專利名稱：交流電流檢測電路及斷電零功耗的自動斷電電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交流電流檢測電路及斷電零功耗的自動斷電電路。
背景技術(shù)：
電流檢測的方式常見的有以下幾類串聯(lián)電阻檢測、電流互感器檢測和霍耳器件檢測。這幾類檢測都有各自的優(yōu)缺點。電阻檢測只適用于小電流的線路中。大電流的檢測電路中，若采用電阻串聯(lián)回路中檢測的插入損耗大，其耗散功率達(dá)數(shù)瓦甚至數(shù)十瓦，這不僅要求電阻的體積較大，且毫歐級別的精密電阻很難找到，特別在負(fù)載電流變化范圍很大的情況下串聯(lián)電阻的檢測方式很難照顧到檢測靈敏度和耐受大電流的雙重要求。在這種情況下一般都不會采用此方式；在大電流的檢測電流中，常見的就是采用電流互感器檢測的方式，其缺點是互感器容易產(chǎn)生磁飽和導(dǎo)致檢測的失誤，且體積大，難于集成。霍耳檢測也常用于電流檢測中，它是將電流信號轉(zhuǎn)換為磁信號通過霍耳器件轉(zhuǎn)換成電信號的方式進(jìn)行。 它對小電流檢測電路存在不敏感的問題。在日常生活中，電視、音響、機頂盒、影碟機和空調(diào)等電氣設(shè)備通常有遙控功能，用戶可以很方便地關(guān)機，使這些設(shè)備處于待機狀態(tài)，以便于節(jié)約電能。但是，處于待機狀態(tài)的電氣設(shè)備會消耗電能，設(shè)備長期處于待機狀態(tài)，將會造成大量的電能源的浪費。在工作中， 下班后的工作人員常常將電腦關(guān)機后，并不將插頭拔下或關(guān)閉插座，使得電腦主設(shè)備和顯示器、打印機等附屬設(shè)備處于通電的狀態(tài)，這些設(shè)備都仍會消耗一定的電能，造成了大量的電力資源的浪費?，F(xiàn)有的具有自動斷電功能的節(jié)能插座，插座切斷后，插座本身的內(nèi)部電路仍處于通電狀態(tài)，這樣也會造成一單元電力資源的浪費，并不能將插座和電氣設(shè)備一起斷電，會造成電力資源的浪費。申請?zhí)枮镃N201020172576.3的中國發(fā)明專利提供了一種電腦專用智能型節(jié)能插排，包括單片機主控電路、觸發(fā)信號接收單元、參考電壓電路、直流+5V電壓產(chǎn)生電路、直流+24V電壓產(chǎn)生電路、電流取樣檢測單元、可控開關(guān)器件、電腦主設(shè)備專用電源插座、外設(shè)電源插座、模式轉(zhuǎn)換開關(guān)和無線發(fā)射單元等組件，可在電腦關(guān)機后自動關(guān)閉電源，但該專利和上述兩個專利一樣存在插座本身一直處于通電耗能的狀態(tài)的缺點，而且存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制作成本高等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為避免上述已有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種交流電流檢測電路及斷電零功耗的自動斷電電路，以能夠很方便地檢測電流且使得電路機構(gòu)易于小型化，使得電氣設(shè)備關(guān)閉后插座可與外接電源完全斷開。本發(fā)明為解決技術(shù)問題，提供了一種交流電流檢測電路。交流電流檢測電路，其結(jié)構(gòu)特點是，包括電阻Rl、電阻R2、電容Cl、濾波元件C2、二極管D1、二極管D2和光電管Ul ；所述二極管Dl的正極端和二極管D2的負(fù)極端相互連接， 連接端為端點X ；所述二極管Dl的負(fù)極端和二極管D2的正極端相互連接，連接端為端點Y ；所述電阻Rl的兩端分別與端點X和端點Y相連接；所述電容Cl的一端與所述端點Y相連接，所述電容Cl的另一端通過所述電阻R2與所述光電管Ul的連接端C相連接；所述濾波元件C2的一端與所述端點Y相連接，所述濾波元件C2的另一端與所述光電管Ul的連接端 D相連接；所述端點X與所述光電管Ul的連接端D相連接；還包括二極管D3 (如圖1)或者三極管Pl (如圖2和圖3)，所述三極管Pl為NPN型或PNP型；所述二極管D3的正極端連接在所述電容Cl和電阻R2之間，所述二極管D3的負(fù)極端與光電管Ul的連接端D相連接； 或者，所述三極管Pl的基極通過電阻R3與所述端點Y相連接，所述三極管Pl的集電極連接在所述電容Cl和電阻R2之間，所述三極管Pl的發(fā)射極與所述光電管Ul的連接端D相連接。
