电网保护电路及方法

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种电网保护电路及方法。

背景技术

随着人们的生活水平提高，对用电安全越发重视，现在很多电器产品都要配备漏电保护器。而漏电保护器使用的是专用漏电保护电路，但现有的漏电保护电路的附加保护功能不完善。

目前，电网在不同时间的负载差异很大，电网电压波动大，另外，线路故障也可能造成电网电压波动，电网电压过高或过低，会使部分电器无法正常工作，甚至损坏。现有的解决方案是单独设计过压、欠压保护电路，一般是用分立的元器件搭建，电路规模大而复杂，维护困难，成本高，精度低，抗干扰能力差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电网保护电路及方法，以解决电器产品中缺乏过压及欠压保护、漏电保护电路功能单一等问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种电网保护电路，包括：过欠压检测电路，所述过欠压检测电路包括：

信号采集模块，用于对电网的交流电压进行采样，得到采样电压信号；

基础信号生成模块，用于生成欠压阈值电压及过压阈值电压；

第一电压比较模块，连接所述信号采集模块及所述基础信号生成模块，用于将所述采样电压信号分别与所述欠压阈值电压和所述过压阈值电压进行比较，得到第一比较信号以及第二比较信号；以及，

控制电路，连接所述第一电压比较模块，用于在第一使能信号有效时分别对所述第一比较信号和所述第二比较信号的m个周期进行检测，得到第一特征信号及第二特征信号，并根据所述第一特征信号及所述第二特征信号生成表征所述电网是否过压或欠压的归类信号，其中，m≥1。

可选的，所述第一使能信号为周期信号，所述第一使能信号的每个周期包括检测时间和清零时间，所述第一使能信号在所述检测时间内有效，在所述清零时间内无效，所述检测时间大于所述第一比较信号的m个周期和所述第二比较信号的m个周期。

可选的，将所述第一特征信号及所述第二特征信号的有效电平锁存至所述第一使能信号的每个周期的检测时间结束，并在所述第一使能信号的每个周期的清零时间将所述第一特征信号及所述第二特征信号的有效电平清零。

可选的，所述控制电路包括：

周期性抗干扰检测模块，连接所述第一电压比较模块，用于在第一使能信号有效时分别对所述第一比较信号和所述第二比较信号的m个周期进行检测，得到第一特征信号及第二特征信号；

边沿检测模块，连接所述周期性抗干扰检测模块，用于分别对所述第一特征信号及所述第二特征信号进行边沿检测，以得到表征所述第一特征信号是否具有上升沿/下降沿的第一分类信号以及表征所述第二特征信号是否具有上升沿/下降沿的第二分类信号；以及，

归类模块，连接所述边沿检测模块，用于对所述第一分类信号及所述第二分类信号进行逻辑运算，以得到所述归类信号。

可选的，所述周期性抗干扰检测模块在所述第一使能信号有效时分别对所述第一比较信号和所述第二比较信号的m个周期进行边沿检测，得到用于表征所述第一比较信号在m个周期内是否每个周期都具有上升沿/下降沿的所述第一特征信号以及得到表征所述第二比较信号在m个周期内是否每个周期都具有上升沿/下降沿的所述第二特征信号。

可选的，所述第一电压比较模块还将所述采样电压信号与工频阈值电压进行比较，得到表征所述采样电压信号与所述工频阈值电压的大小关系的工频信号；

以及，所述控制电路还包括：

计数器模块，连接所述周期性抗干扰检测模块及所述第一电压比较模块，用于根据所述工频信号生成所述第一使能信号。

可选的，所述计数器模块包括：

分频单元，连接所述第一电压比较模块，用于对所述工频信号执行p分频n次，得到n级分频信号，其中，n、p≥2；以及，

逻辑运算单元，连接所述分频单元，用于对第2级分频信号至第n级分频信号进行逻辑运算，以得到所述第一使能信号。

可选的，所述第一使能信号的脉宽等于所述第2级分频信号至所述第n级分频信号的脉宽之和。

可选的，所述控制电路还包括：

上电自检模块，连接所述第一电压比较模块、所述计数器模块及所述周期性抗干扰检测模块，用于根据上电复位信号对所述工频信号的q个周期进行边沿检测，并在所述工频信号的q个周期内每个周期都具有上升沿/下降沿时，生成有效的第二使能信号，控制所述计数器模块及所述周期性抗干扰检测模块开始工作，其中，q≥1。

