本實(shí)用新型涉及電力線載波通信領(lǐng)域，尤其涉及一種電力線載波過零檢測(cè)電路。

背景技術(shù)：

隨著智能電表和電力線載波通信技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，國網(wǎng)公司對(duì)于電力線載波通信的抄表成功率逐漸提高。與此同時(shí)隨著開關(guān)電源在家用電器中的普及，其諧波泄露對(duì)于電網(wǎng)的污染也逐步提高，由于頻帶接近，該諧波直接影響到電力線載波通信的成功率，因此很難滿足國網(wǎng)公司對(duì)于抄表成功率的要求。同時(shí)低壓電力現(xiàn)場(chǎng)大量測(cè)量數(shù)據(jù)表明，交流電在過零點(diǎn)附近具有阻抗連續(xù)、諧波污染值低、周期和相位穩(wěn)定等特點(diǎn)，非常適合做載波通信。

因此過零點(diǎn)通信被各大載波通信方案廠商所采用，經(jīng)過大量通信現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)的驗(yàn)證，也取得了很好的通信效果和通信成功率。過零檢測(cè)電路作為載波通信電路的一部分，用來精確檢測(cè)交流電的過零點(diǎn)，載波通信芯片根據(jù)檢測(cè)到的過零點(diǎn)，將長幀數(shù)據(jù)分割，在連續(xù)多個(gè)過零點(diǎn)附近很短的時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，進(jìn)而降低由于負(fù)載和阻抗不連續(xù)、諧波污染等原因引起的通信不成功。

由于過零檢測(cè)電路直接與220V交流電連接，現(xiàn)有過零檢測(cè)電路一般采用阻容降壓或者穩(wěn)壓管鉗位方式直接將交流電降壓后驅(qū)動(dòng)三極管或光耦。前者強(qiáng)弱電不隔離，使用中存在安全隱患，而且功耗大、精度低、抗干擾性很差，容易出現(xiàn)誤觸發(fā)；后者雖然強(qiáng)弱電隔離，但同樣抗干擾性差，當(dāng)電網(wǎng)有重負(fù)載起停時(shí)，很容易引起光耦誤觸發(fā)。

在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)存在以下技術(shù)問題：第一、常規(guī)過零檢測(cè)電路強(qiáng)弱電不隔離；第二、常規(guī)過零檢測(cè)電路檢測(cè)精度低；第三、常規(guī)過零檢測(cè)電路功耗高；第四、常規(guī)過零檢測(cè)電路抗干擾性能差。

公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本實(shí)用新型的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種對(duì)電力線載波過零點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)的電路，從而克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的過零檢測(cè)電路強(qiáng)弱電不隔離、精度低、功耗高以及抗干擾性能差等問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種電力線載波過零檢測(cè)電路，包括：電阻R1、電容C1、電阻R、二極管VD1、二極管VD2、電容C、三極管VT1、三極管VT2、光耦D1，所述電阻R1的第一端與火線相連，所述電阻R1的第二端與所述電容C1的第一端、所述電阻R的第一端相連；所述電容C1的第二端、所述二極管VD1的負(fù)極、所述電容C的第一端、所述光耦D1的陽極分別相連，所述二極管VD1的正極、所述電容C的第二端、所述二極管VD2的正極、所述三極管VT2的發(fā)射極分別與火線相連；所述電阻R的第二端、所述二極管VD2的負(fù)極、所述三極管VT1的基極分別相連；所述三極管VT1的發(fā)射極與所述三極管VT2的基極相連，所述三極管VT1的集電極與所述三極管VT2的集電極、所述光耦D1的陰極分別相連；所述光耦D1的集電極與電源電壓VCC相連，所述光耦D1的發(fā)射極接地。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該電路還包括：電阻R2，所述電阻R2的第一端與所述電容C1的第二端相連，所述電阻R2的第二端與所述光耦D1的陽極相連。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該電路還包括：電阻R5，所述光耦D1的集電極通過所述電阻R5與所述電源電壓VCC相連。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該電路還包括：電容C4，所述電容C4的第一端與所述光耦D1的集電極相連，所述電容C4的第二端接地。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述電阻R包括電阻R3、電阻R4、電阻R6、電阻R7、電阻R8，所述電阻R3、電阻R4、電阻R6、電阻R7、電阻R8相互串聯(lián)。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述電容C包括電容C2、電容C3，所述電容C2與所述電容C3并聯(lián)。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述二極管VD1為穩(wěn)壓二極管。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下有益效果：通過調(diào)節(jié)儲(chǔ)能電容的容值大小直接調(diào)節(jié)檢測(cè)到的過零點(diǎn)與實(shí)際零點(diǎn)之間的延遲大小，更加精確的檢測(cè)到過零點(diǎn)，降低成本的同時(shí)提高了電路的安全性、可靠性、抗干擾性，也降低了功耗。本實(shí)用新型的電力線載波過零檢測(cè)電路能夠?qū)崿F(xiàn)：在過零點(diǎn)附近很短時(shí)間延遲內(nèi)精確檢測(cè)到過零點(diǎn)；強(qiáng)弱電隔離，消除使用中的觸電危險(xiǎn)；低功耗，可大幅提高產(chǎn)品效率，不用額外處理發(fā)熱等問題；抗干擾性強(qiáng)，適用范圍廣，能夠更好的適應(yīng)電力線負(fù)載突變，解決誤觸發(fā)問題；成本低廉，占用PCB面積小，適用大批量生產(chǎn)。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的電力線載波過零檢測(cè)電路的原理示意圖。

