CN118444010A - 一种交流电压过零检测电路 - Google Patents
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Abstract
一种交流电压过零检测电路，包括隔离输出单元、交流检测单元，所述隔离输出单元包括光电耦合器，所述光电耦合器的输入端连接交流检测单元，输出端用于连接主控芯片的信号输入接口，所述交流检测单元包括三极管、第二二极管、第一稳压二极管，所述三极管的基极连接火线连接端，且通过第五电阻连接零线连接端，所述三极管的集电极通过第七电阻连接零线连接端，所述三极管的发射极连接光电耦合器的输入端阴极引脚，所述第二二极管的阳极连接三极管的基极，阴极连接光电耦合器的输入端阳极引脚，所述第一稳压二极管的阳极连接零线连接端，阴极连接光电耦合器的输入端阳极引脚，所述第一稳压二极管两端通过第一电容相连。
Description
技术领域
本发明涉及检测电路领域，具体涉及一种交流电压过零检测电路。
背景技术
交流过零点检测用于检测追踪交流电的正半波和负半波交变过零点的位置和时刻，通过过零点检测也可以获得交变电压的相位、频率、抖动等瞬时和长期变化信息，在工业控制领域，进行同步信号输出判断，实现电机速度调节；通常也用于电力载波通信和其他电力电子设备，实现过零点通信、相位识别、逆相序判别、零火线反接、台区识别、掉电检测等。
目前，过零检测电路通常是将光耦隔离器的输入端分别连接交流电的火线和零线，光耦隔离器的输出端连接一个信号翻转电路，通过信号翻转电路中的电容充放电将光耦隔离器的输出端信号转换为高低电平的触发信号输出到主控芯片的信号端口，但是，这种通过电容累积电能充放电转化成高低电平输出的检测电路检测精度差，一致性差。
公告号为CN219997175U的专利申请，公开了一种交流电压过零检测的电路，通过在交流电与过零信号输出端设置放大电路，并通过电容充放电输出脉冲信号实现过零检测。但是这种过零检测电路，通过达林顿三极管以及多个外围电路来实现信号的放大，元器件成本较高，不利于降低成本；而且这种交流过零脉冲信号是在过零点才发出，这种仅对过零点监测的电路不利于主控芯片做出快速反应。怎样解决这个问题需要一种成本低、灵活性好的交流电压过零检测电路。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种交流电压过零检测电路，解决交流电压过零检测电路检测精度差、成本高的问题。
本发明的目的是采用下述方案实现的：一种交流电压过零检测电路，包括隔离输出单元、交流检测单元，所述隔离输出单元包括光电耦合器，所述光电耦合器的输入端连接交流检测单元，输出端用于连接主控芯片的信号输入接口，所述交流检测单元包括三极管、第二二极管、第一稳压二极管，所述三极管的基极连接火线连接端，且通过第五电阻连接零线连接端，所述三极管的集电极通过第七电阻连接零线连接端，所述三极管的发射极连接光电耦合器的输入端阴极引脚，所述第二二极管的阳极连接三极管的基极，阴极连接光电耦合器的输入端阳极引脚，所述第一稳压二极管的阳极连接零线连接端，阴极连接光电耦合器的输入端阳极引脚，所述第一稳压二极管两端通过第一电容相连。
优选地，所述三极管的基极通过第一电阻连接火线连接端。
优选地，所述三极管为PNP型三极管。
优选地，所述光电耦合器的输出端集电极引脚连接供电电源、主控芯片的信号输入接口。
进一步优选地，所述光电耦合器的输出端集电极引脚通过第四电阻连接供电电源，且通过第二电容连接公共地。
进一步优选地，所述供电电源的电压为5V。