所述濾波元件C2為電容或低通濾波器。
本發(fā)明還提供了一種設(shè)有上述交流電流檢測電路的斷電零功耗的自動斷電電路。
設(shè)有所述的交流電流檢測電路的斷電零功耗的自動斷電電路，其特征是，還包括自復(fù)位常開開關(guān)K、可控開關(guān)器件、主控輸出端、附屬設(shè)備輸出端、延時單元、控制單元和供電電路；所述交流電流檢測電路用于檢測主控輸出端的輸出電流；所述自復(fù)位常開開關(guān)K 與可控開關(guān)器件相并聯(lián)連接，兩個連接節(jié)點分別為節(jié)點A和節(jié)點B ；所述節(jié)點A與外部電源輸入端的第二端子相連接；所述節(jié)點B與交流電流檢測電路相連接，交流電流檢測電路串接在主控的輸出回路中；所述交流電流檢測電路還通過延時單元與控制單元相連接，控制單元與可控開關(guān)器件相連接；所述供電電路用于為檢測單元、延時單元和控制單元提供工作電壓；附屬設(shè)備輸出端的兩個端子分別與節(jié)點B和外部電源輸入端的第一端子相連接； 所述交流電流檢測電路、延時單元和控制單元均與供電電路相連接并由供電電路提供電源。
所述可控開關(guān)器件是繼電器、晶閘管或固態(tài)繼電器，也可以為其他種類的可由外部信號控制通斷的自動控制開關(guān)。
與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在
本發(fā)明的交流電流檢測電路，采用取樣電阻Rl與兩個或兩組反向并聯(lián)二極管并聯(lián)然后串聯(lián)到負(fù)載中作為取樣的。反向并聯(lián)的兩個或者兩組二極管起到對電阻的保護(hù)作用，大電流工作狀態(tài)下，實際通過電阻的電流較小(約為0. 75/R)，功耗也會較小(約為 0. 5/R)，該檢測電路的最大檢測電流由兩個或兩組反向并聯(lián)的二極管正向?qū)〞r的允許電流決定。由于兩個二極管的箝位作用，R兩端的最高峰值電壓應(yīng)為二極管的飽和導(dǎo)通電壓約0.75V。本電路的最大特點是1)通過改變?nèi)与娮璧拇笮∧軌蚝芊奖愕臋z測出負(fù)載的電流變化從而為進(jìn)一步的控制提供方便；幻輸出端與檢測端相隔離，便于對信號進(jìn)行進(jìn)一步的處理，因而用于高壓或特高壓線路中電流的檢測都很方便；幻全半導(dǎo)體器件，便于集成和小型化，可以將所有零件集成模塊化生產(chǎn)，集成為四端檢測器件；4)由于半導(dǎo)體器件的頻率響應(yīng)速度快，此結(jié)構(gòu)電路不僅可以用于工頻交流電流的檢測，還可以對高頻大功率輸出的電路進(jìn)行檢測和控制力)檢測部分無需另外的直流供電電源，只需將電路串聯(lián)在檢測電路中即可。將該電路用于設(shè)備待機檢測中將非常方便。當(dāng)設(shè)備正常工作時，其工作電流較大，在電阻兩端的壓降也較大，此時輸出端輸出脈沖開關(guān)信號，如果設(shè)備處于待機(小電流狀態(tài))或關(guān)機狀態(tài)，則輸出端中斷，無信號輸出，表現(xiàn)為高阻抗開路狀態(tài)。
用戶按下主設(shè)備的遙控器關(guān)閉主設(shè)備時(或用戶關(guān)閉電腦主機箱時)，主設(shè)備處于待機狀態(tài)時(或電腦處于關(guān)機狀態(tài)時)，主控輸出端的輸出電流就會降低。交流電流檢測電路檢測到主控輸出端的輸出電流很低時，在延時單元的配合下，經(jīng)過一定的延時向控制單元發(fā)送一個信號，控制單元接收到控制單元發(fā)送的信號時，就會釋放或關(guān)閉可控開關(guān)器件，切斷其后的所有供電。由于可控開關(guān)器件和自復(fù)位常開開關(guān)K均與外部電源輸入端直接相連，因而本發(fā)明的斷電電路、主設(shè)備和附屬設(shè)備都會斷電，從而實現(xiàn)自動斷電電路和電氣設(shè)備的完全斷電，實現(xiàn)零功耗的目的。