專(zhuān)利名稱(chēng)：交流掉電快速檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種檢測(cè)裝置，尤其是涉及一種用于啟動(dòng)備用電源的交流掉電快速檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
在正常使用情況下，備用UPS電源應(yīng)該處于待機(jī)狀態(tài)。當(dāng)交流電源輸出發(fā)生掉電時(shí)，需要使用繼電器或者電子開(kāi)關(guān)來(lái)切換到備用UPS電源，而且滿足要求的切換時(shí)間應(yīng)該在IOms之內(nèi)。然而，現(xiàn)有的一些相關(guān)裝置在檢測(cè)交流掉電時(shí)，先對(duì)交流電壓進(jìn)行整流和濾波，然后與設(shè)定的直流電壓閾值進(jìn)行比較，采用這種方式對(duì)交流掉電的響應(yīng)會(huì)比較慢。此外，還有一些現(xiàn)有技術(shù)利用微處理器對(duì)交流進(jìn)行采樣，并與內(nèi)部?jī)?chǔ)存的波形進(jìn)行比較，來(lái)判斷是否存在交流掉電。雖然這種方式切換時(shí)間快，但帶來(lái)了軟件設(shè)計(jì)的工作負(fù)荷，并產(chǎn)生了電磁兼容問(wèn)題以及可靠性問(wèn)題。因此，需要有一種響應(yīng)時(shí)間短，而且運(yùn)行可靠的交流掉電快速檢測(cè)裝置。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有交流掉電檢測(cè)裝置存在的缺陷，提供一種響應(yīng)時(shí)間短、運(yùn)行可靠、以及通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)的交流掉電快速檢測(cè)裝置。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案如下。按照本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，提供一種交流掉電快速檢測(cè)裝置，包括比較單元；第一整流單元，配置成適于將交流電轉(zhuǎn)換為脈動(dòng)直流電，以供給比較單元的比較電壓輸入端；過(guò)零檢測(cè)單元，配置成適于響應(yīng)交流電源的正弦波電壓而輸出方波電壓；濾波單元， 配置成對(duì)過(guò)零檢測(cè)單元的輸出進(jìn)行濾波，以將方波電壓轉(zhuǎn)換為同相位正弦波電壓；以及第二整流單元，配置成將濾波單元輸出的正弦波電壓轉(zhuǎn)換為脈動(dòng)直流電，以供給比較單元的基準(zhǔn)電壓輸入端。按照另一個(gè)實(shí)施例，所述交流掉電快速檢測(cè)裝置還包括疊加單元，連接到比較單元的比較電壓輸入端，配置成給所述比較單元的比較電壓輸入端疊加預(yù)定電壓。按照一個(gè)實(shí)施例，所述第一整流單元進(jìn)一步包括降壓變壓器，其初級(jí)線圈配置成適于連接到交流電源；以及連接在所述降壓變壓器次級(jí)的二極管。按照一個(gè)實(shí)施例，所述過(guò)零檢測(cè)單元為運(yùn)放構(gòu)成的比較器，其同向輸入端接降壓后的交流電源，其反向輸入端接地。按照一個(gè)實(shí)施例，所述濾波單元進(jìn)一步包括低通濾波器，以及帶通濾波器。優(yōu)選的是，按照一個(gè)實(shí)施例，所述低通濾波器為串聯(lián)的電阻器和電容器構(gòu)成的濾波器。優(yōu)選的是，按照一個(gè)實(shí)施例，所述第二整流單元是精密整流電路。按照一個(gè)實(shí)施例，所述比較單元由運(yùn)放組成，其反向輸入端為比較電壓輸入端，其同向輸入端為基準(zhǔn)電壓輸入端。按照一個(gè)實(shí)施例，所述疊加單元包括預(yù)定電壓值的正電源，通過(guò)限流電阻器接到比較單元的比較電壓輸入 端。優(yōu)選的是，按照一個(gè)實(shí)施例，所述疊加單元包括大約1伏的正電源，且所述限流電阻器配置成給比較電壓輸入端疊加大約0. 5伏電壓。