专利名称：一种光电耦合隔离的相电压检零电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力电子技术领域的相电压检零电路，特别是涉及一种光电耦合隔离的相电压检零电路。
背景技术：
随着三相整流器技术和其它电 力电子等技术的发展，其控制技术也在不断进步。在较多的控制策略中，都需要对三相交流电源的相电压过零点进行检测，形成控制信号，但目前的检测电路都存在电路复杂，电路成本较高的问题。所以，设计一种实用性强、结构简单、成本低廉的相电压检零电路已是本领域研究人员的当务之急。

实用新型内容鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种光电耦合隔离的相电压检零电路，用于解决现有技术中电路复杂，电路成本较高的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种光电耦合隔离的相电压检零电路，与三相电中任意一相的输出端连接，所述相电压检零电路包括与三相电中的任意一相的输出端相连，对任意一相的相电压进行分压并输出分压电压的分压单元；与所述分压单元的输出端相连，对分压单元输出的分压电压与将所述分压电压再次分压得到的比较电压进行比较以输出跃变电压的比较单元；与所述比较单元的输出端相连，根据所述比较单元输出的跃变电压，控制并输出检零电压信号到检零端的控制输出单元。优选地，所述检零电压信号包括正电压信号和零电压信号。优选地，所述分压单元包括第一分压子电路；所述第一分压子电路的输入端与三相电中的任意一相的输出端相连，所述第一分压子电路的输出端与比较单元的输入端相连。优选地，所述第一分压子电路的输出端还连有第二分压子电路，所述第二分压子电路的另一端接地。优选地，所述比较单元包括与第一分压子电路的输出端相连、对分压单元输出的分压电压进行二次分压得到比较电压的比较子电路；对所述分压电压和所述比较电压进行比较并输出跃变电压的比较器；所述比较器的输入端一极与所述第一分压子电路的输出端相连，所述比较器的输入端另一极与所述比较子电路的输出端相连。优选地，所述比较子电路包括第三分压子电路；所述第三分压子电路的输入端与第一分压子电路的输出端相连。优选地，所述第三分压子电路的输出端还连有第四分压子电路，所述第四分压子电路的另一端接地。优选地，所述控制输出单元包括与比较器的输出端相连、用于控制输出零电压信号到检零端的光电耦合器；与光电耦合器相连，用于控制输出正电压信号到检零端的控制子电路。[0012]优选地，所述光电耦合器包括发光二极管和光敏三极管；所述发光二极管的阳极与外部电源相连，阴极与所述比较器的输出端相连；所述外部电源的输出电压小于或等于所述比较器输出的跃变电压的正电压。优选地,所述控制子电路包括与光电I禹合器的输出端相连的输出电阻与供电电阻，所述供电电阻的另一端与供电电源连接，所述输出电阻的另一端与检零端连接。如上所述，本实用新型的一种光电耦合隔离的相电压检零电路，具有以下有益效果I、通过设置有分压单元、比较单元和控制输出单元的电路，可以有效检测到相电压过零，适合各种需要检测相电压过零点的场合，具有重要的利用价值；2、利用电阻进行分压，利用放大器的正反向输入端电压正负不同时输出的值会在 放大器供电电压间跳动的原理，采用光电耦合器控制检零端的电压，电路结构简单；3、本实用新型的相电压检零电路还具有通用性强和成本低廉的优势。

图I显示为本实用新型的一种光电耦合隔离的相电压检零电路的电路原理图。图2显示为本实用新型的一种光电耦合隔离的相电压检零电路的使用连接示意图。元件标号说明I 相电压检零电路11 分压单元12 比较单元13 控制输出单元
