專利名稱：一種電壓浪涌檢測電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及電路系統保護的技術領域，特別是涉及一種電壓浪涌檢測電路，適用于對電壓突變敏感的需要進行電壓浪涌檢測并保護的電路系統，如電磁加熱系統，變頻控制電路系統等。
背景技術：
電磁加熱電路或者變頻控制電路系統中一般電路設計輸出功率較高，電流比較大，對用于功率轉換的半導體功率元件，需要進行保護，其中對于電路中產生的瞬態電壓浪涌突變更需要特別保護，避免功率轉換半導體損壞。在實際電路中不但有正向浪涌，而且還存在大量的負向電壓跌落，研究發現，除了正向浪涌對電路中的半導體功率元件有損害作用外，負向的電壓跌落浪涌也存在損壞功率元件的缺陷，而現有技術中還沒有一種能夠很好的同時針對正向浪涌和負向跌落浪涌的雙向電壓浪涌檢測電路，因此不能有效地保護電 路系統中的半導體功率元件。
發明內容
為克服現有技術的不足，本發明提供一種能夠同時檢測正向浪涌和負向跌落浪涌的電壓浪涌檢測電路，該電壓浪涌檢測電路能夠有效保護電路系統中的半導體功率元件。為解決上述技術問題，本發明的技術方案是本發明提供一種電壓浪涌檢測電路，包括將交流市電轉換為直流市電的整流電路；以及
浪涌檢測電路，用于檢測經整流電路整流后市電電壓的脈沖浪涌；以及 過零檢測電路，用于檢測市電過零點；
所述浪涌檢測電路的輸入端與過零檢測電路的輸入端分別和整流電路連接，浪涌檢測電路的輸出端和過零檢測電路的輸出端連接。上述方案中，所述浪涌檢測電路包括
正向浪涌檢測電路，用于檢測經整流電路整流后的市電電壓中正向脈沖浪涌；以及 負向浪涌檢測電路，用于檢測經整流電路整流后的市電電壓中的負向電壓跌落浪涌； 所述正向浪涌檢測電路和負向浪涌檢測電路通過二極管D3連接。進一步的，所述正向浪涌檢測電路連接二極管D3的負極，負向浪涌檢測電路連接二極管D3的正極。具體的，所述正向浪涌檢測電路包括電阻Rl、R2、R3、R4和R5，電容Cl和C2以及三極管Ql和Q2 ;所述電阻R2與電容Cl并聯后一端通過電阻Rl與整流電路連接，另一端分別與電阻R3和R4連接，電阻R4與電容C2并聯后接地；電阻R3的另一端與三極管Ql的B極連接，三極管Ql的C極通過電阻R5與電源VCC連接，三極管Ql的E極接地；三極管Q2的B級與三極管Ql的C極連接，三極管的Q2的C極接地，三極管Q2的E極連接二極管D3的負極。具體的，所述負向浪涌檢測電路包括二極管D1、D2，電阻1 6、1 7、1 8、1 9、1 10，電容C3及比較器Ul ;電阻R6 —端與整流電路連接，另一端分別與二極管Dl和D2的正極連接；二極管Dl的負極與電阻R7連接；電阻R7另一端分別連接電阻R9和比較器Ul的正輸入端；電阻R9與電容C3并聯后接地；二極管D2的負極與電阻R8連接；電阻R8的另一端分別與電阻R10、二極管D3的正極和比較器Ul的負輸入端連接；R10 —端與R8、二極管D3的正極以及比較器Ul負輸入端連接，另一端接地；比較器Ul的輸出端與過零檢測電路連接。具體的，所述過零檢測電路包括電阻R11、R12、R13、R14、R15和比較器U2 ;所述比較器U2的正輸入端通過電阻Rl2與整流電路連接，比較器U2的負輸入端通過電阻Rl5與電源VCC連接；電阻R13的一端分別與R15和比較器U2的負輸入端連接，另一端接地；電阻R14的一端分別連接電阻R12和比較器U2的正輸入端，另一端接地；比較器U2的輸出端通過電阻Rll與電源VCC連接，且與浪涌檢測電路的比較器Ul的輸出端連接。上述方案中，所述整流電路為橋式整流電路。與現有技術相比，本發明相對于現有技術的有益效果是
