CN217587404U - 一种三相电源缺相检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种三相电源缺相检测电路，该三相电源缺相检测电路包括：用于与电源每相连接的整流桥电路；与所述整流桥电路串联的限流电阻，还包括光耦，其中，所述光耦中的发光二极管与所述整流桥电路及所述限流电阻串联组成电路；还包括与所述光耦中的光敏电阻串联的上拉电阻，以及用于给所述上拉电阻供电的电源，所述光敏电阻远离所述上拉电阻的一端接地；还包括与所述上拉电阻与所述光敏电阻之间连接的检测线。在上述技术方案中，通过光耦检测三相电路中的电压下降的情况，从而获取三相电路是否缺相，仅采用一个光耦即可实现对三相电路的检测，提高了检测效果。

Description

一种三相电源缺相检测电路

技术领域

本实用新型涉及到缺相检测技术领域，尤其涉及到一种三相电源缺相检测电路。

背景技术

现有技术的背景技术：伺服驱动器输入电源既决定了伺服驱动器的性能也决定了伺服驱动器的寿命，因此对伺服驱动器输入电源的检测越发重要。同时，由于伺服驱动器输入电源处需要增加压敏电阻、安规电容等器件，狭小的空间对输入电源缺相检测电路器件的多少也有了严格的要求。现有的输入电源缺相检测电路使用的器件较多，软件判断复杂，造成硬件设计和软件设计难度加大。

现有技术的实现方案：利用两只光耦与高压二极管，通过判断缺相后的光耦导通电平，CPU配合检测状态逻辑进而判断出是否缺相。使用至少两只光耦完成缺相检测功能，成本较高、需要占用CPU两个IO资源。

实用新型内容

本实用新型提供了一种三相电源缺相检测电路，用以改善三相电源缺相检测的难度。

该三相电源缺相检测电路包括：用于与电源每相连接的整流桥电路；与所述整流桥电路串联的限流电阻，还包括光耦，其中，所述光耦中的发光二极管与所述整流桥电路及所述限流电阻串联组成电路；还包括与所述光耦中的光敏电阻串联的上拉电阻，以及用于给所述上拉电阻供电的电源，所述光敏电阻远离所述上拉电阻的一端接地；还包括与所述上拉电阻与所述光敏电阻之间连接的检测线。在上述技术方案中，通过光耦检测三相电路中的电压下降的情况，从而获取三相电路是否缺相，仅采用一个光耦即可实现对三相电路的检测，提高了检测效果。

在一个具体的可实施方案中，所述整流桥电路包括并联的三个分支电路，每个分支电路包括串联的两个二极管；所述电源的每相电路连接在对应的分支电路的两个二极管之间。实现将交流电转换成直流电。

在一个具体的可实施方案中，每相电路连接有用于控制该相电路开断的控制开关。通过控制开关可控制模拟任一相断电的情况。

在一个具体的可实施方案中，还包括串联在所述限流电阻与所述发光二极管之间的稳压二极管。通过稳压二极管控制电路中的电压在低于设定值时断开。

在一个具体的可实施方案中，还包括与所述发光二极管并联的防噪电阻，所述防噪电阻与所述限流电阻串联。通过防噪电阻将小限流电阻受到的干扰滤掉，提高检测的结果。

在一个具体的可实施方案中，所述稳压二极管的额定电压介于20～30V之间。

在一个具体的可实施方案中，所述稳压二极管位于所述防噪电阻与所述限流电阻之间。

在一个具体的可实施方案中，所述限流电阻的个数为多个，且多个限流电阻串联连接。

在一个具体的可实施方案中，还包括用于单片机，所述单片机与所述检测线连接。通过单片机根据检测线的电平的高低确定缺相的结果。

附图说明

图1为本申请实施例提供的三相电源缺相检测电路；

图2为电源三相不缺相时的电压示意图；

图3为电源缺相时的电压示意图；

图4为电源三相不缺相时整流后的电压示意图；

图5为电源缺相时整流后的电压示意图；

图6为电源三相不缺相时检查线输出的信号；

图7为电源缺相时检查线输出的信号。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。

为了方便理解本实用新型实施例提供的三相电源缺相检测电路，首先说明一下其应用场景，该三相电源缺相检测电路用于检测电源缺相的情况，目前的检测方式需要使用至少两只光耦完成缺相检测功能，成本较高、需要占用CPU两个IO资源。为此本申请实施例提供乐一中新的三相电源缺相检测电路，以降低占用的CPU的IO资源，同时降低成本。下面结合具体的附图对其进行详细的描述。