下面將結(jié)合附圖并通過(guò)具體的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是按照本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的交流掉電快速檢測(cè)裝置的示意性結(jié)構(gòu)框圖；圖2是按照本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的交流掉電快速檢測(cè)裝置的電路原理圖；圖3是顯示按照本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的交流電采樣電壓波形和基準(zhǔn)電壓波形的示意圖。圖4是按照本實(shí)用新型實(shí)施例的交流掉電快速檢測(cè)裝置在實(shí)際使用中的示意性結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，是按照一個(gè)實(shí)施例的交流掉電快速檢測(cè)裝置100的示意性結(jié)構(gòu)框圖， 包括比較單元110，第一整流單元120，過(guò)零檢測(cè)單元130，濾波單元140，以及第二整流單元150。在另一個(gè)實(shí)施例中，還可選地包括疊加單元160。下面分別進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。比較單元110具有比較電壓輸入端和基準(zhǔn)電壓輸入端，其輸出端信號(hào)可以用于驅(qū)動(dòng)或控制繼電器或者電子開(kāi)關(guān)等，以在交流電源與備用電源之間進(jìn)行切換。具體來(lái)說(shuō)，比較單元110的比較電壓輸入端用于檢測(cè)交流電源電壓，當(dāng)交流電源出現(xiàn)掉電時(shí)，比較單元輸出端電平發(fā)生跳變，并用此跳變信號(hào)驅(qū)動(dòng)或控制繼電器或者電子開(kāi)關(guān)等動(dòng)作，以切換到備用電源。如圖2的電路原理圖所示，在一個(gè)實(shí)施例中，比較單元110是運(yùn)放UlA以及連接在其同向輸入端(第3腳)的電阻器R3組成的比較器，其反向輸入端(第2腳)為比較電壓輸入端，其同向輸入端(第3腳)為基準(zhǔn)電壓輸入端，其輸出端(第1腳)在交流電源出現(xiàn)掉電時(shí)跳變?yōu)楦唠娖?。第一整流單?20的輸入端設(shè)置成適于連接到交流電源，其輸出端連接到比較單元110的比較電壓輸入端。第一整流單元120配置成能夠?qū)⒔涣麟娹D(zhuǎn)換為脈動(dòng)直流電，以供給比較單元110的比較電壓輸入端。如圖2的電路原理圖所示，在一個(gè)實(shí)施例中，第一整流單元120包括降壓變壓器Tl以及二極管Dl和D2 ；降壓變壓器Tl的原級(jí)線圈配置成適于連接到交流電源，次級(jí)線圈輸出端分別接二極管Dl和D2，并通過(guò)電阻器Rl后接到比較器 UlA的第2腳。過(guò)零檢測(cè)單元130配置成適于響應(yīng)交流電源的正弦波電壓而輸出方波電壓。如圖 2的電路原理圖所示，在一個(gè)實(shí)施例中，過(guò)零檢測(cè)單元130為由運(yùn)放構(gòu)成的比較器U1B，其同向輸入端(第5腳)接降壓后的交流電源，其反向輸入端(第6腳)接地。當(dāng)交流正弦波形電壓大于零時(shí)，比較器UlB輸出端(第7腳)輸出高電平，小于零時(shí)輸出負(fù)電平，從而將交流電源的正弦波電壓轉(zhuǎn)換為方波電壓。優(yōu)選的是，在一個(gè)實(shí)施例中，將比較器UlB同向輸入端(第5腳)連接到第一整流單元120中的降壓變壓器Tl的次級(jí)，如圖2所示。[0026]濾波單元140的輸入端接過(guò)零檢測(cè)單元130的輸出端，并被配置成對(duì)過(guò)零檢測(cè)單元130的輸出進(jìn)行濾波，以將過(guò)零檢測(cè)單元130輸出的方波電壓轉(zhuǎn)換為正弦波電壓。按照一個(gè)實(shí)施例，濾波單元140包括低通濾波器和帶通濾波器。如圖2所示，在一個(gè)實(shí)施例中， 低通濾波器為串聯(lián)的電阻器和電容器構(gòu)成的濾波器，即R5和C3。比較器UlB輸出的方波電壓通過(guò)低通濾波器(即R5和Ο)之后，再通過(guò)帶通濾波器進(jìn)行濾波。