CN220933168U - 一种零火线反接检测电路、系统及不间断电源 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种零火线反接检测电路。该零火线反接检测电路通过光电耦合器的发射端正极连接火线或者零线，发射端负极连接三极管的集电极，接收端集电极连接电源端子、检测信号输出端以及第一电阻的一端，接收端发射极连接第一电阻的另一端；将三极管的发射极连接零线或者火线，并连接第一二极管的正极，基极连接第一二极管的负极以及第二电阻的一端；将第二电阻的另一端连接第一稳压二极管的正极，第一稳压二极管的负极接地。以此在可以通过检测信号输出端输出不同的电平信号，精准进行零火线反接检测，确保单相交流电的正确接入。进而保障不间断电源的正常使用，提升不间断电源的使用安全性。

Description

一种零火线反接检测电路、系统及不间断电源

技术领域

本申请实施例涉及UPS电源技术领域，尤其涉及一种零火线反接检测电路、系统及不间断电源。

背景技术

UPS即不间断电源(Uninterruptible Power Supply)，是一种含有储能装置的不间断电源。其主要用于给部分对电源稳定性要求较高的设备提供不间断的电源。单相输入、输出的不间断电源通过正确接入市电的零线和火线，将市电稳压后供应给负载使用，此时的不间断电源就是一台交流式电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断(事故停电)时，不间断电源立即将电池的直流电能通过逆变器切换转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。

但是，不间断电源接入单相交流电时，可能出现零火线反接的情况。零火线反接会导致设备损坏，存在一定的安全隐患。

实用新型内容

本申请实施例提供一种零火线反接检测电路，能够检测线路零火线连接清理，保障单相交流电的正确接入，解决不间断电源的零火线反接问题。

在第一方面，本申请实施例提供了一种零火线反接检测电路，包括光电耦合器、三极管、第一二极管、第一稳压二极管、第一电阻和第二电阻；

光电耦合器的发射端正极连接火线或者零线，发射端负极连接三极管的集电极，接收端集电极连接电源端子、检测信号输出端以及第一电阻的一端，接收端发射极连接第一电阻的另一端；

三极管的发射极连接零线或者火线，并连接第一二极管的正极，基极连接第一二极管的负极以及第二电阻的一端；

第二电阻的另一端连接第一稳压二极管的正极，第一稳压二极管的负极接地。

在第二方面，本申请实施例提供了一种零火线反接检测系统，包括零火线反接检测电路和处理器；

零火线反接检测电路为如第一方面的零火线反接检测电路；

零火线反接检测电路的电源端子和检测信号输出端连接处理器，处理器用于根据检测信号输出端的输出信号确定零火线反接检测结果。

在第三方面，本申请实施例提供了一种不间断电源，包括零火线反接检测系统，零火线反接检测系统为如第一方面的零火线反接检测系统。

本申请实施例提供的零火线反接检测电路，通过光电耦合器的发射端正极连接火线或者零线，发射端负极连接三极管的集电极，接收端集电极连接电源端子、检测信号输出端以及第一电阻的一端，接收端发射极连接第一电阻的另一端；将三极管的发射极连接零线或者火线，并连接第一二极管的正极，基极连接第一二极管的负极以及第二电阻的一端；将第二电阻的另一端连接第一稳压二极管的正极，第一稳压二极管的负极接地。以此在零火线反接检测电路正确接入零火线或者零火线反接的情况下，可以通过检测信号输出端输出不同的电平信号，精准进行零火线反接检测，确保单相交流电的正确接入。进而保障不间断电源的正常使用，避免因零火线反接导致设备损坏、出现安全隐患等情况，提升不间断电源的使用安全性。

附图说明

图1是本申请实施例中零火线正接情况下的零火线反接检测电路结构示意图；

图2是本申请实施例中零火线反接情况下的零火线反接检测电路结构示意图；

图3是本申请实施例提供的一种零火线反接检测系统的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的一种不间断电源的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本申请具体实施例作进一步的详细描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部内容。下面将结合本申请实施例中的附图，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，基于本申请中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。在本申请实施例中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

