CN219997175U - 一种交流电压过零检测的电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种交流电压过零检测的电路，包括：限流模块、稳压模块、放大模块、调节模块和隔离模块，所述放大模块包括三极管Q1，限流模块包括电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5，稳压模块包括电容C1、二极管D1和稳压管D2，二极管D1的正极连接在交流电的零线N上，所述调节模块包括电阻R6和二极管D3，所述隔离模块包括光耦O1、上拉电阻R1、VDD3V3、零点检测输出信号ZC和电容C2，所述光耦O1的发光管一输入端（引脚1）与电容C1的正极连接。通过上述方式，本实用新型所述的交流电压过零检测的电路，通过采用三极管放大电流和电容供电的方法来提高过零点检测精度，简化电路结构的同时，降低了电路的功耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子电路领域，特别是涉及一种交流电压过零检测的电路。
背景技术
交流电压过零检测电路是用于检测二端口交变电压过零点位置的电路，在二端口电压从正电压变为0或者从负电压变为0的时刻，输出相应的电平或者脉冲，通过电平和脉冲的上升沿或者下降沿可表征交变电压过零点的位置和时刻。
现有的交流电过零检测电路通常做法为，在交流电后串接电阻接在光耦的输入端，并且与光耦并联稳压二极管或反向二极管起保护作用，通过交流电的反相来控制光耦输出端的通断，检测相应输出信号的高低电平跳变沿即可判断对应的过零点。现有的这种检测电路存在过零检测点的精度不够高的问题，而且整体电路的电流偏大，导致功耗较大，使得应用场景有所受限，需要进行改进。
实用新型内容
本实用新型主要解决的技术问题是提供一种交流电压过零检测的电路，简化结构，提高过零点检测精度，降低电路的功耗。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种交流电压过零检测的电路，包括：限流模块、稳压模块、放大模块、调节模块和隔离模块，所述放大模块包括三极管Q1，所述限流模块包括电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5，所述电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5依次串联在交流电的火线A与三极管Q1的基极之间，稳压模块包括电容C1、二极管D1和稳压管D2，所述二极管D1的正极连接在交流电的零线N上，所述电容C1连接在二极管D1的负极与三极管Q1的发射极之间，所述稳压管D2连接在三极管Q1的发射极与交流电的零线N之间，所述调节模块包括电阻R6和二极管D3，且电阻R6和二极管D3并联在三极管Q1的基极与发射极之间，所述隔离模块包括光耦O1、上拉电阻R1、VDD3V3、零点检测输出信号ZC和电容C2，所述光耦O1的发光管一输入端（引脚1）与电容C1的正极连接，所述光耦O1的发光管另一输入端（引脚2）与三极管Q1的集电极相连接，所述光耦O1的接收管一输出端（引脚4）分别与上拉电阻R1一端、电容C2一端及零点检测输出信号ZC相连接，所述上拉电阻R1另一端与VDD3V3相连接，所述电容C2另一端及光耦O1的接收管另一输出端（引脚3）分别接地。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述电阻R2的电阻值为1.2ΜΩ，所述电阻R3的电阻值为1.2ΜΩ，所述电阻R4的电阻值为1.2ΜΩ，所述电阻R5的电阻值为1.1ΜΩ。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述上拉电阻R1的电阻值为10KΩ。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述电阻R6的电阻值为620KΩ。
在本实用新型一个较佳实施例中，当交流电处于负半周时，零线N的电压比火线A高，经二极管D1给电容C1充电，通过限流模块和稳压管D2，将电容C1充电的最大电压钳位在7.5V，此时三极管Q1的发射结反偏处于截止状态，光耦O1的发光管没有电流经过处于关断状态，光耦O1的接收管断开，零点检测输出信号ZC为高电平。
在本实用新型一个较佳实施例中，当交流电从负半周过零点进入正半周时，三极管Q1的基极和发射极间电压大于开启电压，发射结正偏，此时电容C1开始放电，三极管Q1集电极反偏进入到放大状态，光耦O1的发光管被放大电流点亮，光耦O1的接收管被导通，零点检测输出信号ZC跳变为低电平。
