具体实施方式

为了使本申请实施例的目的、技术方案和有点更加清楚，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

在本申请实施例的描述中，属于“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B这三种情况。另外，除非另有说明，术语“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个系统是指两个或两个以上的系统，多个屏幕终端是指两个或两个以上的屏幕终端。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

目前AC电源浪涌防护电路比较简单，业界比较成熟的方案为：通过数字信号处理(DSP，digital signal processing)采样母线电压或者PFC部分的电流，当有浪涌信号到来时，由于浪涌能量巨大，会导致母线电压升高，并且流经PFC采样电阻的电流也会增大，通过检测这个变化信息，就可以判定是浪涌信号来了，并采取对应的防护措施。

如图2所示，当有浪涌信号到来时，浪涌信号会流经回路①和回路②，由于浪涌能量巨大，会使电流采样电阻R两端的采样值变大，通过运放器放大、DSP采样处理后，即可判断是否有浪涌到来。同样，当浪涌流经回路②时，母线电容C也会被充电而使得其两端电压升高，通过采样放大后与设定值比较，即可判断是否有浪涌到来。

如图2所示的浪涌检测方案中采用被动防护+主动防护的方式。浪涌信号还是会流经系统中的功率开关器件，即需要功率器件先硬抗10～20us，对于现在的平台1～2个开关周期。现在大多数电源的工作频率还比较低，电感感量较大，因此浪涌冲击电流不至于太高，开关器件能够硬抗过去。但随着高功率密度的推行，磁器件体积感量受限，频率提高，冲击电流增大，例如对于MHz已经过去了10个开关周期，相当于功率器件要承受10个开关周期后再保护，大大降低了系统的可靠性。

图3为本发明申请实施例提供的一种主动防护的浪涌检测电路的结构示意图，如图3所示包括：AC电源、浪涌检测电路、PFC电路、DC-DC电路、负载电路。

AC电源的L线和N线分别连接到PFC电路，PFC电路通过DC-DC电路与负载连接。AC电源和PFC电路之间还连接了浪涌检测电路。其中，浪涌检测电路由加速电路、整流电路、采样放大电路和DSP构成。AC电源的一端通过加速电路与整流电路连接，AC电源的另一端直接与整流电路连接；整流电路与采样放大电路连接，采样放大电路与DSP连接。

在一个可能的示例中，AC电源的L线通过加速电路与整流电路的第一端连接，AC电源的N线直接与整流电路的第二端连接，整流电路的第三端与采样放大电路的输入端连接，整流电路的第二端与采样放大电路的第一输出端连接，采样放大电路的第二输出端与DSP连接。

需要说明的是，加速电路可以与AC电源L线连接，也可以与AC电源的N线连接。在此并不需要进行限定。

进一步地，AC电源可以为市电或者交流电输入电源。

加速电路可以由一个容性器件组成或者由至少两个容性器件组成，以提高整个检测电路的速度。当加速电路由两个容性器件组成时，两个容性器件可以串联连接或者并联连接。当加速电路由两个以上的容性器件组成时，两个以上的容性器件之间可以串联连接或者并联连接，或者两个以上的容性器件中的部分容性器件先并联连接然后再与剩下的容性器件串联连接，或者两个以上的容性器件中的部分容性器件先串联连接然后再与剩下的容性器件并联连接。

整流电路是指用于把交流电转换为直流电的电路。整流电路主要由整流二极管组成，经过整流电路之后的电压已经不是交流电压而是一种含有直流电压和交流电压的混合电压可以称为单向脉动性直流电压。具体地，整流电路由多个二极管或者桥堆组成，其中多个二极管构成整流桥，以使得采样电路可以对不同方向的信号进行采样和检测。

采样电路可以由多个阻性器件、容性器件以及运放器组成。其中，至少一个容性器件和至少一个阻性器件构成取样单元，至少一个阻性器件和放大器构成放大电路。取样单元的第一输入端与整流电路连接，整流电路的第一输出端与放大电路的正向输入端连接，取样电路的第二输出端与放大电路的反向输入端、整流电路连接，整流电路的输出端与处理器连接。

在一个可能的示例中，至少一个容性器件和差分放大器构成差分放大电路。

在本申请实施例中，基于感性电路、电压超前电流，并且电容电压不能突变的原理。在整流电路和AC电源之间串联一个由容性器件组成的加速电路，将原有的浪涌检测电路的被动+主动防护的方式改为主动防护，使得当有浪涌信号到来时，在浪涌信号到达负载之前，就能够检测到浪涌信号，并开启对浪涌信号的防护。

图4为图3所示的浪涌检测电路的一种具体实例的电路结构示意图。如图4所示，加速电路包括第一电容C1和第二电容C2，整流电路包括四个相互连接的二极管构成桥式整流电路，采样电路包括采样单元和差分放大电路。

