緩衝式掉電檢測電路的製作方法

2023-05-14 15:55:51

本實用新型涉及電力計量儀表領域，尤其是涉及一種緩衝式掉電檢測電路。

背景技術：

在開關電源應用的電能表中，現有的掉電檢測電路是通過對變壓器次級輸出電壓取樣，產生信號給MCU,通過MCU識別掉電信號的狀態，來判斷外部交流電源是否已經移除或者電壓降低到工作範圍以外（即通常說的掉電）。

對於開關電源來說，變壓器次級輸出的電壓如果低於一定程度，即發出掉電信號給MCU的時刻，此刻，供給MCU的電壓已經處於使得MCU正常工作的臨界狀態，MCU即使立刻保護數據，由於MCU的供電電壓即將降低到正常工作電壓以下，MCU在較短的過渡時間內(一般為數十毫秒)，很難完成大量數據的完整保護。

技術實現要素：

本實用新型主要是解決現有技術所存在的掉電後數據容易丟失的技術問題，提供一種可以讓MCU在掉電後有較長緩衝時間保存數據的緩衝式掉電檢測電路。

本實用新型針對上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：一種緩衝式掉電檢測電路，包括整流電路、分壓電路、比較器電路和光耦隔離電路，所述整流電路的輸入端連接交流電，整流電路的輸出端連接分壓電路的輸入端，分壓電路的輸出端通過比較器電路連接光耦隔離電路的輸入端，光耦隔離電路的輸出端連接電能表MCU；分壓電路包括電阻R10、電阻R12、電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16、電阻R17、電阻R18、電阻R19、電容C30、電容C31和電容C32，所述電容C30的正極連接整流電路輸出端正極，電容C30的負極連接電容C31的正極，電容C31的負極連接電容C32的正極，電容C32的負極連接整流電路輸出端負極，電阻R10、電阻R12和電阻R13串聯後與電容C30並聯，電阻R14、電阻R15和電阻R16串聯後與電容C31並聯，電阻R17、電阻R18和電阻R19串聯後與電容C32並聯，電阻R19的第一端連接電阻R18，電阻R19的第二端連接電容C32的負極。

本方案直接從高壓部分取電壓信號，並通過電阻分壓之後，輸入到比較器電路，再通過光耦隔離電路，輸出數位訊號給MCU產生外部中斷，當MCU檢測到此中斷信號，立即完成存儲數據的操作，此時，由於高壓部分有高壓電容保持高壓部分的電壓緩慢下降，開關電源還可以繼續正常工作1-2秒，這樣次級輸出電壓供給MCU使用，還能保證1-2秒的穩定輸出，相比於現有電路，在時間上，本電路有了1-2秒的掉電信號提前量，在這個1-2秒的過渡過程中， MCU供電電壓沒有任何變化，從而保證了MCU可以執行相關內部控制指令，可靠的保護大量的數據。

作為優選，所述比較器電路包括電阻R4、電阻R8、電阻R21、電阻R22、二極體ZD7、電容C3、電容C36、穩壓晶片U2和三極體Q4；所述電阻R21的第一端連接電阻R19的第一端，電阻R21的第二端連接穩壓晶片U2的2腳，二極體ZD7的正極連接穩壓晶片U2的3腳，二極體ZD7的負極連接穩壓晶片U2的2腳；電容C3跨接在穩壓晶片U2的2腳和3腳之間；穩壓晶片U2的3腳還連接電阻R19的第二端並作為地線；電阻R4的第一端連接標準電壓VCC_F，第二端連接穩壓晶片U2的1腳；三極體Q4的基極通過電阻R8連接穩壓晶片U2的1腳，集電極通過電阻R22連接穩壓晶片U2的3腳，發射極連接光耦隔離電路；電容C36的第一端連接標準電壓VCC_F，第二端接地。

比較器電路對電阻R19上的信號進行檢測，當電阻R19上的電壓發生變化時，通過比較直接得到掉電的信息，然後將此信息發送到光耦隔離電路。

作為優選，所述光耦隔離電路包括光耦P2和電容C37，所述光耦P2的輸入端正極連接標準電壓VCC_F，輸入端負極連接三極體Q4的發射極，輸出端正極通過掉電信號連接到電能表MCU，輸出端負極接地；電容C37跨接在光耦P2的輸出端正極和輸出端負極之間。

