CN106646036A - 一种开关量检测电路、方法和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种开关量检测电路、方法和电子设备，该开关量检测电路包括：模拟/数字检测器、至少一个光耦支路和至少一组串联电阻支路；所述模拟/数字检测器，用于从所述光耦支路获取前端开关量输入信号；所述光耦支路，用于将交流输入电压通过所述串联电阻支路降压后，传输给所述模拟/数字检测器；所述串联电阻支路，用于降低交流输入电压的电压值。本发明的技术方案通过采用模拟/数字检测器检测所述前端开关量输入信号，所述模拟/数据检测器不受到直流母线电压的使用范围限制，从而节省外接板卡，降低了开关量检测电路的设计成本。

Description

一种开关量检测电路、方法和电子设备

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种开关量检测电路、方法和电子设备。

背景技术

近年来，随着电力电子技术的不断发展，各种电子设备的层出不穷。现有技术中的电子设备，通常采用光耦隔离电阻降压后由微控制单元(Microcontroller Unit，简称MCU)数字I/O进行前端开关量输入信号采集。现有的采集方案存在前端开关量输入信号电压适用范围较小的问题。在应急电源(Emergency Power Supply，简称EPS)系统、高压直流系统中由于直流母线电压要适用如48V、110V、240V、336V电压等级，其电压试用范围36V-1000V。因此，现有的采集方案无法实现，从而使得需要外接板卡种类繁多。

发明内容

本发明提供了一种开关量检测方法、装置和电子设备，以解决采用微控制单元数字I/O进行前端开关量输入信号采集，使得应急电源系统和高压直流系统外接板卡种类繁多的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种开关量检测电路，该电路包括：

模拟/数字检测器、至少一个光耦支路和至少一组串联电阻支路；

所述模拟/数字检测器，用于从所述光耦支路获取前端开关量输入信号；

所述光耦支路，用于将交流输入电压通过所述串联电阻支路降压后，传输给所述模拟/数字检测器；

所述串联电阻支路，用于降低交流输入电压的电压值。

根据本发明的另一个方面，提供了一种开关量检测方法，该方法包括：

通过模拟/数字检测器获取前端开关量输入信号；

根据所述前端开关量输入信号，判断前端输入支路是否导通；

所述前端输入支路导通，则将导通的前端输入支路组成模拟/数字总线。

根据本发明的又一个方面，提供了一种电子设备，该电子设备包括：如上所述的开关量检测电路。

本发明的有益效果是：通过模拟/数字检测器获取前端开关量输入信号；根据所述前端开关量输入信号，判断前端输入支路是否导通；若所述前端输入支路导通，则将导通的前端输入支路组成模拟/数字总线。本发明技术方案通过采用模拟/数字检测器检测前端开关量输入信号，由于模拟/数据检测器不受直流母线电压的使用范围限制，从而节省外接板卡，降低了开关量检测电路的设计成本。

其次，本发明技术方案还可以通过交流电压检测支路，检测所述交流输入电压的有效电压值。

附图说明

图1是本发明一个实施例的一种开关量检测电路的结构框图；

图2是本发明一个实施例的一种开关量检测电路图；

图3是本发明一个实施例的一种开关量检测电路中前端输入支路的交流输入电压信号的有效电压值获取电路图；

图4是本发明一个实施例的一种开关量检测方法的流程图；

图5是本发明一个实施例的一种电子设备的结构框图。

具体实施方式

实施例一

图1是本发明一个实施例的一种开关量检测电路的结构示意图，参见图1，该电路包括：模拟/数字检测器101、至少一个光耦支路102和至少一组串联电阻支路103；

所述模拟/数字检测器101，用于从所述光耦支路102获取前端开关量输入信号；

所述光耦支路102，用于将交流输入电压通过所述串联电阻支路降压后，传输给所述模拟/数字检测器101；

所述串联电阻支路103，用于降低交流输入电压的电压值。

实施例二

图2是本发明一个实施例的一种开关量检测电路图，参见图2，该电路包括：模拟/数字检测器101、至少一个光耦支路102和至少一组串联电阻支路103；当所述光耦支路为八个，所述串联电阻支路为8个时，所述光耦支路包括：第一光耦N1、第二光耦N2、第三光耦N3、第四光耦N4、第五光耦N5、第六光耦N6、第七光耦N7和第八光耦N8；所述串联电阻支路为：第一串联电阻支路、第二串联电阻支路、第三串联电阻支路、第四串联电阻支路、第五串联电阻支路、第六串联电阻支路、第七串联电阻支路和第八串联电阻支路；