其中，采样单元包括第一电阻R1、第二电阻R2和第三电容C3。第一电阻R1和第二电阻R2通过串联分压，将整流电路输出的电压进行分压以实现采样信号的输出，第二电阻R2上锁分得的电压即为采样单元的采样信号。通过调节第一电阻R1和第二电阻R2的阻值还可以调节第一电阻R1与第二电阻R2的分压比，进而调节采样单元输出的采样信号。第三电容C3用于滤除整流电路整流后的直流电源中的交流成分，根据第三电容C3的选频、滤波特性，通过调节第三电容C3的容量还可以调节浪涌保护电路对浪涌信号的灵敏度。

在如图4所示的浪涌检测电路中，第一电容C1和第二电容C2串联连接，第一电容C1的另一端与AC电源的L线连接，第二电容C2的另一端分别与第一二极管D1的正极、第二二极管D2的负极连接，第一二极管D1的负极与第四二极管D4的负极相连的一端与第一电阻R1的一端连接，第四二极管D4的正极与第三二极管D3的负极相连且相连的一端与电源AC的N端连接，第三二极管D3的正极与第二二极管D2的正极相连；第二电阻R2和第三电容C3并联且并连的一端分别与第一电阻R1、差分放大电路的同向输入端相连，第二电阻R2和第三电容C3并联的另一端分别与第二二极管D2的正极、差分放大电路的反向输入端相连；差分放大电路的输出端连接有DSP。

当处于交流电源AC输出的电压的正半波时，如图5a所示，该交流信号流经第一电容C1、第二电容C2、第一二极管D1、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电容C3以后，部分电流通过第三二极管D3流回到电源端。

当处于交流电源AC输出的电压的负半波时，如图5b所示，该交流信号流经第四二极管D4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电容C3、第二二极管D2、第二电容C2、第一电容C1以后，回到电源端。

当交流电源AC输出的电压值正常，即未出现浪涌信号时。由于电源端AC输出的交流信号的频率较低，使得第一电容C1和第二电容C2的阻值较大。因此，AC电源输出的电压大部分加载到了第一电容C1和第二电容C2上，使得第一电阻R1、第二电阻R2上分得的电压较小，即采样电路所采样到的电压较小。

当有浪涌信号到来时，由于第一电容C1、第二电容C2上的电压不能突变，所以该浪涌电压会迅速加载到第一电阻R1和第二电阻R2上，使得第一电阻R1和第二电阻R2上的电压迅速增大，即采样单元所采样到的电压信号也迅速增大。即在有浪涌信号到来的时候，通过采集第二电阻R2上的电压即可判断是否存在浪涌信号。

进一步地，可以预先设置一个基准电压值，当所采集的电压值小于基准电压值时，即可判断电路中没用出现浪涌信号。当采样电路采集的电压值大于预先设置的基准电压值时，即可判断电路中出现了浪涌信号，进而通过DSP触发开启对电路的浪涌保护。

在本申请实施例中，通过在AC电源和整流电路之间耦接一个加速电路，来实现对电路中的浪涌信号的快速检测。当电路中不存在浪涌信号时，电路中的交流信号的频率会比较低，因此使得加速电路中的电容的阻值较大，因此会使得电路中的大部分电压加载到加速电路中的电容上，从而使得采样单元所采集的电压较低。当电路中存在浪涌信号时，由于加速电路中的电容电压不能突变，AC电源输出的电压会被迅速加载到与加速电路串联的采样电路中的电阻上，使得采样电路能够迅速的采集到较大的电压信号，用以判断是否有浪涌信号到来，提高了检测电路对浪涌的检测速度。

在一个可能的实施例中，当浪涌信号为正半波的正向浪涌时，交流电源AC输出的交流信号的流向如图5a所示。

当浪涌信号为正半波的负向浪涌时，在浪涌信号到来之前，交流电源AC输出的交流信号的流向如图5a所示。在浪涌信号到来的一瞬间，由于浪涌信号足够大，因此，交流电源AC输出的交流信号的流向如图5b所示。当浪涌过去以后，交流电源AC输出的交流信号的流向又会恢复为如图5a所示。

当浪涌信号为负半波的正向浪涌时，在浪涌信号到来之前，交流电源AC输出的交流信号的流向如图5b所示。在浪涌信号到来的一瞬间，由于浪涌信号足够大，因此，交流电源AC输出的交流信号的流向如图5a所示。当浪涌过去以后，交流电源AC输出的交流信号的流向又会恢复为如图5b所示。

