一种基于DSP的同步电路的制作方法

本实用新型涉及电路技术领域，特别涉及一种基于DSP的同步电路。

背景技术：

随着科学技术的发展，人工智能在日常生活中逐渐普及。其中，通过人工智能对各设定进行自动化控制时，可以通过各信号的发送以及接收来实现。其中对于数字信号进行处理时可以采用数字信号处理器(DSP)对数字信号进行处理。

其中，在电网电压进入其他系统中时，需要对电网电压进行同步，最终获得与电网电压同相位的电压信号，并将该电压信号输入至控制器中，完成对电网电压同步信号的应用。在电网系统中时，在获得电网电压的同步信号后，将该同步信号输入至DSP，然后由DSP利用该同步信号对电网系统中的整流电压进行控制，最终得到预期大小的整流电压。现有技术中，为了使得同步电路输出的电压信号的相位与输入信号的相位误差较小，在同步电路光耦前端选取阻值较小的限流电阻，但是限流电阻过小，在电压过大时，流过光耦的电流也大，将会导致光耦上消耗功率过大。为避免光耦消耗功率过大，现有技术中采用恒流二极管来替换限流电阻，但是，采用该种办法导致在恒流二极管上的功率消耗也会很大。

因此，如何降低同步电路中的功率消耗是本领域技术人员需要解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于DSP的同步电路，降低了同步电路中的功率消耗。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供了如下技术方案：

本实用新型实施例提供了一种基于DSP的同步电路，该电路包括：

包括：光耦，还包括：滤波电路、限幅电路、比较电路、限流保护器件以及反相电路；

其中，所述滤波电路的一端与信号输入端连接；

所述滤波电路的另一端与所述限幅电路的第一端连接；所述限幅电路的第二端与所述比较电路的一端连接；所述限幅电路用于将输入信号中超过同步电路的正常工作电压的信号进行过滤；

所述比较电路的另一端与所述限流保护器件的第一端连接，所述限流保护器件的第二端与所述光耦的第一端连接，所述光耦的第二端与所述反相电路的第一端连接，所述反相电路的第二端与DSP连接。