可选的，所述第二使能信号和所述第n级分频信号的上升沿间隔g个周期的所述工频信号，其中，g与n满足如下关系：

g＝2

可选的，所述上电自检模块具有s个触发器，其中，s≥1，q与s满足如下关系：

q＝2

可选的，所述归类模块还连接所述计数器模块，接收所述第n级分频信号，并对所述第一分类信号及所述第二分类信号进行逻辑运算之后，将逻辑运算的结果与所述第n级分频信号进行逻辑运算，得到所述归类信号。

可选的，所述归类模块包括：

同或门，连接所述边沿检测模块，用于将所述第一分类信号及所述第二分类信号进行同或运算；以及，

与门，连接所述计数器模块及所述同或门，用于将同或运算的结果与所述第n级分频信号进行与运算，得到所述归类信号。

可选的，所述周期性抗干扰检测模块具有r个触发器，其中，1＜r≤n-1，m与r满足如下关系：

m＝2

可选的，所述信号采集模块包括：

整流单元，用于对所述电网的交流电压进行整流，得到整流信号；以及，

分压单元，连接所述整流单元，用于对所述整流信号进行分压，得到所述采样电压信号。

可选的，所述基础信号生成模块包括：

参考电压生成单元，用于生成参考电压；以及，

稳压单元，与所述参考电压生成单元连接，用于根据所述参考电压生成所述欠压阈值电压、过压阈值电压及工频阈值电压；

稳压电源，与所述参考电压生成单元连接，用于根据所述参考电压生成恒定的电源电压。

可选的，所述基础信号生成模块还包括：

上电复位单元，用于生成所述上电复位信号。

可选的，所述电网保护电路还包括漏电保护电路，所述漏电保护电路用于检测所述电网是否漏电，并根据漏电检测结果及所述归类信号共同控制所述电网的通断。

可选的，所述漏电保护电路包括：

信号放大模块，连接所述电网，用于对所述电网的漏电电压进行信号放大，得到电压放大信号；

第二电压比较模块，连接所述信号放大模块，用于将所述电压放大信号与参考电压进行比较，得到第三比较信号；以及，

逻辑处理模块，连接所述过欠压检测电路及所述第二电压比较模块，用于将所述第三比较信号与所述归类信号进行逻辑运算，得到用于控制所述电网通断的控制信号。

可选的，所述漏电保护电路还包括：

延时模块，连接所述逻辑处理模块，用于将所述控制信号延时后输出；以及，

驱动模块，连接所述延时模块，用于将延时后的所述控制信号的驱动能力增强后输出。

可选的，所述漏电保护电路与所述基础信号生成模块、第一电压比较模块及控制电路集成在同一芯片中。

可选的，所述漏电保护电路与所述过欠压检测电路集成在同一芯片中。

本发明还提供了一种电网保护方法，包括：

对电网的交流电压进行采样，得到采样电压信号；

将所述采样电压信号分别与欠压阈值电压和过压阈值电压进行比较，得到第一比较信号以及第二比较信号；以及，

在一第一使能信号有效时分别对所述第一比较信号和所述第二比较信号的m个周期进行检测，得到第一特征信号及第二特征信号，并根据所述第一特征信号及所述第二特征信号生成表征所述电网是否过压或欠压的归类信号，其中，m≥1。

可选的，所述第一使能信号为周期信号，所述第一使能信号的每个周期包括检测时间和清零时间，所述第一使能信号在所述检测时间内有效，在所述清零时间内无效，所述检测时间大于所述第一比较信号的m个周期和所述第二比较信号的m个周期。

可选的，将所述第一特征信号及所述第二特征信号的有效电平锁存至所述第一使能信号的每个周期的检测时间结束，并在所述第一使能信号的每个周期的清零时间将所述第一特征信号及所述第二特征信号的有效电平清零。

可选的，根据所述第一特征信号及所述第二特征信号生成所述归类信号的步骤包括：

对所述第一特征信号及所述第二特征信号进行边沿检测，以得到表征所述第一特征信号是否具有上升沿/下降沿的第一分类信号以及表征所述第二特征信号是否具有上升沿/下降沿的第二分类信号；以及，

