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零电压控制电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种零电压控制电路，其包括：第一运算放大器、第二运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第一电容器、第二电容器、第三电容器、第四电容器、第五电容器、第一晶体管、第一异或门、第二异或门、第三异或门、光耦合器、第一电源和第二电源。本实用新型的零电压控制电路能够对微小信号的零电压检测，而且检测精度较高，并且采取了隔离保护手段，使得不会对外接电路产生干扰，不存在信号偏移问题，从而很好地实现了对数据输出的零电压控制。
【专利说明】零电压控制电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及控制领域，具体而言，涉及一种零电压控制电路。
【背景技术】
[0002]零电压控制技术是一种软开关技术，主要用来保护M0SFET、电磁继电器、可控硅、IGBT等开关管免受高电压的冲击。
[0003]目前使用零电压控制技术的常见零电压控制电路如图1所示。
[0004]输入信号直接接两个光电耦合器(例如pc817)来进行零电压检测，这个电路的缺陷也很明显。
[0005]1、对输入信号的要求高，电压得在0.7V以上，电流在mA级别；
[0006]2、过零检测的精度较低，由于二极管的压降在0.7V左右，检测信号出现偏移，所以电路检测的零电压位置实际为正负0.7V的位置；
[0007]3、对微小信号无法进行零电压检测；
[0008]4、对原有电路存在干扰。
[0009]由于电路存在上述缺陷，只适用于大信号或是电源类的零电压检测。
实用新型内容
[0010]本实用新型提供了一种零电压控制电路，其包括:
[0011]第一运算放大器、第二运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第一电容器、第二电容器、第三电容器、第四电容器、第五电容器、第一晶体管、第一异或门、第二异或门、第三异或门、光耦合器、第一电源和第二电源；
[0012]其特征在于第六电阻的一端接收从外部输入的信号，该第六电阻的另一端分别连接第一运算放大器的负输入端、第五电阻的一端、第二电容器的一端，该第五电阻的另一端和该第二电容器的另一端连接该第一运算放大器的输出端，该第一运算放大器的正输入端分别连接第四电容器的一端和第九电阻的一端，该第四电容器的另一端和该第九电阻的另一端接地，所述第一运算放大器的输出端还连接第七电阻的一端，该第七电阻的另一端分别连接第二运算放大器的负输入端和第三电容器的一端，该第三电容器的另一端连接该第二运算放大器的输出端，该第二运算放大器的正输入端分别连接第五电容器的一端和第十电阻的一端，该第五电容器的另一端和该第十电阻的另一端接地，所述第二运算放大器的输出端还连接第八电阻的一端，该第八电阻的另一端分别连接第一电阻的一端和第一晶体管的基极，该第一电阻的另一端连接第一电源，该第一晶体管的发射极接地，其集电极连接所述光耦和器中的发光二极管的阴极，该发光二极管的阳极连接第二电阻的一端，该第二电阻的另一端连接第一电源，所述光耦和器中的光敏半导体管的集电极连接第四电阻的一端，该第四电阻的另一端连接第二电源，所述光敏半导体管的发射极接地，所述第一异或门的一个输入端分别连接所述光敏半导体管的集电极和所述第四电阻的所述一端，所述第一异或门的另一个输入端连接第二电源，所述第一异或门的输出端分别连接第三电阻的一端和第二异或门的一个输入端，所述第三电阻的另一端分别连接第一电容器的一端和所述第二异或门的另一个输入端，所述第一电容器的另一端接地，所述第二异或门的输出端连接所述第三异或门的一个输入端，所述第三异或门的另一个输入端连接第二电源，所述第三异或门的输出端向外部输出信号。
[0013]优选的，所述第一晶体管是NPN晶体管。
[0014]优选的，所述第一电阻的阻值为47千欧姆，所述第二电阻的阻值为330欧姆，所述第三电阻的阻值为47千欧姆，所述第四电阻的阻值为22千欧姆，所述第五电阻的阻值为100千欧姆，所述第六电阻的阻值为10千欧姆，所述第七电阻的阻值为10千欧姆，所述第八电阻的阻值为10千欧姆，所述第九电阻的阻值为9.1千欧姆，所述第十电阻的阻值为10千欧姆，所述第一电容器的电容值为I u F，所述第二电容器的电容值为0.1 u F，所述第三电容器的电容值为I u F，所述第四电容器的电容值为0.1 u F，所述第五电容器的电容值为