圖2是本實(shí)用新型的交流電波形圖及CLK50_IA端口輸出信號(hào)的波形圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不受具體實(shí)施方式的限制。

除非另有其它明確表示，否則在整個(gè)說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元件或其它組成部分。

如圖1所示，本實(shí)用新型的一種電力線載波過零檢測(cè)電路，包括：電阻R1、電容C1、電阻R、二極管VD1、二極管VD2、電容C、三極管VT1、三極管VT2、光耦D1，所述電阻R1的第一端與火線相連，所述電阻R1的第二端與所述電容C1的第一端、所述電阻R的第一端相連；所述電容C1的第二端、所述二極管VD1的負(fù)極、所述電容C的第一端、所述光耦D1的陽極分別相連，所述二極管VD1的正極、所述電容C的第二端、所述二極管VD2的正極、所述三極管VT2的發(fā)射極分別與火線相連；所述電阻R的第二端、所述二極管VD2的負(fù)極、所述三極管VT1的基極分別相連；所述三極管VT1的發(fā)射極與所述三極管VT2的基極相連，所述三極管VT1的集電極與所述三極管VT2的集電極、所述光耦D1的陰極分別相連；所述光耦D1的集電極與電源電壓VCC相連，所述光耦D1的發(fā)射極接地。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該電路還包括：電阻R2，所述電阻R2的第一端與所述電容C1的第二端相連，所述電阻R2的第二端與所述光耦D1的陽極相連。R2限制導(dǎo)通電流，防止由電力線負(fù)載瞬間變動(dòng)引起的光耦誤動(dòng)作，提高電路穩(wěn)定性和抗干擾性；R2起到限流作用，防止由于L/N間負(fù)載突變引起光耦誤觸發(fā)；

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該電路還包括：電阻R5，所述光耦D1的集電極通過所述電阻R5與所述電源電壓VCC相連。R5控制光耦次級(jí)電流大小，保證類方波的正常輸出，也通過調(diào)節(jié)VCC電壓值，調(diào)節(jié)輸出方波的高電平電壓值。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該電路還包括：電容C4，所述電容C4的第一端與所述光耦D1的集電極相連，所述電容C4的第二端接地。電容C4主要起濾波作用，對(duì)輸出類方波做簡(jiǎn)單濾波。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述電阻R包括電阻R3、電阻R4、電阻R6、電阻R7、電阻R8，所述電阻R3、電阻R4、電阻R6、電阻R7、電阻R8相互串聯(lián)。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述電容C包括電容C2、電容C3，所述電容C2與所述電容C3并聯(lián)。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述二極管VD1為穩(wěn)壓二極管。

以下對(duì)本實(shí)用新型的電力線載波過零檢測(cè)電路的工作流程進(jìn)行詳細(xì)說明：

當(dāng)火線L點(diǎn)交流電壓由負(fù)變正的過程中，220V交流電經(jīng)R1、R3、R4、R6、R7、R8降壓后驅(qū)動(dòng)三極管VT1、VT2導(dǎo)通，同時(shí)經(jīng)R1、C1、VD1降壓后光耦D1導(dǎo)通，CLK50_IA輸出低電平。電阻R3、R4、R6、R7、R8的阻值可以適當(dāng)提高，但是如果阻值過大會(huì)導(dǎo)致通過R3、R4、R6、R7、R8的電流過小，C2、C3充電時(shí)間過長，VT1、VT2不能正常導(dǎo)通。隨著交流電壓由負(fù)變正的過程，電壓值不斷提高，經(jīng)R1、R3、R4、R6、R7、R8降壓后VT1基極電壓也不斷提高，當(dāng)超過VT1、VT2基極導(dǎo)通電壓之后VT1、VT2便會(huì)導(dǎo)通。在本實(shí)用新型中，如果R1單獨(dú)降壓，要將交流電壓降到光耦D1正常工作電壓的話，對(duì)電阻R1的功率要求比較高，導(dǎo)致電阻R1體積很大，功耗也很大，而R1、C1同時(shí)降壓可以在控制電阻功耗和體積前提下把電壓降到合適的范圍，VD1為穩(wěn)壓二極管，將電壓鉗位在一定范圍內(nèi)，確保光耦D1正常工作。

