CN211321597U - 一种电网斩波恒压控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种电网斩波恒压控制器，包括：过零检测电路：与火线、零线连接，用于检测电网的过零点；MCU处理单元：与过零检测电路连接，用于判断电网频率，并设有根据电网频率输出不同的PWM脉冲信号的PWM信号端；斩波电路：与MCU处理单元的PWM信号端连接，根据PWM脉冲信号输出负载的控制电压。通过检测当前电网的频率，适时调整加载到斩波电路上的PWM脉冲信号，从而维持加载在负载两端的电压稳定，避免负载因为电网频率的波动而导致的不稳定，对于灯具而言，避免了闪烁现象。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电网斩波恒压控制器。
背景技术
现在家庭的电器越来越多，各类变频的电器也加入其中，对电网干扰较大。在一些农村或者工地上，还存在着大量的燃油发电机存在，这类机器不稳定，输出的交流电的频率也随之波动，导致输出电压不稳，那么加在负载上的电压就不稳定，对负载（如灯具）等产生影响，对于电压波动特别敏感的设备还有可能出现指令错误等问题。
对于对接的可调光灯或者可控硅电源负载灯具而言，其亮度会随着加载电压的波动而波动，这些波动导致人们能够明显感觉到灯具出现闪烁现象，影响了人们的视觉感受，这些影响使得人们对光输出稳定性产生迫切需求。
实用新型内容
为了解决电网频率波动而导致加载在负载上的电压波动的问题，本申请提供了一种电网斩波恒压控制器，具体实现方式如下：
一种电网斩波恒压控制器，包括：
过零检测电路：与火线、零线连接，用于检测电网的过零点；
MCU处理单元：与过零检测电路连接，用于判断电网频率，并设有根据电网频率输出不同的PWM脉冲信号的PWM信号端；
斩波电路：与MCU处理单元的PWM信号端连接，根据PWM脉冲信号输出负载的控制电压。
本实用新型的一个或多个实施例中，所述MCU处理单元包括计时模块、存储模块和PWM脉冲发生模块，所述计时模块用于检测两个相邻过零点的时间间隔，所述存储模块用于存储电网频率与PWM脉冲信号对应关系信息。
本实用新型的一个或多个实施例中，所述PWM信号端与斩波电路之间通过光耦隔离器进行信号传输。
本实用新型的一个或多个实施例中，所述负载为灯具，光耦隔离器U1阳极通过电阻R1与PWM信号端连接，光耦隔离器U1阳极通过电阻R2与光耦隔离器U1阴极以及地连接；NPN三极管Q1的集电极与光耦隔离器U1集电极连接、基极通过电阻R3与光耦隔离器U1发射级连接、发射极与PNP三极管Q2的发射极连接，PNP三极管Q2的基极与NPN三极管Q1的基极连接、PNP三极管Q2的集电极接地；NPN三极管Q1的发射极一方面通过电阻R6与地连接，另一方面与电阻R4、电阻R5、二极管D1负极、二极管D2负极分别连接，电阻R4另一端以及二极管D1正极与第一NMOS的栅极连接，电阻R5另一端以及二极管D2正极与第二NMOS的栅极连接，第一NMOS的漏极接电网火线，第一NMOS的源极一方面接地，另一方面接第二NMOS的源极，第二NMOS的漏极连接灯具的正极，灯具的负极接入电网零线；二极管D3和二极管D4的正极接地、负极分别与第一NMOS和第二NMOS的漏极连接；光耦隔离器U1集电极通过上拉电阻R0接到直流电源VCC，并通过下拉电阻R7与地连接，光耦隔离器U1发射极通过下拉电阻R8与地连接。
本实用新型带来的有益实施效果是：通过过零检测电路对电网过零点的监测，判断出当前的电网的工作频率，在电网工作频率出现跳动时，MCU处理单元能够通过PWM脉冲信号快速调试斩波区域的大小，稳定输出的电压，减少加载在负载上的电压波动，对于灯具、可调光灯泡或者可控硅电源负载灯具而言也基本消除肉眼可见的闪烁现象。
附图说明
图1是本实用新型公开的电网斩波恒压控制器原理框图；
图2是现有的电网频率与斩波PWM脉冲信号波形图；
图3是本实用新型电网频率与斩波PWM脉冲信号波形图；
图4是本实用新型公开的一种斩波电路电路图；
图5是实用新型的电网斩波恒压控制器应用示意图；
图6是实用新型的电网斩波恒压控制器另一应用示意图。
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1-6及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明：
