CN208140791U - 一种零点检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于电子电路领域，提供了一种零点检测电路，包括：供电单元、整流单元及零点检测单元；供电单元用于输出交流电压信号，为零点检测单元供电；整流单元与供电单元连接，用于将交流电压信号转换成脉动的直流信号并输出至零点检测单元；零点检测单元与整流单元连接，用于检测脉动的直流信号的零点，并输出一检测信号；零点检测单元包括：充电回路及放电回路；放电回路用于根据脉动直流信号处于零点时放电回路的电流输出检测信号。本实用新型实施例提供的零点检测电路，大大提高了对零点的检测精度，从而提高了用户体验。

Description

一种零点检测电路

技术领域

本实用新型属于电子电路领域，尤其涉及一种零点检测电路。

背景技术

在交流***中，当波形从正半周向负半周转换时，电压会经过零位，通常，用户可利用对该零点的检测实现对电路的设置。例如，零点检测可作开关电路或者频率检测等。

例如在电机控制电路中，根据实际情况的变化，往往需要对电机功率进行调整，那么零点检测就必不可少。因此，对零点的检测精度直接影响了对电机功率的调整准确度。而在现有技术中，零点检测通常使用变压器或者光耦等元器件实现零点检测，由于元器件本身的特性(以光耦为例，在电流快要到达零点时，也即还未到达零点，但是电流较小时，光耦已经不能导通，此时检测出的零点就不准确)，导致电路检测出的零点不准确，影响后续的电路其他部分的调整。尤其是在对参数精确度要求较高的情况下，上述零点检测较大的误差显然不能满足用户需求，往往给用户带来较大困扰。

实用新型内容

本实用新型提供一种零点检测电路，旨在解决现有技术中的零点检测方式下，检测出的零点与实际零点偏差较大，往往影响电路的其他参数，不能满足用户需求的问题。

本实用新型是这样实现的，一种零点检测电路，其特征在于，包括：供电单元、整流单元及零点检测单元；

所述供电单元用于输出交流电压信号，为零点检测单元供电；

所述整流单元与所述供电单元连接，用于将所述交流电压信号转换成脉动的直流信号并输出至所述零点检测单元；

所述零点检测单元与所述整流单元连接，用于检测所述脉动的直流信号的零点，并输出一检测信号；

所述零点检测单元包括：充电回路、整流单元及及放电回路；

所述放电回路用于根据所述脉动直流信号处于零点时所述放电回路的电流输出所述检测信号。

优选的，所述充电回路连接于所述整流单元的两端，至少包括一充放电电容，所述充放电电容用于在所述脉动的直流电压处于零点时进行放电，并在其他时间进行充电。

优选的，所述放电回路包括第一放电回路和第二放电回路；

所述第一放电回路用于控制所述第二放电回路的开通与关闭，从而控制所述检测信号的输出。

优选的，所述第一放电回路至少包括一充放电电容及第一开关管；所述第一开关管的控制端与所述第一放电回路的正极耦接，输入端与所述第二放电回路的输出端耦接，输出端与所述第一放电回路的负极耦接。

优选的，所述第一放电回路还包括一二极管，用于防止放电时所述第一放电回路的电流直接流入所述第一放电回路的负极。

优选的，所述第一放电回路还包括，连接于所述充放电电容两端的第一限流电阻。

优选的，所述第二放电回路至少包括依次连接的充放电电容、所述第一开关管及电流电压转换模块；

所述电流电压转换模块连接所述第二放电回路的输出端，用于输出所述检测信号。

优选的，所述电流电压转换模块包括一光耦元件。

优选的，所述电流电压转换模块至少包括第二开关管，所述第二开关管为三极管；所述三极管基极与所述充放电电容耦接，集电极输出所述检测信号，发射极接地。

优选的，所述第二放电回路还包括，连接于所述电流电压转换模块与所述充放电电容之间的第二限流电阻。

优选的，所述零点检测电路还包括：连接于所述供电单元与所述整流单元的降压单元。

本实用新型实施例提供的零点检测电路，包括供电单元、整流单元及零点检测单元。该零点检测单元包括充电回路和放电回路，具体的，当整流单元输出的电压信号处于零点时，放电回路利用电路中的用电器迅速放电，后续与零点检测单元连接的电路接收到信号输出；并且当整流单元输出的电压信号过零点时，停止放电。因此上述信号输出的时间(放电回路放电的时间)即为零点，由于放电过程极短，因此检测出的零点在一个极小的范围内，提高了检测的精确度，解决了现有技术中的零点检测方式下，检测出的零点与实际零点偏差较大，往往影响电路的其他参数，不能满足用户需求的问题。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的零点检测电路的模块图；

图2是本实用新型实施例一提供的零点检测电路中整流单元输出的信号波形；

图3是本实用新型实施例二提供的一种零点检测电路；

图4是图3中零点检测电路中信号关系示意图；

图5是本实用新型实施例二提供的另一种零点检测电路。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例提供的零点检测电路，在整流单元输出的电压信号处于零点时，进行放电，输出相应的电压信号，其他时间充电，无信号输出。因此上述的有信号输出的时间即为零点，并且由于放电过程极短，对零点的检测精度极高。