对所述第一分类信号及所述第二分类信号进行逻辑运算，以得到所述归类信号。

可选的，在所述第一使能信号有效时分别对所述第一比较信号和所述第二比较信号的m个周期进行边沿检测，得到用于表征所述第一比较信号在m个周期内是否每个周期都具有上升沿/下降沿的所述第一特征信号以及得到表征所述第二比较信号在m个周期内是否每个周期都具有上升沿/下降沿的所述第二特征信号。

可选的，在将所述采样电压信号分别与所述欠压阈值电压和所述过压阈值电压进行比较时，还将所述采样电压信号与所述工频阈值电压进行比较，得到表征所述采样电压信号与所述工频阈值电压的大小关系的工频信号，并根据所述工频信号生成所述第一使能信号。

可选的，根据所述工频信号生成所述第一使能信号的步骤包括：

对所述工频信号执行p分频n次，得到n级分频信号，其中，n、p≥2；以及，

对第2级分频信号至第n级分频信号进行逻辑运算，以得到所述第一使能信号。

可选的，所述第一使能信号的脉宽等于所述第2级分频信号至所述第n级分频信号的脉宽之和。

可选的，在所述第一使能信号有效时分别对所述第一比较信号和所述第二比较信号的m个周期进行检测之前，还包括：

根据上电复位信号对所述工频信号的q个周期进行边沿检测，并在所述工频信号的q个周期内每个周期都具有上升沿/下降沿时，生成有效的第二使能信号，根据所述第二使能信号和所述工频信号生成所述第一使能信号，其中，q≥1。

可选的，所述第二使能信号和所述第n级分频信号的上升沿间隔g个周期的所述工频信号，其中，g与n满足如下关系：

g＝2

可选的，对所述第一分类信号及所述第二分类信号进行逻辑运算之后，将逻辑运算的结果与所述第n级分频信号进行逻辑运算，得到所述归类信号。

可选的，对所述第一分类信号及所述第二分类信号进行逻辑运算的步骤包括：

对所述第一分类信号及所述第二分类信号进行同或运算；以及，

将同或运算的结果与所述第n级分频信号进行与运算，得到所述归类信号。

可选的，还包括：

检测所述电网是否漏电，并根据漏电检测结果及所述归类信号共同控制所述电网的通断。

可选的，根据漏电检测结果及所述归类信号共同控制所述电网的通断的步骤包括：

对所述电网的漏电电压进行信号放大，得到电压放大信号；

将所述电压放大信号与参考电压进行比较，得到表征所述电压放大信号与所述参考电压的大小关系的第三比较信号；以及，

将所述第三比较信号与所述归类信号进行逻辑运算，得到用于控制所述电网通断的控制信号。

本发明提供的电网保护电路及方法具有如下有益效果：

1)过欠压检测电路能够实现过压检测和欠压检测的功能，过压检测和欠压检测复用管脚，且整个电路只需要一个输入端口，降低电路的规模及复杂程度，便于维护。

2)由于在第一使能信号有效时分别对第一比较信号和第二比较信号的m个周期进行检测，此时利用得到的第一特征信号以及第二特征信号可以生成表征所述电网是否过压或欠压的归类信号，实现过欠压检测；并且，由于对第一比较信号和第二比较信号的m个周期进行检测，可以抵御非连续时间的干扰，防止因干扰导致误动作，保证电网瞬时过压、瞬时欠压波动时不脱扣，提高了检测精度和抗干扰能力。

3)将第一特征信号及第二特征信号的有效电平锁存至第一使能信号的每个周期的检测时间结束，并在第一使能信号的每个周期的清零时间将第一特征信号及第二特征信号的有效电平清零，不会影响下一周期的检测；

4)将过欠压检测电路与漏电保护电路集成在一起，使得电网保护电路兼具漏电保护和过欠压检测的功能，且应用简单，精度高，抗干扰能力强；且可以将漏电保护电路和过欠压检测电路集成在同一芯片中，降低了系统的复杂性，对应用技术人员更加友善，同时便于系统测试与运营维护。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的电网保护方法的流程图；