参考图1，本申请实施例提供的三相电源缺项检测电路包括整流桥电路10、限流电阻以及光耦20组成的电路，通过整流桥电路10将电源的交流电转换成直流电，并通过限流电阻将转换的直流电的电压限定在光耦20的工作电压内，并通过光耦20将三相电源转换的直流电转换成高低电平信号，通过高低电平信号来判断三相电源是否缺相。

继续参考图1，整流桥电路10用于与电源的每相连接。电源的三相分别为R相、S相、T相，对应的，整流桥电路10包括并联的三个分支电路，每个分支电路包括串联的两个二极管；电源的每相电路连接在对应的分支电路的两个二极管之间。具体的，整流桥电路10包括6只用于构成整流桥结构的二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6(D1～D6为必要器件)，R相接在D1阳极、D4阴极之间，S相接在D2阳极、D5阴极之间，T相接在D3阳极、D6阴极之间，将输入交流变成脉动直流。

每相电路连接有用于控制该相电路开断的控制开关。示例性的，R相、S相和T相经过控制开关S1～S3传送到对应的分置电路进行整流，具体通过二极管D1～D6进行整流，Vbus电压为脉动的直流，由于R相、S相和T相在同时工作时，不存在缺相电压跌落比较慢会位置较高的电位，若R相、S相和T相存在任意一根缺相，Vbus电压会存在跌落较低的工况。通过这个差异性特点作为判断缺相的依据。一并参考图2和图3，图2示例出了R相、S相和T相在工作时的电压情况。图3示例出了在R相、S相或T相缺相时对应的情况。图2和图3中的横坐标为时间，纵坐标为电压。参考图2和图3中的虚线，该虚线为参考线，在R相、S相和T相均正常工作时，R相、S相、T相的电压逐次达到最高值，因此使得整流后的电压基本上在参考线的上方，即整流后的电压处于较高的电压值。而在R相、S相或者T相缺相时，整流后的电压无法一直保持在较高的电压值，形成半波状的情况。

通过整流桥电路10整流后的直流电通过限流电阻流入到光耦20中，其中，限流电阻用于将回路中的电流限制在光耦20能正常工作的范围内。示例性的，限流电阻的个数可以为一个，也可以为多个，在为多个时，多个限流电阻串联连接。图1中示例出了三个限流电阻R1、R2、R3。在连接时，D1、D2、D3的阴极接在R1处为正极，R1、R2、R3(三只电阻可等效为1只，工程实际应用需考虑电压耐受情况，多为多只串联使用)首尾串联的作用是将回路中的电流限制在光耦20能正常工作的范围。通过调整限流电阻R1，R2，R3的大小以保证光耦20的工作电流在其规格书范围内，并且调整限流电阻R1，R2，R3的大小可以使电路适应不同输入电压级别。由于检测回路内阻较大，D1～D6可以选择小电流的普通工频整流二极管，成本较低，体积较小。

在组成电路时，光耦20中的发光二极管与整流桥电路10及限流电阻串联组成电路。整流桥电路10整流后的直流电通过限流电阻流入到发光二极管，发光二极管在有电流通过时，发出光线。光线照射到光敏电阻上时，可通过光敏电阻将发光二极管发射的光线转换成电信号，从而控制光敏电阻导通。检测电路还包括与光耦20中的光敏电阻串联的上拉电阻，以及用于给上拉电阻供电的电源VCC，光敏电阻远离上拉电阻的一端接地。上拉电阻R5的作用是给光耦20二次侧提供电流回路。在上拉电阻R5与光敏电阻之间连接的检测线TP1，该检测线用于给单片机输送信号，单片机与检测线连接，通过单片机根据检测线的电平的高低确定缺相的结果。

示例性的，在光敏电阻导通时，检测线接地，输出低电平；在光敏电阻断开时，检测线与VCC电压基本一致，输出高电平。单片机通过检测线输出的高电平和低电平即可判断电源是否缺相。在电源不缺相时，整流桥电路10整流后的直流电一致处于较高电压，从而使得发光二极管一致处于发光状态，进而使得光敏电阻一直处于导通状态，单片机长期接收低电平。当电源缺相时，整流桥电路10整流后的直流电形成半波形的情况，在电压较低时，发光二极管无法发光，此时，光敏电阻断开，检测线输出高电平。因此，单片机在检测周期内检测到高电平时，即可判断出现缺相，若检测一直是低电平，则可判定是不缺相。

其中，光耦20作为光电隔离器件传递信号至单片机监测，当然除了上述光耦20外，同样可以使用光或磁隔离器件等模拟芯片做替换，通过检测模拟量或数字量电平均归属方案。

作为一个可选的方案，还包括串联在限流电阻与发光二极管之间的稳压二极管ZD1。通过稳压二极管控制电路中的电压在低于设定值时断开。示例性的，稳压二极管可在电压跌落到二极管稳压值以下时刻，使光耦20立刻关断，利于CPU检测TP1的电平状态。示例性的，稳压二极管的额定电压介于20～30V之间，如额定电压在20V、25V、30V等任意介于20～30V的电压值。