实施例一：

图1是本实用新型实施例提供的零点检测电路的模块图。

本实用新型实施例提供的零点检测电路10，包括供电单元11、整流单元 12和零点检测单元13。

在本实用新型实施例中，供电单元11持续地输出交流电压信号，为零点检测单元13供电，整流单元12两端与供电单元11两端连接，将供电单元11输出的交流电压信号整流成脉动的直流电压信号(见图2)，以供零点检测单元 13检测。其中整流单元12可以为多种形式，应当理解，在保证技术实现的基础上，优先选择结构简单、成本可控的电路组成方式，此处不作过多阐述。

在本实用新型实施例中，零点检测单元13包括充电回路和放电回路，其中，当整流单元12输出的脉动的直流电压未处于零点时，充电回路导通，该零点检测电路10无信号输出；当整流单元12输出的脉动的直流电压处于零点时，相当于在这一时刻零点检测电路10与电源断开，放电回路导通，将充电过程中产生的电量迅速消耗掉，并且放电过程中零点检测单元13会根据此时放电回路中的电流输出检测信号，则与零点检测单元13连接的电路接收到该检测信号的时间就是供电单元11输出的交流电压信号的零点，以此实现零点的检测。

由于放电过程是在极短的时间内就完成的，因此通过上述的方式可以使得零点的检测十分精准。而传统的零点检测方式下，由于电路中元器件本身的特性，电源输出的交流信号在靠近零点的一个较大的电压范围内就无法导通了，以至于此时检测到的零点与实际的电压信号的零点有较大的偏差。而本实用新型实施例提供的零点检测电路，输出检测信号的时候就是零点检测单元13的放电回路导通的时候，而只有在供电单元10输出的电压信号刚好处于零点时放电回路才会导通，利用电路中的元器件迅速放电，大大提高了零点检测的精确度。

由于用户往往是利用零点检测来实现电路中其他参数的调试，在调试过程中可能也会因为人为地带来误差，而现有技术中的零点检测也有较大误差，误差逐级叠加，会导致最后的结果与预想的值相差较大，影响用户的使用。特别是在一些对参数精度要求较高的情况中，确保每一个环节的精确度对最终的结果具有极其重要的意义。

本实用新型实施例提供的零点检测电路，包括供电单元、整流单元及零点检测单元。该零点检测单元包括充电回路和放电回路，具体的，当整流单元输出的电压信号处于零点时，放电回路利用电路中的用电器迅速放电，后续与零点检测单元连接的电路接收到信号输出；并且当整流单元输出的电压信号过零点时，停止放电。因此上述信号输出的时间(放电回路放电的时间)即为零点，由于放电过程极短，因此检测出的零点在一个极小的范围内，提高了检测的精确度，解决了现有技术中的零点检测方式下，检测出的零点与实际零点偏差较大，往往影响电路的其他参数，不能满足用户需求的问题。

实施例二：

如图3是本实用新型实施例提供的一种零点检测电路10，与实施例一的区别在于：

具体的，如图3所示，L和N分别为供电单元11的两个端子，分别连接整流单元12的两端，在本实用新型实施例中，整流单元12由四个二极管串接构成，用于将供电单元11输出的交流电压信号转换成脉动的直流信号。

如图3所示，上述的充电回路包括电容C1，其两端分别与整流单元12的两端连接；上述的放电回路包括第一放电回路和第二放电回路，具体的，第一放电回路包括电容C1及三极管Q1(即第一开关管)；三极管Q1的基极与发射极都和电容C1的一端耦接，集电极与电容C1的另一端耦接；第二放电回路包括依次连接的电容C1、三极管Q1及电流电压转换模块，在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，电流电压转换模块为光耦元件U1。

以下对图3电路图的工作原理进行详细阐述：

供电单元11输出的交流电压经过整流单元12整流之后，转换为如图2所示的脉动的直流信号，当该脉动的直流信号未处于零点时，A点为高电压，B 点为低电压，充电回路导通，电容C1开始充电；由于此时D点与B点等电位，三极管Q1处于断开状态，光耦U1也断开，零点检测单元13无信号输出。

当供电单元11输出的交流电压处于零点时，整流单元12输出的脉动的直流电压信号也处于零点，此时相当于与供电单元11断开，电容C1开始放电，则此时电路的供电全部由电容C1提供，此时D点为供电的负极，A点为供电正极，三极管Q1导通，第二放电回路导通，光耦U1导通，零点检测单元13 输出检测信号，C点变为低电平。

