过零电路及热水器的制作方法

本实用新型涉及智能电器技术领域，具体涉及一种过零电路以及一种包括该过零电路的热水器。

背景技术：

为了提高热水器使用过程的安全性能，要求产品在标准电压上下漂移的情况下也能正常工作，目前的产品需要满足在高电压264V和低电压190V之间能够正常工作。为了提高水加热控制电路的抗干扰性，一般在交流电压的电压零点导通加热控制电路中的可控硅开关，因此在加热控制电路之前需设置过零检测电路来检测电压零点。已有过零电路通过隔离开关检测电压零点。如图1所示，通过隔离开关检测时，交流的输入电压信号经过过零电路之后输出的过零信号为方波信号。显然，现有技术中的过零电路，无论电压零点之后的电压值是如何变化的，在检测到电压零点时输出的信号均相同。这就给加热控制电路带来如下影响：因为无法获知电压实际情况，因此无论输入电压是如何变化的，水加热时都采用相同的功率控制方式和加热时间。当电压较高时加热功率较大，当电压较低时加热功率较小，如果采用相同的加热时间，那么就会造成水加热的控制精度较差，水温变化不均，尤其是在高电压的情况下，很可能会产生水温过高时的报警提示。

技术实现要素：

本实用新型实施例旨在提供一种过零电路及热水器，以解决现有技术中由于过零电路无法提示输入电压信号幅值，导致热水器对水加热时的精度较差的技术问题。

本实用新型实施例提供一种过零电路，包括：

电压采集端，采集输入电压信号；

电压变换支路，与所述电压采集端电连接，接收所述输入电压信号，按照预设幅值对应关系将其变换为过零信号并输出。

可选地，上述的过零电路中，所述电压变换支路包括：

第一光耦合器，与所述电压采集端电连接，输出的过零信号的幅值与所述输入电压信号的幅值具有第一对应关系。

可选地，上述的过零电路中，所述电压变换支路包括：

第一调节组件，包括一个或多个串联/并联的第一电阻，其第一端与所述电压采集端的正极电连接；

第二光耦合器，其正极与所述第一调节组件的第二端电连接，负极与所述电压采集端的负极电连接，所述第一调节组件的阻值适于所述光耦合器工作在线性区。

可选地，上述的过零电路中，所述电压变换支路包括：

第二调节组件，包括一个或多个串联/并联的第二电阻，其第一端与所述电压采集端的正极电连接；

第三光耦合器，其正极与所述第二调节组件的第二端电连接，负极与所述电压采集端的负极电连接，所述第二调节组件的阻值适于所述光耦合器工作在非线性区。

可选地，上述的过零电路中，所述电压变换支路还包括：

整流器，与所述电压采集端电连接，对所述输入电压信号进行整流；

所述整流器的正极输出端与所述第一光耦合器的正极电连接，所述整流器的负极输出端与所述第一光耦合器的负极电连接；或，

所述整流器的正极输出端与所述第一调节组件的第一端电连接，所述整流器的负极输出端与第二光耦合器的负极电连接；或，

所述整流器的正极输出端与所述第二调节组件的第一端电连接；所述整流器的负极输出端与所述第三光耦合器的负极电连接。

可选地，上述的过零电路中，所述整流器为半波整流器或桥式全波整流器。

可选地，上述的过零电路中，还包括调理电路，与所述电压变换支路的输出端电连接，对所述过零信号进行调理，输出调理后的过零信号。

本实用新型实施例还提供一种热水器，包括以上任一项所述的过零电路。

与现有技术相比，本实用新型实施例提供的上述技术方案至少具有以下有益效果：

本实用新型实施例提供的过零电路及热水器，其中的过零电路包括电压变换支路，与电压采集端电连接，接收电压采集端采集到的输入电压信号，按照预设幅值对应关系将其变换为过零信号并输出，因此输出的过零信号的幅值与输入电压信号的幅值具有对应关系。即过零电路输出的过零信号会随着输入电压信号的幅值变换而变化，而热水器中由于包括了该过零电路，其加热控制电路在接收到过零电路输出的过零信号之后，不但能够准确得到电压零点，以确定导通可控硅开关的时机，还能够根据过零信号的幅值得到输入电压信号的幅值，根据该幅值即可得到加热功率和时间，以精准地控制水温。