所述第一光耦N1输入引脚1接所述第一串联电阻支路一端，所述第一光耦输入引脚2接交流零线，所述第一光耦输出引脚3地，所述第一光耦输出引脚4接所述模拟/数字检测器；所述第一串联电阻支路另一端接交流输入；

所述第二光耦N2输入引脚1接所述第二串联电阻支路一端，所述第二光耦输入引脚2接交流零线，所述第二光耦输出引脚3地，所述第二光耦输出引脚4接所述模拟/数字检测器；所述第二串联电阻支路另一端接交流输入；

所述第三光耦N3输入引脚1接所述第三串联电阻支路一端，所述第三光耦输入引脚2接交流零线，所述第三光耦输出引脚3地，所述第三光耦输出引脚4接所述模拟/数字检测器；所述第三串联电阻支路另一端接交流输入；

所述第四光耦N4输入引脚1接所述第四串联电阻支路一端，所述第四光耦输入引脚2接交流零线，所述第四光耦输出引脚3地，所述第四光耦输出引脚4接所述模拟/数字检测器；所述第四串联电阻支路另一端接交流输入；

所述第五光耦N5输入引脚1接所述第五串联电阻支路一端，所述第五光耦输入引脚2接交流零线，所述第五光耦输出引脚3地，所述第五光耦输出引脚4接所述模拟/数字检测器；所述第五串联电阻支路另一端接交流输入；

所述第六光耦N6输入引脚1接所述第六串联电阻支路一端，所述第六光耦输入引脚2接交流零线，所述第六光耦输出引脚3地，所述第六光耦输出引脚4接所述模拟/数字检测器；所述第六串联电阻支路另一端接交流输入；

所述第七光耦N7输入引脚1接所述第七串联电阻支路一端，所述第七光耦输入引脚2接交流零线，所述第七光耦输出引脚3地，所述第七光耦输出引脚4接所述模拟/数字检测器；所述第七串联电阻支路另一端接交流输入；

所述第八光耦N8输入引脚1接所述第八串联电阻支路一端，所述第八光耦输入引脚2接交流零线，所述第八光耦输出引脚3地，所述第八光耦输出引脚4接所述模拟/数字检测器；所述第八串联电阻支路另一端接交流输入。

需要说明的是，第一串联电阻支路包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4；串联电阻支路包括：第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和第九电阻R9；第三串联电阻支路包括：第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16和第十七电阻R17；第四串联电阻支路包括：第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22和第二十三电阻R23；第五串联电阻支路包括：第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第二十七电阻R27和第二十八电阻R28；第六串联电阻支路包括：第三十一电阻R31、第三十二电阻R32、第三十三电阻R33和第三十四电阻R34；第七串联电阻支路包括：第三十九电阻R39、第四十电阻R40、第四十一电阻R41和第四十二电阻R42；第八串联电阻支路包括：第四十四电阻R44、第四十五电阻R45、第四十六电阻R46和第四十七电阻R47。

需要说明的是，该电路还包括：交流电压检测支路；

所述交流电压检测支路，用于检测所述交流输入电压的有效电压值。

所述交流电压检测支路包括：第九光耦、第十二极管、第四十八电阻、第四十九电阻、第五十电阻、第五十一电阻、第五十二电阻和第十一二极管；

所述第九光耦输入管脚1接所述第四十八电阻与所述第十二极管正极连接端，所述第九光耦输入管脚2接所述第四十八电阻与所述第五十电阻连接端，所述第九光耦输出管脚3接地，所述第九光耦输出管脚4输出过零时间；

所述第十二极管负极接所述第四十九电阻一端；所述第四十九电阻另一端接所述第五十一电阻一端；所述第五十一电阻另一端接所述第十一二极管负极；所述第十一二极管正极接所述交流输入电压的火线；