按照一個(gè)實(shí)施例，帶通濾波器包括運(yùn)放UlC和相應(yīng)的構(gòu)成其外圍電路的電阻器Rll、R12、R13、R14、以及電容器 C2等，其中電容器C2和電阻器Rll接在UlC同向輸入端(第10腳)與輸出端(第8腳) 之間，電阻器R12接在UlC同向輸入端(第10腳)與地之間，電阻器R13接在UlC反向輸入端(第9腳)與地之間，電阻器R14接在UlC反向輸入端(第9腳)與輸出端(第8腳) 之間，UlC第8腳作為濾波單元140的輸出端輸出正弦波形電壓。第二整流單元150配置成將濾波單元140輸出的正弦波電壓轉(zhuǎn)換為脈動(dòng)直流電， 以供給比較單元110的基準(zhǔn)電壓輸入端。在一個(gè)實(shí)施例中，所述第二整流單元150為精密整流電路，包括運(yùn)放UlD和U2A，以及構(gòu)成其外圍電路電阻器R4、R6、R7、R8、R9、RlO，二極管 D3 與 D4。疊加單元160連接到比較單元110的比較電壓輸入端，配置成給所述比較單元的比較電壓輸入端疊加預(yù)定電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，所述疊加單元160包括預(yù)定電壓值的正電源，并通過(guò)限流電阻器接到比較單元的比較電壓輸入端。如圖2所示，優(yōu)選的是，在一個(gè)實(shí)施例中，疊加單元160包括1伏左右的正電源，并通過(guò)電阻器R2接到比較單元110的比較電壓輸入端(第2腳)，且限流電阻器R2配置成使得疊加單元給比較電壓輸入端疊加0. 5 伏左右的電壓。通過(guò)給比較單元110的比較電壓輸入端(第2腳)疊加一定的電壓，可以將交流電的采樣電壓(即UlA第2腳輸入的電壓)波形與基準(zhǔn)電壓波形(即UlA第3腳輸入的電壓波形)適當(dāng)分開(kāi)，如圖3中的交流電采樣電壓波形(曲線1)和基準(zhǔn)電壓波形(曲線2)所示。如圖4所示，是按照本實(shí)用新型實(shí)施例的交流掉電快速檢測(cè)裝置100在實(shí)際使用中的示意性結(jié)構(gòu)框圖。當(dāng)交流掉電快速檢測(cè)裝置100檢測(cè)到AC電源輸入出現(xiàn)掉電時(shí)，比較器UlA輸出高電平。于是，利用交流掉電快速檢測(cè)裝置100的輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)或者控制繼電器或者電子開(kāi)關(guān)Kl切換到備用電源200，以繼續(xù)輸出電能，為負(fù)載供電。按照本實(shí)用新型實(shí)施例的交流掉電快速檢測(cè)裝置100利用交流電源波形比較并判斷是否發(fā)生交流掉電，所需時(shí)間十分短；基準(zhǔn)電壓從正弦波形變換為方波，然后通過(guò)帶通濾波器再變換為正弦波，這樣不受交流電源變化的影響，而且相位與交流電源相位相同；另外，利用精密整流器電路對(duì)正弦波電壓進(jìn)行整流，大大降低了二極管電壓降的影響，并提高了基準(zhǔn)電壓的精度。以上通過(guò)具體的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了說(shuō)明，但本實(shí)用新型并不限于這些具體的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，還可以對(duì)本實(shí)用新型做各種修改、等同替換、變化等等。例如，能夠?qū)z測(cè)到的交流電源電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較的其他類(lèi)型的比較電路，能夠?qū)⒔涣麟娬鳛槊}動(dòng)直流電的其他類(lèi)型的整流電路，能夠根據(jù)交流電源的正弦波電壓而輸出方波電壓的其他轉(zhuǎn)換電路，能夠?qū)⒎讲妷恨D(zhuǎn)換為正弦波電壓的其他濾波電路，能夠?qū)⒄也妷恨D(zhuǎn)換為脈動(dòng)直流電的其他整流電路，以及能夠向比較單元的比較電壓輸入端疊加預(yù)定電壓的任何其他電路，都可適用于本實(shí)用新型實(shí)施例的交流掉電快速檢測(cè)裝置，對(duì)此本領(lǐng)域普通技術(shù)人員都明白，在此不一一列舉。這些以及任何其他變換只要未背離本實(shí)用新型的精神，都應(yīng)在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。另外，本申請(qǐng)說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)所使用的一些術(shù)語(yǔ)，例如“第一”、“第二”等等，并不是限制，僅僅是為了便于描述。此外，以上多處所述的“一個(gè)實(shí)施例”、“另一個(gè)實(shí)施例”等表示不同的實(shí)施例，當(dāng)然也可以將其全部或部分結(jié)合在一個(gè)實(shí)施例中。