图2a为本发明实施例一提供的电网保护电路的电路图；

图2b为本发明实施例一提供的过欠压检测电路的电路图；

图3a为本发明实施例一提供的过欠压检测电路在电网处于常压时的电路时序图；

图3b为本发明实施例一提供的过欠压检测电路在电网处于过压时的电路时序图；

图3c为本发明实施例一提供的过欠压检测电路在电网处于欠压时的电路时序图；

图4为本发明实施例一提供的电网保护电路的应用图；

图5a为本发明实施例二提供的过欠压检测电路在电网处于常压时的电路时序图；

图5b为本发明实施例二提供的过欠压检测电路在电网处于过压时的电路时序图；

图5c为本发明实施例二提供的过欠压检测电路在电网处于欠压时的电路时序图。

其中，附图标记为：

10-信号采集模块；20-基础信号生成模块；21-上电复位单元；22-参考电压生成单元；23-稳压单元；24-稳压电源；30-第一电压比较模块；40-上电自检模块；50-计数器模块；60-周期性抗干扰检测模块；70-边沿检测模块；80-归类模块；90-信号放大模块；100-延时模块；110-驱动模块；120-供电模块；130-感应模块；140-脱扣模块；

D1-二极管；R1-第一分压电阻；R2-第二分压电阻；Comp1-第一比较器；Comp2-第二比较器；Comp3-第三比较器；Comp4-第四比较器；Vsamp-采样电压信号；POR-上电复位信号；POST-第二使能信号；Vref-参考电压；Vunder-欠压阈值电压；Vover-过压阈值电压；Vth-工频阈值电压；Phase-工频信号；Clear-第一使能信号；Validation-第三使能信号；VA-第一比较信号；VB-第二比较信号；VERA-第一特征信号；VERB-第二特征信号；QA-第一分类信号；QB-第二分类信号；Ocheck-归类信号；AmpOut-电压放大信号；Ctrl-控制信号；Output-驱动信号；L-电网的火线；N-电网的零线；Input-漏电电压。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一

图1为本实施例提供的电网保护方法的流程图。如图1所示，所述电网保护方法包括：

步骤S100：对电网的交流电压进行采样，得到采样电压信号Vsamp；

步骤S200：将所述采样电压信号Vsamp分别与欠压阈值电压Vunder和过压阈值电压Vover进行比较，得到第一比较信号VA以及第二比较信号VB；以及，

步骤S300：在一第一使能信号Clear有效时分别对所述第一比较信号VA和所述第二比较信号VB的m个周期进行检测，得到第一特征信号VERA及第二特征信号VERB，并根据所述第一特征信号VERA及所述第二特征信号VERB生成表征所述电网是否过压或欠压的归类信号Ocheck，其中，m≥1。

基于此，本实施例还提供了一种电网保护电路，用于执行所述电网保护方法。图2a为本实施例提供的电网保护电路的电路图，图2b为本实施例提供的过欠压检测电路的电路图，如图2a及图2b所示，所述电网保护电路，其特征在于，包括：过欠压检测电路，所述过欠压检测电路包括：

信号采集模块10，用于对电网的交流电压进行采样，得到采样电压信号Vsamp；

基础信号生成模块20，用于生成欠压阈值电压Vunder及过压阈值电压Vover；

第一电压比较模块30，连接所述信号采集模块10及所述基础信号生成模块20，用于将所述采样电压信号Vsamp分别与所述欠压阈值电压Vunder和所述过压阈值电压Vover进行比较，得到第一比较信号VA以及第二比较信号VB；以及，

控制电路，连接所述第一电压比较模块30，用于在第一使能信号Clear有效时分别对所述第一比较信号VA和所述第二比较信号VB的m个周期进行检测，得到第一特征信号VERA及第二特征信号VERB，并根据所述第一特征信号VERA及所述第二特征信号VERB生成表征所述电网是否过压或欠压的归类信号Ocheck，其中，m≥1。

可见，本实施例中的所述信号采集模块10用于执行所述电网保护方法的步骤S100，所述基础信号生成模块20及所述第一电压比较模块30用于执行所述电网保护方法的步骤S200，所述控制电路用于执行所述电网保护方法的步骤S300。本实施例将过压保护和欠压保护功能集成在一个电路中，使得一个电路即可实现过压检测和欠压检测的功能，过压检测和欠压检测复用管脚，整个电路只需要一个输入端口，降低电路的规模及复杂程度，便于维护。

