[发明专利]一种交流供电电源掉电检测电路及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种交流供电电源掉电检测电路及检测方法，应用于仪器仪表与自动化装置的掉电保护电路中，属于电气工程领域。

背景技术

掉电检测频繁应用于仪器仪表与自动化装置中，是提高系统可靠性的一种技术手段。它能够及时捕获系统供电交流电源（Alternating Current, AC）的掉电事件，触发微处理器（MCU）动作，以便将重要的数据保存到非易失性存储器中，从而有效提高系统的可用性，避免由于掉电引起数据丢失。

传统的掉电检测方法都是检测整流后的直流电压（Direct Current, DC）幅值变化，当DC的幅值降到系统给定的门限电压后，MCU认为系统发生掉电事件。该方法尽管能够实现掉电检测，但由于检测电路中含有滤波电容，DC下降需要一定的时间，从而导致系统的反应慢；另外门限电压的阈值难以确定，特别是对于AC的供电电压较宽时（如：110V~280V）。

申请号为CN201010239594.3公开一种电表系统的掉电检测方法及电路，通过AC转DC电源，在整流、滤波电路处，设置电压比较电路来实现掉电电压检测。该方法尽管可以实现宽电压范围的掉电检测，但需要较多的元器件（如：、整流桥、变压器等）占用较大的PCB空间，导致成本较高，难以在小系统中使用，其系统的响应时间慢。

申请号为200910106946.5公开一种交流电掉电检测方法及报警电路，通过整流器将85V~300V、频率为50Hz的AC整流为100Hz的余弦脉冲电压，再通过限幅电路整形成梯形脉冲电压后，送到微处理器的中断进行检测。该电路能够在6毫秒内对掉电事件进行反应，但同样需要整形、调理电路，结构相对复杂，且检测电路没有光电隔离，抗干扰能力弱，可靠性相对较低。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中检测交流电电压幅值范围较窄、电路结构复杂，响应时间较慢、可靠性较低等问题，提出一种通用的交流电掉电检测电路，该电路利用光耦特性，通过检测交流电相位变化，捕获掉电事件，避免供电电源电压幅值范围对检测结果的影响，且响应时间快，抗干扰能力强。本发明的另一个目的是提供这种检测电路的检测方法。

本发明检测电路采用的技术方案是：

一种交流供电电源掉电检测电路，包括半波整形电路、微处理器MCU、光敏三极管T1和限流电阻R2，所述半波整形电路由限流电阻R1、保护二极管D1与发光二极管D2构成，限流电阻R1的一端连接交流电源Ui的输入端；另一端与保护二极管D1的阳极相连，保护二极管D1的阴极与发光二极管D2的输入端相连，发光二极管D2的另一端接模拟地；所述光敏三极管T1的发射极接数字地，其集电极连接微处理器MCU的外部中断口INT0，并通过限流电阻R2与直流电源Vcc相连。

在所述交流电源Ui的正半波，交流电源Ui电压高于发光二极管D2的工作电压时，发光二极管D2发光，光敏三极管T1导通，输出电压Uo通过光敏三极管T1接地，输出低电平；当所述交流电源Ui电压低于发光二极管D2的工作电压时，发光二极管D2不发光，光敏三极管T1截止，输出电压Uo通过限流电阻R2接直流电源Vcc，输出高电平。

本发明检测方法采用如下步骤：微处理器首先将外部中端口INT0设置为边沿触发方式，并设置定时器T0的响应周期为1ms，设置一个全局变量X=21，然后开放微处理器的中断；若外部中断口INT0产生中断，则微处理器再次设置X=21；若定时器T0口发生中断，则微处理器计算X=X-1；并判断X是否为0，若为0，则说明在20ms内，外部中断口INT0没有产生中断，亦即：供电交流电源在20ms内没有出现过零相位，说明交流电已经掉电，微处理器即可做出相应，保护现场的关键数据，为系统的可靠运行提供数据保障。

本发明具有的有益效果是：

1、将交流电源直接施加在限流电阻与发光二极管所构成的串联电路上，对交流电源的幅值和频率均无要求，对发光二极管的工作电压不作限定；可避免传统检测方法受供电交流电源的电压幅值的影响，适用性强。

2、通过发光管的发光与熄灭，使得光敏三极管导通与截止，将交流电地正弦波信号直接整形为矩形波信号，节省了传统检测方法中的变压、整形、滤波电路，电路简单，可靠性高，成本较低，维护方便。