作为一个可选的方案，还可包括与发光二极管并联的防噪电阻R4，该防噪电阻R4与限流电阻串联。应理解，在具体实现时，R4的作用是通过分得一部分电流，给光耦20额外增加一个导通约束条件，可减小由于高灵敏度的光耦20因电流噪声而导致的误开通，当R1、R2、R3或R4受到干扰时，干扰电流可通过R4流过，而不会干扰发光二极管。在于整流桥电路10连接时，稳压二极管位于防噪电阻与限流电阻之间，且R4与D4，D5，D6阳极相连。另外，

为方便理解本申请实施例提供的三相电源缺相检测电路，下面举例进行说明。

首先闭合S1、S2、S3，当输入电源R相\S相\T相全部正常接入电路时，经过D1～D6整流后电压一个周期内跌落较小，如图4所示；故光耦20持续导通，TP1电平为低电平，如图6所示；单片机CPU可以读取其逻辑状态。

闭合S1、S2、或S2、S3或S1、S3当输入电源R\S或R\T或S\T接入电路时，经过D1～D6整流后电压一个周期内跌落较大，如图5所示；故光耦20持续导通，CPU可以读取TP1点逻辑状态，如图7所示，当检测到一个周期内高电平时间超过T1值时则判定为缺相。国内民用、工业用电频率f为50Hz/60Hz，周期T1可定义为20ms，其他三相电频率情况按T1＝1/f。

作为一个示例：

确定光耦20：LTV-815S，CTR≥600％@IF＝1mA，ZD1：选取30V稳压管。

期望IF0＝0.5mA时光耦20不导通，VF＝1.2V；IF1＝1mA时输入电压在最大值则：

R1～R3的总功耗为489mW，考虑器件耐压建议使用多个电阻串联。

CTR按照最小值600％计算，IC＝600％*IF＝6mA，若VCC为5V则

为保证TP1可靠翻转至少R5选取666Ω，这里选择1KΩ。

IF0＝0.5mA，IF1＝0mA时光耦20开始线性导通，线性导通电压为0.5mA*228KΩ+30V+1.2V＝145.2V，IF0＝0.5mA，IF1＝0.5mA时光耦20临界饱和导通电压，饱和导通电压1mA*228KΩ+30+1.2V＝259.2V。

如图7所示，在Vbus信号高于145V时光耦20开始线性导通，259.2V时光耦20饱和导通，TP1为低电平。在Vbus信号低于259.2V时光耦20开始线性关断，145V时光耦20完全关断，TP1为高电平。

通过上述描述可看出，通过设置的整流桥电路10与光耦20的配合，可仅采用一个光耦20即可检测电源是否出现缺相。简化了电源缺相的电路，同时降低了占用的CPU的IO资源。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种三相电源缺相检测电路，其特征在于，包括：

用于与电源每相连接的整流桥电路；与所述整流桥电路串联的限流电阻，还包括光耦，其中，所述光耦中的发光二极管与所述整流桥电路及所述限流电阻串联组成电路；

还包括与所述光耦中的光敏电阻串联的上拉电阻，以及用于给所述上拉电阻供电的电源，所述光敏电阻远离所述上拉电阻的一端接地；还包括与所述上拉电阻与所述光敏电阻之间连接的检测线。

2.根据权利要求1所述的三相电源缺相检测电路，其特征在于，所述整流桥电路包括并联的三个分支电路，每个分支电路包括串联的两个二极管；所述电源的每相电路连接在对应的分支电路的两个二极管之间。

3.根据权利要求2所述的三相电源缺相检测电路，其特征在于，每相电路连接有用于控制该相电路开断的控制开关。

4.根据权利要求1所述的三相电源缺相检测电路，其特征在于，还包括串联在所述限流电阻与所述发光二极管之间的稳压二极管。

5.根据权利要求4所述的三相电源缺相检测电路，其特征在于，还包括与所述发光二极管并联的防噪电阻，所述防噪电阻与所述限流电阻串联。

6.根据权利要求5所述的三相电源缺相检测电路，其特征在于，所述稳压二极管的额定电压介于20～30V之间。

7.根据权利要求5所述的三相电源缺相检测电路，其特征在于，所述稳压二极管位于所述防噪电阻与所述限流电阻之间。

8.根据权利要求1～7任一项所述的三相电源缺相检测电路，其特征在于，所述限流电阻的个数为多个，且多个限流电阻串联连接。

9.根据权利要求8所述的三相电源缺相检测电路，其特征在于，还包括用于单片机，所述单片机与所述检测线连接。

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