所述第五十电阻另一端接所述第五十二电阻一端，所述第五十二电阻另一端接所述交流输入电压零线。

还需要说明的是，所述交流电压检测支路通过所述第九光耦输出管脚4获取第一过零时间t1、第二过零时间t2；具体获取所述交流输入电压的有效电压值acv如下式：

T＝t1+t2；

α＝t2-t1；

其中，α为导通角，V为稳压管的耐压值t1、t2为两次过零点的时间，T为两次过零点的时间和。

需要说明的是，以上所述交流电压检测支路检测的交流电压检测范围为90V-300Vac，光耦隔离电压为5KV。

实施例三

图3是本发明一个实施例的一种开关量检测方法流程图，该方法具体包括：

301：通过模拟/数字检测器获取前端开关量输入信号；

302：根据所述前端开关量输入信号，判断前端输入支路是否导通；

303：所述前端输入支路导通，则将导通的前端输入支路组成模拟/数字总线。所述模拟/数字总线就是指由一个导通的前端输入支路或者至少两个导通的前端输入支路并联组成的导通的前端输入支路集合。

需要说明的是，该方法还包括：

获取第一过零时间、第二过零时间及稳压管耐压值；

根据所述第一过零时间和所述第二过零时间，获取导通角及过零时间和；

根据所述导通角、过零时间和及所述稳压管耐压值，获取所述前端输入支路的交流输入电压信号的有效电压值。

其中，所述根据所述第一过零时间和所述第二过零时间，获取导通角及过零时间和的步骤，具体包括：

所述第二过零时间t2和所述第一过零时间t1取差，获取导通角α；

所述第二过零时间t2和所述第一过零时间t1取和，获取过零时间和T。

所述前端输入支路的交流输入电压信号的有效电压值acv如下式：

T＝t1+t2；

α＝t2-t1；

其中，α为导通角，V为稳压管的耐压值t1、t2为两次过零点的时间，T为两次过零点的时间和。

实施例四

图4是本发明一个实施例的一种电子设备的结构框图，参见图4，该电子设备40包括：所述开关量检测电路401。

本发明的有益效果是：通过模拟/数字检测器获取前端开关量输入信号；根据所述前端开关量输入信号，判断前端输入支路是否导通；所述前端输入支路导通，则将导通的前端输入支路组成模拟/数字总线。本发明技术方案通过采用模拟/数字检测器检测所述前端开关量输入信号，所述模拟/数据检测器不受到直流母线电压的使用范围限制，从而节省外接板卡，降低了开关量检测电路的设计成本。

其次，本发明技术方案还可以通过交流电压检测支路，对检测所述交流输入电压的有效电压值。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种开关量检测电路，其特征在于，该装置包括：模拟/数字检测器、至少一个光耦支路和至少一组串联电阻支路；

所述模拟/数字检测器，用于从所述光耦支路获取前端开关量输入信号；

所述光耦支路，用于将交流输入电压通过所述串联电阻支路降压后，传输给所述模拟/数字检测器；

所述串联电阻支路，用于降低交流输入电压的电压值。

2.根据权利要求1所述的开关量检测电路，其特征在于，所述光耦支路为八个，所述串联电阻支路为8个，所述光耦支路包括：第一光耦、第二光耦、第三光耦、第四光耦、第五光耦、第六光耦、第七光耦和第八光耦；所述串联电阻支路为：第一串联电阻支路、第二串联电阻支路、第三串联电阻支路、第四串联电阻支路、第五串联电阻支路、第六串联电阻支路、第七串联电阻支路和第八串联电阻支路；

所述第一光耦输入引脚1接所述第一串联电阻支路一端，所述第一光耦输入引脚2接交流零线，所述第一光耦输出引脚3地，所述第一光耦输出引脚4接所述模拟/数字检测器；所述第一串联电阻支路另一端接交流输入；

所述第二光耦输入引脚1接所述第二串联电阻支路一端，所述第二光耦输入引脚2接交流零线，所述第二光耦输出引脚3地，所述第二光耦输出引脚4接所述模拟/数字检测器；所述第二串联电阻支路另一端接交流输入；

所述第三光耦输入引脚1接所述第三串联电阻支路一端，所述第三光耦输入引脚2接交流零线，所述第三光耦输出引脚3地，所述第三光耦输出引脚4接所述模拟/数字检测器；所述第三串联电阻支路另一端接交流输入；

所述第四光耦输入引脚1接所述第四串联电阻支路一端，所述第四光耦输入引脚2接交流零线，所述第四光耦输出引脚3地，所述第四光耦输出引脚4接所述模拟/数字检测器；所述第四串联电阻支路另一端接交流输入；

