一種交流檢測電路及交流檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及電子領域，提供了一種交流檢測電路及交流檢測裝置，該電路包括：第一整流電路、第一降壓電路、第一分壓濾波電路、電壓限幅電路、第二整流電路、第二降壓電路、第二分壓濾波電路以及開關電路。本實用新型通過簡單、常用的分立器件搭建一交流電檢測電路，能夠對交流信號同時實現電壓大小、電壓頻率及過零點的檢測和判斷，該電路參數易確定，結構簡單可靠、易實現，并且成本低，大大縮短了系統開發時間及成本。
【專利說明】一種交流檢測電路及交流檢測裝置

【技術領域】
[0001 ] 本實用新型屬于電子領域，尤其涉及一種交流檢測電路及交流檢測裝置。

【背景技術】
[0002]目前不間斷電源(Uninterruptible Power Supply, UPS)、跨平臺的標準格式(Encapsulated PostScript, EPS)、高頻整流器、逆變器、變頻器、太陽能發電、風能發電等領域都要對交流電信號進行檢測，以獲取電壓大小檢測、頻率和過零檢測等參數。
[0003]現有方法一是先通過變壓器降壓，再經過整流后分壓，最后由單片機對電壓信號進行采集，得到電壓檢測數據，另外再通過過零檢測電路得到過零檢測數據，然而由于該方法需要采用電壓檢測和過零檢測兩個電路實現，分別進行電路設計的成本較高；
[0004]現有方法二是通過集成運放電路同時實現電壓檢測和過零檢測，但是集成運放電路的設計難度較大，制作成本高。
實用新型內容
[0005]本實用新型實施例的目的在于提供一種交流檢測電路，旨在解決目前同時實現電壓大小、頻率檢測和過零檢測設計的成本較高，設計難度較大的問題。
[0006]本實用新型實施例是這樣實現的，一種交流檢測電路，所述交流檢測電路的交流輸入端接收交流電信號，所述交流檢測電路的第一輸出端輸出包含電壓大小信息的第一檢測信號，所述交流檢測電路的第二輸出端輸出包含電壓頻率及過零參數信息的第二檢測信號，所述交流檢測電路包括:
[0007]第一整流電路，所述第一整流電路的第一輸入端為所述交流檢測電路的第一輸入端，所述第一整流電路的第二輸入端為所述交流檢測電路的第二輸入端；
[0008]第一降壓電路，所述第一降壓電路的輸入端與所述第一整流電路的輸出端連接；
[0009]第一分壓濾波電路，所述第一分壓濾波電路的輸入端與所述第一降壓電路的輸出端連接；
[0010]電壓限幅電路，所述電壓限幅電路的輸入端與所述第一降壓電路的輸出端連接，所述電壓限幅電路的偏置端接收偏置電壓信號，所述電壓限幅電路的輸出端為所述交流檢測電路的第一輸出端；
[0011]第二整流電路，所述第二整流電路的輸入端為所述交流檢測電路的第二輸入端；
[0012]第二降壓電路，所述第二降壓電路的輸入端與所述第二整流電路的輸出端連接；
[0013]第二分壓濾波電路，所述第二分壓濾波電路的輸入端與所述第二降壓電路的輸出端連接；
[0014]開關電路，所述開關電路的控制端與所述第二降壓電路的輸出端連接，所述開關電路的輸入端接收偏置電壓信號，所述開關電路的輸出端為所述交流檢測電路的第二輸出端。
[0015]進一步地，所述第一整流電路為全波整流電路或整流橋。
[0016]更近一步地，所述第一降壓電路包括:
[0017]電阻R1、電阻R2、電阻R3 ;
[0018]所述電阻Rl的一端為所述第一降壓電路的輸入端，所述電阻Rl的另一端與所述電阻R2的一端連接，所述電阻R2的另一端與所述電阻R3的一端連接，所述電阻R3的另一端為所述第一降壓電路的輸出端。
[0019]更近一步地，所述第一分壓濾波電路包括:
[0020]電阻R4、電容Cl;
