全文摘要
本实用新型涉及一种宽电压交流电检测装置和应急电源，用于EPS，包括信号采样电路、信号调理电路和信号放大电路，所述信号采样电路的输入端连接在所述逆变电路的相线和零线之间，输出端与所述信号放大电路连接；所述信号调理电路分别与所述信号采样电路和信号放大电路连接，其中，所述信号采样电路采用分压电阻采集所述交流电的电压，并将采样信号输入到所述信号放大电路；所述信号调理电路包括第一运算放大器，所述第一运算放大器的负输入端一路连接一PWM信号，输出端与所述分压电阻并联后连接到所述信号放大电路。本实用新型可以适应宽范围电压情况下的信号采样和放大输出，并且可以检测微小电压信号，且检测精度高。
主设计要求
1.一种宽电压交流电检测装置，用于EPS，所述EPS包括用于产生交流电的逆变电路，其特征在于：所述宽电压交流电检测装置包括信号采样电路、信号调理电路和信号放大电路，所述信号采样电路的输入端连接在所述逆变电路的相线和零线之间，输出端与所述信号放大电路连接；所述信号调理电路分别与所述信号采样电路和信号放大电路连接，其中，所述信号采样电路采用分压电阻采集所述交流电的电压，并将采样信号输入到所述信号放大电路；所述信号调理电路包括第一运算放大器，所述第一运算放大器的正输入端经一上拉电阻连接到一正极电源，负输入端一路连接一PWM信号，另一路通过一第四电阻连接到所述第一运算放大器的输出端；所述第一运算放大器的输出端与所述分压电阻并联后连接到所述信号放大电路。
设计方案
1.一种宽电压交流电检测装置，用于EPS，所述EPS包括用于产生交流电的逆变电路，其特征在于：所述宽电压交流电检测装置包括信号采样电路、信号调理电路和信号放大电路，所述信号采样电路的输入端连接在所述逆变电路的相线和零线之间，输出端与所述信号放大电路连接；所述信号调理电路分别与所述信号采样电路和信号放大电路连接，其中，
所述信号采样电路采用分压电阻采集所述交流电的电压，并将采样信号输入到所述信号放大电路；
所述信号调理电路包括第一运算放大器，所述第一运算放大器的正输入端经一上拉电阻连接到一正极电源，负输入端一路连接一PWM信号，另一路通过一第四电阻连接到所述第一运算放大器的输出端；所述第一运算放大器的输出端与所述分压电阻并联后连接到所述信号放大电路。
2.如权利要求1所述的宽电压交流电检测装置，其特征在于：所述宽电压交流电检测装置还包括一A\/D采样电路，所述信号放大电路的输出端连接到所述A\/D采样电路。
3.如权利要求2所述的宽电压交流电检测装置，其特征在于：所述信号放大电路与所述A\/D采样电路之间还设置有一用于防止浪涌冲击的端口保护电路。
4.如权利要求1所述的宽电压交流电检测装置，其特征在于：所述信号采样电路包括第一电阻和分压电阻，所述第一电阻和分压电阻串联后，一端连接所述相线，另一端连接所述零线；所述信号调理电路与所述分压电阻并联设置。
5.如权利要求1所述的宽电压交流电检测装置，其特征在于：所述PWM信号连接一第三电阻后一路与所述第一运算放大器的负输入端连接，另一路通过一第一电容接地。
6.如权利要求5所述的宽电压交流电检测装置，其特征在于：所述第四电阻的两端设置有一第一RC滤波电路。
7.如权利要求1所述的宽电压交流电检测装置，其特征在于：所述信号放大电路包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的正输入端接地设置，负输入端一路通过一第九电阻连接到所述第一运算放大器的输出端，另一路通过一第七电阻连接到所述第二运算放大器的输出端，构成差分放大器。
8.如权利要求7所述的宽电压交流电检测装置，其特征在于：所述第二运算放大器的正输入端还通过一第二RC滤波电路与所述第一运算放大器的输出端连接。
9.如权利要求3所述的宽电压交流电检测装置，其特征在于：所述端口保护电路由第一二极管和第二二极管组成，所述第一二极管的正极连接所述A\/D采样电路，负极连接一正极电源；所述第二二极管的正极接地，负极连接所述A\/D采样电路。
10.一种应急电源，包括用于产生交流电的逆变电路，其特征在于：还包括如权利要求1～9任一项中所述的宽电压交流电检测装置，所述宽电压交流电检测装置与所述逆变电路连接，并检测所述逆变电路所产生的交流电。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及电源技术领域，特别涉及一种宽电压交流电检测装置和应急电源。
背景技术
应急电源(Emergency Power Supply，EPS)是一种含有蓄电池蓄能装置，以逆变器为主要单元的电源保护设备，其中需要对输出电压进行检测，把输出电流信号处理成小电压直流信号送中央信号处理器模拟量采样端口供中央信号处理器判断，并发出相应的执行命令。因此对输出电流检测的准确性对EPS电源系统的稳定工作至关重要。