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。须知，本实用新型的一种光电耦合隔离的相电压检零电路的说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。本实用新型提供一种光电耦合隔离的相电压检零电路，应用在需要对三相交流电源的相电压过零点进行检测，以形成控制信号的电路控制系统，本实施例中，详细阐述本实用新型的光电耦合隔离的相电压检零电路的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本实用新型的光电耦合隔离的相电压检零电路。请参阅图1，显示为本实用新型的一种光电耦合隔离的相电压检零电路的电路原理图。如图I所示，本实用新型提供一种光电耦合隔离的相电压检零电路，与三相电中的任意一相的输出端相连，所述相电压检零电路I包括分压单元11、比较单元12和控制输出单元13。[0029]所述分压单元11对任意一相的相电压分别进行分压并输出分压电压；所述分压单元包括第一分压子电路；所述第一分压子电路的输入端与三相电中的任意一相的输出端相连，所述第一分压子电路的输出端与比较单元的输入端相连；所述第一分压子电路将三相电的高电压分压变为较小的电压，以便于控制；所述第一分压子电路的输出端还连接有第二分压子电路，所述第二分压子电路的另一端接地。在本实施例中，所述第一分压子电路包括依次串联的电阻Rl、R2、R3、R4和R5 ;所述第二分压子电路包括电阻R6 ;所述电阻Rl的输入端与三相电中的任意一相的输出端相连；所述电阻R5的输出端与比较单元12的输入端相连；所述电阻R5的输出端与电阻R6相连，电阻R6的另一端接地。所述比较单元12与分压单元11的输出端相连，对分压单元输出的分压电压与将所述分压电压再次分压得到的比较电压进行比较、并输出跃变电压；所述比较单元12包括与第一分压子电路的输出端相连、对分压单元输出的分压电压进行二次分压得到比较电压的比较子电路；对所述分压电压和所述比较电压进行比较并输出跃变电压的比较器；所述比较器的输入端一极与第一分压子电路的输出端相连，所述比较器的输入端另一极与比较子电路的输出端相连；所述比较子电路包括第三分压子电路；所述第三分压子电路的输入端与第一分压子电路的输出端相连；所述第三分压子电路的输出端还连有第四分压子电路，所述第四分压子电路的另一端接地。在本实施例中，所述比较单元12中的比较子电路包括由电阻R7和R8串联的第三分压子电路；所述第四分压子电路由电阻R9构成；电阻R7的输入端与第一分压子电路中的电阻R5的输出端相连；电阻R7的输入端可以通过二极管与电阻R5的输出端相连；电阻R7的输入端与二极管Dl的阴极相连，二极管Dl的阳极与电阻R5的输出端相连；二极管Dl的阴极连有滤波电容Cl，以获得稳定的电压；滤波电容Cl的另一端接地；电阻R8的输出端连接比较器Al的正极输入端；电阻R8的输出端还与电阻R9相连，电阻R9的另一端接地；比较器Al的负极输入端与所述第一分压子电路中的电阻R5的输出端相连；比较器Al的负极输入端与所述第一分压子电路中的电阻R5的输出端之间还连有用于限压的二极管D2和二极管D3 ;二极管D2的另一端接外部电源；二极管D3的另一端接地；比较器Al具有供电引脚和接地引脚；所述接地引脚接地，供电引脚外接电源；比较器Al的输出端与控制输出单元13的输入端相连，以向控制输出单元13输出跃变电压。当相电压为正时，二极管Dl和二极管D2导通，比较器Al的正极输入端电压低于负极输入端至少0. 7V，比较器Al的输出电压为负值；当相电压为负时，二极管Dl和二极管D2无法导通，滤波电容Cl释放能量，比较器Al的输出电压跃变为正值。所述控制输出单元13与比较单元12的输出端相连，根据比较单元12输出的跃变电压，控制并输出检零电压信号到检零端；所述控制输出单元13包括与比较器的输出端相连、用于控制输出零电压信号到检零端的光电耦合器；与光电耦合器相连，用于控制输出正电压信号到检零端的控制子电路；所述光电耦合器包括发光二极管和光敏三极管；所述发光二极管的阳极与外部电源相连，阴极与所述比较器的输出端相连；所述外部电源的输出电压小于或等于所述比较器输出的跃变电压的正电压；所述控制子电路包括与光电耦合器的输出端相连的输出电阻与供电电阻，所述供电电阻的另一端连接供电电源，所述输出电阻的另一端与检零端连接。