当浪涌信号为负半波的负向浪涌时，交流电源AC输出的交流信号的流向如图5b所示。

在一个可能的示例中，在浪涌信号在处于输入电压正半波时，电流的回路为：从L线流出经第一电容C1、第二电容C2、第一二极管D1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电容C3、第三二极管D3后回到N线。在处于输入电压的负半波时，电流的回路为：从N线流出经第四二极管D4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电容C3、第二二极管D2、第二电容C2、第一电容C1回到L线。

其中，电容容抗f为频率，C为容值。

电阻R2和电容C3的并联阻值

回路电流

电容电压V_C＝I·X_C；

采样电阻R2两端的电压则可以表示为：V_R2＝V_C3＝V_in-V_C1-V_C2-V_D1-V_D3-V_R1；

由于浪涌持续时间短，相当于一个高频信号。因此，通过调整参数，使得整个回路的分压值依赖与C1、C2、C3的容抗。具体地，可以设置第一电容C1和第二电容C2的容值小于第三电容C3的容值，此时第一电容C1和第二电容C2的容抗较大。当电路发生浪涌时，可以使得绝大部分的电压都加在了第一电容C1和第二电容C2上，以提高电路对浪涌的防护能力，将对浪涌的防护能力由原来的2kv提升到3kv甚至4kv。

在本申请实施例中，不论浪涌信号是处于输入电压的正半波还是负半波，通过整流电路进行整流以后的电流，都是通过采样电路中的第一电阻R1流入采样电路的。即保证了采样电路可以对各个方向上的电流或电压信号进行采集，实现了对各种方向浪涌信号的检测。

在一个可能的实施例中，如图6所示，加速电路由第一电容C1和第二电容C2并联连接，第一电容C1和第二电容C2并联连接的一端与电源连接，第一电容C1和第二电容C2并联连接的另一端与整流电路连接。

在一个可能的实施例中，加速电路由3个电容组成，可以是三个电容彼此串联，也可以是三个电容中的任意两个电容并联，然后再与剩下的一个电容串联，还可以是三个电容中的任意两个电容串联，再与剩下的一个电容并联。如图7所示，加速电路包括彼此串联的第一电容C1、第二电容C2和第四电容C4，第一电容C1的一端与电源连接，第四电容C4的一端整流电路连接。如图8所示，第二电容C2和第四电容C4并联，并联后的第二电容C2和第四电容C4再与第一电容C1串联连接，第一电容C1的一端与电源连接，第二电容C2和第四电容C4并联的一端整流电路连接。如图9所示，第一电容C1和第二电容C2串联，然后串联后的第一电容C1、第二电容C2再与第四电容C4并联。

需要说明的是，加速电路中包含的容性器件可以是一个或者多个，加速电路中包含的多个容性器件可以彼此串联连接，也可以彼此并联连接、还可以部分的容性器件并联以后再与剩下的容性器件串联连接。进一步地，容性器件可以是电容也可以是其他的容性器件。在本申请实施例中并不对加速电路中容性器件的类型、个数以及连接方式进行限定。

在一个可能的实施例中，对图4所示的浪涌检测电路进行仿真。当产生的浪涌信号为正半波的正向浪涌时，仿真电路如图10所示。得到的仿真结果如图11所示，当浪涌信号到来时，电阻R7上的输出电压由0V变为0.68V，时间为2.89us，最大电压为1.41V。

当浪涌信号为正半波的负向浪涌时，得到仿真结果如图12所示，电阻R7上的输出电压，由0V变为0.7V，时间为1.31us，最大电压值为1.3V。

同样地，在负半波正向浪涌情况下，采样电路的输出电压，由0V变为0.7V，时间为3.2us，最大电压值为1.39V。

在负半波负向浪涌情况下，采样电路的输出电压，由0V变为0.77V，时间为1.28us，最大电压值为1.29V。

因此，本发明申请所提供的浪涌检测电路，在所有浪涌情况下，检测电路均能在几个us内完成检测，并且可根据实际浪涌情况，调整参数，使检测电路输出的电压在可接受的范围内。

在本申请实施例中还提供了一种用于主动防护的浪涌检测装置，该装置包括浪涌检测电路，该浪涌检测电路的具体结构参照上述实施例。进一步地，由于本申请实施例中的浪涌检测装置采用了上述浪涌检测电路的所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述用于主动防护的浪涌保护电路实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

在本申请实施例中还提供了一种电器设备，该电器设备包括浪涌检测电路，该浪涌检测电路的具体结构参照上述实施例。由于本申请实施例中的电器设备采用了上述浪涌检测电路的所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述用于主动防护的浪涌保护电路实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

在一个可能的示例中，电器设备可以是电池炉、电饭锅、电视机等家用电器设备，在此并不做限定。

本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本发明所描述的功能可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现。当使用软件实现时，可以将这些功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。