本申请实施例的零火线反接检测电路，旨在零火线反接检测电路正确接入零火线或者零火线反接的情况下，通过检测信号输出端输出不同的电平信号，精准进行零火线反接检测。

在不间断电源的应用场景中，其需要接入单相输入的市电以向负载供电或者向机内电池充电。因此，一旦市电零火线与不间断电源反接，则可能导致不间断电源乃至负载设备损坏，出现安全隐患。相关应用中，市电的正确接入基本靠使用人员人工判断，缺乏更加主动、精准的判定方式。一旦人工接错零火线，则可能出现安全隐患。基于此，提供本申请实施例的零火线反接检测电路，以解决不间断电源的零火线反接问题。

实施例：

图1给出了本申请实施例提供的一种零火线反接检测电路的结构示意图，参照图1，该零火线反接检测电路具体包括零火线反接检测电路，包括光电耦合器U1、三极管Q1、第一二极管D2、第一稳压二极管Z2、第一电阻R2和第二电阻R4；光电耦合器U1的发射端正极连接火线或者零线，发射端负极连接三极管Q1的集电极，接收端集电极连接电源端子、检测信号输出端以及第一电阻R2的一端，接收端发射极连接第一电阻R2的另一端；三极管Q1的发射极连接零线或者火线，并连接第一二极管D2的正极，基极连接第一二极管D2的负极以及第二电阻R4的一端；第二电阻R4的另一端连接第一稳压二极管Z2的正极，第一稳压二极管Z2的负极接地。

其中，电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。它由发光源和受光器两部分组成，其把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏三极管Q1等，本申请实施例采用光敏三极管Q1。光电耦合器U1对输入、输出电信号有良好的隔离作用，其一般由三部分组成，即光的发射、光的接收及信号放大。其中，输入的电信号驱动发光二极管(LED)，使之发出一定波长的光，被受光器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了“电—光—电”的转换，从而起到信号输入、输出的隔离作用。借助光耦合器输入输出间互相隔离，可以使得电信号传输具有单向性等特点。本申请实施例利用光电耦合器U1将电路中根据零火线不同接入情况而采集到的电信号传输至检测信号输出端，可以使得零火线反接检测电路具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。

三极管Q1用于控制光电耦合器U1的导通和关断，通过零火线的正、反接入，以实现三极管Q1的导通和关断，进而实现三极管Q1对光电耦合器U1的导通和关断控制。

第一二极管D2则用于保护该三极管Q1。第一稳压二极管Z2则可以避免信号干扰导致三极管Q1误导通。第一电阻R2通过并联在光电耦合器U1的输出端上，可以为检测信号输出端提供高电平的分压和限流作用。第二电阻R4通过连接三极管Q1的基级，以作为三极管Q1的驱动电阻。

基于上述零火线反接检测电路，通过零火线与电路两个接入端的正、反接入情况，即可驱动三极管Q1导通或者关断，进而控制光电耦合器U1的导通和关断，输出相应的电平信号至检测信号输出端，实现零火线的反接检测。

具体地，如图1所示，当火线L与零线N正常接入时(即火线L连接光电耦合器U1的发射端正极，零线N连接三极管Q1的发射极)，此时零线N与地线PE位置等电位，三极管Q1的基极没有电压，三极管Q1无法导通，则光电耦合器U1也就无法导通。此时电源端子通过第一电阻R2进行分压，检测信号输出端输出信号为高电平，则判定此时火线L与零线N正常接入检测电路。

反之，如图2所示，当火线L与零线N反接时(即零线N连接光电耦合器U1的发射端正极，火线L连接三极管Q1的发射极)，当市电进入负半周的情况下，此时零线N的电位大于火线L的电位，地线PE与零线N等电位。地线PE到火线L形成回路，第一稳压二极管Z2被击穿，驱动三极管Q1导通，进而光电耦合器U1就会导通。此时检测信号输出端就会被拉到地，检测信号输出端为低电平，则判定此时火线L与零线N反接。

以此，在零火线反接检测电路正确接入零火线或者零火线反接的情况下，可以通过检测信号输出端输出不同的电平信号，精准进行零火线反接检测，确保单相交流电的正确接入。进而保障不间断电源的正常使用，避免因零火线反接导致设备损坏、出现安全隐患等情况，提升不间断电源的使用安全性。