[0035]在本实施例中，光电耦合器OPl的发光二极管的阳极连接外部电源；所述发光二极管的阳极与外部电源之间还连有分压电阻Rll ;所述发光二极管的阳极与比较器Al的输出端之间连有分压电阻RlO ;所述发光二极管的阴极连接在比较器Al的输出端与电阻RlO的输入端之间；所述外部电源的输出电压小于或等于比较器Al输出的正值跃变电压；所述控制子电路包括供电电阻R12和输出电阻R13;供电电阻R12和输出电阻R13的输入端与所述光敏三极管的集电极相连；供电电阻R12的另一端连接供电电源，输出电阻R13的输出端与电容C2的输入端连接之后与检零端连接；电容C2的另一端与光敏三极管的发射极相连。下面以具体实施例详细描述本实用新型的结构及工作过程。选取电阻R1、R2、R3、R4、R5 为插件电阻，阻值为 IOOkQ ;电阻 R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13为贴片电阻，阻值为IkQ ;电容C1、C2为普通电容，性能参数为4. 7F/10kV ;二极管Dl为快恢复外延二极管，反向耐压值为400V ;二极管D2和二极管D3为稳压二极管，稳压值为5. 6V ;放大器Al输出的跃变电压为正5V或负5V，电源引脚外接5V电源，接地引脚接地；光电耦合器OPl外接5V电源；R12外接3. 3V电源；输入三相交流电压为220V，所有元器件均采用高精度。请参阅图2，显示为本实用新型的一种光电耦合隔离的相电压检零电路的使用连接示意图。如图2所示，若要检测A相电压的过零，将所述相电压的A相输出端uA连接一个相电压检零电路I ;若要检测B相电压的过零，将所述相电压的B相输出端uB连接一个相电压检零电路I ;若要检测C相电压的过零，将所述相电压的C相输出端U。连接一个相电压检零电路I。I、对于A相电压的过零检测电阻Rl的输入端连接A相电压的输出端uA。 若A相电压为正电压，A相电压的相电压经Rl、R2、R3、R4、R5分压，电阻R6获得分压电压，电阻R5的输入端连入比较器Al的负极输入端；由于所述分压电压高于二极管Dl和D2的导通电压，所述分压电压经二极管D2限压保护后，进入比较器Al的负极输入端；所述分压电压进入二极管D1，经电阻R7、R8分压，电阻R9获得二次分压的比较电压，所述比较电压进入比较器Al的正极输入端；因为所述分压电压大于所述比较电压，所以比较器Al输出负值，此时光电I禹合器01的发光二极管导通发光,光敏三极管受光工作,将输出电阻R13的输出电压降为零，所以第一检零端Za为零电压。若A相电压为负电压，A相电压的相电压经Rl、R2、R3、R4、R5分压，电阻R6获得分压电压，电阻R5的输入端连入比较器Al的负极输入端；由于所述分压电压低于二极管Dl和D2的导通电压，二极管Dl和D2截止，二极管D3对所述分压电压进行限压保护后，进入比较器Al的负极输入端；电容Cl对电阻R7、R8和R9进行充电，电阻R9获得比较电压进入比较器Al的正极输入端；因为所述分压电压小于所述比较电压，所以比较器Al输出正值，此时光电稱合器01的发光二极管导通截止,不发光,光敏三极管不工作，电阻R12的供电电源通过供电电阻R12和输出电阻R13向电容C2充电，所以检零端Za为正电压。A相相电压由零电压向正电压转换的时刻即为A相相电压由正过零点时刻，反之A相相电压由正电压向零电压转换的时刻为由负过零点时刻，从而完成A相相电压检零。2、对于B相电压的过零检测、[0045]电阻Rl的输入端连接B相电压的输出端uB。过零检测过程与A相电压的过零检测相同。[0046]检测端Zb检测到正电压和零电压，B相相电压由零电压向正电压转换的时刻即为B相相电压由正过零点时刻，反之B相相电压由正电压向零电压转换的时刻为由负过零点时刻，从而完成B相相电压检零。3、对于C相电压的过零检测电阻Rl的输入端连接C相电压的输出端uc。过零检测过程与A相电压的过零检测相同。检测端Zc检测到正电压和零电压，C相相电压由零电压向正电压转换的时刻即为C相相电压由正过零点时刻，反之C相相电压由正电压向零电压转换的时刻为由负过零点时刻，从而完成C相相电压检零。综上所述，本实用新型提供的一种光电耦合隔离的相电压检零电路，具有如下优势I通过设置有分压单元、比较单元和控制输出单元的电路，可以有效检测到相电压过零，适合各种需要检测相电压过零点的场合，具有重要的利用价值；2、利用电阻进行分压，利用放大器的正反向输入端电压正负不同时输出的值会在放大器供电电压间跳动的原理，采用光电耦合器控制检零端的电压，电路结构简单；3、本实用新型的相电压检零电路还具有通用性强和成本低廉的优势。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