附图说明

图1为现有技术中过零电路的输入信号和输出信号之间的对应关系；

图2为本实用新型一个实施例所述过零电路的电路连接关系示意图；

图3为本实用新型一个实施例所述电压变换支路的具体实现方式示意图；

图4为图3所示电压变换支路输出的过零信号与输入电压信号之间的对应关系；

图5为本实用新型一个实施例所述电压变换支路的具体实现方式示意图；

图6为本实用新型一个实施例所述电压变换支路的具体实现方式示意图；

图7为图6所示电压变换支路输出的过零信号与输入电压信号之间的对应关系。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本实用新型的具体实施方式。

容易理解，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型实质精神下，本领域的一般技术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或视为对实用新型技术方案的限定或限制。

实施例1

本实施例提供一种过零电路，如图2所示，包括：

电压采集端100，采集输入电压信号；电压变换支路200，与所述电压采集端电100连接，接收所述输入电压信号，按照预设幅值对应关系将其变换为过零信号并输出，也即所述过零信号的幅值与所述输入电压信号的幅值具有对应关系。

可以理解，所述电连接可以为直接连接也可以是通过一些电器件(如电)后再连接。所述电压采集端100可以直接为交流电源的输出端，即由所述电压变换支路200直接与交流电源的输出端电连接。所述电压采集端100还可以为电压采集支路的输出端，所述电压采集支路可以采用已有的信号采集电路即可，即先通过电压信号采集支路采集到交流电源的电压信号，之后再由电压变换支路200接收电压采集支路采集到的电压输入信号。所述预设幅值对应关系既可以是线性对应关系也可以是非线性的对应关系。所述电压变换支路200为确定的电路，那么输入电压信号和输出电压信号的对应关系就可以唯一的确定，因此只要确定了电压变换支路200，就可以确定其传输曲线，根据该传输曲线即可得多输入电压信号和输出电压信号的幅值关系。

本实施例中的过零电路输出的过零信号的幅值与输入电压信号的幅值具有对应关系，其会随着输入电压信号的幅值变换而变化，当其应用于热水器中时，热水器中的加热控制电路在接收到过零电路输出的过零信号之后，不但能够准确得到电压零点以确定导通可控硅开关的时机，还能够根据过零信号得到输入电压信号的幅值，根据该幅值即可得到加热功率和时间，以精准地控制水温。

实施例2

本实施例中提供的过零电路，如图3所示，所述电压变换支路200包括第一光耦合器201，与所述电压采集端100电连接，输出的过零信号的幅值与所述输入电压信号的幅值具有第一对应关系。所述第一光耦合器201可以采用线性光耦或者非线性光耦均可，所述第一对应关系既可以为线性对应关系也可以为非线性的对应关系。本实施例中以线性光耦为例，所述第一光耦合器201可采用PC816A和NEC2501H等光电子器件。而图3中，过零电路输出端与电阻R、电源VCC、VSS的连接关系只是一种示例，具体地，可根据与过零电路相连接的电路的具体作用或应用场景对过零电路之后的电器件进行选择和连接。

当第一光耦合器201选择线性光耦时，根据所述输出如图4所示的输入电压信号，当其在正半周时，所述第一光耦合器201输出的过零信号的幅值与所述输入电压信号的电压幅值成正比，而当所述输入电压信号处于负半周时，所述第一光耦合器无输出，由此所述第一光耦合器201输出的过零信号的幅值与输入电压信号的幅值具有线性关系，呈一定比例的缩小，该缩小比例可以根据所述第一光耦合器201的型号来确定。因此，当接收到过零信号后，即可根据过零信号的幅值推得输入电压信号的幅值。当所述第一光耦合器201为非线性光耦时，输出过零信号的电压幅值与输入电压信号幅值具有唯一对应的关系，例如输入AC 180V时，输出的电压为4V；输入AC 255V时，输出的电压为5V等，虽然这种对应关系并非是线性的，但是依然能够根据输出过零信号的电压幅值确定输入信号的电压幅值。

