一种交流电的检测电路技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种交流电的检测电路。
背景技术
在配置安装有蓄电池的AC-DC模块或其他系统中，交流主回路空开断开等意外事件可能让系统误判为交流停电，导致系统决策失误，影响系统安全运行，因此需要在交流电源输入端辅助回路进行交流电的状态检测，从而判断是否真正的交流停电。
目前能够用于实现交流电停电状态检测功能的方法主要有两种：一是基于变压器进行交流电压检测，二是基于直流光耦进行三相交流缺相检测。前者是利用变压器的隔离和变比，输出得到交流小信号，经过ADC转换，来实时输出交流电压值，需要模拟量检测。后者是利用直流光耦的隔离和传输比，输出半波脉冲信号，来判断三相交流电的状态，需要用到脉冲宽度检测和频率检测技术，或者搭建比较器根据基准电平值来得到判断结果。
对于只需要知道交流电供电状态有无的场景，上述两种现有检测方案都存在电路结构复杂、占用系统检测资源多、可靠性低、成本高的缺点。因此，有必要提供一种简单灵活、成本低、可靠性高的交流电的检测电路。
发明内容
为了克服现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种交流电的检测电路，解决了系统可能的停电状态误判，或者三相交流电意外缺相状态检测的问题，同时简化了结构，降低了检测电路的成本。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
依据本发明实施例的一个方面，提供了一种交流电的检测电路，包括：
用于与交流火线连接的第一限流电阻；
用于与交流零线连接，并与所述第一限流电阻连接的光耦；
与所述光耦连接的第二限流电阻和第一电容，所述第二限流电阻的另一端连接一逻辑电源的正极，所述第一电容的另一端与逻辑电源的接地端连接，并与一用于与负载元件连接的输出端连接；
其中，所述交流电正常工作时所述输出端输出一直流高电平；
所述交流电停电或者缺相使所述光耦截止时，所述输出端输出一直流低电平。
其中，该交流电的检测电路还包括：一负载元件，所述负载元件连接在所述输出端和逻辑电源的接地端之间。
其中，所述交流电正常工作时火线与零线的压差不为零使所述光耦导通时，输出端输出一直流高电平；所述交流电正常工作时火线与零线的压差为零使所述光耦截止时，通过所述第一电容为所述负载元件供电，使得输出端输出一直流高电平。
其中，所述光耦包括：第一端口、第二端口、第三端口和第四端口；
且所述第一端口与所述第一限流电阻连接；
所述第二端口与所述第二限流电阻连接；
所述第三端口分别与所述第一电容、负载元件和输出端连接；
所述第四端口用于与交流零线连接。
其中，所述光耦的第一端口和第四端口之间为两个反向并联的发光二极管，其中第一发光二极管的负极与第二发光二极管的正极连接，并作为所述光耦的第一端口，第一发光二极管的正极与第二发光二极管的负极连接，并作为所述光耦的第四端口；
所述光耦的第二端口为光敏三极管的集电极；
所述光耦的第三端口为所述光敏三极管的发射极；
其中，所述第一发光二极管的负极与所述第一限流电阻连接，所述第一发光二极管的正极与与交流零线连接；
所述光敏三极管的集电极与第二限流电阻连接；
所述光敏三极管的发射极与所述第一电容、负载元件以及输出端连接；
所述交流电正常工作时火线与零线的压差不为零使得所述两个反向并联的发光二极管导通时，激发光敏三极管内电流从集电极流向发射极，为所述负载元件提供电流，所述第一电容进行充电，输出端输出一直流高电平；
所述交流电正常工作时火线与零线的压差为零使两个反向并联的发光二极管截止时，所述光敏三极管截止，所述第一电容放电为所述负载元件提供电流，所述输出端输出一直流高电平；
所述交流电停电或缺相使两个反向并联的发光二极管截止时，所述光敏三极管截止，所述输出端输出一直流低电平。
其中，所述光耦的第一端口和第四端口之间为两个反向并联的发光二极管，其中第一发光二极管的负极与第二发光二极管的正极连接，并作为所述光耦的第一端口，第一发光二极管的正极与第二发光二极管的负极连接，并作为所述光耦的第四端口；
所述光耦的第二端口为光敏三极管的集电极；
所述光耦的第三端口为所述光敏三极管的发射极；
其中，所述第一发光二极管的负极与所述第一限流电阻连接，所述第一发光二极管的正极与与交流零线连接；
所述光敏三极管的集电极与第二限流电阻连接；
所述光敏三极管的发射极与所述负载元件以及输出端连接；