优选的，所述滤波电路包括：共模电感和第一电阻；

对应的，所述共模电感的第一端与所述信号输入端连接，所述共模电感的第二端与所述第一电阻的第一端连接。

优选的，所述限幅电路包括：第一二极管、第二二极管以及电容；

对应的，所述第一二极管的阴极分别与所述第一电阻的第二端、所述第二二极管的阳极以及所述电容的第一端连接；

所述第一二极管的阳极分别与所述第二二极管的阴极、所述电容的第二端以及地端连接。

优选的，所述比较电路包括：运算放大器、第二电阻以及第三电阻；

所述运算放大器的反相输入端与所述第一电阻的第二端连接；

所述运算放大器的同相输入端分别与所述第二电阻的第一端和所述第三电阻的第一端连接；

所述第二电阻的第二端与所述运算放大器的输出端连接；

所述运算放大器的输出端与所述限流保护器件的第一端连接。

优选的，所述运算放大器具体为LM393。

优选的，所述反相电路包括：反相器和第四电阻；

对应的，所述反相器的第一端分别与所述光耦的第二端和所述第四电阻连接；

所述反相器的第二端与所述DSP连接。

优选的，还包括：过流保护电路；

所述过流保护电路的一端与所述限幅电路的第二端连接，所述过流保护电路的另一端与所述比较电路的一端连接。

优选的，所述过流保护电路具体为保险丝。

优选的，所述限流保护器件具体为限流电阻。

优选的，所述光耦具体为TLP181。

可见，本实用新型公开的一种基于DSP的同步电路，包括：光耦，滤波电路、限幅电路、比较电路、限流保护器件以及反相电路。其中，滤波电路的一端与信号输入端连接，滤波电路的另一端与限幅电路的第一端连接，限幅电路的第二端与比较电路的一端连接；限幅电路用于将输入信号中超过同步电路的正常工作电压的信号进行过滤；比较电路的另一端与限流保护器件的第一端连接，限流保护器件的第二端与光耦的第一端连接，光耦的第二端与反相电路的第一端连接，反相电路的第二端与DSP连接。本方案中，利用滤波电路去除杂波后，通过限幅电路将滤波电路输出的输入信号中超过同步电路的正常工作电压的信号进行过滤，然后通过比较电路将过滤后的的输入信号进行比较输出，再将比较电路输出的方波信号通过光耦的隔离传输到反相电路，由反相电路最终输出同步信号，由于在本同步电路中采用了限幅电路将输入信号中超过同步电路的正常工作电压的信号进行了过滤，因此，不论是在光耦上的功率消耗还是连接在光耦前端的限流保护器件上的功率消耗都较低，进而降低了整个同步电路中的功率消耗。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型第一种实施例公开的一种基于DSP的同步电路结构示意图；

图2为本实用新型第二种实施例公开的一种基于DSP的同步电路结构示意图；

图3为本实用新型第三种实施例公开的一种基于DSP的同步电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例公开了一种基于DSP的同步电路，降低了同步电路中的功率消耗。

请参见图1，图1为本实用新型第一种实施例公开的一种基于DSP的同步电路结构示意图，该同步电路包括：光耦101，滤波电路102，限幅电路103，比较电路104，限流保护器件105以及反相电路106；滤波电路102的一端与信号输入端连接，滤波电路102的另一端与限幅电路103的第一端连接，限幅电路103的第二端与比较电路104的一端连接，限幅电路103用于将输入信号中超过同步电路的正常工作电压的信号进行过滤；比较电路104的另一端与限流保护器件105的第一端连接，限流保护器件105的第二端与光耦101的第一端连接，光耦101的第二端与反相电路106的第一端连接，光耦101的第二端与反相电路106的第一端连接，反相电路106的第二端与DSP107连接。

具体的，本实施例中，该同步电路是为了获取与电网电压信号同相位的同步信号，通过该同步电路，最终获得一个与电压信号同相位的方波信号。该同步电路中，通过信号输入端输入电网电压信号，进入滤波电路102，滤波电路102是为了过滤掉输入信号中的杂波，其中，滤波电路102可以采用RC滤波电路、LC滤波电路、共模电感等，考虑到滤波电路102的结构简单性，作为优选的实施例，滤波电路102包括：共模电感和第一电阻；对应的，共模电感的第一端与信号输入端连接，共模电感的第二端与第一电阻的第一端连接，具体的，本实施例中，共模电感的第一端具有两个信号输入接口，两个信号输入接口与信号输入端连接，共模电感的第二端与第一电阻的第一端连接，共模电感的第三端与地端连接。通过共模电感作为滤波电路102的组成部分，共模电感可以消除输入信号的谐波畸变，使得最终获得的同步信号的相位更加精确，同时，共模电感也可以起到缓冲作用，提高了同步信号的安全性。需要说明的是，本实施例提供的滤波电路102，以共模电感为核心，在共模电感的基础上，增加其他元器件以形成滤波电路102也属于本实用新型实施例的保护范围。

进一步，限幅电路103的作用是对信号输入端输入的信号进行过滤，主要是去除输入的电压信号/电流信号中电压值或电流值过高的信号以保护同步电路，其中，同步电路的正常工作电压的信号是保证整个同步电路能保持正常运行的信号，如，同步电路的正常工作电压最高值为1V，则限幅电路103的正常工作电压即为1V，则将输入信号中的信号值超过1V的信号进行过滤。例如，信号输入端输入的输入信号是-5V至5V的正弦波电压信号，限幅电路103中正常工作电压为-1V至1V，则从信号输入端输入的输入信号经过滤波电路102后进入限幅电路103，限幅电路103对-5V至5V的正弦波信号进行过滤，只保留-1V至1V的信号，从而保护了与限幅电路103连接的比较电路104。其中，作为优选的实施例，限幅电路103包括：第一二极管、第二二极管以及电容；对应的，第一二极管的阴极分别与第一电阻的第二端、第二二极管的阳极以及电容的第一端连接，第一二极管的阳极分别与第二二极管的阴极、电容的第二端以及地端连接，电容的第二端以及第二二极管的阴极也均与地端连接。具体的，本实施例中，第一二极管和第二二极管的数量本实用新型实施例并不作限定。以本实施例给出的限幅电路103的结构为例对限幅电路103的过程进行介绍。信号输入端输入的输入信号是-5V至5V的正弦波电压信号，若第一二极管和第二二极管的阴极导通电压为-5V至-1V之间，第一二极管和第二二极管的阳极导通电压为1V至5V之间，当输入信号经过滤波电路102后，进入限幅电路103，当输入信号为-5V至-1V之间时，第一二极管导通，通过限幅电路103去除了输入信号值为-5V至-1V之间的信号；当输入信号为1V至5V之间时，第二二极管导通，通过限幅电路103去除了输入信号值为1V至5V之间的信号；最终通过限幅电路103将-5V至5V的正弦波信号进行过滤最终只保留了-1V至1V的信号。需要说明的是，本实施例中，输入信号的信号大小以及信号类型、同步电路的正常工作电压可以根据实际情况进行选取，本实施例在此并不作限定。