目前通常的检测手段是，利用互感器、二极管整流，电容滤波，再经适当处理成小电压直流信号送中央信号处理器，这种手段存在如下诸多缺点:
1、二极管存在门槛电压，当检测小功率EPS的电压信号小于门槛电压时，二极管整流电路不能正常工作，此时无法检测到小功率该电压信号；
2、二极管存在非线性误差，会造成检测不准确；
3、设计的信号放大电路不能在宽范围电压的条件下对信号进行正常的采样和放大输出。
实用新型内容
基于此，有必要提供一种宽电压交流电检测装置和应急电源，其可以适应宽范围电压情况下的信号采样和放大输出，并且可以检测微小电压信号，且检测精度高。
为实现上述发明目的，本实用新型采用以下技术方案。
本实用新型提供一种宽电压交流电检测装置，用于EPS，所述EPS包括用于产生交流电的逆变电路，所述宽电压交流电检测装置包括信号采样电路、信号调理电路和信号放大电路，所述信号采样电路的输入端连接在所述逆变电路的相线和零线之间，输出端与所述信号放大电路连接；所述信号调理电路与所述信号放大电路连接，其中，
所述信号采样电路采用分压电阻采集所述交流电的电压，并将采样信号输入到所述信号放大电路；
所述信号调理电路包括第一运算放大器，所述第一运算放大器的正输入端经一上拉电阻连接到一正极电源，负输入端一路连接一PWM信号，另一路通过一第四电阻连接到所述第一运算放大器的输出端；所述第一运算放大器的输出端与所述分压电阻并联后连接到所述信号放大电路。
优选地，所述宽电压交流电检测装置还包括一A\/D采样电路，所述信号放大电路的输出端连接到所述A\/D采样电路。
优选地，所述信号放大电路与所述A\/D采样电路之间还设置有一用于防止浪涌冲击的端口保护电路。
优选地，所述信号采样电路包括第一电阻和分压电阻，所述第一电阻和分压电阻串联后，一端连接所述相线，另一端连接所述零线；所述信号调理电路与所述分压电阻并联设置。
优选地，所述PWM信号连接一第三电阻后一路与所述第一运算放大器的负输入端连接，另一路通过一第一电容接地。
优选地，所述第四电阻的两端设置有一第一RC滤波电路。
优选地，所述信号放大电路包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的正输入端接地设置，负输入端一路通过一第九电阻连接到所述第一运算放大器的输出端，另一路通过一第七电阻连接到所述第二运算放大器的输出端，构成差分放大器。
优选地，所述第二运算放大器的正输入端还通过一第二RC滤波电路与所述第一运算放大器的输出端连接。
优选地，所述端口保护电路由第一二极管和第二二极管组成，所述第一二极管的正极连接所述A\/D采样电路，负极连接一正极电源；所述第二二极管的正极接地，负极连接所述A\/D采样电路。
本实用新型还提供一种应急电源，包括用于产生交流电的逆变电路，以及上述宽电压交流电检测装置，所述宽电压交流电检测装置与所述逆变电路连接，并检测所述逆变电路所产生的交流电。
本实用新型采用电阻分压的方式进行交流电采样，并利用信号调理电路对采样信号进行调制，使输出的采样信号保持稳定的输出，并输入到信号放大电路中进行放大处理，最后连接到A\/D采样电路进行精确采样和分析。因此，本实用新型可以适应宽范围电压情况下的信号采样和放大输出，而且由于避免了使用二极管整流电路，不存在门槛电压和非线性误差，因此可以检测微小电压信号，且检测精度高。
附图说明
图1为本实施例中宽电压交流电检测装置的电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例做进一步说明。
本实施例提供一种宽电压交流电检测装置，用于EPS(Emergency Power Supply，应急电源)，所述EPS包括蓄电池和用于将蓄电池的低压直流电升压后转换成交流电的逆变电路，所述宽电压交流电检测装置包括信号采样电路、信号调理电路和信号放大电路。
所述信号采样电路用于对所述逆变电路输出的交流电进行采样，其输入端连接在所述逆变电路的相线和零线之间，输出端与所述信号放大电路连接；
所述信号调理电路分别与所述信号采样电路和信号放大电路连接，用于对信号采样电路所采集到的采样信号进行调制，并将调制后的信号输入到所述信号放大电路进行放大处理。其中，
所述信号采样电路采用分压电阻采集所述交流电的电压，并将采样信号输入到所述信号放大电路。