实施例3

本实施例中提供的过零电路，如图5所示，所述电压变换支路200包括第一调节组件301和第二光耦合器302。所述第一调节组件301，包括一个或多个串联/并联的第一电阻，所述第一调节组件的第一端与所述电压采集端100的正极电连接；图5中所述第一调解组件301中包括一个第一电阻，也可以采用多个第一电阻串联、并联的方式实现。如图，所述第二光耦合器302的正极与所述第一调节组件301的第二端电连接，负极与所述电压采集端100的负极电连接，所述第一调节组件301的阻值适于所述第二光耦合器302工作在线性区。如前所述，过零电路输出端的电路设计可根据实际情况进行选择。

与之类似地，本实施例中，所述电压变换支路还可以包括第二调节组件和第三光耦合器。所述第二调节组件，包括一个或多个串联/并联的第一电阻，其第一端与所述电压采集端的正极电连接；所述第三光耦合器，其正极与所述第二调节组件的第二端电连接，负极与所述电压采集端的负极电连接，所述第二调节组件的阻值适于所述第三光耦合器工作在非线性区。

对于光耦合器来说，当与之串联的电阻的阻值不同时，其可以工作在线性区或者非线性区。当其工作在线性区时，输出电信号的幅值可以如图4所示。当其工作在非线性区时，输出电信号的幅值可以与输入电压信号的幅值具有一定的对应关系，例如输入AC 180V时，输出的电压为3.5V；输入AC 265V时，输出的电压为5V。因此，即便是光耦合器工作在非线性区，根据光耦合器的型号可以得到输出与输入的对应关系，所以在得到输出过零信号之后，根据该对应关系依然能够确定输入电压信号的幅值。

实施例4

本实施例提供的过零电路，所述电压变换支路还包括整流器，与所述电压采集端电连接，对所述输入电压信号进行整流；所述整流器的正极输出端与所述第一光耦合器的正极电连接，所述整流器的负极输出端与所述第一光耦合器的负极电连接；或，所述整流器的正极输出端与所述第一调节组件的第一端电连接，所述整流器的负极输出端与第二光耦合器的负极电连接；或，所述整流器的正极输出端与所述第二调节组件的第一端电连接；所述整流器的负极输出端与所述第三光耦合器的负极电连接。

如图6所示，所述整流器403的两个输入端分别与电压采集端100的正极和负极端口连接，所述整流器403的正极输出端经电阻402之后与光耦合器401的正极电连接，所述整流器403的负极输出端与所述光耦合器401的负极电连接。所述光耦合器401在所述电阻402的阻值处于适当大小时，可工作在线性区或者非线性区。如实施例3所述，无论所述光耦合器401工作在线性区还是非线性区，均可以根据输出的过零信号的幅值得到输入的电压信号的幅值。

图6中所示的电路，其过零电路的输出部分还包括用于提高电路驱动能力的晶体管，也可以包括其他电器件，具体可根据实际需求对过零电路的输出部分进行设计。例如，可以包括调理电路，与所述电压变换支路的输出端电连接，对所述过零信号进行调理，输出调理后的过零信号，所述调理电路可以对过零信号进行放大、滤波、降噪等处理，可采用已有电路实现即可。

上述方案中，所述整流器可以采用半波整流的方式，也可以采用全波整流的方式，如图7所示，设定所述光耦合器401工作在线性区，在所述全波整流和半波整流的情况下，得到的过零信号分别如图所示。

实施例5

本实施例提供一种热水器，包括以上任一实施例所述的过零电路。本实施例中的热水器中由于包括了上述过零电路，其加热控制电路在接收到过零电路输出的过零信号之后，不但能够准确得到电压零点，以确定导通可控硅开关的时机，还能够根据过零信号得到输入电压信号的幅值，根据该幅值即可得到加热功率和时间，以精准地控制水温。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。