进一步，比较电路104用于输出方波信号，其中，作为优选的实施例，比较电路104包括：运算放大器、第二电阻以及第三电阻；运算放大器的反相输入端与第一电阻的第二端连接；运算放大器的同相输入端分别与第二电阻的第一端和第三电阻的第一端连接；第二电阻的第二端与运算放大器的输出端连接；运算放大器的输出端与限流保护器件105的第一端连接。以本实施例公开的比较电路104的结构对比较电路104的工作原理进行介绍，以上述实施例中限幅电路103得到的-1V至1V的信号为例，当限幅电路103输出0V至1V的信号后，进入运算放大器的反相输入端，此时运算放大器的反相输入端的信号值大于运算放大器同相输入端的信号值，此时运算放大器的输出端输出低电平信号；当限幅电路103输出-1V至0V的信号后，进入运算放大器的反相输入端，此时运算放大器的反相输入端的信号值小于运算放大器同相输入端的信号值，此时运算放大器的输出端输出高电平信号，如此交替，通过比较电路104后，输出一个方波信号。其中，作为优选的实施例，运算放大器具体为LM393。

进一步，在比较电路104之后连接光耦101，是为了对电路进行隔离，从而保证引入外界的杂波，保证了信号的精度。在光耦101处，为了保证进入光耦101的电流为小电流，因此，需要在光耦101的输入端接入限流保护器件105，限流保护器件105可以为限流电阻、恒流二极管和稳压二极管等；由于光耦101前端已经有了比较电路104和限幅电路103，将电压维持在较低值，因此，只需要在光耦101输入端接入普通的小阻值的限流电阻即可，作为优选的实施例，限流保护器件105具体为限流电阻。相对于恒流二极管，限流电阻的成本更低。作为优选的实施例，光耦101具体为TLP181。由于比较电路104在输出方波信号后将原始输入信号的相位翻转了180度，因此，为了保证输入DSP107的信号的相位与原始输入信号相同，因此，在光耦101之后连接反相电路106，从而得到与原输入信号相位相同的同步信号。作为优选的实施例，反相电路106包括：反相器和第四电阻；对应的，反相器的第一端分别与光耦101的第二端和第四电阻连接，反相器的第二端与DSP107连接。在光耦101导通时(比较电路104输出低电平信号)，反相器输出高电平信号，在光耦101截止时(比较电路104输出高电平信号)，反相器输出低电平。如此，反相器最终输出的是相位与原输入信号相位相同的方波信号。

可见，本实用新型公开的一种基于DSP的同步电路，包括：光耦，滤波电路、限幅电路、比较电路、限流保护器件以及反相电路。其中，滤波电路的一端与信号输入端连接，滤波电路的另一端与限幅电路的第一端连接，限幅电路的第二端与比较电路的一端连接；限幅电路用于将输入信号中超过同步电路的正常工作电压的信号进行过滤；比较电路的另一端与限流保护器件的第一端连接，限流保护器件的第二端与光耦的第一端连接，光耦的第二端与反相电路的第一端连接，反相电路的第二端与DSP连接。本方案中，利用滤波电路去除杂波后，通过限幅电路将滤波电路输出的输入信号中超过同步电路的正常工作电压的信号进行过滤，然后通过比较电路将过滤后的的输入信号进行比较输出，再将比较电路输出的方波信号通过光耦的隔离传输到反相电路，由反相电路最终输出同步信号，由于在本同步电路中采用了限幅电路将输入信号中超过同步电路的正常工作电压的信号进行了过滤，因此，不论是在光耦上的功率消耗还是连接在光耦前端的限流保护器件上的功率消耗都较低，进而降低了同步电路中的功率消耗。