[0021]所述電阻R4與所述電容Cl并聯，并聯后的一公共端為所述第一分壓濾波電路的輸入端，并聯后的另一公共端接地。
[0022]更近一步地，所述電壓限幅電路包括:
[0023]二極管 D5、二極管 D6 ；
[0024]所述二極管D5的陰極為所述電壓限幅電路的偏置端，所述二極管D5的陽極同時為所述電壓限幅電路的輸入端和輸出端與所述二極管D6的陰極連接，所述二極管D6的陽極接地。
[0025]更近一步地，所述第二整流電路為半波整流電路，包括二極管D7 ；
[0026]所述二極管D7的陽極為所述第二整流電路的輸入端，所述二極管D7的陰極為所述第二整流電路的輸出端。
[0027]更近一步地，所述第二降壓電路包括；
[0028]電阻R5、電阻R6、電阻R7 ；
[0029]所述電阻R5的一端為所述第二降壓電路的輸入端，所述電阻R5的另一端與所述電阻R6的一端連接，所述電阻R6的另一端與所述電阻R7的一端連接，所述電阻R7的另一端為所述第二降壓電路的輸出端。
[0030]更近一步地，所述第二分壓濾波電路包括:
[0031]電阻R8、電容C2;
[0032]所述電阻R8的一端為所述第二分壓濾波電路的輸入端與所述電容C2的一端連接，所述電阻R8的另一端與所述電容C2的另一端同時接地。
[0033]更近一步地，所述開關電路包括:
[0034]電阻R9、第一開關管和電容C3 ；
[0035]所述電阻R9的一端為所述開關電路的輸入端，所述電阻R9的另一端為所述開關電路的輸出端同時與所述第一開關管的輸入端和所述電容C3的一端連接,所述第一開關管的控制端為所述開關電路的控制端，所述第一開關管的輸出端和所述電容C3的另一端同時接地。
[0036]本實用新型實施例的另一目的在于提供一種采用上述交流檢測電路的交流檢測
>J-U ρ?α裝直。
[0037]本實用新型實施例通過簡單、常用的分立器件搭建一交流電檢測電路，能夠對交流信號同時實現電壓大小、電壓頻率及過零點的檢測和判斷，該電路參數易確定，結構簡單可靠、易實現，并且成本低，大大縮短了系統開發時間及成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1為本實用新型實施例提供的交流檢測電路的結構圖；
[0039]圖2為本實用新型實施例提供的交流檢測電路的示例電路結構圖。

【具體實施方式】
[0040]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0041]本實用新型實施例通過簡單的分立器件實現同時檢測交流信號的電壓大小、電壓頻率及過零點參數，結構簡單可靠、成本低。
[0042]以下結合具體實施例對本實用新型的實現進行詳細描述:
[0043]圖1示出了本實用新型實施例提供的交流檢測電路的結構，為了便于說明，僅示出了與本實用新型相關的部分。
[0044]作為本實用新型一實施例，該交流檢測電路可應用于任何UPS、EPS、高頻整流器、逆變器、變頻器、太陽能發電、風能發電等的交流檢測中。
[0045]該交流檢測電路的交流輸入端接收交流電信號，交流檢測電路的第一輸出端Outl輸出包含電壓大小信息的第一檢測信號，交流檢測電路的第二輸出端0ut2輸出包含電壓頻率及過零參數信息的第二檢測信號，該交流檢測電路包括:
[0046]第一整流電路11，第一整流電路11的第一輸入端為交流檢測電路的第一輸入端Inl，第一整流電路11的第二輸入端為交流檢測電路的第二輸入端In2 ；
[0047]第一降壓電路12，第一降壓電路12的輸入端與第一整流電路11的輸出端連接；
[0048]第一分壓濾波電路13,第一分壓濾波電路13的輸入端與第一降壓電路12的輸出端連接；