接下来，将结合图2a及图2b对本实施例提供的电网保护方法及电网保护电路进行详细说明。应理解，本实施例仅是提供了执行所述电网保护方法的一种电网保护电路，在其他实施例中，还可以采用其他的电路执行所述电网保护方法，此处不再过多赘述。

首先，执行步骤S100，对所述电网的交流电压进行采样，得到所述采样电压信号Vsamp。

具体而言，所述信号采集模块10包括整流单元及分压单元。所述整流单元与所述电网连接，用于接收所述电网的交流电压，并对所述电网的交流电压进行整流，从而输出整流信号。所述分压单元连接所述整流单元，用于接收所述整流信号并对所述整流信号进行分压，得到所述采样电压信号Vsamp。

本实施例中，对所述电网的交流电压进行整流得到所述整流信号时，是对所述电网的交流电压进行了半波整流。基于此，所述整流单元为一二极管D1，所述二极管D1的正极作为所述整流单元的输入端，与所述电网连接；所述二极管D1的负极作为所述整流单元的输出端，与所述分压单元连接。应理解，半波整流利用所述二极管D1即可实现，简化了电路，节约了成本，且在信号采集过程中无需大容值电容，保留了所述电网的交流信号的特征，可以显著提升检测精度。

本实施例中，采用电阻分压的方式对所述整流信号进行分压，得到所述采样电压信号Vsamp。基于此，所述分压单元包括第一分压电阻R1和第二分压电阻R2，所述第一分压电阻R1和所述第二分压电阻R2串联后连接在所述整流单元的输出端及地端之间，所述第一分压电阻R1和所述第二分压电阻R2之间的节点作为所述分压单元的输出端，输出所述采样电压信号Vsamp。

进一步地，执行步骤S200，将所述采样电压信号Vsamp分别与欠压阈值电压Vunder和过压阈值电压Vover进行比较，得到第一比较信号VA以及第二比较信号VB。

具体而言，所述基础信号生成模块20包括上电复位单元21、参考电压生成单元22、稳压单元23及稳压电源24。当所述过欠压检测电路上电时，所述上电复位单元21生成上电复位信号POR，所述上电复位信号POR用于控制所述过欠压检测电路中的模块进行上电复位，这将在下文中描述。所述参考电压生成单元22用于生成一参考电压Vref。所述稳压单元23与所述参考电压生成单元22连接，用于根据所述参考电压Vref生成所述欠压阈值电压Vunder、过压阈值电压Vover及工频阈值电压Vth。所述稳压电源24与所述参考电压生成单元22连接，用于根据所述参考电压Vref生成恒定的电源电压VDD，以为所述过欠压检测电路中的各模块供电，例如为所述参考电压生成单元22提供所述电源电压VDD，保证所述参考电压生成单元22输出的参考电压Vref稳定，进而保证所述欠压阈值电压Vunder、过压阈值电压Vover及工频阈值电压Vth的稳定，所述参考电压Vref用于提供电源电压VDD的基准值以控制电源电压VDD的大小。

进一步地，所述第一电压比较模块30包括第一比较器Comp1、第二比较器Comp2和第三比较器Comp3。其中，所述第一比较器Comp1的负向输入端用于接收所述欠压阈值电压Vunder，所述第一比较器Comp1的正向输入端连接所述分压单元，用于接收所述采样电压信号Vsamp，所述第一比较器Comp1将所述欠压阈值电压Vunder与所述采样电压信号Vsamp进行比较，并输出表征所述欠压阈值电压Vunder与所述采样电压信号Vsamp的大小关系的第一比较信号VA。类似的，所述第二比较器Comp2的负向输入端用于接收所述过压阈值电压Vover，所述第二比较器Comp2的正向输入端连接所述分压单元，用于接收所述采样电压信号Vsamp，所述第二比较器Comp2将所述过压阈值电压Vover与所述采样电压信号Vsamp进行比较，并输出表征所述过压阈值电压Vover与所述采样电压信号Vsamp的大小关系的第二比较信号VB。所述第三比较器Comp3的负向输入端用于接收所述工频阈值电压Vth，所述第三比较器Comp3的正向输入端连接所述分压单元的输出端，用于接收所述采样电压信号Vsamp，所述第三比较器Comp3将所述工频阈值电压Vth与所述采样电压信号Vsamp进行比较，并输出表征所述工频阈值电压Vth与所述采样电压信号Vsamp的大小关系的工频信号Phase，所述工频信号Phase的频率同时可以表征所述采样电压信号Vsamp的频率。