进一步，为了对限幅电路103之后的其他电路部分进行进一步的保护。基于以上实施例，作为优选的实施例，请参见图2，图2为本实用新型第二种实施例公开的一种基于DSP的同步电路的结构示意图；该同步电路还包括：过流保护电路108；过流保护电路108的一端与限幅电路103的第二端连接，过流保护电路108的另一端与比较电路104的一端连接。其中，当经过限幅电路103的电压或电流仍大于同步电路的正常工作电压，则利用过流保护电路108对限幅电路103之后的电路进行进一步的保护，为保证整个同步电路的结构的简单性，其中，作为优选的实施例，过流保护电路108具体为保险丝。当流过过流保护电路108的电流/电压超出保险丝的可承受值时，保险丝过热而自身熔断以断开整个电路，避免了同步电路被烧坏。当然，根据本实用新型实施例中同步电路的具体情况，过流保护电路108的结构也可以采用其他类型，在此，本实用新型实施例并不作限定。

为了对本实用新型提供的基于DSP的同步电路有更深的了解，本实用新型将结合以下应用场景对本实用新型实施例提供的同步电路进行说明。请参见图3，图3为本实用新型第三种实施例公开的一种基于DSP的同步电路结构示意图；从信号输入端开始，滤波电路102采用共模电感L1和第一电阻R1，限幅电路103采用第一二极管DW1和第二二极管DW2以及电容C1构成；比较电路104采用运算放大器LM393、第二电阻R2以及第三电阻R3组成；光耦101采用TLP181，限流保护器件105采用电阻R4，在其他实施方式中，限流保护器件105还可以采用恒流二极管等。在此并不限定于这一种方式。其中，为了为整个同步电路供电，光耦101处通过电阻R5和电源端连接；反相电路106由反相器D1和第四电阻R6组成，为了使得进入反相电路106的信号更为精准，可以增加接地电容C2以去除进入反相电路106的信号杂波；下面对整个电路的连接关系进行详细说明，从信号输入端开始，共模电感L1具有两个输入接头，接头1和接头2，接头1和接头2均接入信号输入端输入的电网电压信号，共模电感L1对应也具有两个输出接头：接头3和接头4，接头3与地端GNDC连接，接头4接第一电阻R1的第一端；第一二极管DW1的阴极分别与第一电阻R1的第二端，第二二极管DW2的阳极以及电容C1的第一端连接，第一二极管的第二端与地端GNDC连接；电容C1的第二端以及第二二极管DW2的阴极均与地端GNDC连接。经过限幅电路103后，限幅电路103中第一二极管DW1的阴极以及第一电阻R1的第二端均与比较电路104中运算放大器LM393的反相输入端连接，运算放大器LM393的同相输入端分别与第二电阻R2的第一端以及第三电阻R3的第一端连接；电阻R3的第二端与地端GNDC连接；第二电阻R2的第二端与运算放大器LM393的输出端连接，运算放大器LM393的输出端与限流电阻R4的第一端连接，限流电阻R4的第二端与光耦TLP181的第一端1连接，光耦TLP181的第二端2与反相电路106中的反相器D1的输入端连接，光耦TLP181第三端3与电阻R5以及电源VCC串接，电源VCC可以为+5V的电压，光耦TLP181的第四端4与地端GNDC连接；反相器D1的输入端还与第四电阻R6以及电源VCC串接，反相器D1的输出端接入DSP107，此外，也可以在反相器D1的输入端连接电容C2，将C2作为反相电路106的一部分，以进一步对电路中的杂波进行过滤，电容C2的一端与反相器D1输入端连接，电容C2的另一端与地端GNDC连接。

本实用新型实施例公开的同步电路，由于电路中有比较电路和限幅电路，而将高于同步电路的正常工作电压的信号进行削除，因此在光耦前连接限流电阻便可使得进入光耦的电压处于较小值，取代现有技术中的限流二极管而降低了整个同步电路的功率消耗。

以上对本申请所提供的一种基于DSP的同步电路进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。