在本实用新型一个较佳实施例中，当电容C1放电结束，三极管Q1的集电极电压为0，三极管Q1截止，光耦O1的发光管关断，光耦O1的接收管截止，零点检测输出信号ZC又由低电平跳变为高电平，后续次级电路通过检测输出信号ZC是否有低脉冲即可识别是否达到交流电由负半周到正半周的过零点。
本实用新型的有益效果是：本实用新型指出的一种交流电压过零检测的电路，通过采用三极管放大电流和电容供电的方法来提高过零点检测精度，简化电路结构的同时，降低了电路的功耗。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本实用新型一种交流电压过零检测的电路一较佳实施例的电路原理图；
图2是过零检测脉冲信号波形图。
具体实施方式
下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1~图2，本实用新型实施例包括：
如图1所示的交流电压过零检测的电路，包括：限流模块1、稳压模块2、放大模块3、调节模块4和隔离模块5，放大模块3包括三极管Q1，限流模块1包括电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5，电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5依次串联在交流电的火线A与三极管Q1的基极之间，在本实施例中，电阻R2的电阻值为1.2ΜΩ，电阻R3的电阻值为1.2ΜΩ，电阻R4的电阻值为1.2ΜΩ，电阻R5的电阻值为1.1ΜΩ，通过限流模块限制放大模块3中三极管Q1的基极输入电流，避免输入电流过大的问题，起降压保护的作用。
稳压模块2包括电容C1、二极管D1和稳压管D2，二极管D1的正极连接在交流电的零线N上，电容C1连接在二极管D1的负极与三极管Q1的发射极之间，稳压管D2连接在三极管Q1的发射极与交流电的零线N之间，通过稳压模块2为放大模块3中三极管Q1的集电极提供电压，无需外部电源供电，减少了元器件数量，简化了结构。限流模块1有利于减小整个电路的工作电流，同时也能减小电容C1的充电容量，降低检测电路的功耗。
调节模块4包括电阻R6和二极管D3，且电阻R6和二极管D3并联在三极管Q1的基极与发射极之间，其中，电阻R6的电阻值为620KΩ，利用调节模块4中的电阻R6，可以根据需要结合限流模块1调节放大模块3中三级管Q1基极与发射极间的电压，从而提高过零检测的精准度。在本实施例中，二极管D3在交流电负半周时导通，使三极管Q1的发射结的反偏电压保持在二极管正向导通压降（0.7V）附近，避免发射结被反向过压击穿。
放大模块3用于检测交流电压的过零跳变，并根据过零跳变切换内部三极管Q1的工作状态，由于三级管Q1基极与发射极的电压可调节，且三极管Q1的放大系数高，提升了过零检测精度。
如图1所示，隔离模块5包括光耦O1、上拉电阻R1、VDD3V3、零点检测输出信号ZC和电容C2，其中，上拉电阻R1的电阻值为10KΩ。通过隔离模块5连接放大模块3和稳压模块2，由放大模块3的工作状态和稳压模块2的电压控制其通与断，相应地控制过零检测输出信号的高低电平，通过检测输出的脉冲信号来识别交流电是否处于过零点。
在本实施例中，光耦O1的发光管一输入端（引脚1）与电容C1的正极连接，光耦O1的发光管另一输入端（引脚2）与三极管Q1的集电极相连接，光耦O1的接收管一输出端（引脚4）分别与上拉电阻R1一端、电容C2一端及零点检测输出信号ZC相连接，上拉电阻R1另一端与VDD3V3相连接，电容C2另一端及光耦O1的接收管另一输出端（引脚3）分别接地。
工作原理如下：
当交流电处于负半周时，零线N的电压比火线A高，经二极管D1给电容C1充电，由于限流模块1的电阻很大，电容C1充电过程中的电流小，通过限流模块和稳压管D2，将电容C1充电的最大电压钳位在7.5V，此时三极管Q1的发射结反偏处于截止状态，光耦O1的发光管没有电流经过处于关断状态，光耦O1的接收管断开，零点检测输出信号ZC为高电平；
当交流电从负半周过零点进入正半周时，三极管Q1的基极和发射极间电压大于开启电压，发射结正偏，此时电容C1开始放电，三极管Q1集电极反偏进入到放大状态，光耦O1的发光管被放大电流点亮，光耦O1的接收管被导通，零点检测输出信号ZC跳变为低电平；在本实施例中，二极管D1起整流作用，使得电容C1在交流电负半周充电，在交流电正半周时放电；
