一种市电异常快速检测电路的制作方法

1.本实用新型涉及电子检测电路，具体涉及一种市电异常快速检测电路。


背景技术：

2.随着信息社会的到来，数据显得越来越重要，因此如何保障数据的稳定安全对供电质量要求越来越严格。ups（不间断电源）是针对中国电网环境和网络监控及网络系统、医疗系统等对电源的可靠性要求，克服中、大型计算机网络系统集中供电所造成的供电电网环境日益恶劣的问题。为了保证数据存储设备供电的连续性，ups不间断电源响应速度是重中之重，而快速响应的前提条件是第一时间检测市电异常。现在各种检测电路主要通过普通整流及adc（数字模拟转换）模块检测输入市电信号平均值、有效值，上升或下降到一定值就进行告警，但此方法对adc模块转换速度有很高的要求，同时对于瞬时干扰跌落、电压过压等情况无法快速、可靠的检测，影响产品整体性能。因此设计一种能够实现对市电状态进行快速、可靠检测的电路是很有必要的。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的：克服现有技术存在的上述缺陷，设计一种能够快速、可靠地检测市电状态的电路。
4.为实现以上功能，本实用新型设计一种市电异常快速检测电路，其特征在于，包括隔离单元、整流单元、比较单元，所述隔离单元用于输入交流信号并输出与输入信号同幅、同频、同相的交流信号，所述整流单元用于将正负对称的周期输入信号整流成周期为输入信号周期一半的正交流信号，所述比较单元用于比较整流单元输出信号与参考电压并输出简单的高低电平数字信号；所述隔离单元的输出端与整流单元的输入端连接，整流单元的输出端与比较单元的输入端连接，隔离单元的输入端构成市电异常快速检测电路的输入端，比较单元的输出端构成市电异常快速检测电路的输出端。
5.作为本实用新型的一种优选技术方案：所述隔离单元包括至少一个隔离电路，各隔离电路的结构相同：所述隔离电路包括电流传感器t、限流电阻r1、限流电阻r2、采样电阻r4，所述限流电阻r1的一端与电流传感器t的第一输入端连接，所述限流电阻r2的一端与电流传感器t的第二输入端连接，所述采样电阻r4的一端与电流传感器t的第一输出端连接，并接地，所述采样电阻r4的另一端与电流传感器t的第二输出端连接；所述各限流电阻r1的另一端、各限流电阻r2的另一端分别构成隔离单元的输入端，各电流传感器t的输出端分别构成隔离单元的输出端。
6.作为本实用新型的一种优选技术方案：所述整流单元包括至少一个整流电路，整流电路的数量与隔离电路的数量相等，各整流电路分别与各隔离电路一一对应连接；各整流电路的结构相同：所述整流电路包括第一低噪声运算放大器u1、第二低噪声运算放大器u2、第一低导通电压二极管d1、第二低导通电压二极管d2、电阻r3、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10，电阻r3的一端分别与第一低噪声运算放大器u1的反相输入端、电
阻r5的一端、电阻r6的一端连接，所述第一低噪声运算放大器u1的输出端分别与第一低导通电压二极管d1的负端、第二低导通电压二极管d2的正端连接，所述第一低导通电压二极管d1的正端分别与电阻r5的另一端、电阻r7的一端连接，所述第二低导通电压二极管d2的负端分别与电阻r6的另一端、电阻r8的一端连接，所述电阻r7的另一端分别与第二低噪声运算放大器u2的反相输入端、电阻r9的一端连接，所述电阻r8的另一端与第二低噪声运算放大器u2的同相输入端连接，所述第二低噪声运算放大器u2的输出端分别与电阻r9的另一端、电阻r10的一端连接；所述第一低噪声运算放大器u1的正负电源引脚、第二低噪声运算放大器u2的正负电源引脚分别接相应的正负电压；所述各电阻r3的另一端、各第一低噪声运算放大器u1的同相输入端分别构成整流单元的输入端，各电阻r10的另一端分别构成整流单元的输出端，所述各电阻r3的另一端分别与对应隔离电路的电流传感器t的第二输出端连接，所述各第一低噪声运算放大器u1的同相输入端分别与对应隔离电路的电流传感器t的第一输出端连接。
