一种交流电压采样电路及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种交流电压采样电路及方法。
【背景技术】
[0002] 输入电压对于电气设备来说是一个至关重要的参量，而能够准确检测与否对电气 设备的运行与保护十分关键。
[0003] 目前，主要通过交流电压采样电路对交流电压进行检测。现有技术中主要存在以 下两种交流电压采样电路：（1)差分放大模式的电压采样电路。差分放大模式的电压采样 电路通过在交流电压输入端串联电阻层层分压，以降低交流电压的幅值，进而将降压后的 交流电压经由运算放大器处理后，输出至微控制单元（Micro Control Unit，MCU)进行运算 处理。可见，在差分放大模式的电压采样电路中，电阻的数量及电阻功率规格决定了其所能 检测的交流电压的范围。为了使采样电路的电压检测范围尽可能的宽，同时保证串入电阻 的功率满足要求，需在交流电压输入端串联较多的分压电阻，但随着分压电阻的增多其所 带来的检测误差也会增大，这样采样电路的可靠性就会大大降低，而且这种电路属强电热 地设计，不能普遍运用于家电电控系统中。（2)基于电压互感器的整流滤波型电压采样电 路。基于电压互感器的整流滤波型电压采样电路是通过电压互感器将交流电压进行隔离降 压，并经整流滤波电路转换为直流电压后，输出至MCU进行检测。该类采样电路不需要借助 分压电阻进行分压，检测范围较宽。但电路中的整流滤波电路的抑制温漂特性极差，这使得 该类采样电路极易受到外部环境温度的影响，可靠性较差。
[0004] 综上所述，目前亟需设计一种新的交流电压采样电路，以克服上述现有采样电路 存在的缺陷。
【发明内容】
[0005] 本发明的实施例提供一种交流电压采样电路及方法，以至少解决现有的采样电路 为实现宽电压范围检测所引起的准确性差的问题，同时能够有效抑制温漂，且能普遍适用 于家电电控系统中。
[0006] 为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
[0007] 第一方面，提供一种交流电压采样电路，用于检测交流电压，包括：
[0008] 第一电压转换模块、第二电压转换模块以及采样模块；其中，所述第一电压转换模 块的两个输入端分别与交流电源的零线和火线连接，所述第一电压转换模块的两个输出端 分别与所述第二电压转换模块的两个输入端连接；所述第二电压转换模块的输出端与所述 采样模块的输入端连接；
[0009] 所述第一电压转换模块用于将所述交流电源输出的第一交流电压转换为第二交 流电压，所述第二交流电压的幅值小于所述第一交流电压的幅值；
[0010] 所述第二电压转换模块用于将所述第一电压转换模块输出的所述第二交流电压 转换为第三交流电压，所述第三交流电压的峰值电压小于所述采样模块的最大耐压值；
[0011] 所述采样模块用于对所述第二电压转换模块输出的所述第三交流电压进行采样， 并根据采样结果计算得到所述交流电源的峰值电压及频率。
[0012] 第二方面，提供一种交流电压采样方法，应用于第一方面所述的交流电压采样电 路，包括：
[0013] 将交流电源输出的第一交流电压转换为第二交流电压，所述第二交流电压的幅值 小于所述第一交流电压的幅值；
[0014] 将所述第二交流电压转换为第三交流电压，所述第三交流电压的峰值电压小于所 述采样模块的最大耐压值；
[0015] 对所述第三交流电压进行采样，并根据采样结果计算得到所述交流电源的峰值电 压及频率。
[0016] 基于本发明实施例提供的交流电压采样电路及方法，通过将待检测交流电源输出 的第一交流电压转换为幅值较小的第二交流电压，进而将第二交流电压转换为可被识别的 第三交流电压，最后对第三交流电压进行采样，根据采样结果即可计算得到交流电源的电 压。如此，即可实现对交流电压的采样。一方面，由于本发明实施例是通过第一电压转换 模块来实现分压的，因此通过对第一电压转换模块进行调整即可对其电压转换比例进行调 节，如此即可调节采样电路可检测的交流电压的范围，实现宽电压范围检测。同时，基于本 发明实施例提供的交流电压采样电路，无需如现有的差分放大模式的电压采样电路那样， 通过增加分压电阻的数量来扩宽检测范围，因此检测准确性更高；另一方面，本发明实施例 提供的交流电压采样电路中第一电压转换模块及第二电压转换模块转换得到的均为交流 电压，采样模块最终检测的也是交流电压，因此电路中并不涉及整流滤波电路，同时电路中 也不存在其他温漂特性差的元器件，因此相比于现有的基于电压互感器的整流滤波型电压 采样电路，本发明实施例提供的交流电压采样电路能够有效抑制温漂，可靠性较好。
[0017] 综上，本发明的实施例提供的交流电压采样电路及方法，能够解决现有的采样电 路为实现宽电压范围检测所引起的准确性差的问题，同时可有效抑制温漂。
【附图说明】
[0018] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可 以根据这些附图获得其他的附图。
[0019] 图1为本发明实施例提供的一种交流电压采样电路的组成示意图；
[0020] 图2为本发明实施例提供的交流电压采样电路中第一电压转换模块的组成示意 图；
[0021] 图3为本发明实施例提供的交流电压采样电路中第二电压转换模块的组成示意 图；
[0022] 图4为本发明实施例提供的一种优选的交流电压采样电路的组成示意图；
[0023] 图5为本发明实施例提供的一种交流电压采样方法的流程示意图一；
[0024] 图6为本发明实施例提供的一种交流电压采样方法的流程示意图二。
【具体实施方式】
[0025] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0026] 为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在本发明的实施例中，采用了"第 一"、"第二"等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分，本领域技术人员可 以理解"第一"、"第二"等字样并不对数量和执行次序进行限定。
[0027] 本发明实施例提供一种交流电压采样电路，用于检测交流电压，如图1所示，包 括：第一电压转换模块20、第二电压转换模块30以及米样模块40。其中，第一电压转换模 块20的两输入端201及202分别与交流电源10的零线101和火线102连接，第一电压转换 模块20的两输出端203及204分别与第二电压转换模块30的两输入端301及302连接， 第二电压转换模块30的输出端303与采样模块40的输入端401连接。
[0028] 其中，第一电压转换模块20用于将交流电源10输出的第一交流电压转换为第二 交流电压，第二交流电压的幅值小于第一交流电压的幅值；
[0029] 第二电压转换模块30用于将第一电压转换模块20输出的第二交流电压转换为第 三交流电压，第三交流电压的峰值电压小于采样模块40的最大耐压值；
[0030] 采样模块40用于对第二电压转换模块30输出的第三交流电压进行采样，并根据 采样结果计算得到交流电源10的峰值电压及频率。
[0031] 基于本发明实施例提供的交流电压采样电路，通过第一电压转换模块将待检测交 流电源输出的第一交流电压转换为幅值较小的第二交流电压，进而通过第二电压转换模块 将第二交流电压转换为可被采样模块识别的第三交流电压，最后由采样模块对第三交流电 压进行采样，并根据采样结果计算得到交流电源的电压。如此，即可实现对交流电压的采