本實用新型過零檢測裝置及同步開關屬于電學領域,特別是一種適合應用于接觸器、繼電器、及其它機械開關中作為過零檢測的過零檢測裝置，及一種無需電流傳感器的同步開關。

背景技術：

目前在電氣控制系統(tǒng)中,廣泛使用光電耦合器串聯(lián)一限流電阻組成過零檢測裝置，由于光電耦合器驅動電流大、驅動電流離散性大，存在限流電阻能耗大及檢測過零盲區(qū)大的缺點（在220V交流系統(tǒng)中，一般為十幾伏以上），不適合在同步開關中用于機械開關的斷開的檢測。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有過零檢測裝置的不足之處而提供一種工作能耗低、成本低、檢測精度高，且可以在同步開關中使用的過零檢測裝置，及一種無需電流傳感器、成本低、投切精度高的同步開關。

實現(xiàn)本實用新型的目的是通過以下技術方案來達到的：

一種過零檢測裝置，包括一半導體開關、第一限流元件、第一光電耦合器、一整流器件、一電容，半導體開關的控制端通過第一限流元件與所需檢測的信號源連接，工作電源通過整流器件為電容充電，電容通過第一光電耦合器的控制端、半導體開關形成放電回路，第一光電耦合器輸出檢測信號。

一種過零檢測裝置，半導體開關在檢測到信號源電壓大于零時導通。

一種過零檢測裝置，半導體開關包括一晶體管，或達林頓管，或一達林頓電路，或晶體管驅動晶體管電路。

一種過零檢測裝置，工作電源由一變壓器輸出繞組提供。

一種過零檢測裝置，為半波檢測電路。

一種過零檢測裝置，包括第二限流元件、一穩(wěn)壓器件，第二限流元件與整流器件串聯(lián)，穩(wěn)壓器件與電容并聯(lián)，或穩(wěn)壓器件通過整流器件與電容并聯(lián)。

一種過零檢測裝置，工作電源由中性線或相對于信號源的另一相線提供。

一種同步開關，其包括所述的過零檢測裝置，還包括控制單元、機械開關，控制單元與機械開關連接，半導體開關的控制端通過第一限流元件與機械開關連接，第一光電耦合器輸出信號傳遞至控制單元。

一種同步開關，控制單元根據(jù)第一光電耦合器輸出的信號，調整控制機械開關閉合或分斷的時間參數(shù)。

一種同步開關，連接一用于控制放電回路的第二光電耦合器，第二光電耦合器的控制端與控制單元連接。

一種同步開關，在閉合的工作過程中，控制單元提供第二光電耦合器控制信號，控制機械開關在放電回路導通后閉合。

一種同步開關，還包括一單向晶閘管，單向晶閘管與機械開關并聯(lián)，半導體開關的控制端通過第一限流元件與單向晶閘管的陽極連接，電容通過半導體開關、單向晶閘管的觸發(fā)極、單向晶閘管的陰極形成驅動回路，半導體開關用于檢測單向晶閘管的導通時間，控制單元根據(jù)單向晶閘管的導通時間調整控制機械開關的時間參數(shù)。

一種同步開關，連接一用于控制放電回路的第二光電耦合器，第二光電耦合器的控制端與控制單元連接。

一種同步開關，在閉合的工作過程中，控制單元先提供第二光電耦合器控制信號，控制機械開關在單向晶閘管過零導通后四分之一周波內閉合。

一種同步開關，在分斷的工作過程中，控制單元控制機械開關斷開，且滿足單向晶閘管導通時間小于半個周波。

一種同步開關，半導體開關包括第一晶體管、第二晶體管、二極管，第一晶體管為PNP型晶體管、第二晶體管為NPN型晶體管，第二晶體管的基極通過第一限流元件與單向晶閘管的陽極連接，第二晶體管的發(fā)射極與單向晶閘管的陰極連接，第二晶體管的集電極與第一晶體管的基極連接，第一晶體管的發(fā)射極、第一晶體管的集電極串聯(lián)在放電回路中，二極管與第二晶體管的發(fā)射極、第二晶體管的基極反向并聯(lián)。

