CN209215465U - 一种简易型三相电压检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种简易型三相电压检测电路，包括三个相同并一一对应接入三个相电压的运放电路，每个运放电路均包括一端接输入电压、另一端接并联的两个电阻R2、R3的电阻R1，以及负输入端接电阻R2、正输入端接电阻R3的运算放大器U；三个运算放大器的正输入端相互串联并接地。通过上述技术方案，本实用新型解决了三相电压检测电路设计需要用到多个高压电阻而导致电路设计及维护成本高的问题，其具有电路设计简单、运行可靠、易于实现、且设计和维护成本低廉的特点。

Description

一种简易型三相电压检测电路

技术领域

本实用新型涉及交流电压瞬时值的检测电路，具体涉及的是一种简易型三相电压检测电路。

背景技术

目前，在三相输入的高频开关电源中，经常需要检测输入电压的瞬时值，比如在三相功率因数校正的电路中，需要知道个相电压的瞬时值，以便让控制电路能够正确地控制各相的输入电流。在有零线接入的情况下，可以将控制信号的参考地放在零线上，将各相的电压通过电阻分压，从而得到各相电压的信号。但在三相三线无零线的结构中，由于没有零线作为参考地，参考地可能是其它任何地电位，需要将各个线电压进行相减操作才能得到相应的相电压，因而检测电路相对较为复杂。

通过电阻分压直接对交流电压进行采样，因电路简单而被广泛采用，但与高电压相连的电阻是一个要特别注意的问题，这些电阻的电流很小因而功耗不需要做特别的考虑，但跨接在电阻两端的电压通常有几百伏，因此需要使用特殊制成的高压电阻来提高电路的可靠性。高压电阻经过特殊的表面处理，能够避免高压放电等问题，但是高压电阻的价格比较昂贵，而且高压电阻的老化速度仍然比普通电阻要快许多倍。

因此，在检测电路的设计上，应当尽量避免使用高压电阻，少用甚至不用高压电阻，是提高整个电路可靠性的最大保障，而这也是本领域技术人员目前亟需解决的主要技术问题之一。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种简易型三相电压检测电路，旨在解决三相电压检测电路设计需要用到多个高压电阻而导致电路设计及维护成本高的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种简易型三相电压检测电路，包括三个相同并一一对应接入三个相电压的运放电路，每个运放电路均包括一端接输入电压、另一端接并联的两个电阻R2、R3的电阻R1，以及负输入端接电阻R2、正输入端接电阻R3的运算放大器U；三个运算放大器的正输入端相互串联并接地。

作为优选，所述运算放大器的型号为LM324、LM358、CA3140中的任意一种。

进一步地，所述运算放大器U的负输入端和输出端之间还跨接有电阻R4。

再进一步地，三个运算放大器的正输入端相互串联并经下拉电阻R5接地。

更进一步地，所述电阻R1、R2、R3阻值相同。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型通过设计三个相互串联的运放电路，并一一对应接入三相电压，从而利用等电位的原理实现了检测电路的电压信号输出，如此可以大幅减少高压电阻的数量(至少减少一半)。因此，本实用新型相比现有技术来说，其在可以实现正常的三相电压检测功能的前提下，具有电路设计简单、运行可靠、易于实现、且设计和维护成本低廉的特点。

附图说明

图1为现有常见的三相三线无零线交流输入的整流电路原理图。

图2为现有常见的三相电压检测电路原理图。

图3为本实用新型的电路原理图。

图4为本实用新型的等效电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的方式包括但不仅限于以下实施例。

实施例

本实用新型提供了一种简易的三相电压检测电路，可以最大程度减少检测电路中高压电阻的设计数量。为了说明本实用新型电路的原理和优点，本实施例首先介绍业内常见的三相整流电路以及常用的三相电压检测电路。