7.作为本实用新型的一种优选技术方案：所述比较单元包括电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r14、第一比较器ou1、第二比较器ou2以及至少一个第三低导通电压二极管d3，第三低导通电压二极管d3的数量与整流电路的数量相等，各第三低导通电压二极管d3分别与各整流电路一一对应连接；所述第三低导通电压二极管d3的负端分别与第一比较器ou1的反相输入端、第二比较器ou2的同相输入端连接，所述第一比较器ou1的同相输入端分别与电阻r11的一端、电阻r12的一端连接，所述电阻r11的另一端连3.3v电压，所述第二比较器ou2的反相输入端分别与电阻r12的另一端、电阻r13的一端连接，所述电阻r13的另一端接地，所述第一比较器ou1的输出端分别与第二比较器ou2的输出端、电阻r14的一端连接，电阻r14的另一端接5v电压，所述第一比较器ou1的正负电源引脚、第二比较器ou2的正负电源引脚分别接相应的正负电压；所述各第三低导通电压二极管d3的正端分别构成比较单元的输入端，所述第一比较器ou1的输出端构成比较单元的输出端，所述各第三低导通电压二极管d3的正端分别与对应整流电路的电阻r10的另一端连接。
8.作为本实用新型的一种优选技术方案：还包括数字处理单元；所述数字处理单元包括单片机，所述单片机的采样口分别与整流单元的输出端连接，所述单片机的外部中断引脚与比较单元的输出端连接。
9.有益效果：相对于现有技术，本实用新型的优点包括：
10.本实用新型公开了一种市电异常快速检测电路，包括隔离单元、整流单元、比较单元；所述隔离单元用于输入交流信号并输出与输入信号同幅、同频、同相的交流信号，所述整流单元用于将正负对称的周期输入信号整流成周期为输入信号周期一半的正交流信号，所述比较单元用于比较整流单元输出信号与参考电压并输出简单的高低电平数字信号；本实用新型公开的市电异常快速检测电路可以实现对市电状态快速、可靠的检测。
附图说明
11.图1是市电异常快速检测电路原理图。
12.图2是三相市电异常快速检测电路原理图。
具体实施方式
13.下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
14.参照图1、图2，一种市电异常快速检测电路包括隔离单元、整流单元、比较单元、数字处理单元。隔离单元的输出端与整流单元的输入端连接，整流单元的输出端与比较单元的输入端连接，隔离单元的输入端构成市电异常快速检测电路的输入端，比较单元的输出端构成市电异常快速检测电路的输出端。
15.所述隔离单元用于输入交流信号并输出与输入信号同幅、同频、同相的交流信号，隔离单元包括隔离电路a、隔离电路b、隔离电路c，各隔离电路的结构相同：所述隔离电路a包括原边副边输出一比一的高精度电流传感器at、限流电阻ar1、限流电阻ar2、高精度采样电阻ar4，所述限流电阻ar1的一端与电流传感器at的第一输入端连接，所述限流电阻ar2的一端与电流传感器at的第二输入端连接，所述采样电阻ar4的一端与电流传感器at的第一输出端连接，并接地，所述采样电阻ar4的另一端与电流传感器at的第二输出端连接；电流传感器at的第二输出端相对于电流传感器at的第一输出端为与市电相位同步的正弦波波形；所述隔离电路b包括原边副边输出一比一的高精度电流传感器bt、限流电阻br1、限流电阻br2、高精度采样电阻br4，所述限流电阻br1的一端与电流传感器bt的第一输入端连接，所述限流电阻br2的一端与电流传感器bt的第二输入端连接，所述采样电阻br4的一端与电流传感器bt的第一输出端连接，并接地，所述采样电阻br4的另一端与电流传感器bt的第二输出端连接；电流传感器bt的第二输出端相对于电流传感器bt的第一输出端为与市电相位同步的正弦波波形；所述隔离电路c包括原边副边输出一比一的高精度电流传感器ct、限流电阻cr1、限流电阻cr2、高精度采样电阻cr4，所述限流电阻cr1的一端与电流传感器ct的第一输入端连接，所述限流电阻cr2的一端与电流传感器ct的第二输入端连接，所述采样电阻cr4的一端与电流传感器ct的第一输出端连接，并接地，所述采样电阻cr4的另一端与电流传感器ct的第二输出端连接；电流传感器ct的第二输出端相对于电流传感器ct的第一输出端为与市电相位同步的正弦波波形。所述限流电阻ar1的另一端、br1的另一端、cr1的另一端、限流电阻ar2的另一端、br2的另一端、cr2的另一端分别构成隔离单元的输入端，电流传感器at的输出端、电流传感器bt的输出端、电流传感器ct的输出端分别构成隔离单元的输出端。