采用上述方案，一种交流电压过零检测电路，包括隔离输出单元、交流检测单元，所述隔离输出单元包括光电耦合器，所述光电耦合器的输入端连接交流检测单元，输出端用于连接主控芯片的信号输入接口，所述交流检测单元包括三极管、第二二极管、第一稳压二极管，所述三极管的基极连接火线连接端，且通过第五电阻连接零线连接端，所述三极管的集电极通过第七电阻连接零线连接端，所述三极管的发射极连接光电耦合器的输入端阴极引脚，所述第二二极管的阳极连接三极管的基极，阴极连接光电耦合器的输入端阳极引脚，所述第一稳压二极管的阳极连接零线连接端，阴极连接光电耦合器的输入端阳极引脚，所述第一稳压二极管两端通过第一电容相连。利用隔离输出单元将交流电的高压与控制模块的低压隔离开，安全性好，抗干扰能力强；利用二极管将电路限制在正半周期工作，较少电路功耗；利用三极管通断以及过第一稳压二极管性能控制第一电容的充放电完成脉冲信号的输出，电路的输出一致性较好，检测精度高，同时，在过零点前发出脉冲信号，便于控制模块做出反应；通过调整第一电容、第一稳压二极管能够改变输出脉冲宽度，电路灵活性好。
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明的电路结构示意图；
图2为本发明的交流电压过零检测波形示意图。
具体实施方式
参见图1至图2，一种交流电压过零检测电路，包括隔离输出单元、交流检测单元。所述隔离输出单元包括光电耦合器U1，所述光电耦合器U1的输入端连接交流检测单元，输出端用于连接主控芯片的信号输入接口ZC。所述光电耦合器U1的输出端集电极引脚连接供电电源5V、主控芯片的信号输入接口ZC。所述光电耦合器U1的输出端集电极引脚通过第四电阻R4连接供电电源5V，且通过第二电容C2连接公共地。所述供电电源5V的电压为5V。
所述交流检测单元包括三极管Q1、第二二极管D2、第一稳压二极管D1。所述三极管Q1的基极通过第一电阻R1连接火线连接端L用于连接交流电火线，且通过第五电阻R5连接零线连接端N用于连接交流电零线。所述第一电阻R1与第五电阻R5将交流电火线电压进行分压，使三极管Q1的基极形成采样点，控制三极管Q1导通或截止，进而实现交流检测单元中第一电容C1的充放电，另外，为第一电阻R1也为限流电阻，保护三极管Q1不被高电压击穿，提高电路安全性。所述三极管Q1的集电极通过第七电阻R7连接零线连接端N，所述三极管Q1的发射极连接光电耦合器U1的输入端阴极引脚，所述第二二极管D2的阳极连接三极管Q1的基极，阴极连接光电耦合器U1的输入端阳极引脚，通过第二二极管D2保证交流电处于负半周期时过零检测电路不工作，节省电能，较少电路损耗，所述第一稳压二极管D1的阳极连接零线连接端N，阴极连接光电耦合器U1的输入端阳极引脚，所述第一稳压二极管D1两端通过第一电容C1相连，所述第一电容C1为储能电容。所述交流检测单元监测交流电的火线、零线的工作状态，通过一普通三极管就能控制第一电容C1充放电将过零检测信号输出给隔离输出单元，实现过零脉冲检测。
通过隔离输出单元将过零检测单元的过零检测信号输出给主控芯片，便于主控芯片做出判断；同时，隔离输出单元将高低压侧隔离开，提高电路的抗干扰能力。
所述三极管Q1为PNP型三极管。
本实施例中，第一电阻R1的阻值为2000k，第四电阻R4的电阻值为25k，第五电阻R5的电阻值为100k，第七电阻R7的电阻值为800Ω，第一电容C1的电容量为80nf，第二电容C2的电容量为1nf，第一稳压二极管D1的型号为7V5，第二二极管D2的型号为1N4007，三极管Q1的型号均为2N3906，光电耦合器U1的型号采用PC817。