當(dāng)L點(diǎn)交流電壓通過最高點(diǎn)向零軸的過程中，三極管VT1、VT2截止，光耦D1截止，CLK50_IA輸出高電平；如圖2所示，方波為輸出端口CLK50_IA的輸出波形(當(dāng)交流電由負(fù)變正的過零點(diǎn)附近，光耦D1導(dǎo)通輸出一個(gè)低電平)，正弦波為交流電波形。

CLK50_IA的電平轉(zhuǎn)換點(diǎn)非常接近交流電的過零點(diǎn)，用來完成過零檢測(cè)；R1為功率電阻具有一定的防浪涌特性，提高整個(gè)電路的穩(wěn)定和安全性；C2、C3儲(chǔ)能保證光耦和三極管的穩(wěn)定正常導(dǎo)通，同時(shí)調(diào)節(jié)該電容大小可以調(diào)節(jié)檢測(cè)到過零點(diǎn)的時(shí)間延遲；在本實(shí)用新型中，電容C2、C3并聯(lián)是為了提高電容量，也方便通過調(diào)節(jié)電容值來調(diào)節(jié)檢測(cè)到的過零點(diǎn)的延遲時(shí)間，當(dāng)光耦導(dǎo)通時(shí)起到續(xù)流作用。C2、C3電容量的大小決定了兩個(gè)電容充電(保證光耦D1正常導(dǎo)通)所需時(shí)間的長短，而電容有效充電過程是從正弦波通過零點(diǎn)時(shí)開始的，因此充電時(shí)間的長短決定了CLK50_IA端口輸出低電平時(shí)與實(shí)際過零點(diǎn)的時(shí)間差，即檢測(cè)到的過零點(diǎn)的時(shí)間延遲。

VD2提供回路防止VT1、VT2反向擊穿，交流電由正變負(fù)的過程中，零線N端電壓高而火線L端電壓低，VD2導(dǎo)通，VD2兩端電壓大約0.7V，用來保護(hù)VT1、VT2，防止VT1、VT2反向擊穿。如果沒有VD2，VT1基極和VT2發(fā)射基間直接承受交流電壓值(因?yàn)閂T1、VT2截止)容易反向擊穿。光耦D1起到強(qiáng)弱電隔離，解決了隔離問題；整個(gè)電路全部采用被動(dòng)器件，成本低廉。

本實(shí)用新型的電力線載波過零檢測(cè)電路，通過調(diào)節(jié)儲(chǔ)能電容的容值大小直接調(diào)節(jié)檢測(cè)到的過零點(diǎn)與實(shí)際零點(diǎn)之間的延遲大小，更加精確的檢測(cè)到過零點(diǎn)，降低成本的同時(shí)提高了電路的安全性、可靠性、抗干擾性，也降低了功耗。本實(shí)用新型的電力線載波過零檢測(cè)電路能夠?qū)崿F(xiàn)：在過零點(diǎn)附近很短時(shí)間延遲內(nèi)精確檢測(cè)到過零點(diǎn)；強(qiáng)弱電隔離，消除使用中的觸電危險(xiǎn)；低功耗，可大幅提高產(chǎn)品效率，不用額外處理發(fā)熱等問題；抗干擾性強(qiáng)，適用范圍廣，能夠更好的適應(yīng)電力線負(fù)載突變，解決誤觸發(fā)問題；成本低廉，占用PCB面積小，適用大批量生產(chǎn)。

前述對(duì)本實(shí)用新型的具體示例性實(shí)施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述并非想將本實(shí)用新型限定為所公開的精確形式，并且很顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)，可以進(jìn)行很多改變和變化。對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行選擇和描述的目的在于解釋本實(shí)用新型的特定原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本實(shí)用新型的各種不同的示例性實(shí)施方案以及各種不同的選擇和改變。本實(shí)用新型的范圍意在由權(quán)利要求書及其等同形式所限定。