本發(fā)明的自動斷電電路，具有可使得電氣設(shè)備關(guān)閉后插座可與外接電源完全斷開、實現(xiàn)電氣設(shè)備和插座斷電后零功耗等優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明的交流電流檢測電路的第一個實施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的交流電流檢測電路的第二個實施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明的交流電流檢測電路的第三個實施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明的自動斷電電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1 圖4中標(biāo)號1第一端子，2第二端子，3第三端子，4外部電源輸入端。
以下通過具體實施方式
，并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
具體實施方式
參見圖1 圖4，交流電流檢測電路，包括電阻R1、電阻R2、電容Cl、濾波元件C2、 二極管D1、二極管D2和光電管Ul ；所述二極管Dl的正極端和二極管D2的負(fù)極端相互連接，連接端為端點X ；所述二極管Dl的負(fù)極端和二極管D2的正極端相互連接，連接端為端點Y ；所述電阻Rl的兩端分別與端點X和端點Y相連接；所述電容Cl的一端與所述端點Y 相連接，所述電容Cl的另一端通過所述電阻R2與所述光電管Ul的連接端C相連接；所述濾波元件C2的一端與所述端點Y相連接，所述濾波元件C2的另一端與所述光電管Ul的連接端D相連接；所述端點X與所述光電管Ul的連接端D相連接；還包括二極管D3 (如圖1) 或者三極管Pl (如圖2和圖3)，所述三極管Pl為NPN型或PNP型；所述二極管D3的正極端連接在所述電容Cl和電阻R2之間，所述二極管D3的負(fù)極端與光電管Ul的連接端D相連接；或者，所述三極管Pl的基極通過電阻R3與所述端點Y相連接，所述三極管Pl的集電極連接在所述電容Cl和電阻R2之間，所述三極管Pl的發(fā)射極與所述光電管Ul的連接端 D相連接。
如圖1，當(dāng)電流從輸出out端流向輸入in端流過取樣電阻時，其電流一部分通過 D3給Cl充電，這時候光電管Ul不導(dǎo)通；Cl上的充電電壓為電流在取樣電阻上的壓降減去 D3的導(dǎo)通壓降，Cl上電壓為左端正右端為負(fù)；當(dāng)電流反過來流動從輸入in端經(jīng)過取樣電阻向輸出端out流動時，一部分電流流過Ul的光電管對Cl進(jìn)行反向充電，這時候加在光電管兩端的電壓為UR1+UC1，光電管兩端有足夠的激勵電流讓輸出端產(chǎn)生輸出信號。為了提高電路對電流檢測的靈敏度同時減少取樣電阻的阻值，D3可選用導(dǎo)通壓降較小的鍺半導(dǎo)體類二極管，其飽和導(dǎo)通壓降只有0. 3V左右。為了更進(jìn)一步減小取樣電阻的阻值，增加效率，減少插入損耗，可將二極管D3換成三極管，利用三極管飽和導(dǎo)通壓降只有0. IV左右的特點讓交流電半周對電容Cl的充電更充分，UR1+UC1對交流電流的變化更加敏感，從而讓檢測輸出對輸入端電流的變化更敏感快捷。采用三極管的兩種接法分別見圖2和圖3所示。
所述濾波元件C2為電容或低通濾波器。
設(shè)有所述的交流電流檢測電路的斷電零功耗的自動斷電電路，還包括自復(fù)位常開開關(guān)K、可控開關(guān)器件、主控輸出端、附屬設(shè)備輸出端、延時單元、控制單元和供電電路；所述交流電流檢測電路用于檢測主控輸出端的輸出電流；所述自復(fù)位常開開關(guān)K與可控開關(guān)器件相并聯(lián)連接，兩個連接節(jié)點分別為節(jié)點A和節(jié)點B ；所述節(jié)點A與外部電源輸入端4的第二端子2相連接；所述節(jié)點B與交流電流檢測電路相連接，交流電流檢測電路串接在主控的輸出回路中，交流電流檢測電路與主控輸出端的一個端子相連接，主控輸出端的另一個端子與外部電源輸入端的第一端子1相連接；所述交流電流檢測電路還通過延時單元與控制單元相連接，控制單元與可控開關(guān)器件相連接；所述供電電路用于為檢測單元、延時單元和控制單元提供工作電壓；附屬設(shè)備輸出端的兩個端子分別與節(jié)點B和外部電源輸入端 4的第一端子1相連接；所述交流電流檢測電路、延時單元和控制單元均與供電電路相連接并由供電電路提供電源。