工作原理：当交流电处于负半周期时，因第二二极管D2使交流电压过零检测电路不工作，第一电容C1不能充电，避免电路增加功耗；当交流电处于正半周期时，交流电的火线电压高于零线，第二二极管D2导通，三极管Q1截止，交流电火线的电流对第一电容C1充电储能，并且第一稳压二极管D1将第一电容C1的电压钳位在7.5V。第一电容C1充电时，充电截止电压由第一稳压二极管D1决定，由于第一电容C1与第一稳压二极管D1并联，第一稳压二极管D1将第一电容C1充电量嵌在第一稳压二极管D1的截止电压，防止电压过高对第一电容C1造成损坏；通过调整第一稳压二极管D1参数可以改变第一电容C1电容量，而变第一电容C1电容量决定输出脉冲的宽度，电路灵活性较高。
当交流电由正半周期的高电压下降时，火线的电压降至第一电容C1的电压时（即下降至第一稳压二极管D1的截止电压），三极管Q1的集电极电压低于发射极电压，三极管Q1导通，第一电容C1放电，第一电容C1放出的电流通过光电耦合器U1的输入端经三极管Q1、第七电阻R7到达第一电容C1完成放电。其中，第七电阻R7决定第一电容C1放电速度，通过调整第七电阻R7的电阻值，改变第一电容C1放电速度，从而微调脉冲宽度。由于第一电容C1与第一稳压二极管D1并联，第一稳压二极管D1不仅决定第一电容C1的最大充电量也决定了第一电容C1的放电点（过零检测的超前提醒转折点），通过调整第一稳压二极管D1参数，可改变过零检测电路输出脉冲的预警电压。如图2所示，为本发明的交流过零检测波形示意图，可以明显看出该电路的脉冲信号在交流电正弦信号过零点之前发出，能够为控制单元提前预警，便于后续控制。
本发明提供一种交流电压过零检测电路，通过三极管控制储能电容充放电实现过零检测的脉冲输出，电路结构简单，成本低，且电路一致性好，精度较高；通过稳压二极管以及三极管实现过零脉冲超前预警，便于控制模块的主控单元能够提前做出判断；通过隔离输出单元将高低压侧隔离开，电路的抗干扰能力强。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神的前提下，对本发明进行的改动均落入本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种交流电压过零检测电路，包括隔离输出单元、交流检测单元，其特征在于：所述隔离输出单元包括光电耦合器（U1），所述光电耦合器（U1）的输入端连接交流检测单元，输出端用于连接主控芯片的信号输入接口（ZC），所述交流检测单元包括三极管（Q1）、第二二极管（D2）、第一稳压二极管（D1），所述三极管（Q1）的基极连接火线连接端（L），且通过第五电阻（R5）连接零线连接端（N），所述三极管（Q1）的集电极通过第七电阻（R7）连接零线连接端（N），所述三极管（Q1）的发射极连接光电耦合器（U1）的输入端阴极引脚，所述第二二极管（D2）的阳极连接三极管（Q1）的基极，阴极连接光电耦合器（U1）的输入端阳极引脚，所述第一稳压二极管（D1）的阳极连接零线连接端（N），阴极连接光电耦合器（U1）的输入端阳极引脚，所述第一稳压二极管（D1）两端通过第一电容（C1）相连。
2.根据权利要求1所述的交流电压过零检测电路，其特征在于：所述三极管（Q1）的基极通过第一电阻（R1）连接火线连接端（L）。
3.根据权利要求1所述的交流电压过零检测电路，其特征在于：所述三极管（Q1）为PNP型三极管。
4.根据权利要求1所述的交流电压过零检测电路，其特征在于：所述光电耦合器（U1）的输出端集电极引脚连接供电电源（5V）、主控芯片的信号输入接口（ZC）。
5.根据权利要求4所述的交流电压过零检测电路，其特征在于：所述光电耦合器（U1）的输出端集电极引脚通过第四电阻（R4）连接供电电源（5V），且通过第二电容（C2）连接公共地。
6.根据权利要求4所述的交流电压过零检测电路，其特征在于：所述供电电源（5V）的电压为5V。
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