一種交流電壓采樣電路及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種交流電壓采樣電路及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 輸入電壓對于電氣設(shè)備來說是一個至關(guān)重要的參量，而能夠準(zhǔn)確檢測與否對電氣 設(shè)備的運(yùn)行與保護(hù)十分關(guān)鍵。
[0003] 目前，主要通過交流電壓采樣電路對交流電壓進(jìn)行檢測。現(xiàn)有技術(shù)中主要存在以 下兩種交流電壓采樣電路：（1)差分放大模式的電壓采樣電路。差分放大模式的電壓采樣 電路通過在交流電壓輸入端串聯(lián)電阻層層分壓，以降低交流電壓的幅值，進(jìn)而將降壓后的 交流電壓經(jīng)由運(yùn)算放大器處理后，輸出至微控制單元（Micro Control Unit，MCU)進(jìn)行運(yùn)算 處理?？梢姡诓罘址糯竽Ｊ降碾妷翰蓸与娐分?，電阻的數(shù)量及電阻功率規(guī)格決定了其所能 檢測的交流電壓的范圍。為了使采樣電路的電壓檢測范圍盡可能的寬，同時保證串入電阻 的功率滿足要求，需在交流電壓輸入端串聯(lián)較多的分壓電阻，但隨著分壓電阻的增多其所 帶來的檢測誤差也會增大，這樣采樣電路的可靠性就會大大降低，而且這種電路屬強(qiáng)電熱 地設(shè)計，不能普遍運(yùn)用于家電電控系統(tǒng)中。（2)基于電壓互感器的整流濾波型電壓采樣電 路?；陔妷夯ジ衅鞯恼鳛V波型電壓采樣電路是通過電壓互感器將交流電壓進(jìn)行隔離降 壓，并經(jīng)整流濾波電路轉(zhuǎn)換為直流電壓后，輸出至MCU進(jìn)行檢測。該類采樣電路不需要借助 分壓電阻進(jìn)行分壓，檢測范圍較寬。但電路中的整流濾波電路的抑制溫漂特性極差，這使得 該類采樣電路極易受到外部環(huán)境溫度的影響，可靠性較差。
[0004] 綜上所述，目前亟需設(shè)計一種新的交流電壓采樣電路，以克服上述現(xiàn)有采樣電路 存在的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的實(shí)施例提供一種交流電壓采樣電路及方法，以至少解決現(xiàn)有的采樣電路 為實(shí)現(xiàn)寬電壓范圍檢測所引起的準(zhǔn)確性差的問題，同時能夠有效抑制溫漂，且能普遍適用 于家電電控系統(tǒng)中。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：
[0007] 第一方面，提供一種交流電壓采樣電路，用于檢測交流電壓，包括：
[0008] 第一電壓轉(zhuǎn)換模塊、第二電壓轉(zhuǎn)換模塊以及采樣模塊；其中，所述第一電壓轉(zhuǎn)換模 塊的兩個輸入端分別與交流電源的零線和火線連接，所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊的兩個輸出端 分別與所述第二電壓轉(zhuǎn)換模塊的兩個輸入端連接；所述第二電壓轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與所述 采樣模塊的輸入端連接；
[0009] 所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊用于將所述交流電源輸出的第一交流電壓轉(zhuǎn)換為第二交 流電壓，所述第二交流電壓的幅值小于所述第一交流電壓的幅值；
[0010] 所述第二電壓轉(zhuǎn)換模塊用于將所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊輸出的所述第二交流電壓 轉(zhuǎn)換為第三交流電壓，所述第三交流電壓的峰值電壓小于所述采樣模塊的最大耐壓值；
[0011] 所述采樣模塊用于對所述第二電壓轉(zhuǎn)換模塊輸出的所述第三交流電壓進(jìn)行采樣， 并根據(jù)采樣結(jié)果計算得到所述交流電源的峰值電壓及頻率。
[0012] 第二方面，提供一種交流電壓采樣方法，應(yīng)用于第一方面所述的交流電壓采樣電 路，包括：
[0013] 將交流電源輸出的第一交流電壓轉(zhuǎn)換為第二交流電壓，所述第二交流電壓的幅值 小于所述第一交流電壓的幅值；
[0014] 將所述第二交流電壓轉(zhuǎn)換為第三交流電壓，所述第三交流電壓的峰值電壓小于所 述采樣模塊的最大耐壓值；
[0015] 對所述第三交流電壓進(jìn)行采樣，并根據(jù)采樣結(jié)果計算得到所述交流電源的峰值電 壓及頻率。