如图1所示，一种电网斩波恒压控制器，包括：
过零检测电路1：连接到电网的火线和零线用于检测电网的过零点；
MCU处理单元2：与过零检测电路1连接，并根据两个相邻点的过零点101、102之间的时间间隔，判断此时电网的频率，通过PWM信号端口230输出相应的PWM脉冲信号；
斩波电路3：与MCU处理单元2的PWM信号端230连接，根据PWM脉冲信号输出灯具4的控制电压。
以我国的电网为例，工作原理说明如下：灯具4初始设计时，是在220V、50Hz交流电、占空比为25%的情况下正常工作，当电网的频率为50Hz时，一个正弦波的时间为20ms，两个过零点101、102之间的时间间隔为10ms，则5ms为25%的占空比；当电网频率发生变化时，例如，此时电网的频率为60Hz，一个正弦波的时间为16.67ms，那么两个相邻过零点101、102之间的时间间隔为8.34ms，则4.17ms为25%的占空比；若控制灯具4的PWM脉冲信号始终保持在5ms的高电平工况下，斩波电路3的斩波时间点一致，那么当电网波动到60Hz时，实际的占空比为30%，输出到灯具4的实际电压发生波动，从而导致灯具4的亮度发生波动，影响人的视觉感受，具体波形图见图2。在本设计中，电网经过过零检测电路1，MCU处理单元2根据过零检测电路1检测到的两个相邻的过零点101、102之间的时间间隔，判断此时电网的频率，MCU处理单元2根据电网频率以及设计时灯具4所需要的占空比，输出不同的PWM脉冲信号231和PWM脉冲信号232，再通过斩波电路3输出斩波电压，从而保持加在灯具4上的电压恒定，具体波形图见图3。
进一步地，所述MCU处理单元2包括计时模块21、存储模块22和PWM脉冲发生模块23，所述计时模块2用于检测两个相邻过零点101、102的时间间隔，所述存储模块22用于存储电网频率与PWM脉冲信号对应关系信息，所述PWM脉冲发生模块23根据所述计时模块21与存储模块22的比对结果向所述斩波电路3发出对应的PWM脉冲信号。可以将电网的频率分成若干等分，如50Hz～60Hz的频率，将其分成若干等分，每个小频段对于一个PWM脉冲信号，等分越细，则加在灯具4上电压波动越小、灯具4亮度的波动也越小。但过多等分也会让***过于复杂或是降低响应速率，而且人眼对过细的频率无法察觉，因此实际划分份数，根据电网可能的波动频率范围、负载对电压的敏感性、人眼的视觉感受等因素综合判断进行适当调节与更改。
本申请中，PWM信号端230与斩波电路3之间通过光耦隔离器U1进行信号传输，将电气输入端与输出端实现了电气隔离，保障用电安全，而且该控制器的抗干扰能力加强。图4为本申请公开的一种斩波电路3电路图，光耦隔离器U1阳极通过电阻R1与PWM信号端230连接，光耦隔离器U1阳极通过电阻R2与光耦隔离器U1阴极以及地连接；NPN三极管Q1的集电极与光耦隔离器U1集电极连接、基极通过电阻R3与光耦隔离器U1发射级连接、发射极与PNP三极管Q2的发射极连接，PNP三极管Q2的基极与NPN三极管Q1的基极连接、PNP三极管Q2的集电极接地；NPN三极管Q1的发射极一方面通过电阻R6与地连接，另一方面与电阻R4、电阻R5、二极管D1负极、二极管D2负极分别连接，电阻R4另一端以及二极管D1正极与第一NMOS301的栅极连接，电阻R5另一端以及二极管D2正极与第二NMOS302的栅极连接，第一NMOS301的漏极接电网火线，第一NMOS301的源极一方面接地，另一方面接第二NMOS302的源极，第二NMOS302的漏极连接灯具4的正极，灯具4的负极接入电网零线；二极管D3和二极管D4的正极接地、负极分别与第一NMOS301和第二NMOS302的漏极连接；光耦隔离器U1集电极通过上拉电阻R0接到直流电源VCC，并通过下拉电阻R7与地连接，光耦隔离器U1发射极通过下拉电阻R8与地连接。当PWM为高电平时，光耦隔离器U1集电极和发射级导通，NPN三极管Q1导通、PNP三极管Q2截止，第一NMOS301和第二NMOS302导通，灯具4导通；当PWM为低电平时，光耦隔离器U1后级不导通，NPN三极管Q1、Q2截止，第一NMOS301和第二NMOS302也处于截止状态，灯具4不导通。