16.所述整流单元用于将正负对称的周期输入信号整流成周期为输入信号周期一半的正交流信号，所述整流单元包括整流电路a、整流电路b、整流电路c，整流电路a与隔离电路a对应连接，整流电路b与隔离电路b对应连接，整流电路c与隔离电路c对应连接；各整流电路的结构相同：所述整流电路a包括第一低噪声运算放大器au1、第二低噪声运算放大器au2、第一低导通电压二极管ad1、第二低导通电压二极管ad2、电阻ar3、电阻ar5、电阻ar6、电阻ar7、电阻ar8、电阻ar9、电阻ar10，电阻ar3的一端分别与第一低噪声运算放大器au1的反相输入端、电阻ar5的一端、电阻ar6的一端连接，所述第一低噪声运算放大器au1的输出端分别与第一低导通电压二极管ad1的负端、第二低导通电压二极管ad2的正端连接，所述第一低导通电压二极管ad1的正端分别与电阻ar5的另一端、电阻ar7的一端连接，所述第二低导通电压二极管ad2的负端分别与电阻ar6的另一端、电阻ar8的一端连接，所述电阻ar7的另一端分别与第二低噪声运算放大器au2的反相输入端、电阻ar9的一端连接，所述电阻ar8的另一端与第二低噪声运算放大器au2的同相输入端连接，所述第二低噪声运算放大器
au2的输出端分别与电阻ar9的另一端、电阻ar10的一端连接；所述第一低噪声运算放大器au1的正负电源引脚、第二低噪声运算放大器au2的正负电源引脚分别接相应的正负电压；所述ar3的另一端与隔离电路a的电流传感器at的第二输出端连接，所述第一低噪声运算放大器au1的同相输入端与隔离电路a的电流传感器at的第一输出端连接；所述整流电路b包括第一低噪声运算放大器bu1、第二低噪声运算放大器bu2、第一低导通电压二极管bd1、第二低导通电压二极管bd2、电阻br3、电阻br5、电阻br6、电阻br7、电阻br8、电阻br9、电阻br10，电阻br3的一端分别与第一低噪声运算放大器bu1的反相输入端、电阻br5的一端、电阻br6的一端连接，所述第一低噪声运算放大器bu1的输出端分别与第一低导通电压二极管bd1的负端、第二低导通电压二极管bd2的正端连接，所述第一低导通电压二极管bd1的正端分别与电阻br5的另一端、电阻br7的一端连接，所述第二低导通电压二极管bd2的负端分别与电阻br6的另一端、电阻br8的一端连接，所述电阻br7的另一端分别与第二低噪声运算放大器bu2的反相输入端、电阻br9的一端连接，所述电阻br8的另一端与第二低噪声运算放大器bu2的同相输入端连接，所述第二低噪声运算放大器bu2的输出端分别与电阻br9的另一端、电阻br10的一端连接；所述第一低噪声运算放大器bu1的正负电源引脚、第二低噪声运算放大器bu2的正负电源引脚分别接相应的正负电压；所述br3的另一端与隔离电路b的电流传感器bt的第二输出端连接，所述第一低噪声运算放大器bu1的同相输入端与隔离电路b的电流传感器bt的第一输出端连接；所述整流电路c包括第一低噪声运算放大器cu1、第二低噪声运算放大器cu2、第一低导通电压二极管cd1、第二低导通电压二极管cd2、电阻cr3、电阻cr5、电阻cr6、电阻cr7、电阻cr8、电阻cr9、电阻cr10，电阻cr3的一端分别与第一低噪声运算放大器cu1的反相输入端、电阻cr5的一端、电阻cr6的一端连接，所述第一低噪声运算放大器cu1的输出端分别与第一低导通电压二极管cd1的负端、第二低导通电压二极管cd2的正端连接，所述第一低导通电压二极管cd1的正端分别与电阻cr5的另一端、电阻cr7的一端连接，所述第二低导通电压二极管cd2的负端分别与电阻cr6的另一端、电阻cr8的一端连接，所述电阻cr7的另一端分别与第二低噪声运算放大器cu2的反相输入端、电阻cr9的一端连接，所述电阻cr8的另一端与第二低噪声运算放大器cu2的同相输入端连接，所述第二低噪声运算放大器cu2的输出端分别与电阻cr9的另一端、电阻cr10的一端连接；所述第一低噪声运算放大器cu1的正负电源引脚、第二低噪声运算放大器cu2的正负电源引脚分别接相应的正负电压；所述cr3的另一端与隔离电路c的电流传感器ct的第二输出端连接，所述第一低噪声运算放大器cu1的同相输入端与隔离电路c的电流传感器ct的第一输出端连接。所述电阻ar3的另一端、br3的另一端、cr3的另一端、第一低噪声运算放大器au1的同相输入端、第一低噪声运算放大器bu1的同相输入端、第一低噪声运算放大器cu1的同相输入端分别构成整流单元的输入端，所述电阻ar10的另一端、电阻br10的另一端电阻、cr10的另一端分别构成整流单元的输出端。整流单元的工作原理如下：以整流电路a为例，当电阻ar3的另一端输入市电的正半周时，因第一低噪声运算放大器au1的同相输入端接地，第一低导通电压二极管ad1打通，第二低导通电压二极管ad2截止，整个电路可理解为反相放大器，此时第一低噪声运算放大器au1的输出相对于参考地为负信号。此时第二低噪声运算放大器au2的同相输入端经过电阻ar8和电阻ar6连接至第一低噪声运算放大器au1的反相输入端，根据运放“虚短”原则，第二低噪声运算放大器au2的同相输入端等同于接地，此时第二低噪声运算放大器au2为反相放大器，第一低噪声运算放大器au1输出的负信号经过第二低噪声