随着供电单元11输出电压的上升，此时相当于供电单元11又接入电路， A点为供电的正极，B点为供电的负极，三极管Q1关闭，C点又变为高电平。如图4所示为C点电平与供电单元11输出的交流电压信号的关系，图中方波为C点的电压信号，正弦波为供电单元11输出的电压信号，如上述的，当供电单元11输出的电压信号处于零点时，C点处于低电平状态，通过采集此时的检测信号即可检测到零点，图3中C点处于低电平的时间即为检测单元13的放电回路导通的时间，并且电容C1放电时同时为两个放电回路供电，放电速度极快，保证了对零点检测的准确性。

在本实用新型实施例中，由于光耦元件可以完成电信号-光信号-电信号的转换，因此零点检测电路不会干扰后续的电路，实现了信号的隔离。

在本实用新型的另一实施例中，如图5所示，上述的电流电压转换模块包括三极管Q2(即第二开关管)，三极管Q2基极与电容C1一端耦接，集电极输出检测信号，发射极接地。在检测单元13充电时，三极管Q2断开，C点为高电平，检测单元13放电时，三极管Q2导通，C点为低电平，此时为供电单元11输出的电压信号的零点，与上述同理，此处不再赘述。

如图3和5所示的零点检测电路10，在本实用新型的一个优化实施例中，第一放电回路还包括二极管D1，用于防止放电时第一放电回路的电流直接流入第一放电回路的负极(截止反向电流)。

在本实用新型的另一优化实施例中，为了保护电路中的元器件，在电容C1 的两端连接一限流电阻R3，在光耦U1和电容C1之间接入限流电阻R4。

在本实用新型的又一实施例中，零点检测电路10还包括连接于供电单元 11与整流单元12的降压单元14，该降压单元包括电阻R1和R2，如图3和5 所示，可以将供电单元11输出的电压信号降低再输出，防止电路中的其他元器件不被损坏。

本实用新型实施例提供的零点检测电路，包括供电单元、整流单元及零点检测单元。该零点检测单元包括充电回路和放电回路，具体的，当整流单元输出的电压信号处于零点时，放电回路利用电路中的用电器迅速放电，后续与零点检测单元连接的电路接收到信号输出；并且当整流单元输出的电压信号过零点时，停止放电。因此上述信号输出的时间(放电回路放电的时间)即为零点，由于放电过程极短，因此检测出的零点在一个极小的范围内，提高了检测的精确度，解决了现有技术中的零点检测方式下，检测出的零点与实际零点偏差较大，往往影响电路的其他参数，不能满足用户需求的问题。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种零点检测电路，其特征在于，包括：供电单元、整流单元及零点检测单元；

所述供电单元用于输出交流电压信号，为零点检测单元供电；

所述整流单元与所述供电单元连接，用于将所述交流电压信号转换成脉动的直流信号并输出至所述零点检测单元；

所述零点检测单元与所述整流单元连接，用于检测所述脉动的直流信号的零点，并输出一检测信号；

所述零点检测单元包括：充电回路及放电回路；

所述放电回路用于根据所述脉动直流信号处于零点时所述放电回路的电流输出所述检测信号。

2.如权利要求1所述的零点检测电路，其特征在于，所述充电回路连接于所述整流单元的两端，至少包括一充放电电容，所述充放电电容用于在所述脉动的直流电压处于零点时进行放电，并在其他时间进行充电。

3.如权利要求1所述的零点检测电路，其特征在于，所述放电回路包括第一放电回路和第二放电回路；

所述第一放电回路用于控制所述第二放电回路的开通与关闭，从而控制所述检测信号的输出。

4.如权利要求3所述的零点检测电路，其特征在于，所述第一放电回路至少包括一充放电电容及第一开关管；所述第一开关管的控制端与所述第一放电回路的正极耦接，输入端与所述第二放电回路的输出端耦接，输出端与所述第一放电回路的负极耦接。

5.如权利要求4所述的零点检测电路，其特征在于，所述第一放电回路还包括一二极管，用于防止放电时所述第一放电回路的电流直接流入所述第一放电回路的负极。

6.如权利要求4所述的零点检测电路，其特征在于，所述第一放电回路还包括，连接于所述充放电电容两端的第一限流电阻。

7.如权利要求4所述的零点检测电路，其特征在于，所述第二放电回路至少包括依次连接的充放电电容、所述第一开关管及电流电压转换模块；

所述电流电压转换模块连接所述第二放电回路的输出端，用于输出所述检测信号。

8.如权利要求7所述的零点检测电路，其特征在于，所述电流电压转换模块包括一光耦元件。

9.如权利要求7所述的零点检测电路，其特征在于，所述电流电压转换模块至少包括第二开关管，所述第二开关管为三极管；所述三极管基极与所述充放电电容耦接，集电极输出所述检测信号，发射极接地。

10.如权利要求7所述的零点检测电路，其特征在于，所述第二放电回路还包括，连接于所述电流电压转换模块与所述充放电电容之间的第二限流电阻。

11.如权利要求1所述的零点检测电路，其特征在于，所述零点检测电路还包括：连接于所述供电单元与所述整流单元的降压单元。