自復(fù)位常開開關(guān)K通常處于斷開的狀態(tài)。開機時，按下自復(fù)位常開開關(guān)K，接通電路，可控開關(guān)器件立刻吸合或?qū)?，此時即使常開開關(guān)復(fù)位關(guān)斷，由于可控開關(guān)型器件的吸合或?qū)?，主控設(shè)備輸出端都正常供電。如果此時沒有打開主設(shè)備(主設(shè)備一直處于待機或關(guān)機狀態(tài)下)，其主控輸出端處于低電流或無電流輸出狀態(tài)，串接在主輸出回路中的電流檢測電路在延時單元的配合下經(jīng)過一定的延時，向控制單元發(fā)出釋放或關(guān)閉的信號，這時可控開關(guān)器件釋放或關(guān)閉，關(guān)斷所有的設(shè)備供電，包括電路的本身供電。如果在按下復(fù)位開關(guān)K之后，可控開關(guān)器件延時(延時時間通過改變元件參數(shù)可變)關(guān)斷之前，打開主設(shè)備，此時主設(shè)備正常工作，主輸出回路輸出電流較大，交流電流檢測電路發(fā)出信號，停止延時單元的工作，避免向可控開關(guān)器件發(fā)出釋放或關(guān)閉信號。此時，可控開關(guān)器件一直會處于吸合或?qū)顟B(tài)，保持主控輸出端和附屬輸出端設(shè)備的正常連續(xù)供電。延時單元只有當(dāng)主控在低電流的狀態(tài)下參與工作，在主控正常工作電流達(dá)到一定值時候，延時單元不工作。
當(dāng)用戶按下主設(shè)備的遙控器或關(guān)斷主設(shè)備電源開關(guān)來關(guān)閉主設(shè)備時(或用戶關(guān)閉電腦主機時)，主控輸出端的輸出電流就會降低。交流電流檢測電路檢測到主控輸出端的輸出電流很低，在延時單元的配合下，經(jīng)過預(yù)設(shè)時間的延時后，向控制單元發(fā)送釋放或關(guān)閉可控開關(guān)器件的信號，控制單元接收到關(guān)斷信號時，釋放可控開關(guān)器件，斷開所有跟外部電源的連接。電路處于不帶電狀態(tài)。由于可控開關(guān)器件和自復(fù)位常開開關(guān)K均與外部電源輸入端直接相連，因而本發(fā)明的斷電電路、主設(shè)備和附屬設(shè)備都會斷電，從而實現(xiàn)自動斷電電路和電氣設(shè)備的完全斷電，實現(xiàn)零功耗的目的。
所述可控開關(guān)器件是繼電器、晶閘管或固態(tài)繼電器，也可以為其他種類的可由外部信號控制通斷的自動控制開關(guān)。
本電路作為斷電零功耗的自動斷電電路的電流電測單元原理總圖如下復(fù)位開關(guān)按下后，可控開關(guān)型器件在控制電路的作用下導(dǎo)通或吸合，如果主控輸出端設(shè)備正常開機， 則通過檢測處理電路的電流足夠大，Ul的光電接收端呈現(xiàn)斷續(xù)導(dǎo)通狀態(tài)，讓延時電路的延時電容通過光電接收管放電，延時電容上充電的電荷不斷的通過Ul光電接收端放電，延時電路無法向控制電路發(fā)送釋放(或關(guān)閉)可控開關(guān)型器件的信號，可控開關(guān)型器件將一直維持導(dǎo)通或吸合狀態(tài)。這時附屬輸出端設(shè)備也隨主控的設(shè)備的開機狀態(tài)一直保持得電工作狀態(tài)。如果主控輸出端設(shè)備沒有正常開機或處于待機狀態(tài)，這時候通過檢測電路的電流較小不足以使得光電開關(guān)導(dǎo)通，其接收端的光電管處于高阻或斷路狀態(tài)，延時電容無法通過 Ul輸出端放電，經(jīng)過一定的延時后延時電路向控制電路發(fā)出關(guān)斷或釋放可控型開關(guān)器件的信號。這時候由于開關(guān)K為自復(fù)位開關(guān)，正常情況下處于斷路狀態(tài)，隨著可控型開關(guān)器件的斷開或關(guān)閉，整個主控輸出端和附屬設(shè)備輸出端以及本電路的自身供電等全部切斷，從而實現(xiàn)斷電零功耗的目的。
