[发明专利]相位检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字电路领域，尤其涉及一种相位检测的装置及方法。

背景技术

在许多电路，特别是电磁加热电路中，合理的控制负载电压和电流相位，可以实现功率调节，降低损耗，避免损坏大功率元件，因此，检测负载电压和电流相位具有重要的意义。常见的检测方法是利用锁相环集成电路或者通过高性能微处理器检测实现，锁相环集成电路通过将分频输出的信号和从信号中提取的相位参考信号进行比较，利用相位差值的变化来判断负载电压和负载电路的相位关系，从而达到锁频的目的，其缺点是电路复杂，容易受干扰导致不能锁定相位，而使用高性能微处理器也有对软件可靠性要求高、成本较高的缺点。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种检测准确，成本低廉的相位检测装置及方法。

为了达到上述目的，本发明提出一种相位检测装置，其特征在于，包括：

驱动单元，用于驱动负载，且其输入信号具有死区时间；

负载电流检测单元，用于检测负载电流的过零点；

死区时间检测单元，用于检测驱动单元输入信号的死区时间；

相位判定单元，用于根据所述死区时间检测单元及所述负载电流检测单元的检测结果，判断负载的电压及电流的相位关系。

优先的，所述驱动单元包括：

第一电路，用于产生驱动信号，驱动三极管；

所述三极管，用于控制负载电路的开关。

优先的，所述三极管是IGBT绝缘栅双极型晶体管或MOSFET绝缘栅型场效应管。

优先的，所述负载电流检测单元包括：

电流互感器，其初级串联在负载回路中，用于将负载电流转换成检测电流；

整流器，联接所述电流互感器次级的两端，用于将所述检测电流转换为脉动直流信号；

第二电路，联接在所述整流器后，用于检测所述脉动直流信号的过零点，并在检测到过零点时，产生第一电平信号。

优先的，所述死区时间检测单元包括：

第一D触发器，输入信号接入所述第一D触发器的置位端和复位端，当输入信号位于死区时间时，输出端同时输出高电平；

第三电路，用于当所述第一D触发器的输出结果为高电平时产生第二电平信号。

优先的，所述相位判定单元为第二D触发器，所述第一电平信号接入第二D触发器的数据信号端，第二电平信号接入第二D触发器的时钟信号端，通过第二D触发器的输出结果便可判断负载电压及电流的相位关系。

本发明还提出了一种相位检测关系方法，包括以下步骤：

输入含有死区时间的信号；

检测负载电流的过零点；

检测输入信号的死区时间；

根据所述输入信号死区时间及负载电流的检测结果，判断负载电压及负载电流的相位关系。

优先的，所述检测负载电流的过零点的步骤为：

将负载电流转换为检测电流；

将检测电流转换为脉动直流信号，脉动直流信号包含负载电流的过零点信息；

检测脉动直流信号的过零点，当脉动直流信号过零点时，产生第一电平信号。

优先的，所述检测输入信号的死区时间的步骤为：

将输入信号接入第一D触发器的置位端和复位端，当输入信号处于死区时间时，所述第一D触发器输出高电平；

根据所述第一D触发器的输出结果产生检测结果，当第一D触发器输出高电平时，产生第二电平信号。

优先的，所述判断负载电压及负载电流的相位关系的步骤为：

将所述第一电平信号接入第二D触发器的数据信号端，第二电平信号接入第二D触发器的时钟信号端，当第二电平信号的上升沿来到之时，第二D触发器翻转到与第一电平信号相同的状态；

根据第二D触发器的输出结果判断负载电压及负载电流的相位关系，当负载电压与电流同相位时，此时第二D触发器的输出端为高电平，当负载电压相位超前负载电流相位时，此时第二D触发器的输出端为低电平。

本发明利用驱动电路死区时间和负载电流过零点，使用通用数字集成电路实现的相位检测，具有以下优点：

1、将模拟信号数字化，检测准确可靠，抗干扰能力强。

2、检测电路输出高低电平信号，由于有数字电路预处理，可以直接用低性能微处理器实现相位检测，对于降低成本有重要意义。

附图说明

图1是本发明相位检测装置一实施例的原理框图；

图2为本发明相位检测装置一实施例结构示意图；

图3是本发明相位检测装置优先实施例的电路原理图；

图4是图3所示电路中负载电压相位超前于负载电流相位时的时序图；