[0049]電壓限幅電路14，電壓限幅電路14的輸入端與第一降壓電路12的輸出端連接，電壓限幅電路14的偏置端接收偏置電壓信號，電壓限幅電路14的輸出端為交流檢測電路的第一輸出端Outl ；
[0050]第二整流電路15，第二整流電路15的輸入端為交流檢測電路的第二輸入端In2 ；
[0051]第二降壓電路16，第二降壓電路16的輸入端與第二整流電路15的輸出端連接；
[0052]第二分壓濾波電路17，第二分壓濾波電路17的輸入端與第二降壓電路16的輸出端連接；
[0053]開關電路18，開關電路18的控制端與第二降壓電路16的輸出端連接，開關電路18的輸入端接收偏置電壓信號，開關電路18的輸出端為交流檢測電路的第二輸出端。
[0054]在本發明實施例中，50Hz的市電(交流信號)經第一整流電路11全橋整流后，變為頻率為10Hz的脈動信號，經第一降壓電路12及分第一分壓濾波電路13降壓分壓后，轉變為與市電電壓成比例關系、幅值小于偏置電壓(如5V)的脈動信號，輸入給單片機等微處理器進行A/D轉換及計算，并且電壓限幅電路14將采樣電壓鉗位在O?5V的范圍。
[0055]在本發明實施例中，當市電(交流信號)負半周時，第二整流電路15反偏截止，當市電(交流信號)正半周時，第二整流電路15導通，經第二降壓電路16及第二分壓濾波電路17降壓分壓后，當控制電壓Vl達到開關電路18的導通壓降時，開關電路18導通，輸出低電平的檢測信號，當市電正半周電壓向負半周電壓轉換，過零點時，第二整流電路15截止，開關電路18截止，輸出高電平的檢測信號，并且每一個市電周期轉換一次，從而實現了市電過零點的檢測以及市電頻率的偵測。
[0056]本實用新型實施例通過簡單、常用的分立器件搭建一交流電檢測電路，能夠對交流信號同時實現電壓大小、電壓頻率及過零點的檢測和判斷，該電路參數易確定，結構簡單可靠、易實現，并且成本低，大大縮短了系統開發時間及成本。
[0057]圖2示出了本實用新型實施例提供的交流檢測電路的示例電路結構，為了便于說明，僅示出了與本實用新型相關的部分。
[0058]作為本實用新型一實施例，第一整流電路11可以采用由四個二極管D1-D4組成的全波整流電路或整流橋實現。
[0059]第二整流電路15可以采用由半波整流電路實現，包括二極管D7，二極管D7的陽極為第二整流電路15的輸入端，二極管D7的陰極為第二整流電路15的輸出端。
[0060]作為本實用新型一實施例，第一降壓電路12包括:
[0061]電阻R1、電阻R2、電阻R3 ;
[0062]電阻Rl的一端為第一降壓電路12的輸入端，電阻Rl的另一端與電阻R2的一端連接，電阻R2的另一端與電阻R3的一端連接，電阻R3的另一端為第一降壓電路12的輸出端。
[0063]第一分壓濾波電路13包括:
[0064]電阻R4、電容Cl;
[0065]電阻R4與電容Cl并聯,并聯后的一公共端為第一分壓濾波電路13的輸入端，并聯后的另一公共端接地。
[0066]第二降壓電路16包括:
[0067]電阻R5、電阻R6、電阻R7 ；
[0068]電阻R5的一端為第二降壓電路16的輸入端，電阻R5的另一端與電阻R6的一端連接，電阻R6的另一端與電阻R7的一端連接，電阻R7的另一端為第二降壓電路16的輸出端。
[0069]第二分壓濾波電路17包括:
[0070]電阻R8、電容C2;
[0071]電阻R8的一端為第二分壓濾波電路17的輸入端與電容C2的一端連接，電阻R8的另一端與電容C2的另一端同時接地。
[0072]在本發明實施例中，第一降壓電路12、第一分壓濾波電路13、第二降壓電路16以及第二分壓濾波電路17中的電阻或電容可以采用直插器件，也可以采用貼片器件。