运算放大器au2输出为正半周信号；当电阻ar3的另一端输入市电负半周时，因第一低噪声运算放大器au1的同相输入端接地，第一低导通电压二极管ad1截止，第二低导通电压二极管ad2打通，整个电路可理解为反相放大器，此时第一低噪声运算放大器au1的输出相对于参考地为正信号。此时第二低噪声运算放大器au2的反相输入端经过电阻ar7和电阻ar5连接至第一低噪声运算放大器au1的反相输入端，根据运放“虚短”原则，第二低噪声运算放大器au2的反相输入端等同于接地，此时第二低噪声运算放大器au2为同相放大器，第一低噪声运算放大器au1输出正信号经过第二低噪声运算放大器au2输出仍然为正半周信号。综上整流单元将正负对称的周期输入信号整流成周期为输入信号周期一半的交流信号。
17.所述比较单元用于比较整流单元输出信号与参考电压并输出简单的高低电平数字信号，所述比较单元包括电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r14、第一比较器ou1、第二比较器ou2、第三低导通电压二极管ad3、第三低导通电压二极管bd3、第三低导通电压二极管cd3，所述第三低导通电压二极管ad3的负端分别与第一比较器ou1的反相输入端、第二比较器ou2的同相输入端、第三低导通电压二极管bd3的负端、第三低导通电压二极管cd3的负端连接，所述第一比较器ou1的同相输入端分别与电阻r11的一端、电阻r12的一端连接，所述电阻r11的另一端连3.3v电压，所述第二比较器ou2的反相输入端分别与电阻r12的另一端、电阻r13的一端连接，所述电阻r13的另一端接地，所述第一比较器ou1的输出端分别与第二比较器ou2的输出端、电阻r14的一端连接，电阻r14的另一端接5v电压，所述第一比较器ou1的正负电源引脚、第二比较器ou2的正负电源引脚分别接相应的正负电压；所述第三低导通电压二极管ad3的正端、第三低导通电压二极管bd3的正端、第三低导通电压二极管cd3的正端分别构成比较单元的输入端，所述第一比较器ou1的输出端构成比较单元的输出端，所述第三低导通电压二极管ad3的正端与整流电路a的电阻ar10的另一端连接，所述第三低导通电压二极管bd3的正端与整流电路b的电阻br10的另一端连接，所述第三低导通电压二极管cd3的正端与整流电路c的电阻cr10的另一端连接。三相市电通过整流后的正半波信号经过第三低导通电压二极管ad3、 第三低导通电压二极管bd3、第三低导通电压二极管cd3叠加至一起，并与图中vrefh和vrefl点进行对比，市电正常时比较单元输出cap_a为高电平。如果市电异常则输出低电平，具体为：当整流单元输出市电电压低于vrefl时，则比较器ou2输出低电平；当整流单元输出市电电压高于vrefh时，则比较器ou1输出低电平。
18.所述数字处理单元包括单片机，所述单片机的采样口分别与整流单元的输出端连接，所述单片机的外部中断引脚与比较单元的输出端连接。整流单元及比较单元输出信号送至数字处理单元，数字处理单元单片机采用美国ti公司的dsp。整流单元输出模拟信号，可送至dsp的adc采样口，比较器输出信号送至外部中断引脚，基于纯硬件电源及dsp的运算能力可有效的消除检测干扰，高速稳定的检测电网的故障状态。
19.本实用新型设计的一种市电异常快速检测电路，包括隔离单元、整流单元、比较单元；所述隔离单元用于输入交流信号并输出与输入信号同幅、同频、同相的交流信号，所述整流单元用于将正负对称的周期输入信号整流成周期为输入信号周期一半的正交流信号，所述比较单元用于比较整流单元输出信号与参考电压并输出简单的高低电平数字信号，可以实现对市电状态快速、可靠的检测。
20.上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型
宗旨的前提下做出各种变化。