一种高精度过频欠频保护电路的制作方法

本发明涉及交流电源过频欠频保护电路技术领域，具体为一种基于模拟器件的高精度低温漂过频欠频保护电路。

背景技术：

随着飞机技术的发展，机上用电设备对供电电源的品质和功能要求越来越高，尤其是对供电电源的自我保护要求，供电电源需实时监测自身的供电品质，当供电品质出现问题时需及时切断电源，防止不合格的电源品质损坏用电设备；在交流供电电源中，电源需对自身输出电压的频率进行监测和控制，为了降低输出电压频率变化对用电负载的影响，交流供电电源需对输出电压的频率进行精确的监测及控制，常用的过频欠频保护电路精度越3%左右。

目前常用的频率保护电路原理为：使用频率电压转换芯片，将频率信号转化为电压信号，然后将电压信号与设定的阈值比较，当电压信号超过阈值时输出一个信号去控制电源的输出；该电路的精度和温漂特性取决于频率电压转换芯片外围器件电阻器和电容器和设定的阈值。

但是，目前市场上高精度的电阻器及电容器成本很高，同时电容器的电容值易受温度影响，温漂系数大，精度低，导致频率保护电路的温漂系数大。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高精度过频欠频保护电路，以解决上述背景技术中提出的电阻器及电容器成本很高，同时电容器的电容值易受温度影响，温漂系数大，精度低，导致频率保护电路的温漂系数大的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

包括比较器,所述比较器的输出端分别连接有三极管和晶体振荡电路，比较器用于接收交流供电电源的频率信号并转化为电压信号；所述晶体振荡电路的输出端连接有计数器，计数器用于对脉冲信号进行计数统计；所述计数器的输入端与三极管相连接，计数器的输出端连接有桥式整流滤波电路，桥式整流滤波电路的输出端连接有第一电阻；所述第一电阻的输出端连接有与非门电路，与非门电路用于输出脉冲信号以及输出保护触发信号。

优选的，所述三极管的一端连接有电阻器r2，三极管用于将频率信号放大成幅度值较大的电信号。

优选的，所述桥式整流滤波电路包括桥式整流电路和滤波电路，桥式整流电路包括二极管d1、d2、d8、d9、电阻r8以及二极管d3、d4、d5、d6、d7、电阻r9，滤波电路包括电阻r10、电阻14和电容器c3。

优选的，所述计数器的输出端还分别连接有电容器c2和接地线dgnd。

优选的，所述与非门电路包括电阻、电容c4、二极管、npn型三极管、与非门g2、与非门g3和与非门g4；该电阻包括r13、r15，二极管包括d10和d11。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用的电容器、电阻器等器件均为模拟器件，未涉及软件及微控制单元，以此提高交流电源过频和欠频保护电路的精度，使得该电路具有精度高、低温漂的特点，有利于该过频欠频保护电路的推广使用。

附图说明

图1为本发明电路图。

图中：1比较器、2三极管、3计数器、4晶体振荡电路、5桥式整流滤波电路、6第一电阻、7与非门电路。

具体实施方式

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。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：包括比较器1；比较器1的输出端分别连接有三极管2和晶体振荡电路4，比较器1用于接收交流供电电源的频率信号并转化为电压信号；晶体振荡电路4的输出端连接有计数器3，计数器3的输出端还分别连接有电容器c2和接地线dgnd，计数器3用于对脉冲信号进行计数统计；计数器3的输入端与三极管2相连接，三极管2的一端连接有电阻器r2，三极管2用于将频率信号放大成幅度值较大的电信号；计数器3的输出端连接有桥式整流滤波电路5，桥式整流滤波电路5包括桥式整流电路和滤波电路，桥式整流电路包括二极管d1、d2、d8、d9、电阻r8以及二极管d3、d4、d5、d6、d7、电阻r9，滤波电路包括电阻r10、电阻14和电容器c3；桥式整流滤波电路5的输出端连接有第一电阻6；第一电阻6包括电阻r11和电阻r12；第一电阻6的输出端连接有与非门电路7，与非门电路7用于输出脉冲信号以及输出保护触发信号；与非门电路7包括电阻、电容c4、二极管、npn型三极管、与非门g2、与非门g3和与非门g4；该电阻包括r13、r15，二极管包括d10和d11。