所述第一电容连接在逻辑电源的正极与输出端之间；
所述交流电正常工作时火线与零线的压差不为零使得所述两个反向并联的发光二极管导通时，激发光敏三极管内电流从集电极流向发射极，所述第一电容放电，为所述负载元件提供电流，输出端输出一直流高电平；
所述交流电正常工作时火线与零线的压差为零使两个反向并联的发光二极管截止时，所述光敏三极管截止，逻辑电源正极通过为所述第一电容充电为所述负载元件提供电流，所述输出端输出一直流高电平；
所述交流电停电或缺相使两个反向并联的发光二极管截止时，所述光敏三极管截止，所述输出端输出一直流低电平。
其中，所述光耦包括两个并联的直流光耦，其中，
第一直流光耦包括：第三发光二极管，第一光敏三极管；
第二直流光耦包括：第四发光二极管，第二光敏三极管；
其中，所述第三发光二极管的正极与所述第一限流电阻和第四发光二极管的负极连接，第三发光二极管的负极与所述第四发光二极管的正极和交流零线连接；
第一光敏三极管与第二光敏三极管的集电极均与所述第二限流电阻连接，发射极均与所述负载元件及输出端连接；
所述第一电容连接在逻辑电源的接地端与输出端之间；
所述交流电正常工作时火线与零线的压差不为零使得所述第三发光二极管或第四发光二极管导通时，激发第一光敏三极管或第二光敏三极管内电流从集电极流向发射极，为所述负载元件提供电流，所述第一电容进行充电，输出端输出一直流高电平；
所述交流电正常工作时火线与零线的压差为零使第三发光二极管和第四发光二极管截止时，所述第一光敏三极管和第二光敏三极管截止，所述第一电容放电为所述负载元件提供电流，所述输出端输出一直流高电平；
所述交流电停电或缺相使第三发光二极管和第四发光二极管截止时，所述第一光敏三极管和第二光敏三极管截止，所述输出端输出一直流低电平。
其中，所述负载元件为TTL、CMOS逻辑门电路或直流光耦。
其中，所述第一限流电阻的瞬态耐压值和瞬态功率值与输入电源相匹配。
其中，所述第二限流电阻的电阻值小于所述负载元件的电阻值。
本发明的有益效果是：
本发明实施例的交流电的检测电路，当交流电正常工作且火线与零线的压差不为零时，光耦处于导通状态，由于光耦具有电压隔离和单向导通特性，所以交流电可被全波整流，进而使得第一电容储能并滤波，最终将交流电转换成直流小信号，从输出端输出平稳的直流高电平；当交流电正常工作且火线与零线的压差为零时，光耦处于截止状态，第一电容为负载元件供电，使得输出端同样输出一直流高电平。当交流电发生停电时，光耦截止，输出端输出一直流低电平，所以通过判断输出端的逻辑电平即可判断交流电是否发生了停电状态。
所以，本发明实施例的交流电的检测电路结构简单，应用灵活，可靠性高，抗干扰能力强，输出和输入之间隔离绝缘，成本低。此外，满足需要进行单相交流状态检测的系统，通过简单重复组合，就能够实现三相交流状态的检测。
附图说明
图1表示本发明实施例的交流电的检测电路中第一电容与逻辑地连接的电路原理图；
图2表示本发明实施例的交流电的检测电路中第一电容与逻辑电源的正极连接的电路原理图；
图3表示本发明实施例的交流电的检测电路中光耦为两个输入端并联的直流光耦的电路原理图；
图4表示本发明实施例的交流电的检测电路的输入和输出波形图。
其中图中：R1、第一限流电阻；D1、光耦；D101、第一端口；D102、第二端口；D103、第三端口；D104、第四端口；R2、第二限流电阻；C1、第一电容；RL、负载元件；L、火线；N、零线；VCC、逻辑电源的正极；Vo、输出端；D2、第一直流光耦；D3、第二直流光耦；L1、第一发光二极管；L2、第二发光二极管；L3、第三发光二极管；L4、第四发光二极管；J1、第一光敏三极管；J2、第二光敏三极管。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
本发明的实施例公开了一种交流电的检测电路，包括：
用于与交流火线L连接的第一限流电阻R1；
用于与交流零线N连接，并与所述第一限流电阻R1连接的光耦D1；
与所述光耦D1连接的第二限流电阻R2和第一电容C1，所述第二限流电阻R2的另一端连接一逻辑电源的正极VCC，第一电容C1的另一端与逻辑电源的接地端连接，并与一用于与负载元件RL连接的输出端Vo连接；
其中，所述交流电正常工作时所述输出端Vo输出一直流高电平；
所述交流电停电或者缺相使所述光耦D1截止时，所述输出端Vo输出一直流低电平。