所述第五光耦输入引脚1接所述第五串联电阻支路一端，所述第五光耦输入引脚2接交流零线，所述第五光耦输出引脚3地，所述第五光耦输出引脚4接所述模拟/数字检测器；所述第五串联电阻支路另一端接交流输入；

所述第六光耦输入引脚1接所述第六串联电阻支路一端，所述第六光耦输入引脚2接交流零线，所述第六光耦输出引脚3地，所述第六光耦输出引脚4接所述模拟/数字检测器；所述第六串联电阻支路另一端接交流输入；

所述第七光耦输入引脚1接所述第七串联电阻支路一端，所述第七光耦输入引脚2接交流零线，所述第七光耦输出引脚3地，所述第七光耦输出引脚4接所述模拟/数字检测器；所述第七串联电阻支路另一端接交流输入；

所述第八光耦输入引脚1接所述第八串联电阻支路一端，所述第八光耦输入引脚2接交流零线，所述第八光耦输出引脚3地，所述第八光耦输出引脚4接所述模拟/数字检测器；所述第八串联电阻支路另一端接交流输入。

3.根据权利要求2所述的开关量检测电路，其特征在于，该电路还包括：交流电压检测支路；

所述交流电压检测支路，用于检测所述交流输入电压的有效电压值。

4.根据权利要求3所述的开关量检测电路，其特征在于，所述交流电压检测支路包括：第九光耦、第十二极管、第四十八电阻、第四十九电阻、第五十电阻、第五十一电阻、第五十二电阻和第十一二极管；

所述第九光耦输入管脚1接所述第四十八电阻与所述第十二极管正极连接端，所述第九光耦输入管脚2接所述第四十八电阻与所述第五十电阻连接端，所述第九光耦输出管脚3接地，所述第九光耦输出管脚4输出过零时间；

所述第十二极管负极接所述第四十九电阻一端；所述第四十九电阻另一端接所述第五十一电阻一端；所述第五十一电阻另一端接所述第十一二极管负极；所述第十一二极管正极接所述交流输入电压的火线；

所述第五十电阻另一端接所述第五十二电阻一端，所述第五十二电阻另一端接所述交流输入电压零线。

5.根据权利要求4所述的开关量检测电路，其特征在于，所述交流电压检测支路通过所述第九光耦输出管脚4获取第一过零时间t1、第二过零时间t2；具体获取所述交流输入电压的有效电压值acv如下式：

T＝t1+t2；

α＝t2-t1；

$acv=V*2T/(\sqrt{2}\×\mathrm{\π}\×\mathrm{\α})$

其中，α为导通角，V为稳压管的耐压值t1、t2为两次过零点的时间，T为两次过零点的时间和。

6.一种开关量检测方法，其特征在于，该方法包括：

通过模拟/数字检测器获取前端开关量输入信号；

根据所述前端开关量输入信号，判断前端输入支路是否导通；

若所述前端输入支路导通，则将导通的前端输入支路组成模拟/数字总线。

7.根据权利要求6所述的开关量检测方法，其特征在于，该方法还包括：

获取第一过零时间、第二过零时间及稳压管耐压值；

根据所述第一过零时间和所述第二过零时间，获取导通角及过零时间和；

根据所述导通角、过零时间和及所述稳压管耐压值，获取所述前端输入支路的交流输入电压信号的有效电压值。

8.根据权利要求7所述的开关量检测方法，其特征在于，所述根据所述第一过零时间和所述第二过零时间，获取导通角及过零时间和的步骤，具体包括：

所述第二过零时间t2和所述第一过零时间t1取差，获取导通角α；

所述第二过零时间t2和所述第一过零时间t1取和，获取过零时间和T。

9.根据权利要求8所述的开关量检测方法，其特征在于，所述前端输入支路的交流输入电压信号的有效电压值acv如下式：

T＝t1+t2；

α＝t2-t1；

$acv=V*2T/(\sqrt{2}\×\mathrm{\π}\×\mathrm{\α})$

其中，α为导通角，V为稳压管的耐压值t1、t2为两次过零点的时间，T为两次过零点的时间和。

10.一种电子设备，其特征在于，该电子设备包括：权利要求1至权利要求5中任意一项所述开关量检测电路。