I、本發明采用雙向浪涌檢測電路，能及時準確檢測電路中的浪涌現象，輸出有效浪涌檢測信號，使后續保護電路能及時做出動作，故能有效保護電路系統中的半導體功率元件不受浪涌損壞。2、本發明采用過零檢測電路，對于發生在市電過零位置，不會對電路系統產生損壞的浪涌信號自動屏蔽，避免了浪涌檢測電路在市電過零時錯誤地檢測到浪涌信號，產生誤保護。3、本發明能有效提高電壓浪涌檢測的靈敏度，能準確檢測對于半導體功率器件危害最大的浪涌現象，輸出可靠高電平信號，為后續保護電路啟動提供依據，防止損壞電路系統。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。圖I為本發明的電路框 圖2為本發明的電路原理 圖3. I至圖3. 5本發明電路電壓正常狀態下的波形示意 圖4. I至圖4. 5為本發明正向浪涌現象狀態下的波形示意 圖5. I至圖5. 4為本發明負向浪涌現象狀態下的波形示意圖。
具體實施例方式如圖I所示，本實施例的電壓浪涌檢測電路，包括整流電路I、浪涌檢測電路2、過零檢測電路3，其中整流電路I為橋式整流電路，負責將交流市電轉換為直流市電，浪涌檢測電路2用于檢測經整流電路I整流后市電電壓的脈沖浪涌，過零檢測電路3用于檢測市電過零點。浪涌檢測電路2的輸入端與過零檢測電路3的輸入端分別和整流電路I連接，浪涌檢測電路2的輸出端和過零檢測電路3的輸出端連接。如圖2所示,浪涌檢測電路2包括正向浪涌檢測電路21和負向浪涌檢測電路22，正向浪涌檢測電路21和負向浪涌檢測電路22通過二極管D3連接，即浪涌檢測電路21連接二極管D3的負極，負向浪涌檢測電路22連接二極管D3的正極，將正向浪涌檢測信號連接到負向浪涌檢測電路中比較器Ul的負向輸入端，從而使檢測到的正向浪涌信號作用到負向浪涌檢測電路22中，最終輸出浪涌信號4。具體的電路是正向浪涌檢測電路21包括電阻R1、R2、R3、R4和R5，電容Cl和C2以及三極管Ql和Q2 ;所述電阻R2與電容Cl并聯后一端通過電阻Rl與整流電路I連接，另一端分別與電阻R3和R4連接，電阻R4與電容C2并聯后接地；電阻R3的另一端與三極管Ql的B極連接，三極管Ql的C極通過電阻R5與電源VCC連接，三極管Ql的E極接地；三極管Q2的B級與三極管Ql的C極連接，三極管的Q2的C極接地，三極管Q2的E極連接二極管D3的負極。負向浪涌檢測電路22包括二極管D1、D2，電阻R6、R7、R8、R9、R10，電容C3及比較器Ul ;電阻R6 —端與整流電路I連接，另一端分別與二極管Dl和D2的正極連接；二極管Dl的負極與電阻R7連接；電阻R7另一端分別連接電阻R9和比較器Ul的正輸入端；電阻R9與電容C3并聯后接地；二極管D2的負極與電阻R8連接；電阻R8的另一端分別與電阻R10、二極管D3的正極和比較器Ul的負輸入端連接；R10 —端與R8、二極管D3的正極以及比較器Ul負輸入端連接，另一端接地。 