0.1 u F，所述第一电源为5.0V，所述第二电源为9.0V。
[0015]综上所述，本实用新型的零电压控制电路能够对微小信号的零电压检测，而且检测精度较高，并且采取了隔离保护手段，使得不会对外接电路产生干扰，不存在信号偏移问题，从而很好地实现了对数据输出的零电压控制。
【专利附图】

【附图说明】
[0016]图1是一种常规的零电压控制电路；
[0017]图2是本实用新型的零电压控制电路。
【具体实施方式】
[0018]如图1所示，本实用新型的零电压控制电路包括:
[0019]第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第一电容器Cl、第二电容器C2、第三电容器C3、第四电容器C4、第五电容器C5、第一晶体管Q1、第一异或门X0R1、第二异或门X0R2、第三异或门X0R3、光耦合器、第一电源Vcc和第二电源Vccl。
[0020]其中第六电阻R6的一端接收从外部输入的信号,该第六电阻R6的另一端分别连接第一运算放大器Ul的负输入端、第五电阻R5的一端、第二电容器C2的一端,该第五电阻R5的另一端和该第二电容器C2的另一端连接该第一运算放大器Ul的输出端，该第一运算放大器Ul的正输入端分别连接第四电容器C4的一端和第九电阻R9的一端，该第四电容器C4的另一端和该第九电阻R9的另一端接地，所述第一运算放大器Ul的输出端还连接第七电阻R7的一端，该第七电阻R7的另一端分别连接第二运算放大器U2的负输入端和第三电容器C3的一端，该第三电容器C3的另一端连接该第二运算放大器U2的输出端，该第二运算放大器U2的正输入端分别连接第五电容器C5的一端和第十电阻RlO的一端,该第五电容器C5的另一端和该第十电阻RlO的另一端接地，所述第二运算放大器U2的输出端还连接第八电阻R8的一端，该第八电阻R8的另一端分别连接第一电阻Rl的一端和第一晶体管Ql的基极，该第一电阻Rl的另一端连接第一电源Vcc，该第一晶体管Ql的发射极接地，其集电极连接所述光耦和器中的发光二极管的阴极，该发光二极管的阳极连接第二电阻R2的一端，该第二电阻R2的另一端连接第一电源Vcc，所述光耦和器中的光敏半导体管的集电极连接第四电阻R4的一端，该第四电阻R4的另一端连接第二电源Vccl，所述光敏半导体管的发射极接地，所述第一异或门XORl的一个输入端分别连接所述光敏半导体管的集电极和所述第四电阻R4的所述一端，所述第一异或门XORl的另一个输入端连接第二电源Vccl，所述第一异或门XORl的输出端分别连接第三电阻R3的一端和第二异或门X0R2的一个输入端，所述第三电阻R3的另一端分别连接第一电容器Cl的一端和所述第二异或门X0R2的另一个输入端，所述第一电容器Cl的另一端接地，所述第二异或门X0R2的输出端连接所述第三异或门X0R3的一个输入端，所述第三异或门X0R3的另一个输入端连接第二电源Vccl，所述第三异或门X0R3的输出端向外部输出信号。
[0021]由第一运算放大器U1、第五电阻R5、第六电阻R6、第九电阻R9、第二电容器C2和第四电容器C4构成了滤波放大装置。
[0022]由第二运算放大器U2，第三电容器C3、第七电阻R7、第五电容器C5和第十电阻RlO构成了过零比较装置。
[0023]由光耦合器、第一晶体管Q1、第一电阻R1、第二电阻R2、第四电阻R4和第八电阻R8构成了光耦驱动装置。
[0024]由第一异或门X0R1、第二异或门X0R2和第三异或门X0R3，第三电阻R3和第一电容器Cl构成了边沿检测装置。
[0025]在本实用新型的零电压控制电路中，第一晶体管Ql采用NPN晶体管。
[0026]下面简要说明一下本实用新型的零电压控制电路的工作过程。
[0027]外部信号输入到所述滤波放大装置进行滤波和放大；该经过滤波和放大后的信号输出至所述过零比较装置进行过零比较，以产生过零矩形波信号，该过零矩形波信号输出至光耦驱动装置以进行光电隔离，用以对输入电路进行保护；经过光电隔离保护之后的过零矩形波信号输出至边沿检测装置，该边沿检测装置将采集到的过零矩形波信号变换为单向的脉冲信号并且将其输出到外部。
[0028]在实际应用中，本实用新型的零电压控制电路可以提供单向的脉冲信号作为控制信号，来控制外部装置的触发。例如，将本实用新型的零电压控制电路的输出连接至D触发器的时钟信号触发端，该D输出器的数据信号输入端接收外部输入的数据信号。当所述单向的脉冲信号的上升沿输入到所述时钟信号触发端时，所述D触发器将此时接收的数据信号进行输出，由此实现了在零电压信号的控制下输出数据信号。