本實用新型過零檢測裝置具有電路簡單、檢測精度高、成本低的優(yōu)點。

利用本實用新型過零檢測裝置的本實用新型同步開關具有無需電流傳感器、投切準確、性價比高的優(yōu)點。

附圖說明

圖1本實用新型過零檢測裝置及同步開關的實施例一電路原理圖。

圖2本實用新型過零檢測裝置及同步開關的實施例一達林頓電路原理圖。

圖3本實用新型過零檢測裝置及同步開關的實施例二電路原理圖。

圖4本實用新型過零檢測裝置及同步開關的實施例三電路原理圖。

圖5本實用新型過零檢測裝置及同步開關的實施例三半導體開關電路原理圖。

具體實施方式

本實用新型過零檢測裝置及同步開關的實施例一，如圖1所示：

一種過零檢測裝置，其為半波檢測電路，其包括半導體開關Q1、第一光電耦合器OPT1、第一限流元件R1（電阻）、整流器件D1（二極管）、電容C1，半導體開關Q1（晶體管）的控制端第一限流元件R1與所需檢測的信號源（機械開關的K1兩端）連接，工作電源（工作電源由變壓器輸出繞組提供）通過整流器件D1為電容C1充電，電容C1通過第一光電耦合器OPT1的控制端、半導體開關Q1形成放電回路，第一光電耦合器OPT1輸出檢測信號，串聯(lián)在電容C1放電回路的第三電阻R3用于限流，根據(jù)需要選用。

半導體開關Q1：為方便理解，圖1為一晶體管Q1，第四電阻R4、二極管Z3與晶體管Q1的基極、發(fā)射極并聯(lián)，當晶體管Q1內置有相關部件時，可省略，實際應用時為降低第一限流元件R1的功耗，也可以為達林頓管，或一達林頓電路，或晶體管驅動晶體管電路，相關電路如圖2所示，半導體開關Q1在檢測到機械開關K1兩端電壓大于零且滿足半導體開關Q1驅動電壓時導通。

一種同步開關包括以上所述的過零檢測裝置，還包括控制單元（A）、機械開關K1，控制單元（A）與機械開關K1連接，半導體開關Q1的控制端通過第一限流元件R1與機械開關K1連接，第一光電耦合器OPT1輸出信號傳遞至控制單元（A）。

工作原理：在同步開關分斷工作過程中，控制單元（A）控制機械開關K1兩端電壓在滿足驅動半導體開關Q1導通電壓方向，且導通時間小于四分之一周波分斷，控制單元（A）可以根據(jù)第一光電耦合器OPT1輸出的信號，調整控制機械開關K1分斷的時間參數(shù)；如需過零接通，在同步開關閉合工作過程中，控制單元（A）控制機械開關K1在兩端電壓滿足驅動半導體開關Q1導通電壓方向時閉合，控制單元（A）可以根據(jù)第一光電耦合器OPT1輸出的信號，調整控制機械開關K1閉合的時間參數(shù)。

本實用新型過零檢測裝置及同步開關的實施例二，如圖3所示：

一種過零檢測裝置，其為半波檢測電路，包括半導體開關Q1、第一限流元件R1（電阻）、整流器件D1（二極管）、電容C1、第二限流元件R2（電阻）、穩(wěn)壓器件Z1、第一光電耦合器OPT1、第二光電耦合器OPT2，半導體開關Q1（晶體管）的控制端通過第一限流元件R1與所需檢測的信號源（機械開關的K1兩端）連接，工作電源（圖中工作電源由中性線提供，也可以由相對于信號源的另一相線提供）通過第二限流元件R2、整流器件D1為電容C1充電，電容C1通過第一光電耦合器OPT1的控制端、第二光電耦合器OPT2、半導體開關Q1形成放電回路，第一光電耦合器OPT1輸出檢測信號，穩(wěn)壓器件Z1與電容C1并聯(lián)（也可以穩(wěn)壓器件Z1通過整流器件D1與電容C1并聯(lián)），第二光電耦合器OPT2用于控制放電回路，其不限于與放電回路串聯(lián)，也可以與半導體開關Q1控制端連接，當用在同步開關時，且不需要過零投入時，第二光電耦合器OPT2可以省略，串聯(lián)在電容C1放電回路的第三電阻R3用于限流，根據(jù)需要選用。