[0016] 基于本發(fā)明實(shí)施例提供的交流電壓采樣電路及方法，通過將待檢測交流電源輸出 的第一交流電壓轉(zhuǎn)換為幅值較小的第二交流電壓，進(jìn)而將第二交流電壓轉(zhuǎn)換為可被識別的 第三交流電壓，最后對第三交流電壓進(jìn)行采樣，根據(jù)采樣結(jié)果即可計算得到交流電源的電 壓。如此，即可實(shí)現(xiàn)對交流電壓的采樣。一方面，由于本發(fā)明實(shí)施例是通過第一電壓轉(zhuǎn)換 模塊來實(shí)現(xiàn)分壓的，因此通過對第一電壓轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行調(diào)整即可對其電壓轉(zhuǎn)換比例進(jìn)行調(diào) 節(jié)，如此即可調(diào)節(jié)采樣電路可檢測的交流電壓的范圍，實(shí)現(xiàn)寬電壓范圍檢測。同時，基于本 發(fā)明實(shí)施例提供的交流電壓采樣電路，無需如現(xiàn)有的差分放大模式的電壓采樣電路那樣， 通過增加分壓電阻的數(shù)量來擴(kuò)寬檢測范圍，因此檢測準(zhǔn)確性更高；另一方面，本發(fā)明實(shí)施例 提供的交流電壓采樣電路中第一電壓轉(zhuǎn)換模塊及第二電壓轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換得到的均為交流 電壓，采樣模塊最終檢測的也是交流電壓，因此電路中并不涉及整流濾波電路，同時電路中 也不存在其他溫漂特性差的元器件，因此相比于現(xiàn)有的基于電壓互感器的整流濾波型電壓 采樣電路，本發(fā)明實(shí)施例提供的交流電壓采樣電路能夠有效抑制溫漂，可靠性較好。
[0017] 綜上，本發(fā)明的實(shí)施例提供的交流電壓采樣電路及方法，能夠解決現(xiàn)有的采樣電 路為實(shí)現(xiàn)寬電壓范圍檢測所引起的準(zhǔn)確性差的問題，同時可有效抑制溫漂。
【附圖說明】
[0018] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可 以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種交流電壓采樣電路的組成示意圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的交流電壓采樣電路中第一電壓轉(zhuǎn)換模塊的組成示意 圖；
[0021] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的交流電壓采樣電路中第二電壓轉(zhuǎn)換模塊的組成示意 圖；
[0022] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種優(yōu)選的交流電壓采樣電路的組成示意圖；
[0023] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種交流電壓采樣方法的流程示意圖一；
[0024] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種交流電壓采樣方法的流程示意圖二。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于 本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0026] 為了便于清楚描述本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，在本發(fā)明的實(shí)施例中，采用了"第 一"、"第二"等字樣對功能和作用基本相同的相同項(xiàng)或相似項(xiàng)進(jìn)行區(qū)分，本領(lǐng)域技術(shù)人員可 以理解"第一"、"第二"等字樣并不對數(shù)量和執(zhí)行次序進(jìn)行限定。
[0027] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種交流電壓采樣電路，用于檢測交流電壓，如圖1所示，包 括：第一電壓轉(zhuǎn)換模塊20、第二電壓轉(zhuǎn)換模塊30以及米樣模塊40。其中，第一電壓轉(zhuǎn)換模 塊20的兩輸入端201及202分別與交流電源10的零線101和火線102連接，第一電壓轉(zhuǎn)換 模塊20的兩輸出端203及204分別與第二電壓轉(zhuǎn)換模塊30的兩輸入端301及302連接， 第二電壓轉(zhuǎn)換模塊30的輸出端303與采樣模塊40的輸入端401連接。
[0028] 其中，第一電壓轉(zhuǎn)換模塊20用于將交流電源10輸出的第一交流電壓轉(zhuǎn)換為第二 交流電壓，第二交流電壓的幅值小于第一交流電壓的幅值；
[0029] 第二電壓轉(zhuǎn)換模塊30用于將第一電壓轉(zhuǎn)換模塊20輸出的第二交流電壓轉(zhuǎn)換為第 三交流電壓，第三交流電壓的峰值電壓小于采樣模塊40的最大耐壓值；
[0030] 采樣模塊40用于對第二電壓轉(zhuǎn)換模塊30輸出的第三交流電壓進(jìn)行采樣，并根據(jù) 采樣結(jié)果計算得到交流電源10的峰值電壓及頻率。
[0031] 基于本發(fā)明實(shí)施例提供的交流電壓采樣電路，通過第一電壓轉(zhuǎn)換模塊將待檢測交 流電源輸出的第一交流電壓轉(zhuǎn)換為幅值較小的第二交流電壓，進(jìn)而通過第二電壓轉(zhuǎn)換模塊 將第二交流電壓轉(zhuǎn)換為可被采樣模塊識別的第三交流電壓，最后由采樣模塊對第三交流電 壓進(jìn)行采樣，并根據(jù)采樣結(jié)果計算得到交流電源的電壓。如此，即可實(shí)現(xiàn)對交流電壓的采