具体地，如图1所示，所述信号调理电路包括第一运算放大器U1A，该第一运算放大器U1A的正输入端通过一电阻R12接地，并经一上拉电阻R11连接到一5V的正极电源，负输入端一路连接一PWM(脉宽调制)信号端，另一路通过一第四电阻R4连接到第一运算放大器U1A的输出端；第一运算放大器U1A的输出端与上述分压电阻并联后连接到所述信号放大电路。此时，第一运算放大器U1A的正输入端的电压为U7＝5\/(R11+R12)*R12。
此外，所述宽电压交流电检测装置还包括一A\/D采样电路，所述信号放大电路的输出端连接到所述A\/D采样电路。
本实施例中，所述信号放大电路与所述A\/D采样电路之间还设置有一用于防止浪涌冲击的端口保护电路。所述端口保护电路由第一二极管D1和第二二极管D2组成，第一二极管D3的负极连接一5V的正极电源，正极连接所述A\/D采样电路；所述第二二极管D2的负极连接所A\/D采样电路，正极接地。该端口保护电路在采样信号强度过大时，电流可击穿第三二极管D3，从而起到泄压保护作用，保护A\/D采样电路和后续的电路元器件不受浪涌冲击。
所述信号采样电路包括第一电阻R1和分压电阻R2，所述第一电阻R1和分压电阻R2串联后，一端连接相线AC-L，另一端连接零线AC-N；所述信号调理电路与所述分压电阻R2并联设置，此时，采样信号的电压为U3＝U1\/(R1+R2)*R2。
所述PWM信号端经过第三电阻R3后，一路与所述第一运算放大器U1A的负输入端连接，另一路通过第一电容C1接地。
进一步地，所述第四电阻R4的两端设置有一第一RC滤波电路，该第一RC滤波电路由电阻R8和电容C2组成。
所述信号放大电路包括第二运算放大器U1B，所述第二运算放大器U1B的正输入端接地设置，负输入端一路通过第九电阻R 9连接到所述第一运算放大器U1A的输出端，另一路通过第七电阻R7连接到所述第二运算放大器U1B的输出端，构成差分放大器。此时，信号放大电路的输出电压为U6＝-U5*(R7\/R9)。
同时，所述第二运算放大器U1B的正输入端还通过一第二RC滤波电路与所述第一运算放大器U1A的输出端连接，该第二RC滤波电路由电阻R10和电容C3组成。
本实施例的原理是，逆变电路产生的交流电经相线AC-L和零线AC-N输出，经电阻R1和R2分压采样后，采样信号被输入到信号放大电路中。同时，信号放大电路还与所述信号调理电路连接。信号调理电路包括上述第一运算放大器U1A，其正输入端输入一PWM信号，该PWM信号与所采集到的采样信号一起输入信号放大电路中，可通过不断调节PWM信号的电压U4(即占空比)，使信号放大电路的输出电压U6保持恒定(例如4.2V左右)。A\/D采样电路根据该恒定电压，通过信号调理电路和信号放大电路中各电容和电容的参数，利用公式反推交流电的电压U1的大小，从而实现对交流电的动态采样。即便该交流电存在大幅度、宽范围的跳跃，也可以准确地检测出当前实时的电压大小，保证了检测的实时性和准确性。
通过以上电路设置，当被A\/D采样电路输出的采样信号被输入到处理器时，处理器即可判定出逆变电路所输出的交流电是否正常，以便于在出现异常时处理器能及时启动相应的备用程序，停用此EPS，以免发生意外。
此外，本实用新型还提供一种应急电源，包括用于产生交流电的逆变电路，以及上述宽电压交流电检测装置，该宽电压交流电检测装置与所述逆变电路连接，并检测所述逆变电路所产生的交流电。
综上所述，本实用新型采用电阻分压的方式进行交流电采样，并利用信号调理电路对采样信号进行调制，使输出的采样信号保持稳定的输出，并输入到信号放大电路中进行放大处理，最后连接到A\/D采样电路进行精确采样和分析。因此，本实用新型可以适应宽范围电压情况下的信号采样和放大输出，而且由于避免了使用二极管整流电路，不存在门槛电压和非线性误差，因此可以检测微小电压信号，且检测精度高。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920001843.1
申请日:2019-01-02
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:94(深圳)
授权编号:CN209432898U
授权时间:20190924
主分类号:G01R 19/25
专利分类号:G01R19/25
范畴分类:31F;
申请人:深圳市科奥信电源技术有限公司
第一申请人:深圳市科奥信电源技术有限公司
申请人地址:518000 广东省深圳市龙华区观澜街道樟坑径社区双吓山1号威信达电子公司四层
发明人:周清鸿;戴建华;徐海;戴杨
第一发明人:周清鸿
当前权利人:深圳市科奥信电源技术有限公司
代理人:刘杰
代理机构:11570
代理机构编号:北京众达德权知识产权代理有限公司
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计