過零檢測電路3包括電阻R11、R12、R13、R14、R15和比較器U2 ;所述比較器U2的正輸入端通過電阻R12與整流電路I連接，比較器U2的負輸入端通過電阻R15與電源VCC連接；電阻R13的一端分別與R15和比較器U2的負輸入端連接，另一端接地；電阻R14的一端分別連接電阻R12和比較器U2的正輸入端，另一端接地；比較器U2的輸出端通過電阻Rll與電源VCC連接，同時與浪涌檢測電路22的比較器Ul的輸出端連接。過零檢測電路3的比較器U2輸出信號與負向浪涌檢測電路22的比較器Ul輸出信號連接，從而消除由于市電過零，浪涌檢測電路22檢測到錯誤信號。本發明的工作原理是，通過浪涌檢測電路檢測市電交流電壓信號，如果市電交流電壓信號存在浪涌現象，該電路起作用，則輸出有效高電平浪涌信號，該信號觸發后續的浪涌保護電路工作，保護相關功率元器件不受損壞。如果市電交流信號無浪涌現象發生，則輸出低電平浪涌信號。如圖3. I至圖3. 5所示，為正常電壓情況下，本發明浪涌檢測電路各個部分的輸出波形圖。如圖3. I所示為正常交流市電電壓信號，該電壓輸入到整流電路I后輸出整流后的電壓波形如圖3.2所示，再輸入到正向浪涌檢測電路21中，正向浪涌檢測電路21電路中C點電壓為正常高電平輸出，如圖3. 4所示；如圖3. 2所示的整流后的電壓波形輸入到負向浪涌檢測電路22中，負向浪涌檢測電路22電路中A點和B點的波形正常，如圖3. 3所示。此時，浪涌檢測電路2檢測到輸入的交流市電電壓信號正常，不會輸出浪涌檢測信號，所以輸出的浪涌信號4為低電平信號，如圖3. 5所示。如圖4. I至圖4. 5所示，為交流市電電壓出現正向浪涌現象時，本實施例浪涌檢測電路各部分的輸出波形圖。如圖4. I所示為正向浪涌現象發生時的交流市電電壓信號，該電壓輸入到整流電路I后輸出整流后的電壓波形如圖4. 2所示，再輸入到正向浪涌檢測電路21中，正向浪涌檢測電路21檢測到浪涌現象發生，正向浪涌檢測電路21電路中C點波形如圖4. 3所示，此時由于C點輸出低電平，三極管Q2動作，導致負向浪涌檢測電路22中B點電壓降低，此時負向浪涌檢測電路22中A點和B點的電壓信號波形如圖4. 4所示，負向浪涌檢測電路22中的比較器Ul輸出高電平信號，即浪涌信號4為有效高電平信號，如圖4.5所示。如圖5. I至圖5. 4所示，為市電交流電壓出現負向浪涌現象時，本發明浪涌檢測電路各部分的輸出波形圖。市電交流電壓在負向浪涌現象發生時，正向浪涌檢測電路21不起作用，負向浪涌檢測電路22起作用。如圖5. I所示，為負向浪涌現象發生時的市電交流電壓信號，該電壓輸入到整流電路I后輸出整流后的電壓波形如圖5. 2所示，再輸入到負向浪涌檢測電路22中，負向浪涌檢測電路22中A點和B點的波形如圖5. 3所示，A和B兩點的信號進入負向浪涌檢測電路22中的比較器U1，電路檢測到負向浪涌現象發生，此時輸出浪涌信號4為有效高電平信號，如圖5. 4所示。·
權利要求
1.ー種電壓浪涌檢測電路，包括將交流市電轉換為直流市電的整流電路(I)，其特征在于，還包括 浪涌檢測電路(2)，用于檢測經整流電路(I)整流后市電電壓的脈沖浪涌；以及 過零檢測電路(3)，用于檢測市電過零點； 所述浪涌檢測電路(2)的輸入端與過零檢測電路(3)的輸入端分別和整流電路(I)連接，浪涌檢測電路(2)的輸出端和過零檢測電路(3)的輸出端連接。