光耦隔離電路將MCU和高壓部分隔離，保護電路的安全。

作為優選，所述穩壓晶片U2為TL431AIDBZ晶片。

作為優選，所述整流電路為橋式整流電路。

本實用新型帶來的有益效果是，掉電後能夠維持MCU正常工作電壓1-2秒，並及時發送掉電信息給MCU，使MCU有足夠時間來保存數據，避免數據丟失。

附圖說明

圖1是本實用新型的一種整流電路和分壓電路的電路圖；

圖2是本實用新型的一種比較器電路和光耦隔離電路的電路圖。

具體實施方式

下面通過實施例，並結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。

實施例：本實施例的一種緩衝式掉電檢測電路，包括整流電路、分壓電路、比較器電路和光耦隔離電路，所述整流電路的輸入端連接交流電，整流電路的輸出端連接分壓電路的輸入端，分壓電路的輸出端通過比較器電路連接光耦隔離電路的輸入端，光耦隔離電路的輸出端連接電能表MCU。

如如1所示，分壓電路包括電阻R10、電阻R12、電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16、電阻R17、電阻R18、電阻R19、電容C30、電容C31和電容C32，所述電容C30的正極連接整流電路輸出端正極，電容C30的負極連接電容C31的正極，電容C31的負極連接電容C32的正極，電容C32的負極連接整流電路輸出端負極，電阻R10、電阻R12和電阻R13串聯後與電容C30並聯，電阻R14、電阻R15和電阻R16串聯後與電容C31並聯，電阻R17、電阻R18和電阻R19串聯後與電容C32並聯，電阻R19的第一端連接電阻R18，電阻R19的第二端連接電容C32的負極。

如圖2所示，比較器電路包括電阻R4、電阻R8、電阻R21、電阻R22、二極體ZD7、電容C3、電容C36、穩壓晶片U2和三極體Q4；所述電阻R21的第一端連接電阻R19的第一端，電阻R21的第二端連接穩壓晶片U2的2腳，二極體ZD7的正極連接穩壓晶片U2的3腳，二極體ZD7的負極連接穩壓晶片U2的2腳；電容C3跨接在穩壓晶片U2的2腳和3腳之間；穩壓晶片U2的3腳還連接電阻R19的第二端並作為地線；電阻R4的第一端連接標準電壓VCC_F，第二端連接穩壓晶片U2的1腳；三極體Q4的基極通過電阻R8連接穩壓晶片U2的1腳，集電極通過電阻R22連接穩壓晶片U2的3腳，發射極連接光耦隔離電路；電容C36的第一端連接標準電壓VCC_F，第二端接地。

比較器電路對電阻R19上的信號進行檢測，當電阻R19上的電壓發生變化時，通過比較直接得到掉電的信息，然後將此信息發送到光耦隔離電路。

光耦隔離電路包括光耦P2和電容C37，所述光耦P2的輸入端正極連接標準電壓VCC_F，輸入端負極連接三極體Q4的發射極，輸出端正極通過掉電信號連接到電能表MCU，輸出端負極接地；電容C37跨接在光耦P2的輸出端正極和輸出端負極之間。

光耦隔離電路將MCU和高壓部分隔離，保護電路的安全。

穩壓晶片U2為TL431AIDBZ晶片。

整流電路為橋式整流電路，輸入端一般為220V或380V交流電。電能表的開關電源連接整流電路輸出端。

本方案直接從高壓部分取電壓信號，並通過電阻分壓之後，輸入到比較器電路，再通過光耦隔離電路，輸出數位訊號給MCU產生外部中斷，當MCU檢測到此中斷信號，立即完成存儲數據的操作，此時，由於高壓部分有高壓電容保持高壓部分的電壓緩慢下降，開關電源還可以繼續正常工作1-2秒，這樣開關電源的變壓器次級輸出電壓供給MCU使用，還能保證1-2秒的穩定輸出，相比於現有電路，在時間上，本電路有了1-2秒的掉電信號提前量，在這個1-2秒的過渡過程中， MCU供電電壓沒有任何變化，從而保證了MCU可以執行相關內部控制指令，可靠的保護大量的數據。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明創造精神作舉例說明。本實用新型所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，但並不會偏離本實用新型的原理或者超越所附權利要求書所定義的範圍。

儘管本文較多地使用了分壓電路、比較器電路、穩壓晶片等術語，但並不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本實用新型的本質；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發明創造精神相違背的。