在本发明实施例的交流电的检测电路中，第一限流电阻R1不宜过大，进而使得输入电流也不会太小，保证了电路的传输比。由于光耦D1具有电压隔离和单向导通特性，所以交流电可被全波整流，进而使得第一电容C1储能并滤波，最终将交流电转换成直流小信号，从输出端Vo输出平稳的直流高电平。
可选地，本发明实施例的交流电的检测电路，还包括一负载元件RL，所述负载元件RL连接在所述输出端Vo和逻辑电源的接地端之间。
可选地，交流电正常工作时火线L与零线N的压差不为零使所述光耦D1导通时，输出端Vo输出一直流高电平；所述交流电正常工作时火线L与零线N的压差为零使所述光耦D1截止时，通过所述第一电容C1为所述负载元件RL供电，使得输出端Vo输出一直流高电平。此外，若交流电发生停电或缺相，则光耦D1截止，输出端Vo输出一直流低电平，所以通过判断输出端Vo的逻辑电平即可判断交流电是否发生了停电状态。
可选地，光耦D1包括：第一端口D101、第二端口D102、第三端口D103和第四端口D104；
其中，所述第一端口D101与所述第一限流电阻R1连接；
所述第二端口D102与所述第二限流电阻R2连接；
所述第三端口D103分别与第一电容C1、所述负载元件RL和输出端Vo连接；
所述第四端口D104用于与交流零线N连接。
可选地，如图1所示，所述光耦D1的第一端口D101和第四端口D104之间为两个反向并联的发光二极管，其中第一发光二极管L1的负极与第二发光二极管L2的正极连接，并作为所述光耦D1的第一端口D101，第一发光二极管L1的正极与第二发光二极管L2的负极连接，并作为所述光耦D1的第四端口D104；
所述光耦D1的第二端口D102为光敏三极管的集电极；
所述光耦D1的第三端口D103为所述光敏三极管的发射极；
其中，所述第一发光二极管L1的负极与所述第一限流电阻R1连接，所述第一发光二极管L1的正极与与交流零线N连接；
所述光敏三极管的集电极与第二限流电阻R2连接；
所述光敏三极管的发射极与所述第一电容C1、负载元件RL以及输出端Vo连接；
所述交流电正常工作时火线L与零线N的压差不为零使得所述两个反向并联的发光二极管导通时，激发光敏三极管内电流从集电极流向发射极，为所述负载元件RL提供电流，所述第一电容C1进行充电，输出端Vo输出一直流高电平；
所述交流电正常工作时火线L与零线N的压差为零使两个反向并联的发光二极管截止时，所述光敏三极管截止，所述第一电容C1放电为所述负载元件RL提供电流，所述输出端Vo输出一直流高电平；
所述交流电停电或缺相使两个反向并联的发光二极管截止时，所述光敏三极管截止，所述输出端Vo输出一直流低电平。
本发明实施例中的交流电的检测电路，光耦D1为交流光耦，若交流电的火线L的电压大于零线N的电压，光耦D1导通，且光耦D1内部的第一发光二极管L1发光，则激发光敏三极管导通，即光敏三极管内产生由集电极到发射极的电流，该电流为第一电容C1充电，并给负载元件RL供电，此时输出端Vo输出直流高电平；若交流电的零线N的电压大于火线L的电压，光耦D1内部的第二发光二极管L2同样发光，并激发光三极管产生由集电极到发射极的电流，进而从输出端Vo输出直流高电平。
此外，由于交流电存在过零点的情况，则光耦D1会出现截止情况，但只要第一电容C1的容量达到足够的要求，且第二限流电阻R2的电阻值远小于负载元件RL的电阻值，则第一电容C1上的电压与纹波在交流过零点即光耦D1截止期间就能维持在后级逻辑电路要求的范围内，实现直流高电平稳压输出。
当交流电发生停电或缺相，则光耦D1处于截止状态，但第一电容C1储存的电量不能使负载元件RL内保持持续的电流，即输出端Vo的电压会下降到低电平，所以通过判断输出端Vo输出了直流低电平即可判断发生了停电或缺相。
可选地，如图2所示，所述光耦D1的第一端口D101和第四端口D104之间为两个反向并联的发光二极管，其中第一发光二极管L1的负极与第二发光二极管L2的正极连接，并作为所述光耦D1的第一端口D101，第一发光二极管L1的正极与第二发光二极管L2的负极连接，并作为所述光耦D1的第四端口D104；
所述光耦D1的第二端口D102为光敏三极管的集电极；
所述光耦D1的第三端口D103为所述光敏三极管的发射极；
其中，所述第一发光二极管L1的负极与所述第一限流电阻R1连接，所述第一发光二极管L1的正极与与交流零线N连接；
所述光敏三极管的集电极与第二限流电阻R2连接；
所述光敏三极管的发射极与所述负载元件RL以及输出端Vo连接；
