一种交流电过零点检测电路及芯片制造技术

本发明专利技术公开了一种交流电过零点检测电路及芯片，该交流电过零点检测电路包括：取电与交流整形单元，其用于基于交流电生成同频同相的方波；边缘脉冲产生单元，其电连接于所述取电与交流整形单元，用于基于所述方波生成在所述交流电过零点的边缘脉冲；过零脉冲产生单元，其电连接于所述边缘脉冲产生单元，用于基于所述边缘脉冲生成过零脉冲。本发明专利技术能够同时检测到交流电上升沿的过零点和下降沿的过零点，且提升了检测过零点的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种交流电过零点检测电路及芯片
本专利技术涉及交流电过零点检测
，特别是涉及一种交流电过零点检测电路及芯片。
技术介绍
交流电过零点检测电路在可控硅控制电路、大功率设备或者电器接入、电力载波通信、照明控制等领域是一种常见的电路。这些领域均需要对交流电的电压过零点进行准确的检测，在过零点产生过零脉冲或者电平信号作为系统控制的参考信号，或者基于过零检测信号获取交流电的交流周期、电压波动、相位等相关信息。当前的交流电过零点检测电路，都是基于分立元器件的过零点检测电路，电路结构复杂，并且只能在交流电的上升沿或者下降沿产生的过零点信号，如专利号：CN103063904A和CN102508014A。但通常系统对交流电的上升沿和下降沿的过零信号均有需要，一种做法是根据单一沿的过零检测信号，系统通过计算的方式获得另一个沿的虚拟过零检测信号。但是这种虚拟获得的另一个沿的过零检测信号，实际上并未对另一过零点进行检测，从而丢失了一部分过零点所携带的信息，如电压波动导致的过零点抖动。另一种做法是采用两个相同的电路分别去检测上升沿和下降沿的过零点，但是系统的成本、功耗和复杂度都加倍。另外基于分立元器件的过零点检测电路的外围器件数量多，由于采用了较多的二极管和三极管等流控器件，在自身损耗的功耗方面也较大，普遍需要50-100mW左右。而外围器件多导致的另一个方面问题是检测精度也受损，一般检测到的过零点通常与实际过零点的误差都在20us以上。因此，如何设计一种高精度的能够同时检测上升沿和下降沿的过零点的过零点检测电路是业界亟待解决的技术问题。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中关于同时检测上升沿和下降沿的过零点不精确的技术问题，本专利技术提出一种交流电过零点检测电路及芯片。本专利技术采用的技术方案是首先提供一种交流电过零点检测电路，包括：取电与交流整形单元，其用于基于交流电生成同频同相的方波；边缘脉冲产生单元，其电连接于所述取电与交流整形单元，用于基于所述方波生成在所述交流电过零点的边缘脉冲；过零脉冲产生单元，其电连接于所述边缘脉冲产生单元，用于基于所述边缘脉冲生成过零脉冲。在一实施方式中，所述过零脉冲产生单元包括：电连接于所述边缘脉冲产生单元的脉冲延展单元、电连接于所述脉冲延展单元的偏置电路单元、及电连接于所述偏置电路单元和所述脉冲延展单元的光耦驱动单元。在一实施方式中，所述过零脉冲产生单元包括：NMOS管MN1、MN2、MN3、MN4、MN5、MN6、MN7、MN8、MN9，PMOS管MP1、MP2、MP3、MP4、MP5、MP6、MP7、MP8，电阻R2、R3、R4，电容C2、C3，非门U2、U3；所述MN7、MN8、MN9、MP6、MP7、MP8、C2、C3、U2、U3、R3构成脉冲延展单元；所述MN1、MN2、MN3、MP1、MP2、MP3、MP4、MP5、R2、R4构成偏置电路单元；MN4、MN5、MN6构成光耦驱动单元。在一实施方式中，所述脉冲延展单元包括：所述边缘脉冲电路电连接于MN7的栅极及MN9的栅极，MN7的漏极电连接于MN8的栅极，MN7的漏极还电连接于C2的一端，MN9的漏极电连接于C3的一端，MN7的源极、MN8的源极、MN9的源极、C2的另一端及C3的另一端相电连接且接地；MP6的漏极通过电阻R3电连接于MN7的漏极，MP7的漏极电连接于MP8的栅极和MN8的漏极，MP8的漏极电连接于MP7的栅极和MN9的漏极，MP6的源极、MP7的源极、MP8的源极相电连接，MP7的漏极还电连接于U2的输入端，U2的输出端电连接U3的输入端，U3的输出端电连接MP6的栅极。在一实施方式中，所述偏置电路单元包括：MP1的源极、MP2的源极、MP3的源极、MP4的源极、MP5的源极与MP6的源极相电连接，MP2的漏极、MP3的漏极、MP3的栅极、MP4的栅极、MP5的栅极相电连接，MP1的栅极电连接于U2的输出端，MP2的栅极电连接于U3的输出端，MP5的漏极电连接于MN7的漏极，MP1的漏极通过电阻R4电连接于MN1的栅极、MN2的漏极及MN3的漏极，MN1的漏极电连接于MP3的漏极，MN1的源极电连接于MN2的栅极，MN1的源极还电连接于R2的一端，R2的另一端、MN2的源极、MN3的源极电连接于MN7的源极，MN3的栅极电连接于U2的输出端。在一实施方式中，所述光耦驱动单元包括:MN5的漏极电连接于MN5的栅极、MN6的栅极、MN4的漏极及MP4的漏极，MN5的源极、MN6的源极、MN4的源极及MN7的源极相电连接，MN4的栅极电连接U2的输出端，MN6的漏极输出所述过零脉冲。在一实施方式中，所述取电与交流整形单元包括：电阻R1、二极管D1、D2，电容C1及比较器U1；R1的一端用以电连接所述交流电，R1的另一端电连接U1的同相输入端，U1的同相输入端还电连接于D1的阳极及D2的阴极，D1的阴极电连接于U1的电源端，D2的阳极、U1的接地端及U1的反相输入端相互电连接且接地，C1电连接于U1的电源端和接地端之间，U1的输出端输出与所述交流电同频同相的方波。在一实施方式中，所述边缘脉冲产生单元包括：非门INV、延迟单元及异或门XOR；INV电连接于U1的输出端，INV的输出端分别电连接于XOR的第一输入端及延迟单元的输入端，延迟单元的输出端电连接于XOR的第二输入端，XOR的输出端输出所述边缘脉冲。在一实施方式中，所述取电与交流整形单元中的R1为外接电阻，C1为外接电容。在一实施方式中，还包括外接光耦合器，所述光耦合器中的发光二极管的阳极电连接于U1的电源端，发光二极管的阴极电连接于MN6的漏极。本专利技术还提供一种芯片，采用上述的交流电过零点检测电路。与现有技术比较，本专利技术至少具有如下优点。通过设置取电与交流整形单元生成与交流电同频同相的方波，通过边缘脉冲产生电路生成边缘脉冲，使得同时检测到交流电上升沿的过零点和下降沿的过零点，且提升了检测过零点的精度。通过设置过零脉冲产生电路，对边缘脉冲进行宽度延展生成需要宽度的过零脉冲，实现了对过零脉冲宽度的调节。进一步的，将交流电过零点检测电路集成在一个芯片中，减少了外围电路的复杂度，使得应用时更加简便，且降低了能耗。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以如这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一实施例中交流电过零点检测电路的框架示意图；图2为图1中取电与交流整形单元的电路示意图；图3为图1中边缘脉冲产生单元的电路示意图；图4为图1中过零脉冲产生单元的电路示意图；图5为本专利技术一实施例中集成交流电过零点检测电路的芯片的应用示意图；图6为本专利技术一实施例中检测交流电过零点的检测效果的示意图。具体实施方式为了使本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交流电过零点检测电路，其特征是，包括：/n取电与交流整形单元，其用于基于交流电生成同频同相的方波；/n边缘脉冲产生单元，其电连接于所述取电与交流整形单元，用于基于所述方波生成在所述交流电过零点的边缘脉冲；/n过零脉冲产生单元，其电连接于所述边缘脉冲产生单元，用于基于所述边缘脉冲生成过零脉冲。/n