该控制器使用非常方便，如图5所示，直接在电网与灯具4之间接上该控制器，并给其供电即可；如图6所示，对于通过可控硅电源控制的灯具4，将该控制器加在电网与可控硅电源输入端之间，并给其供电即可，无需更改现有的电路结构，改造非常方便。该控制器也可不作为单独部件使用，直接作为灯具4控制***的一部分，具体安装形式，不受本实施例的限制。
上述优选实施方式应视为本申请方案实施方式的举例说明，凡与本申请方案雷同、近似或以此为基础作出的技术推演、替换、改进等，均应视为本专利的保护范围。
Claims (4)
1.一种电网斩波恒压控制器，其特征在于，包括：
过零检测电路：与火线、零线连接，用于检测电网的过零点；
MCU处理单元：与过零检测电路连接，用于判断电网频率，并设有根据电网频率输出不同的PWM脉冲信号的PWM信号端；
斩波电路：与MCU处理单元的PWM信号端连接，根据PWM脉冲信号输出负载的控制电压。
2.根据权利要求1所述的电网斩波恒压控制器，其特征在于：所述MCU处理单元包括计时模块、存储模块和PWM脉冲发生模块，所述计时模块用于检测两个相邻过零点的时间间隔，所述存储模块用于存储电网频率与PWM脉冲信号对应关系信息。
3.根据权利要求1或2所述的电网斩波恒压控制器，其特征在于：所述PWM信号端与斩波电路之间通过光耦隔离器进行信号传输。
4.根据权利要求3所述的电网斩波恒压控制器，其特征在于：所述负载为灯具，光耦隔离器U1阳极通过电阻R1与PWM信号端连接，光耦隔离器U1阳极通过电阻R2与光耦隔离器U1阴极以及地连接；NPN三极管Q1的集电极与光耦隔离器U1集电极连接、基极通过电阻R3与光耦隔离器U1发射级连接、发射极与PNP三极管Q2的发射极连接，PNP三极管Q2的基极与NPN三极管Q1的基极连接、PNP三极管Q2的集电极接地；NPN三极管Q1的发射极一方面通过电阻R6与地连接，另一方面与电阻R4、电阻R5、二极管D1负极、二极管D2负极分别连接，电阻R4另一端以及二极管D1正极与第一NMOS的栅极连接，电阻R5另一端以及二极管D2正极与第二NMOS的栅极连接，第一NMOS的漏极接电网火线，第一NMOS的源极一方面接地，另一方面接第二NMOS的源极，第二NMOS的漏极连接灯具的正极，灯具的负极接入电网零线；二极管D3和二极管D4的正极接地、负极分别与第一NMOS和第二NMOS的漏极连接；光耦隔离器U1集电极通过上拉电阻R0接到直流电源VCC，并通过下拉电阻R7与地连接，光耦隔离器U1发射极通过下拉电阻R8与地连接。
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| CN201922480480.7U CN211321597U (zh) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | 一种电网斩波恒压控制器 |
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| CN201922480480.7U CN211321597U (zh) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | 一种电网斩波恒压控制器 |
Publications (1)
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| CN (1) | CN211321597U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112535409A (zh) * | 2020-11-09 | 2021-03-23 | 华帝股份有限公司 | 一种蒸汽烹饪设备的控制方法 |
| CN112713774A (zh) * | 2020-12-02 | 2021-04-27 | 丰唐物联技术（深圳）有限公司 | 斩波器的控制方法及*** |
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2019
- 2019-12-31 CN CN201922480480.7U patent/CN211321597U/zh active Active
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