半導體開關Q1：為方便理解，圖3為一晶體管Q1，第四電阻R4、二極管Z3與晶體管Q1的基極、發(fā)射極并聯(lián)，當晶體管Q1內置有相關部件時，可省略，實際應用時為降低第一限流元件R1功耗，也可以為達林頓管，或一達林頓電路，或晶體管驅動晶體管電路，相關電路如圖2所示，半導體開關Q1在檢測到機械開關K1兩端電壓大于零且滿足半導體開關Q1驅動電壓時導通。

一種同步開關包括以上所述的過零檢測裝置，還包括控制單元（A）、機械開關K1，控制單元（A）與機械開關K1連接，半導體開關Q1的控制端通過第一限流元件R1與機械開關K1連接，第一光電耦合器OPT1輸出信號傳遞至控制單元（A），第二光電耦合器OPT2的控制端與控制單元（A）連接。

工作原理：如需過零接通，在閉合的工作過程中，控制單元（A）提供第二光電耦合器OPT2控制信號，控制機械開關K1在電容C1的放電回路導通后閉合，控制單元（A）控制機械開關K1在兩端電壓滿足驅動半導體開關Q1導通電壓方向時閉合，控制單元（A）根據(jù)第一光電耦合器OPT1輸出的信號，調整控制機械開關K1閉合的時間參數(shù)。在同步開關分斷工作過程中，控制單元（A）控制機械開關K1在兩端電壓滿足驅動半導體開關Q1導通電壓方向，且驅動時間小于四分之一周波分斷，然后關閉第二光電耦合器OPT2導通控制信號，控制單元（A）根據(jù)第一光電耦合器OPT1輸出的信號，調整控制機械開關K1分斷的時間參數(shù)。

本實施例，無需變壓器提供過零檢測裝置工作電源，直接有機械開關K1所在的交流電網非隔離供電，其采用電容儲能驅動第一光電耦合器OPT1的驅動形式，通過第二限流元件R2電流可以設定為0.1毫安左右，設為0.1毫安，當工作電壓為220V時，能耗僅為0.022W，在機械開關K1閉合時，半導體開關Q1截止，電容C1處于充電狀態(tài)，當需要同步開關過零接通控制時，只需要增加用于控制電容C1放電的第二光電耦合器OPT2即可，本實施例具有電路簡單、能耗小、成本低的優(yōu)點。

本實用新型過零檢測裝置及同步開關的實施例三，如圖4所示：

一種過零檢測裝置，其為半波檢測電路，其包括半導體開關（B）、第一限流元件R1、整流器件D1（二極管）、電容C1、第二限流元件R2、穩(wěn)壓器件Z1、第一光電耦合器OPT1、第二光電耦合器OPT2，半導體開關（B）（晶體管）的控制端通過第一限流元件R1與所需檢測的信號源（機械開關的K1兩端）連接，工作電源（圖中工作電源由中性線提供，也可以由相對于信號源的另一相線提供）通過第二限流元件R2、整流器件D1為電容C1充電，電容C1通過第一光電耦合器OPT1的控制端、第二光電耦合器OPT2、半導體開關（B）、單向晶閘管SCR1的觸發(fā)極、單向晶閘管SCR1的陰極形成放電回路，第一光電耦合器OPT1輸出檢測信號，穩(wěn)壓器件Z1通過整流器件D1與電容C1并聯(lián)（也可以穩(wěn)壓器件Z1直接與電容C1并聯(lián)），第二光電耦合器OPT2用于控制放電回路，其不限于與放電回路串聯(lián)，也可以與半導體開關（B）控制端連接，當用在同步開關，且不需要過零投入時，第二光電耦合器OPT2可以省略，串聯(lián)在電容C1放電回路的第三電阻R3用于限流，根據(jù)需要選用。