[0029]本实用新型所采用的各自元器件的值可以根据具体的应用来确定，这里举例说明一组在实践中使用的元器件的参数值，第一电源Vc为5.0V，第二电源Vccl为9.0V，第一电阻Rl的阻值为47千欧姆，第二电阻R2的阻值为330欧姆，第三电阻R3的阻值为47千欧姆，第四电阻R4的阻值为22千欧姆，第五电阻R5的阻值为100千欧姆，第六电阻R6的阻值为10千欧姆，第七电阻R7的阻值为10千欧姆，第八电阻R8的阻值为10千欧姆，第九电阻R9的阻值为9.1千欧姆，第十电阻RlO的阻值为10千欧姆，所述第一电容器Cl的电容值为I u F，第二电容器C2的电容值为0.1 u F，第三电容器C3的电容值为I u F，所述第四电容器C4的电容值为0.1 u F，第五电容器C5的电容值为0.1 u F。
[0030]在本实用新型的零电压控制电路中，输入的外部信号可以是微小信号，该微小信号是指电压值小于IV的电压信号，该微小信号输入到电压跟随器的正输入端。
[0031]综上所述，本实用新型的零电压控制电路能够对微小信号的零电压检测，而且检测精度较高，并且采取了隔离保护手段，使得不会对外接电路产生干扰，不存在信号偏移问题，从而很好地实现了对数据输出的零电压控制。
【权利要求】
1.一种零电压控制电路，其包括: 第一运算放大器、第二运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第一电容器、第二电容器、第三电容器、第四电容器、第五电容器、第一晶体管、第一异或门、第二异或门、第三异或门、光I禹合器、第一电源和第二电源； 其特征在于第六电阻的一端接收从外部输入的信号，该第六电阻的另一端分别连接第一运算放大器的负输入端、第五电阻的一端、第二电容器的一端，该第五电阻的另一端和该第二电容器的另一端连接该第一运算放大器的输出端，该第一运算放大器的正输入端分别连接第四电容器的一端和第九电阻的一端，该第四电容器的另一端和该第九电阻的另一端接地，所述第一运算放大器的输出端还连接第七电阻的一端，该第七电阻的另一端分别连接第二运算放大器的负输入端和第三电容器的一端，该第三电容器的另一端连接该第二运算放大器的输出端，该第二运算放大器的正输入端分别连接第五电容器的一端和第十电阻的一端，该第五电容器的另一端和该第十电阻的另一端接地，所述第二运算放大器的输出端还连接第八电阻的一端，该第八电阻的另一端分别连接第一电阻的一端和第一晶体管的基极，该第一电阻的另一端连接第一电源，该第一晶体管的发射极接地，其集电极连接所述光耦和器中的发光二极管的阴极，该发光二极管的阳极连接第二电阻的一端，该第二电阻的另一端连接第一电源，所述光耦和器中的光敏半导体管的集电极连接第四电阻的一端，该第四电阻的另一端连接第二电源，所述光敏半导体管的发射极接地，所述第一异或门的一个输入端分别连接所述光敏半导体管的集电极和所述第四电阻的所述一端，所述第一异或门的另一个输入端连接第二电源，所述第一异或门的输出端分别连接第三电阻的一端和第二异或门的一个输入端，所述第三电阻的另一端分别连接第一电容器的一端和所述第二异或门的另一个输入端，所述第一电容器的另一端接地，所述第二异或门的输出端连接所述第三异或门的一个输入端，所述第三异或门的另一个输入端连接第二电源，所述第三异或门的输出端向外部输出信号。
2.根据权利要求1的零电压控制电路，其特征在于所述第一晶体管是NPN晶体管。
3.根据权利要求1的零电压控制电路，其特征在于所述第一电阻的阻值为47千欧姆，所述第二电阻的阻值为330欧姆，所述第三电阻的阻值为47千欧姆，所述第四电阻的阻值为22千欧姆，所述第五电阻的阻值为100千欧姆，所述第六电阻的阻值为10千欧姆，所述第七电阻的阻值为10千欧姆，所述第八电阻的阻值为10千欧姆，所述第九电阻的阻值为.9.1千欧姆，所述第十电阻的阻值为10千欧姆，所述第一电容器的电容值为I u F，所述第二电容器的电容值为0.1 u F，所述第三电容器的电容值为I u F，所述第四电容器的电容值为0.1 u F，所述第五电容器的电容值为0.1 u F，所述第一电源为5.0V，所述第二电源为.9.0V。
【文档编号】G01R19/175GK203535109SQ201320656442
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年10月23日 优先权日:2013年10月23日
【发明者】陈燕生, 王启银, 周国华, 池远帆, 白英, 王 忠, 贺伟文 申请人:国家电网公司, 山西省电力公司大同供电分公司