【技术特征摘要】
1.一种交流电过零点检测电路，其特征是，包括：
取电与交流整形单元，其用于基于交流电生成同频同相的方波；
边缘脉冲产生单元，其电连接于所述取电与交流整形单元，用于基于所述方波生成在所述交流电过零点的边缘脉冲；
过零脉冲产生单元，其电连接于所述边缘脉冲产生单元，用于基于所述边缘脉冲生成过零脉冲。


2.如权利要求1所述的交流电过零点检测电路，其特征是，所述过零脉冲产生单元包括：电连接于所述边缘脉冲产生单元的脉冲延展单元、电连接于所述脉冲延展单元的偏置电路单元、及电连接于所述偏置电路单元和所述脉冲延展单元的光耦驱动单元。


3.如权利要求2所述的交流电过零点检测电路，其特征是，所述过零脉冲产生单元包括：NMOS管MN1、MN2、MN3、MN4、MN5、MN6、MN7、MN8、MN9，PMOS管MP1、MP2、MP3、MP4、MP5、MP6、MP7、MP8，电阻R2、R3、R4，电容C2、C3，非门U2、U3；所述MN7、MN8、MN9、MP6、MP7、MP8、C2、C3、U2、U3、R3构成脉冲延展单元；所述MN1、MN2、MN3、MP1、MP2、MP3、MP4、MP5、R2、R4构成偏置电路单元；MN4、MN5、MN6构成光耦驱动单元。


4.如权利要求3所述的交流电过零点检测电路，其特征是，所述脉冲延展单元包括：所述边缘脉冲电路电连接于MN7的栅极及MN9的栅极，MN7的漏极电连接于MN8的栅极，MN7的漏极还电连接于C2的一端，MN9的漏极电连接于C3的一端，MN7的源极、MN8的源极、MN9的源极、C2的另一端及C3的另一端相电连接且接地；MP6的漏极通过电阻R3电连接于MN7的漏极，MP7的漏极电连接于MP8的栅极和MN8的漏极，MP8的漏极电连接于MP7的栅极和MN9的漏极，MP6的源极、MP7的源极、MP8的源极相电连接，MP7的漏极还电连接于U2的输入端，U2的输出端电连接U3的输入端，U3的输出端电连接MP6的栅极。


5.如权利要求4所述的交流电过零点检测电路，其特征是，所述偏置电路单元包括：MP1的源极、MP2的源极、MP3的源极、MP4的源极、M...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾明辉，黄威盛，毛锴，
申请(专利权)人：深圳市芯澜电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44