第三引脚还通过电阻R11接地，运算放大器U2B的第三引脚还通过电阻R12与双二极管D3的第三引脚连接，双二极管D3的第二引脚接地，双二极管D3的第三引脚与运算放大器U2B的第一引脚连接；电阻R10与电阻R12并联。

运算放大器U2B的第二引脚与基准电源连接，运算放大器U2B的第二引脚通过电阻R19接地；运算放大器U2B的第二引脚还与电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端与电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端与+12V电源端连接，且通过电容C4接地。

以上电路，在第三比较放大模块输入相同时，输出高电压信号给第四比较放大模块与基准电压进行比较，若电压值高于基准电压值时输出高电压信号，从而能在进行第二次放大的同时也能对采样电压进行进一步比较，从而确保电压比较的准确性。

进一步的，基准电源的电压值为4V。

以上电路，能使得反相输入端的电压值小于同相输入端的电压，同时确保采样电压之间的差值不小于4V。

附图说明

图1为本实用新型的电路图。

图2为本实用新型中信号检测放大电路的放大图。

图3为本实用新型中检测驱动电路的放大图。

图4为本实用新型与开关电路和报警电路的连接框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细说明。

如图1-4所示；一种电力灭弧用检测电路，用于与报警电路以及开关电路相连。电力灭弧用检测电路包括信号检测放大电路和检测驱动电路；信号检测放大电路包括第一比较放大模块、第二比较放大模块、第三比较放大模块和第四比较放大模块。

第一比较放大模块的输入端和第二比较放大模块的输入端都与正半轴采样点、负半轴采样点连接；第一比较放大模块的输出端和第二比较放大模块的输出端与第三比较放大模块的输入端连接，第三比较放大模块的输入端接地；第三比较放大模块用于比较第一比较放大模块和第二比较放大模块输出电压值是否相同，并在相同时输出高电压信号，第三比较放大模块的输出端与第四比较放大模块的输入端连接，第四比较放大模块的输入端还与基准电源连接；第四比较放大模块的输出端与检测驱动电路连接。在本实施例中，基准电源的电压值为4V。

第一比较放大模块包括电阻R16、电阻R18、电阻R28、电容C3和运算放大器U1A；运算放大器U1A的第六引脚通过电阻R16与正半轴采样点连接，运算放大器U1A的第六引脚还通过电阻R28与运算放大器U1A的第七引脚连接；运算放大器U1A的第五引脚通过电阻R18与负半轴采样点连接，运算放大器U1A的第四引脚接地，运算放大器U1A的第八引脚与+12V电源端连接且通过电容C3接地，运算放大器U1A的第七引脚与第二比较放大模块连接。通过运算放大器接入正半轴采样点和负半轴采样点，对输入的采样点电压进行比较，将负半轴采样电压和正半轴采样电压值进行比较得到采样电压值。

第二比较放大模块包括电阻R20、电阻R21、电阻R22和运算放大器U1B；运算放大器U1B的第三引脚通过电阻R20与正半轴采样点连接，运算放大器U1B的第三引脚还通过电阻R21与运算放大器U1B的第一引脚连接，运算放大器U1B的第二引脚通过电阻R22与负半轴采样点连接，运算放大器U1B的第一引脚与第二比较放大模块连接。通过运算放大器接入正半轴采样点和负半轴采样点，对输入的采样点电压进行比较，将负半轴采样电压和正半轴采样电压值进行比较得到采样电压值。

第三比较放大模块包括电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电容C5和运算放大器U2A；运算放大器U2A的第五引脚通过电阻R24与运算放大器U1B的第一引脚连接；运算放大器U2A的第五引脚还通过电阻R25运算放大器U1A的第七引脚连接；运算放大器U2A的第六引脚通过电阻R26接地，运算放大器U2A的第六引脚还通过电阻R27与运算放大器U2A的第七引脚连接；运算放大器U2A的第八引脚与+12V电源端连接，且通过电容C5接地；运算放大器U2A的第四引脚接地；运算放大器U2A的第七引脚与第四比较放大模块连接。若第一比较放大模块和第二比较放大模块中输出的采样电压值相同时，即输入的电压值为两个采样电压值，输入到第三比较放大模块中，然后通过第三比较放大模块与第6引脚进行比较从而输出高电压信号。