当电容C1放电结束，三极管Q1的集电极电压为0，三极管Q1截止，光耦O1的发光管关断，光耦O1的接收管截止，零点检测输出信号ZC又由低电平跳变为高电平，后续次级电路通过检测输出信号ZC是否有低脉冲即可识别是否达到交流电由负半周到正半周的过零点。
在本实施例中，由于三极管Q1在交流电负半周过零后会马上进入到放大状态，光耦O1的驱动电流被放大后发光管也相应被点亮，这个过程几乎是在瞬时突变发生的，所以过零检测信号ZC的跳变沿非常陡峭。由于限流模块1的电阻很大，电容C1在负半周充电时容量有限，放电几乎在三极管Q1进入放大状态后会迅速结束，如图2所示，脉冲波形在交流电压过零点几乎同步出现，延迟非常小，且波形的跳变沿呈陡峭而非渐变式，检测精度高。
通过判断是否有过零检测负脉冲输出信号来识别交流电是否处于过零点，调节模块可以根据需要调节放大模块的基极与发射极间的电压，放大模块能放大通过隔离模块的电流，使得过零检测信号的跳变沿非常陡，从而提高过零检测的精度。
综上，本实用新型指出的一种交流电压过零检测的电路，三级管Q1基极与发射极的电压可调节，且放大系数高，提高了过零检测精度，通过电容C1在负半周充电、正半周放电的方式来为三极管和光耦供电，充电的电流小，功耗低，而且无需外部电源供电，整个电路的结构也比较精简，运维成本低，适应范围广泛。
以上仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种交流电压过零检测的电路，用于交流电的电压过零检测，其特征在于，包括：限流模块、稳压模块、放大模块、调节模块和隔离模块，所述放大模块包括三极管Q1，所述限流模块包括电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5，所述电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5依次串联在交流电的火线A与三极管Q1的基极之间，稳压模块包括电容C1、二极管D1和稳压管D2，所述二极管D1的正极连接在交流电的零线N上，所述电容C1连接在二极管D1的负极与三极管Q1的发射极之间，所述稳压管D2连接在三极管Q1的发射极与交流电的零线N之间，所述调节模块包括电阻R6和二极管D3，且电阻R6和二极管D3并联在三极管Q1的基极与发射极之间，所述隔离模块包括光耦O1、上拉电阻R1、VDD3V3、零点检测输出信号ZC和电容C2，所述光耦O1的发光管一输入端与电容C1的正极连接，所述光耦O1的发光管另一输入端与三极管Q1的集电极相连接，所述光耦O1的接收管一输出端分别与上拉电阻R1一端、电容C2一端及零点检测输出信号ZC相连接，所述上拉电阻R1另一端与VDD3V3相连接，所述电容C2另一端及光耦O1的接收管另一输出端分别接地。
2.根据权利要求1所述的交流电压过零检测的电路，其特征在于，所述电阻R2的电阻值为1.2ΜΩ，所述电阻R3的电阻值为1.2ΜΩ，所述电阻R4的电阻值为1.2ΜΩ，所述电阻R5的电阻值为1.1ΜΩ。
3.根据权利要求1所述的交流电压过零检测的电路，其特征在于，所述上拉电阻R1的电阻值为10KΩ。
4.根据权利要求1所述的交流电压过零检测的电路，其特征在于，所述电阻R6的电阻值为620KΩ。
5.根据权利要求1所述的交流电压过零检测的电路，其特征在于，当交流电处于负半周时，零线N的电压比火线A高，经二极管D1给电容C1充电，通过限流模块和稳压管D2，将电容C1充电的最大电压钳位在7.5V，此时三极管Q1的发射结反偏处于截止状态，光耦O1的发光管没有电流经过处于关断状态，光耦O1的接收管断开，零点检测输出信号ZC为高电平。
6.根据权利要求5所述的交流电压过零检测的电路，其特征在于，当交流电从负半周过零点进入正半周时，三极管Q1的基极和发射极间电压大于开启电压，发射结正偏，此时电容C1开始放电，三极管Q1集电极反偏进入到放大状态，光耦O1的发光管被放大电流点亮，光耦O1的接收管被导通，零点检测输出信号ZC跳变为低电平。
7.根据权利要求6所述的交流电压过零检测的电路，其特征在于，当电容C1放电结束，三极管Q1的集电极电压为0，三极管Q1截止，光耦O1的发光管关断，光耦O1的接收管截止，零点检测输出信号ZC又由低电平跳变为高电平，后续次级电路通过检测输出信号ZC是否有低脉冲即可识别是否达到交流电由负半周到正半周的过零点。
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