权利要求1.一种光电稱合隔离的相电压检零电路，与三相电中任意一相的输出端连接，其特征在于，所述相电压检零电路包括 与三相电中的任意一相的输出端相连，对任意一相的相电压进行分压并输出分压电压的分压单兀； 与所述分压単元的输出端相连，对分压单元输出的分压电压与将所述分压电压再次分压得到的比较电压进行比较以输出跃变电压的比较单元； 与所述比较単元的输出端相连，根据所述比较单元输出的跃变电压，控制并输出检零电压信号到检零端的控制输出単元。
2.根据权利要求I所述的光电耦合隔离的相电压检零电路，其特征在于所述检零电压信号包括正电压信号和零电压信号。
3.根据权利要求I所述的光电耦合隔离的相电压检零电路，其特征在于所述分压单兀包括第一分压子电路；所述第一分压子电路的输入端与三相电中的任意一相的输出端相连，所述第一分压子电路的输出端与比较单元的输入端相连。
4.根据权利要求3所述的光电耦合隔离的相电压检零电路，其特征在于所述第一分压子电路的输出端还连有第二分压子电路，所述第二分压子电路的另一端接地。
5.根据权利要求3所述的光电耦合隔离的相电压检零电路，其特征在于所述比较单元包括与第一分压子电路的输出端相连、对分压单元输出的分压电压进行二次分压得到比较电压的比较子电路；对所述分压电压和所述比较电压进行比较并输出跃变电压的比较器；所述比较器的输入端ー极与所述第一分压子电路的输出端相连，所述比较器的输入端另ー极与所述比较子电路的输出端相连。
6.根据权利要求5所述的光电耦合隔离的相电压检零电路，其特征在于所述比较子电路包括第三分压子电路；所述第三分压子电路的输入端与第一分压子电路的输出端相连。
7.根据权利要求6所述的光电耦合隔离的相电压检零电路，其特征在于所述第三分压子电路的输出端还连有第四分压子电路，所述第四分压子电路的另一端接地。
8.根据权利要求2所述的光电耦合隔离的相电压检零电路，其特征在于所述控制输出単元包括与比较器的输出端相连、用于控制输出零电压信号到检零端的光电耦合器；与光电耦合器相连，用于控制输出正电压信号到检零端的控制子电路。
9.根据权利要求8所述的光电耦合隔离的相电压检零电路，其特征在于所述光电耦合器包括发光二极管和光敏三极管；所述发光二极管的阳极与外部电源相连，阴极与所述比较器的输出端相连；所述外部电源的输出电压小于或等于所述比较器输出的跃变电压的正电压。
10.根据权利要求8或9所述的光电耦合隔离的相电压检零电路，其特征在于所述控制子电路包括与光电耦合器的输出端相连的输出电阻与供电电阻，所述供电电阻的另一端与供电电源连接，所述输出电阻的另一端与检零端连接。
专利摘要本实用新型提供一种光电耦合隔离的相电压检零电路，与三相电中任意一相的输出端连接，所述相电压检零电路包括与三相电中的任意一相的输出端相连，对任意一相的相电压进行分压并输出分压电压的分压单元；与分压单元的输出端相连，对分压单元输出的分压电压与将所述分压电压再次分压得到的比较电压进行比较、并输出跃变电压比较单元；与比较单元的输出端相连，根据比较单元输出的跃变电压，控制并输出检零电压信号到检零端的控制输出单元。本实用新型电路结构简单，成本低廉，通过跃变电压，向检零端输出零电压和正电压，可以有效检测到相电压过零。
文档编号G01R19/175GK202421310SQ20112054494
公开日2012年9月5日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日
发明者刘智翎, 刘极上, 王鹏, 艾永保, 邱海陵 申请人:上海儒竞电子科技有限公司