[0073]作為本實用新型一實施例，電壓限幅電路14包括:
[0074]二極管 D5、二極管 D6 ；
[0075]二極管D5的陰極為電壓限幅電路14的偏置端，二極管D5的陽極同時為電壓限幅電路14的輸入端和輸出端與二極管D6的陰極連接，二極管D6的陽極接地。
[0076]開關電路18包括:
[0077]電阻R9、第一開關管Ql和電容C3 ;
[0078]電阻R9的一端為開關電路18的輸入端，電阻R9的另一端為開關電路18的輸出端同時與第一開關管Ql的輸入端和電容C3的一端連接,第一開關管Ql的控制端為開關電路18的控制端，第一開關管Ql的輸出端和電容C3的另一端同時接地。
[0079]作為本發明一優選實施例，第一開關管Ql可以采用NPN型三極管或場效應管實現，該NPN型三極管的集電極為第一開關管Ql的輸入端，NPN型三極管的基極為第一開關管Ql的控制端，NPN型三極管的發射極為第一開關管Ql的輸出端。
[0080]以下對于電壓大小、電壓頻率的檢測以及過零點檢測的實現原理進行說明:
[0081]電壓大小偵測:
[0082]50Hz的市電經二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4組成的全橋整流后，變為頻率為10Hz的脈動信號，經電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4分壓降壓后，轉變為與市電電壓成比例關系、幅值小于5V的脈動信號，輸入給CPU進行A/D轉換及計算，二極管D5、二極管D6的作用是將采樣電壓(第一檢測信號)鉗位在O?5V的范圍。
[0083]頻率及過零點偵測:
[0084]市電正半周時，二極管D7導通，經電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8分壓后，當Vl節點電壓達到第一開關管Ql的導通壓降時，第一開關管Ql導通，開關電路18的輸出端0UT2輸出低電平信號，當市電從正半周電壓向負半周電壓轉換，過零點時，二極管D7截止，第一開關管Ql截止，開關電路18的輸出端0UT2輸出高電平信號,市電負半周時,二極管D7反偏截止，每一個市電周期，轉換一次，這樣就實現了市電過零點及頻率的偵測。
[0085]在本發明實施例中，由第二降壓電路16和第二分壓濾波電路17確定的控制電壓Vl控制第一開關管Ql的通斷，并且偏置電壓可以根據實際需要設置為5V或3.3V。
[0086]第一檢測信號用于采樣交流電壓瞬時大小，第二檢測信號用于判斷交流電的過零點及周期，將檢測到的第一檢測信號和第二檢測信號送到單片機或數字信號處理器(digital signal processor, DSP)等微處理器進行計算處理以達到智能識別控制目的。
[0087]本實用新型實施例的另一目的在于提供一種采用上述交流檢測電路的交流檢測
>J-U ρ?α裝直。
[0088]本實用新型實施例通過簡單、常用的分立器件搭建一交流電檢測電路，能夠對交流信號同時實現電壓大小、電壓頻率及過零點的檢測和判斷，該電路參數易確定，結構簡單可靠、易實現，并且成本低，大大縮短了系統開發時間及成本。