如图1所示，现有常用的三相三线无零线交流输入的整流电路主要由三个相电压VA、VB、VC采用星型互联的方式构成。三个相电压的零线没有接入电路，仅有三个电压点VA、VB、VC接入电路，经过二极管整流电路后在电容Co上得到一个直流电压Vo，Vo的参考地线为N，我们通常需要得到以N为参考地的三个相电压信号值VAN、VBN、VCN，这即是三相电压检测电路需要完成的工作。

图2所示的是现有常用的三相电压检测电路原理图，在这个检测电路中使用了四个运算放大器，其中UN的目的是将VA、VB、VC相互叠加得到这三个电压的中点电压值VN，运算放大器UA、UB、UC分别将三个相电压与中点电压VN相减，得到相对于参考地N的相电压值VAN、VBN、VCN。如果让R3满足匹配关系，则有如下关系：

那么，VAN与相电压之间的关系就为：

即VAN的衰减比例为R2/R1，检测信号的相位与相电压相位差180度，这个相位差在实际使用中并没有实质性影响。但这个电路中使用了6个高压电阻，这会存在一定的设计风险，需要做好6个电阻的防护工作，成本较高。

图3为本实用新型所设计的电路原理图，本实用新型采用了三个相同并一一对应接入三个相电压(VA、VB、VC)的运放电路，每个运放电路均包括一端接输入电压、另一端接并联的两个电阻R2、R3的电阻R1，负输入端接电阻R2、正输入端接电阻R3的运算放大器(三个运算放大器分别命名为UA、UB、UC，型号均为LM324、LM358、CA3140中的任意一种)，以及跨接在运算放大器的负输入端和输出端之间的电阻R4，并且电阻R1、R2、R3阻值相同。三个运算放大器UA、UB、UC的正输入端相互串联并经下拉电阻R5接地，并且三个运算放大器的输出端分别输出信号VAN、VBN和VCN。

为说明本实用新型中输出电压与输入电压之间的关系，以图4所示的等效电路来进行体现。图4中，由于R1一端与VA相连，另一端同时与R2、R3相连，因而可以将R1理解为两个电阻R12，R13的并联，且R12，R13满足：

可以看出，R12并联R13正好为R1，且：

由于运算放大器的正输入端与负输入端是等电位的，图4中A、B两点的电位也是相等的，因此A、B两点间的虚线是没有电流的，所以可以将图4中的虚线去掉，不会影响电路的工作，这样图4就回归到图2所示的检测电路，具有同样的检测原理和类似的公式。为简化起见，取R2＝R3，并且让R5满足匹配条件：

则输出电压VAN为：

即VAN的衰减比例为R4/(2R1+R2)，检测信号的相位与相电压相位差180度。

可见，与图2相比，图4仅使用了三个运算放大器、三个高压电阻即可实现与现有技术相同的三相电压检测功能。因此，本实用新型相比现有技术来说，其在电路设计上更加简单，且高压电阻数量减少了一半。本实用新型在三相交流电压瞬时值检测中具有良好的使用效益，其与现有技术相比，具有实质性的特点和进步。

上述实施例仅为本实用新型的优选实施方式之一，不应当用于限制本实用新型的保护范围，但凡在本实用新型的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本实用新型一致的，均应当包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种简易型三相电压检测电路，其特征在于，包括三个相同并一一对应接入三个相电压的运放电路，每个运放电路均包括一端接输入电压、另一端接并联的两个电阻R2、R3的电阻R1，以及负输入端接电阻R2、正输入端接电阻R3的运算放大器U；三个运算放大器的正输入端相互串联并接地。

2.根据权利要求1所述的一种简易型三相电压检测电路，其特征在于，所述运算放大器的型号为LM324、LM358、CA3140中的任意一种。

3.根据权利要求1或2所述的一种简易型三相电压检测电路，其特征在于，所述运算放大器U的负输入端和输出端之间还跨接有电阻R4。

4.根据权利要求3所述的一种简易型三相电压检测电路，其特征在于，三个运算放大器的正输入端相互串联并经下拉电阻R5接地。

5.根据权利要求4所述的一种简易型三相电压检测电路，其特征在于，所述电阻R1、R2、R3阻值相同。