所述第一电容C1连接在逻辑电源的正极VCC与输出端Vo之间；
所述交流电正常工作时火线L与零线N的压差不为零使得所述两个反向并联的发光二极管导通时，激发光敏三极管内电流从集电极流向发射极，所述第一电容C1放电，为所述负载元件RL提供电流，输出端Vo输出一直流高电平；
所述交流电正常工作时火线L与零线N的压差为零使两个反向并联的发光二极管截止时，所述光敏三极管截止，逻辑电源的正极VCC通过为所述第一电容C1充电为所述负载元件RL提供电流，所述输出端Vo输出一直流高电平；
所述交流电停电或缺相使两个反向并联的发光二极管截止时，所述光敏三极管截止，所述输出端Vo输出一直流低电平。
如图2所示，第一电容C1连接在逻辑电源的正极VCC和输出端Vo之间，则在火线L与零线N的压差不为零时，光耦D1导通，第一电容C1通过第二限流电阻R2放电；火线L与零线N的压差为零时，在光耦D1截止期间，第一电容C1处于充电状态，并给负载元件RL提供续流和稳压电平。此时，只要第一电容C1的放电速度比充电速度快，仍然可使输出端Vo输出平稳的直流高电平。而若发生交流停电或缺相，则光耦D1截止，从输出端Vo则会输出一直流低电平。
可选地，光耦D1包括两个并联的直流光耦，其中，
第一直流光耦D2包括：第三发光二极管L3，第一光敏三极管J1；
第二直流光耦D3包括：第四发光二极管L4，第二光敏三极管J2；
其中，所述第三发光二极管L3的正极与所述第一限流电阻R1和第四发光二极管L4的负极连接，第三发光二极管L3的负极与所述第四发光二极管L4的正极和交流零线N连接；
第一光敏三极管J1与第二光敏三极管J2的集电极均与所述第二限流电阻R2连接，发射极均与所述负载元件RL及输出端Vo连接；
所述第一电容C1连接在逻辑电源的接地端与输出端Vo之间；
所述交流电正常工作时火线L与零线N的压差不为零使得所述第三发光二极管L3或第四发光二极管L4导通时，激发第一光敏三极管J1或第二光敏三极管J2内电流从集电极流向发射极，为所述负载元件RL提供电流，所述第一电容C1进行充电，输出端Vo输出一直流高电平；
所述交流电正常工作时火线L与零线N的压差为零使第三发光二极管L3和第四发光二极管L4截止时，所述第一光敏三极管J1和第二光敏三极管J2截止，所述第一电容C1放电为所述负载元件RL提供电流，所述输出端Vo输出一直流高电平；
所述交流电停电或缺相使第三发光二极管L3和第四发光二极管L4截止时，所述第一光敏三极管J1和第二光敏三极管J2截止，所述输出端Vo输出一直流低电平。
如图3所示，第一电容C1的另一端接地，且第一直流光耦D2和第二直流光耦D3的输入端反向并联，并分别于第一限流电阻R1和交流电的零线N相连，且第一直流光耦D2和第二直流光耦D3的输出端Vo并联，并分别与第二限流电阻R2和第一电容C1相连。
当交流电正常工作时，如图3所示，若交流电的火线L的电压大于零线N的电压，则第三发光二极管L3发光，则激发第一光敏三极管J1内流过电流，并使第一电容C1进行充电为负载元件RL提供电流，且输出端Vo输出一直流高电平；可以理解的是，当交流电的零线N的电压大于火线L的电压时，第四发光二极管L4发光，同样可使得输出端Vo输出一直流高电平。而在交流过零点时，由于第一电容C1上储存有电量，所以此时第一电容C1为负载元件RL供电，同样只要第一电容C1容量足够，第二限流电阻R2的电阻值远小于负载元件RL的电阻值，输出端Vo就会实现直流高电平稳压输出。
当交流点发生停电或缺相，则第三发光二极管L3和第四发光二极管L4均截止，所述第一光敏三极管J1和第二光敏三极管J2也均截止，所述输出端Vo则输出一直流低电平。
如图4所示，虚线代表以输入的交流220V电压信号，实线代表逻辑电源为5V时的输出电压，本发明实施例的交流的检测电流将输入的交流转换成直流信号输出，在交流过零点时刻因为存在死区，但因为第一电容C1的存在，使得该直流信号可直接进行逻辑判断。
可选地，负载元件RL为TTL、CMOS逻辑门电路或直流光耦，当然，对负载元件RL也并不仅限于此。
可选地，第一限流电阻R1的瞬态耐压值和瞬态功率值与输入电源相匹配，即要达到输入电源的要求值。
可选地，第二限流电阻R2的电阻值小于所述负载元件RL的电阻值，使得在光耦D1导通期间充电能量大于光耦D1关断期间放电的能量，进而可以在输出端Vo输出平稳的直流高电平。
以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。