設(shè)備待機自動斷電插座中，可設(shè)置所述的自動斷電電路。插座還包括主設(shè)備插接口和附屬設(shè)備插接口，所述主控輸出端與主設(shè)備插接口相連接，所述附屬設(shè)備輸出端與附屬設(shè)備插接口相連接。這種插座中，主設(shè)備插接口與主機的插頭相插接，附屬設(shè)備插接口與附屬設(shè)備插頭相連接。由自動斷電電路控制主設(shè)備插接口、附屬設(shè)備插接口的通斷電，主機設(shè)備關(guān)機后，使得整個插座的內(nèi)部電路、主設(shè)備、附屬設(shè)備都完全斷電，實現(xiàn)用電設(shè)備和插座的零功耗。外部電源輸入端4的第三端子3為接地端，所述第三端子3分別與主設(shè)備插接口的接地端和附屬設(shè)備插接口的接地端相連接。主設(shè)備插接口和附屬設(shè)備插接口接通接地端，可提高插座的使用安全性。
權(quán)利要求
1.交流電流檢測電路，其特征是，包括電阻R1、電阻R2、電容Cl、濾波元件C2、二極管 D1、二極管D2和光電管Ul ；所述二極管Dl的正極端和二極管D2的負(fù)極端相互連接，連接端為端點X ；所述二極管Dl的負(fù)極端和二極管D2的正極端相互連接，連接端為端點Y ；所述電阻Rl的兩端分別與端點X和端點Y相連接；所述電容Cl的一端與所述端點Y相連接， 所述電容Cl的另一端通過所述電阻R2與所述光電管Ul的連接端C相連接；所述濾波元件 C2的一端與所述端點Y相連接，所述濾波元件C2的另一端與所述光電管Ul的連接端D相連接；所述端點X與所述光電管Ul的連接端D相連接；還包括二極管D3或者三極管Pl，所述三極管Pl為NPN型或PNP型；所述二極管D3的正極端連接在所述電容Cl和電阻R2之間，所述二極管D3的負(fù)極端與光電管Ul的連接端 D相連接；或者，所述三極管Pl的基極通過電阻R3與所述端點Y相連接，所述三極管Pl的集電極連接在所述電容Cl和電阻R2之間，所述三極管Pl的發(fā)射極與所述光電管Ul的連接端D相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電流檢測電路，其特征是，所述濾波元件C2為電容或低通濾波器。
3.設(shè)有權(quán)利要求1或2所述的交流電流檢測電路的斷電零功耗的自動斷電電路，其特征是，還包括自復(fù)位常開開關(guān)K、可控開關(guān)器件、主控輸出端、附屬設(shè)備輸出端、延時單元、控制單元和供電電路；所述交流電流檢測電路用于檢測主控輸出端的輸出電流；所述自復(fù)位常開開關(guān)κ與可控開關(guān)器件相并聯(lián)連接，兩個連接節(jié)點分別為節(jié)點A和節(jié)點B ；所述節(jié)點A 與外部電源輸入端(4)的第二端子( 相連接；所述節(jié)點B與交流電流檢測電路相連接，交流電流檢測電路串接在主控的輸出回路中；所述交流電流檢測電路還通過延時單元與控制單元相連接，控制單元與可控開關(guān)器件相連接；所述供電電路用于為檢測單元、延時單元和控制單元提供工作電壓；附屬設(shè)備輸出端的兩個端子分別與節(jié)點B和外部電源輸入端(4) 的第一端子(1)相連接；所述交流電流檢測電路、延時單元和控制單元均與供電電路相連接并由供電電路提供電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的斷電零功耗的自動斷電電路，其特征是，所述可控開關(guān)器件是繼電器、晶閘管或固態(tài)繼電器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種交流電流檢測電路及斷電零功耗的自動斷電電路，包括電阻R1、電阻R2、電容C1、濾波元件C2、二極管D1、二極管D2和光電管U1；二極管D1的正極端和二極管D2的負(fù)極端相互連接，連接端為端點X；二極管D1的負(fù)極端和二極管D2的正極端相互連接，連接端為端點Y；電阻R1的兩端分別與端點X和端點Y相連接；還包括二極管D3或者三極管P1。斷電零功耗的自動斷電電路設(shè)有該交流電流檢測電路，作為電流檢測裝置。本發(fā)明的交流電流檢測電路及自動斷電電路，具有能夠很方便地檢測電流且使得電路結(jié)構(gòu)易于小型化，使得電氣設(shè)備關(guān)閉后插座可與外接電源完全斷開等優(yōu)點。
文檔編號H02H3/00GK102495267SQ201110415698
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者史紅葉, 竇本銀, 項學(xué)海, 項賓富 申請人:合肥工業(yè)大學(xué)