其中，晶体振荡电路4包括晶振u17、与非门电路g1、电阻r4、电阻r5和电阻r6；比较器1包括运算放大器、电阻r1、电阻r2和电阻r3；其中运算放大器采用op471型、ad811型、ad8671s型、ad708型、op249型、ad843型、op400s型运放器中的任意一种；其中，电阻r2、电阻r3两者之间通过导线分别与电阻r4和三极管2相连；与非门电路g1的输出端与计数器3相连接，计数器3采用u20表示；其中，晶振u17采用ys0221sr型或ys0322st型晶体振荡器。

请参阅图1所示，桥式整流滤波电路5包括桥式整流电路和滤波电路，桥式整流电路包括二极管d1、d2、d8、d9、电阻r8以及二极管d3、d4、d5、d6、d7、电阻r9，滤波电路包括电阻r10、电阻14和电容器c3；由于d1、d2和d8、d9两对二极管交替导通，致使负载电阻r8上的整个周期内都有电流通过，而且方向不变，输出电压为其电压和电流，实现了全波整流；由于d3、d4、和d6、d7两对二极管交替导通，致使负载电阻r9上的整个周期内都有电流通过，而且方向不变，输出电压为其电压和电流，实现了全波整流；桥式整流滤波电路5通过电容器c3的充放电过程缩短，为电源电压的半个周期重复一次，因此输出电压的波形更为平滑，输出的直流电压幅度也更高些。

工作原理：使用时，晶振u17输出固定的频率，采集的频率信号与晶振u17输出的固定频率信号通过与非门电路g1进行“与非门”操作，每半个周期内经过与非门电路7包括电阻、电容c4、二极管、npn型三极管、与非门g2、与非门g3和与非门g4的“与非门”输出一定数量的脉冲信号，计数器3对脉冲信号进行计数，当统计的脉冲信号超过规定的值时，该保护电路输出保护触发信号；其中计数器3采用ccm12s01型或x20dc1396型或vacutec正比型计数器。

与非门电路7是数字电路的一种基本逻辑电路，是与门和非门的叠加，有多个输入和一个输出；若当输入均为高电平=1，则输出为低电平=0；若输入中至少有一个为低电平=0，则输出为高电平=1；与非门可以看作是与门和非门的叠加；与非门电路7是与门电路和非门电路的结合，先进行与运算，再进行非运算，与非运算输入要求有两个，如果输入都用0和1表示的话，那么与运算的结果就是这两个数的乘积；如1和1，即两端都有信号，则输出为0；1和0，则输出为1；0和0，则输出为1，与非门的结果就是对两个输入信号先进行与运算，再对此与运算结果进行非运算的结果；本发明的与非门电路7的与非门芯片采用74is20型芯片。

电路原理：将采集的频率信号与固定的频率信号进行比较，比较结果为一定数量的脉冲信号，对脉冲信号的数量进行统计，当数量超过规定的范围时，输出控制信号；该电路的精度和温漂取决于电路中的固定的频率信号，而这个固定的频率信号由晶振u17产生，晶振u17的特性是精度高和温漂特性好。

本发明采用的电容器、电阻器等器件均为模拟器件，未涉及软件及微控制单元（mcu），以此提高交流电源过频和欠频保护电路的精度，使得该电路具有精度高、低温漂（工作环境温度在-55℃至70℃环境范围内）的特点，解决现有过频保护电路的电阻器及电容器成本很高，同时电容器的电容值易受温度影响，温漂系数大，精度低，导致频率保护电路的温漂系数大的问题。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。