2.根據權利要求I所述的電壓浪涌檢測電路，其特征在于，所述浪涌檢測電路包括 正向浪涌檢測電路(21)，用于檢測經整流電路(I)整流后的市電電壓中的正向脈沖浪涌；以及 負向浪涌檢測電路(22)，用于檢測經整流電路(I)整流后的市電電壓中的負向電壓跌落浪涌； 所述正向浪涌檢測電路(21)和負向浪涌檢測電路(22 )通過ニ極管D3連接。
3.根據權利要求2所述的電壓浪涌檢測電路，其特征在于，所述正向浪涌檢測電路(21)連接ニ極管D3的負極，負向浪涌檢測電路(22)連接ニ極管D3的正扱。
4.根據權利要求3所述的電壓浪涌檢測電路，其特征在干，所述正向浪涌檢測電路(21)包括電阻R1、R2、R3、R4和R5，電容Cl和C2以及三極管Ql和Q2;所述電阻R2與電容Cl并聯后一端通過電阻Rl與整流電路(I)連接，另一端分別與電阻R3和R4連接，電阻R4與電容C2并聯后接地；電阻R3的另一端與三極管Ql的B極連接，三極管Ql的C極通過電阻R5與電源VCC連接，三極管Ql的E極接地；三極管Q2的B級與三極管Ql的C極連接，三極管的Q2的C極接地，三極管Q2的E極連接ニ極管D3的負極。
5.根據權利要求3所述的電壓浪涌檢測電路，其特征在干，所述負向浪涌檢測電路(22)包括ニ極管Dl、D2，電阻R6、R7、R8、R9、RlO,電容C3及比較器Ul；電阻R6 —端與整流電路(I)連接，另一端分別與ニ極管Dl和D2的正極連接；ニ極管Dl的負極與電阻R7連接；電阻R7另一端分別連接電阻R9和比較器Ul的正輸入端；電阻R9與電容C3并聯后接地；ニ極管D2的負極與電阻R8連接；電阻R8的另一端分別與電阻R10、ニ極管D3的正極和比較器Ul的負輸入端連接；R10—端與R8、ニ極管D3的正極以及比較器Ul負輸入端連接，另一端接地；比較器Ul的輸出端與過零檢測電路(3)連接。
6.根據權利要求5所述的電壓浪涌檢測電路，其特征在于，所述過零檢測電路(3)包括電阻Rll、R12、R13、R14、R15和比較器U2 ;所述比較器U2的正輸入端通過電阻R12與整流電路(I)連接，比較器U2的負輸入端通過電阻R15與電源VCC連接；電阻R13的一端分別與R15和比較器U2的負輸入端連接，另一端接地；電阻R14的一端分別連接電阻R12和比較器U2的正輸入端，另一端接地；比較器U2的輸出端通過電阻Rll與電源VCC連接，同時連接浪涌檢測電路(22)的比較器Ul的輸出端。
7.根據權利要求I至6任一項所述的電壓浪涌檢測電路，其特征在于，所述整流電路為橋式整流電路。
全文摘要
本發明涉及一種電壓浪涌檢測電路，包括整流電路、浪涌檢測電路、過零檢測電路，浪涌檢測電路的輸入端與過零檢測電路的輸入端分別和整流電路連接，浪涌檢測電路的輸出端和過零檢測電路的輸出端連接，整流電路將交流市電轉換為直流市電。本發明通過浪涌檢測電路檢測市電交流電壓信號，如果市電交流電壓信號存在浪涌現象，該電路起作用，則輸出浪涌信號為高電平信號，該信號觸發后續的浪涌保護電路工作，保護相關功率元器件不受損壞。如果市電交流信號無浪涌現象發生，則輸出浪涌信號為低電平。本發明能準確檢測電路中的浪涌現象，故能有效保護電路系統中的半導體功率元件。
文檔編號G01R19/00GK102707121SQ20121019708
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月14日 優先權日2012年6月14日
發明者劉文奇, 李寶剛, 謝波 申請人:美的集團有限公司