在上述零火线反接检测电路的基础上，参照图1，该零火线反接检测电路还包括第一电容Y1，第一稳压二极管Z2的负极通过第一电容Y1接地。

第一电容Y1用于减少电路的信号干扰，避免三极管Q1因为信号干扰而出现误导通的情况。此外，对于第一稳压二极管Z2，其通过串联第一电容Y1，也可以避免第一电容Y1的悬浮电压干扰三极管Q1的误导通，实现零火线反接检测电路抗干扰的双重保险。通过设置第一电容Y1和第一稳压二极管Z2，保障零火线反接检测电路精准检测零火线的正反接情况，提升电路检测精度和检测可靠性。

可选地，该零火线反接检测电路还包括第二二极管D1，第二二极管D1的正极连接火线或者零线，负极连接光电耦合器U1的发射端正极。第二二极管D1为整流二极管其通过将单相输入的交流电转变为直流电，以保障电路的单方向导电性。使得在零火线反接检测电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。进而通过光电耦合器U1传递电信号，实现零火线可靠检测。

可选地，零火线反接检测电路还包括第三电阻R3，光电耦合器U1的发射端负极通过第三电阻R3连接三极管Q1的集电极。第三电阻R3为限流电阻，其通过串联在光电耦合器U1与三极管Q1的连接支路上，可以限制所在支路电流的大小，以防电流过大烧坏所串联的元器件。同时限流电阻也能起分压作用，进一步保障零火线反接检测电路的稳定和安全检测。

可选地，零火线反接检测电路还包括第二稳压二极管Z1，稳压二极管的正极连接光电耦合器U1的接收端发射极，负极连接光电耦合器U1的接收端集电极。第二稳压二极管Z1用于保护连接在检测信号输出端的元器件(如处理器)。由于在异常情况下，信号检测输出端的信号电压可能存在较高的情况，较高的输出电压可能导致检测信号输出端连接的元器件损坏。因此，通过设置该第二稳压二极管Z1进行分压，以保障信号输出端连接的元器件的安全运行，避免电路损坏的情况，提升电路运行稳定性。

可选地，零火线反接检测电路还包括第二电容C1，第二电容C1的一端连接光电耦合器U1的接收端发射极，另一端连接光电耦合器U1的接收端集电极。通过在光电耦合器U1的输出端上并联该第二电容C1，第二电容C1为滤波电容，可以用于降低输出信号的交流脉动波纹系数，提供高效、平滑的直流信号输出，使得信号检测输出端可以输出更平滑、稳定的电平信号，以提升零火线反接检测精准度和可靠性。

可选地，零火线反接检测电路还包括第四电阻R1，光电耦合器U1的接收端集电极通过第四电阻R1连接电源端子。通过在电源端子支路上串联该第四电阻R1，同样可以为该支路输出提供高电平的分压和限流，保障该支路电流的稳定输出。

示例性地，基于上述零火线反接检测电路，在进行零火线反接检测时，则可以将市电零火线分别接入上述零火线反接检测电路的两个接入端。进而通过检测信号检测输出端输出的电平信号，即可根据该电平信号确定当前线路零火线是否出现反接的情况，进而在发生反接时，及时进行报警提示或者自动断开电路连接，以保障线路运行安全性。

在上述零火线反接检测电路的基础上，参照图3，本申请实施例还提供了一种零火线反接检测系统，包括零火线反接检测电,11和处理器12；其中，零火线反接检测电路11为如上所述的零火线反接检测电路；零火线反接检测电路11的电源端子和检测信号输出端连接处理器12，处理器12用于根据检测信号输出端的输出信号确定零火线反接检测结果。

通过将处理器12连接在检测信号输出端上，以获取检测信号输出端输出的电平信号，同时通过电源端子为处理器12供电。处理器12只需要根据接收到电平信号，确定其为高电平或低电平，在高电平时确定零火线正常接入，在低电平时确定零火线反接。以此即可根据不同的电平信号，确定当前零火线是否反接。