第四比较放大模块包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R15、电阻R19、电容C4、双二极管D3和运算放大器U2B；

运算放大器U2B的第三引脚通过电阻R9与运算放大器U2B的第七引脚连接，运算放大器U2B的第三引脚还通过电阻R11接地，运算放大器U2B的第三引脚还通过电阻R12与双二极管D3的第三引脚连接，双二极管D3的第二引脚接地，双二极管D3的第三引脚与运算放大器U2B的第一引脚连接；电阻R10与电阻R12并联。

运算放大器U2B的第二引脚与基准电源连接，运算放大器U2B的第二引脚通过电阻R19接地；运算放大器U2B的第二引脚还与电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端与电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端与+12V电源端连接，且通过电容C4接地。运算放大器U2B的第一引脚与检测驱动电路连接。在第三比较放大模块输入相同时，输出高电压信号给第四比较放大模块与基准电压进行比较，若电压值高于基准电压值时输出高电压信号，从而能在进行第二次放大的同时也能对采样电压进行进一步比较，从而确保电压比较的准确性。

检测驱动电路包括电阻R13、电阻R23、双二极管D4、电阻R14、电阻R17和三极管Q5；电阻R13的一端与运算放大器U2B的第一引脚连接，电阻R13的另一端通过电阻R23接地，且与双二极管D4的第一引脚连接；电阻R13的另一端和双二极管D4外接报警电路，双二极管D4接地；双二极管D4的第三引脚与电阻R14的一端和三极管Q5的基极连接，三极管Q5的发射极接地，且与电阻R14的另一端连接，电阻R14的一端的集电极与开关电路和+12V电源端连接。

在本实施例中，运算放大器U1和运算放大器U2的型号为MC33172DR2G；双二极管D3和双二极管D4的型号为BAT54S。

以上信号检测放大电路中，将采样点采集到的电压分别输入到第一比较放大模块和第二比较放大模块进行比较以及第一次放大；然后再将第一比较放大模块的输出电压、第二比较放大模块的输出电压进行比较放大之后都输入到第三比较放大模块中进行第二次放大；第三比较放大模块再将输出电压输入到第四比较放大模块中与基准电压进行比较；通过第一放大模块和第二放大模块比较分别得出采样到的电压值，然后在第三放大模块中进行比较，若第一放大模块和第二放大模块中采样到的电压值不同时第三放大模块中将输出比较结果，然后通过第四放大模块进行放大输出，从而使得第四放大模块输出的电压值能驱动开关电路启动，准确率高。

检测驱动电路中，当采样点电压经过第一比较放大模块比较之后的电压与经过第二比较放大模块比较之后的电压相同时，然后在经过第三比较放大模块输出高电压信号然后与第四放大模块的基准电压进行比较，输出高电压信号到双二极管D4的第一引脚并输出到报警电路不进行报警操作，并使得双二极管D4中第一引脚和第三引脚导通，进而使得三极管Q5具有电压输入，三极管Q5导通，从而三极管Q5的集电极输出高电压信号给开关电路，方便开关电路在后续收到MCU检测到过零点信号时与该信号叠加驱动开关电路断开，通过一个电路既能实现报警电路以及开关电路驱动，电路结构简单且可靠。

Claims (6)

1.一种电力灭弧用检测电路，其特征在于：包括信号检测放大电路和检测驱动电路；信号检测放大电路包括第一比较放大模块、第二比较放大模块、第三比较放大模块和第四比较放大模块；