半導體開關（B）：如圖5所示，半導體開關（B）在檢測到機械開關K1兩端電壓大于零且滿足半導體開關（B）驅動電壓時導通；半導體開關（B）包括第一晶體管Q1、第二晶體管Q2、二極管D2、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7，第一晶體管Q1為PNP型晶體管、第二晶體管Q2為NPN型晶體管，第二晶體管Q2的基極通過第一限流元件R1與單向晶閘管SCR1的陽極連接，第二晶體管Q2的發(fā)射極與單向晶閘管SCR1的陰極連接，第二晶體管Q2的集電極與第一晶體管Q1的基極連接，第一晶體管Q1的發(fā)射極、第一晶體管Q1的集電極串聯(lián)在電容C1的放電回路中，二極管D2與第二晶體管Q2的發(fā)射極、第二晶體管Q2的基極反向并聯(lián)，第五電阻R5與二極管D1并聯(lián)，第六電阻R6兩端分別與第一晶體管Q1的基極、第一晶體管Q1的發(fā)射極連接，第七電阻R7串聯(lián)在第一晶體管Q1的基極用于限流，第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7根據(jù)需要選用。

一種同步開關，包括以上所述的過零檢測裝置，還包括控制單元（A）、機械開關K1、單向晶閘管SCR1（半控型器件），控制單元（A）與機械開關K1連接，半導體開關（B）的控制端通過第一限流元件R1與機械開關K1連接，第一光電耦合器OPT1輸出信號傳遞至控制單元（A），第二光電耦合器OPT2的控制端與控制單元（A）連接，單向晶閘管SCR1與機械開關K1并聯(lián)，半導體開關（B）的控制端通過第一限流元件R1與單向晶閘管SCR1的陽極連接，電容C1通過第一光電耦合器OPT1的控制端、第二光電耦合器OPT2、半導體開關（B）、單向晶閘管SCR1的觸發(fā)極、單向晶閘管SCR1的陰極形成驅動回路，半導體開關（B）用于檢測單向晶閘管SCR1的導通時間，控制單元（A）根據(jù)單向晶閘管SCR1的導通時間調整控制機械開關K1的時間參數(shù)。注：第一光電耦合器OPT1的控制端、第二光電耦合器OPT2不限于與單向晶閘管SCR1的驅動回路串聯(lián)，也可以串聯(lián)在半導體開關（B）的內部電路中，如與半導體開關（B）的2腳、4腳回路串聯(lián)。

工作原理：如需過零接通，在閉合的工作過程中，控制單元（A）提供第二光電耦合器OPT2控制信號，控制機械開關K1在單向晶閘管SCR1過零導通后四分之一周波內閉合，控制單元（A）根據(jù)第一光電耦合器OPT1輸出的信號，調整控制機械開關閉合的時間參數(shù)，在分斷的工作過程中，控制單元（A）控制機械開關K1滿足單向晶閘管SCR1導通時間小于半個周波斷開，控制單元（A）根據(jù)第一光電耦合器OPT1輸出的信號，調整控制機械開關分斷的時間參數(shù)。

本實施例，無需變壓器提供過零檢測裝置工作電源及單向晶閘管SCR1的驅動能量，直接由機械開關K1所在的交流電網非隔離供電，其采用電容儲能驅動第一光電耦合器OPT1和單向晶閘管SCR1的形式，通過第二限流元件R2的電流可以設定為0.1毫安左右，如設為0.1毫安，當工作電壓為220V時，能耗僅為0.022W，在機械開關K1閉合時，半導體開關Q1截止，電容C1處于充電狀態(tài)，當需要同步開關過零接通控制時，只需要增加用于控制電容C1放電的第二光電耦合器OPT2即可，單向晶閘管SCR1的驅動不需要高壓電子開關（如3083光耦驅動）及觸發(fā)變壓器，本實施例具有單向晶閘管SCR1導通時間短、過載能力強、電路簡單、性價比高、可靠性的優(yōu)點；

由一變壓器一繞組提供單向晶閘管SCR1驅動能量和過零檢測裝置的工作電源時，本實施例的第二限流元件R2、穩(wěn)壓器件Z1、第二光電耦合器OPT2可以省略。

綜上所述：本實用新型過零檢測裝置具有電路簡單、檢測精度高、功耗小、成本低的優(yōu)點。

采用本實用新型過零檢測裝置的本實用新型同步開關具有需電流傳感器，不會因負載電流的大小影響精度，具有投切準確、性價比高的優(yōu)點。