可选地，零火线反接检测系统还包括报警电路，处理器连接报警电路，用于根据零火线反接检测结果进行零火线反接报警。报警电路可以选择声光报警等不同报警方式，在确定电路出现反接时，通过该报警电路直观地进行报警，以及时提示用户当前线路反接情况，避免线路损坏。本申请实施例的零火线反接检测系统，具备上述零火线反接检测电路的零火线检测效果，可以通过检测信号输出端输出不同的电平信号，精准进行零火线反接检测，确保单相交流电的正确接入。进而保障不间断电源的正常使用，避免因零火线反接导致设备损坏、出现安全隐患等情况，提升不间断电源的使用安全性。

在上述零火线反接检测电路的基础上，参照图4，本申请实施例还提供了一种不间断电源，包括零火线反接检测系统10，该零火线反接检测系统10为如上所述的零火线反接检测系统。本申请实施例的不间断电源，具备上述零火线反接检测电路的零火线检测效果，可以通过检测信号输出端输出不同的电平信号，精准进行零火线反接检测，确保单相交流电的正确接入。进而保障不间断电源的正常使用，避免因零火线反接导致设备损坏、出现安全隐患等情况，提升不间断电源的使用安全性。

上述仅为本申请的较佳实施例及所运用的技术原理。本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行的各种明显变化、重新调整及替代均不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由权利要求的范围决定。

Claims (10)

1.一种零火线反接检测电路，其特征在于，包括光电耦合器、三极管、第一二极管、第一稳压二极管、第一电阻和第二电阻；

所述光电耦合器的发射端正极连接火线或者零线，发射端负极连接所述三极管的集电极，接收端集电极连接电源端子、检测信号输出端以及所述第一电阻的一端，接收端发射极连接所述第一电阻的另一端；

所述三极管的发射极连接零线或者火线，并连接所述第一二极管的正极，基极连接所述第一二极管的负极以及所述第二电阻的一端；

所述第二电阻的另一端连接所述第一稳压二极管的正极，所述第一稳压二极管的负极接地。

2.根据权利要求1所述的零火线反接检测电路，其特征在于，所述零火线反接检测电路还包括第一电容，所述第一稳压二极管的负极通过所述第一电容接地。

3.根据权利要求1所述的零火线反接检测电路，其特征在于，所述零火线反接检测电路还包括第二二极管，所述第二二极管的正极连接火线或者零线，负极连接所述光电耦合器的发射端正极。

4.根据权利要求1所述的零火线反接检测电路，其特征在于，所述零火线反接检测电路还包括第三电阻，所述光电耦合器的发射端负极通过所述第三电阻连接所述三极管的集电极。

5.根据权利要求1所述的零火线反接检测电路，其特征在于，所述零火线反接检测电路还包括第二稳压二极管，所述稳压二极管的正极连接所述光电耦合器的接收端发射极，负极连接所述光电耦合器的接收端集电极。

6.根据权利要求1所述的零火线反接检测电路，其特征在于，所述零火线反接检测电路还包括第二电容，所述第二电容的一端连接所述光电耦合器的接收端发射极，另一端连接所述光电耦合器的接收端集电极。

7.根据权利要求1所述的零火线反接检测电路，其特征在于，所述零火线反接检测电路还包括第四电阻，所述光电耦合器的接收端集电极通过所述第四电阻连接电源端子。

8.一种零火线反接检测系统，其特征在于，包括零火线反接检测电路和处理器；

所述零火线反接检测电路为如权利要求1-7任一所述的零火线反接检测电路；

所述零火线反接检测电路的电源端子和检测信号输出端连接所述处理器，所述处理器用于根据所述检测信号输出端的输出信号确定零火线反接检测结果。

9.根据权利要求8所述的零火线反接检测系统，其特征在于，所述零火线反接检测系统还包括报警电路，所述处理器连接所述报警电路，用于根据零火线反接检测结果进行零火线反接报警。

10.一种不间断电源，其特征在于，包括零火线反接检测系统，所述零火线反接检测系统为如权利要求8-9任一所述的零火线反接检测系统。