第一比较放大模块的输入端和第二比较放大模块的输入端都与正半轴采样点、负半轴采样点连接；第一比较放大模块的输出端和第二比较放大模块的输出端与第三比较放大模块的输入端连接，第三比较放大模块的输入端接地；第三比较放大模块用于比较第一比较放大模块和第二比较放大模块输出电压值是否相同，并在相同时输出高电压信号，第三比较放大模块的输出端与第四比较放大模块的输入端连接，第四比较放大模块的输入端还与基准电源连接；第四比较放大模块的输出端与检测驱动电路连接；

检测驱动电路包括电阻R13、电阻R23、双二极管D4、电阻R14、电阻R17、三极管Q5；电阻R13的一端与第四比较放大模块的输出端连接，电阻R13的另一端通过电阻R23接地，且与双二极管D4的第一引脚连接；电阻R13的另一端和双二极管D4的第一引脚外接报警电路，双二极管D4的第二引脚接地；双二极管D4的第三引脚与电阻R14的一端和三极管Q5的基极连接，三极管Q5的发射极接地，且与电阻R14的另一端连接，电阻R14的一端的集电极与开关电路和+12V电源端连接。

2.根据权利要求1所述的一种电力灭弧用检测电路，其特征在于：第一比较放大模块包括电阻R16、电阻R18、电阻R28、电容C3和运算放大器U1A；运算放大器U1A的第六引脚通过电阻R16与正半轴采样点连接，运算放大器U1A的第六引脚还通过电阻R28与运算放大器U1A的第七引脚连接；运算放大器U1A的第五引脚通过电阻R18与负半轴采样点连接，运算放大器U1A的第四引脚接地，运算放大器U1A的第八引脚与+12V电源端连接且通过电容C3接地，运算放大器U1A的第七引脚与第二比较放大模块连接。

3.根据权利要求2所述的一种电力灭弧用检测电路，其特征在于：第二比较放大模块包括电阻R20、电阻R21、电阻R22和运算放大器U1B；运算放大器U1B的第三引脚通过电阻R20与正半轴采样点连接，运算放大器U1B的第三引脚还通过电阻R21与运算放大器U1B的第一引脚连接，运算放大器U1B的第二引脚通过电阻R22与负半轴采样点连接，运算放大器U1B的第一引脚与第二比较放大模块连接。

4.根据权利要求3所述的一种电力灭弧用检测电路，其特征在于：第三比较放大模块包括电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电容C5和运算放大器U2A；运算放大器U2A的第五引脚通过电阻R24与运算放大器U1B的第一引脚连接，运算放大器U2A的第五引脚还通过电阻R25运算放大器U1A的第七引脚连接；运算放大器U2A的第六引脚通过电阻R26接地，运算放大器U2A的第六引脚还通过电阻R27与运算放大器U2A的第七引脚连接；运算放大器U2A的第八引脚与+12V电源端连接，且通过电容C5接地；运算放大器U2A的第四引脚接地；运算放大器U2A的第七引脚与第四比较放大模块连接。

5.根据权利要求4所述的一种电力灭弧用检测电路，其特征在于：第四比较放大模块包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R15、电阻R19、电容C4、双二极管D3和运算放大器U2B；

运算放大器U2B的第三引脚通过电阻R9与运算放大器U2B的第七引脚连接，运算放大器U2B的第三引脚还通过电阻R11接地，运算放大器U2B的第三引脚还通过电阻R12与双二极管D3的第三引脚连接，双二极管D3的第二引脚接地，双二极管D3的第三引脚与运算放大器U2B的第一引脚连接；电阻R10与电阻R12并联；

运算放大器U2B的第二引脚与基准电源连接，运算放大器U2B的第二引脚通过电阻R19接地；运算放大器U2B的第二引脚还与电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端与电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端与+12V电源端连接，且通过电容C4接地。

6.根据权利要求1所述的一种电力灭弧用检测电路，其特征在于：基准电源的电压值为4V。