權(quán)利要求1.一種交流掉電快速檢測(cè)裝置，其特征在于，包括比較單元；第一整流單元，配置成適于將交流電轉(zhuǎn)換為脈動(dòng)直流電，以供給比較單元的比較電壓輸入端；過(guò)零檢測(cè)單元，配置成適于響應(yīng)交流電源的正弦波電壓而輸出方波電壓；濾波單元，配置成對(duì)過(guò)零檢測(cè)單元的輸出進(jìn)行濾波，以將方波電壓轉(zhuǎn)換為同相位正弦波電壓；以及第二整流單元，配置成將濾波單元輸出的正弦波電壓轉(zhuǎn)換為脈動(dòng)直流電，以供給比較單元的基準(zhǔn)電壓輸入端。
2.如權(quán)利要求1所述的交流掉電快速檢測(cè)裝置，其特征在于，還包括疊加單元，連接到比較單元的比較電壓輸入端，配置成給所述比較單元的比較電壓輸入端疊加預(yù)定電壓。
3.如權(quán)利要求1或2所述的交流掉電快速檢測(cè)裝置，其特征在于，所述第一整流單元進(jìn)一步包括降壓變壓器，其初級(jí)線圈配置成適于連接到交流電源；以及連接在所述降壓變壓器次級(jí)的二極管。
4.如權(quán)利要求1或2所述的交流掉電快速檢測(cè)裝置，其特征在于所述過(guò)零檢測(cè)單元為運(yùn)放構(gòu)成的比較器，其同向輸入端接降壓后的交流電源，其反向輸入端接地。
5.如權(quán)利要求1或2所述的交流掉電快速檢測(cè)裝置，其特征在于，所述濾波單元進(jìn)一步包括低通濾波器；以及帶通濾波器。
6.如權(quán)利要求5所述的交流掉電快速檢測(cè)裝置，其特征在于所述低通濾波器為串聯(lián)的電阻器和電容器構(gòu)成的濾波器。
7.如權(quán)利要求1或2所述的交流掉電快速檢測(cè)裝置，其特征在于所述第二整流單元為精密整流電路。
8.如權(quán)利要求1或2所述的交流掉電快速檢測(cè)裝置，其特征在于所述比較單元由運(yùn)放組成，其反向輸入端為比較電壓輸入端，其同向輸入端為基準(zhǔn)電壓輸入端。
9.如權(quán)利要求2所述的交流掉電快速檢測(cè)裝置，其特征在于所述疊加單元包括預(yù)定電壓值的正電源，通過(guò)限流電阻器接到所述比較單元的比較電壓輸入端。
10.如權(quán)利要求9所述的交流掉電快速檢測(cè)裝置，其特征在于所述疊加單元包括1伏正電源，且所述限流電阻器配置成給所述比較單元的比較電壓輸入端疊加0. 5伏電壓。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種交流掉電快速檢測(cè)裝置，包括比較單元；第一整流單元，配置成適于將交流電轉(zhuǎn)換為脈動(dòng)直流電，以供給比較單元的比較電壓輸入端；過(guò)零檢測(cè)單元，配置成適于響應(yīng)交流電源的正弦波電壓而輸出方波電壓；濾波單元，配置成對(duì)過(guò)零檢測(cè)單元的輸出進(jìn)行濾波，以將方波電壓轉(zhuǎn)換為同相位正弦波電壓；以及第二整流單元，配置成將濾波單元輸出的正弦波電壓轉(zhuǎn)換為脈動(dòng)直流電，以供給比較單元的基準(zhǔn)電壓輸入端。按照本實(shí)用新型的交流掉電快速檢測(cè)裝置響應(yīng)時(shí)間短，而且運(yùn)行可靠。
文檔編號(hào)G01R19/165GK202025036SQ20102069889
公開(kāi)日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者何巾, 張建海 申請(qǐng)人:Ge醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)球技術(shù)有限公司