[0089]以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種交流檢測電路，其特征在于，所述交流檢測電路的交流輸入端接收交流電信號，所述交流檢測電路的第一輸出端輸出包含電壓大小信息的第一檢測信號，所述交流檢測電路的第二輸出端輸出包含電壓頻率及過零參數信息的第二檢測信號，所述交流檢測電路包括: 第一整流電路，所述第一整流電路的第一輸入端為所述交流檢測電路的第一輸入端，所述第一整流電路的第二輸入端為所述交流檢測電路的第二輸入端； 第一降壓電路，所述第一降壓電路的輸入端與所述第一整流電路的輸出端連接； 第一分壓濾波電路，所述第一分壓濾波電路的輸入端與所述第一降壓電路的輸出端連接; 電壓限幅電路，所述電壓限幅電路的輸入端與所述第一降壓電路的輸出端連接，所述電壓限幅電路的偏置端接收偏置電壓信號，所述電壓限幅電路的輸出端為所述交流檢測電路的第一輸出端； 第二整流電路，所述第二整流電路的輸入端為所述交流檢測電路的第二輸入端； 第二降壓電路，所述第二降壓電路的輸入端與所述第二整流電路的輸出端連接； 第二分壓濾波電路，所述第二分壓濾波電路的輸入端與所述第二降壓電路的輸出端連接; 開關電路，所述開關電路的控制端與所述第二降壓電路的輸出端連接，所述開關電路的輸入端接收偏置電壓信號，所述開關電路的輸出端為所述交流檢測電路的第二輸出端。
2.如權利要求1所述的交流檢測電路，其特征在于，所述第一整流電路為全波整流電路或整流橋。
3.如權利要求1所述的交流檢測電路，其特征在于，所述第一降壓電路包括: 電阻R1、電阻R2、電阻R3 ； 所述電阻Rl的一端為所述第一降壓電路的輸入端，所述電阻Rl的另一端與所述電阻R2的一端連接，所述電阻R2的另一端與所述電阻R3的一端連接，所述電阻R3的另一端為所述第一降壓電路的輸出端。
4.如權利要求1所述的交流檢測電路，其特征在于，所述第一分壓濾波電路包括: 電阻R4、電容Cl ； 所述電阻R4與所述電容Cl并聯，并聯后的一公共端為所述第一分壓濾波電路的輸入端，并聯后的另一公共端接地。
5.如權利要求1所述的交流檢測電路，其特征在于，所述電壓限幅電路包括: 二極管D5、二極管D6 ； 所述二極管D5的陰極為所述電壓限幅電路的偏置端，所述二極管D5的陽極同時為所述電壓限幅電路的輸入端和輸出端與所述二極管D6的陰極連接，所述二極管D6的陽極接地。
6.如權利要求1所述的交流檢測電路，其特征在于，所述第二整流電路為半波整流電路，包括二極管D7 ； 所述二極管D7的陽極為所述第二整流電路的輸入端，所述二極管D7的陰極為所述第二整流電路的輸出端。
7.如權利要求1所述的交流檢測電路，其特征在于，所述第二降壓電路包括: 電阻R5、電阻R6、電阻R7 ； 所述電阻R5的一端為所述第二降壓電路的輸入端，所述電阻R5的另一端與所述電阻R6的一端連接，所述電阻R6的另一端與所述電阻R7的一端連接，所述電阻R7的另一端為所述第二降壓電路的輸出端。
8.如權利要求1所述的交流檢測電路，其特征在于，所述第二分壓濾波電路包括: 電阻R8、電容C2 ； 所述電阻R8的一端為所述第二分壓濾波電路的輸入端與所述電容C2的一端連接，所述電阻R8的另一端與所述電容C2的另一端同時接地。
9.如權利要求1所述的交流檢測電路，其特征在于，所述開關電路包括: 電阻R9、第一開關管和電容C3 ； 所述電阻R9的一端為所述開關電路的輸入端，所述電阻R9的另一端為所述開關電路的輸出端同時與所述第一開關管的輸入端和所述電容C3的一端連接，所述第一開關管的控制端為所述開關電路的控制端，所述第一開關管的輸出端和所述電容C3的另一端同時接地。
10.一種交流檢測裝置，其特征在于，所述交流檢測裝置包括如權利要求1至9任意所述的交流檢測電路。
【文檔編號】G01R19/04GK204116439SQ201420422277
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年7月29日 優先權日:2014年7月29日
【發明者】張衛豐 申請人:深圳信息職業技術學院