本实施例将所述采样电压信号Vsamp提供至所述第一比较器Comp1、第二比较器Comp2和第三比较器Comp3的正向输入端，而所述欠压阈值电压Vunder、过压阈值电压Vover及工频阈值电压Vth则分别提供至所述第一比较器Comp1、第二比较器Comp2和第三比较器Comp3的负向输入端；当所述采样电压信号Vsamp大于所述欠压阈值电压Vunder时，所述第一比较器Comp1输出的所述第一比较信号VA为高电平，反之，当所述采样电压信号Vsamp小于所述欠压阈值电压Vunder时，所述第一比较器Comp1输出的所述第一比较信号VA为低电平。类似的，当所述采样电压信号Vsamp大于所述过压阈值电压Vover时，所述第二比较器Comp2输出的所述第二比较信号VB为高电平，反之，当所述采样电压信号Vsamp小于所述过压阈值电压Vover时，所述第二比较器Comp2输出的所述第二比较信号VB为低电平。类似的，当所述采样电压信号Vsamp大于所述工频阈值电压Vth时，所述第三比较器Comp3输出的所述工频信号Phase为高电平，反之，当所述采样电压信号Vsamp小于所述工频阈值电压Vth时，所述第三比较器Comp3输出的所述工频信号Phase为低电平。

应理解，作为可选实施例，所述采样电压信号Vsamp也可以提供至所述第一比较器Comp1、第二比较器Comp2和第三比较器Comp3的负向输入端，而所述欠压阈值电压Vunder、过压阈值电压Vover及工频阈值电压Vth则分别提供至所述第一比较器Comp1、第二比较器Comp2和第三比较器Comp3的正向输入端，此处不再一一解释说明。

接下来，执行步骤S300，在所述第一使能信号Clear有效时分别对所述第一比较信号VA和所述第二比较信号VB的m个周期进行检测，得到第一特征信号VERA及第二特征信号VERB，并根据所述第一特征信号VERA及所述第二特征信号VERB生成表征所述电网是否过压或欠压的归类信号Ocheck，其中，m≥1。

具体而言，所述控制电路包括上电自检模块40、计数器模块50、周期性抗干扰检测模块60、边沿检测模块70及归类模块80。

所述上电自检模块40用于根据所述上电复位信号POR对所述工频信号Phase的q个周期进行边沿检测，并在所述工频信号的q个周期内每个周期都具有上升沿/下降沿时，生成有效的第二使能信号POST，控制所述计数器模块50及所述周期性抗干扰检测模块60开始工作，其中，q≥1。

具体而言，所述上电自检模块40连接所述第三比较器Comp3及所述上电复位单元21，用于接收所述工频信号Phase及所述上电复位信号POR。所述上电自检模块40在接收到所述上电复位信号POR时进行上电复位，并在上电复位信号POR的控制下对所述工频信号Phase的q个周期进行边沿检测，并输出表征所述工频信号Phase的q个周期内是否每个周期都具有上升沿/下降沿的第二使能信号POST。本实施例中，当所述工频信号Phase的q个周期内是否每个周期都具有上升沿/下降沿时，表明所述电网开始工作，此时所述第二使能信号POST为高电平，所述第二使能信号POST有效；反之，当所述工频信号Phase的q个周期内的任一个周期不具有上升沿/下降沿时，表明所述电网未开始工作，此时所述第二使能信号POST为低电平，所述第二使能信号POST无效，但并不以此为限。

所述上电自检模块40可以提高整个电路的可靠性，在一些实施例中，所述上电自检模块40可以被省略。

所述上电自检模块40包括s个触发器，利用s个触发器对所述工频信号Phase的q个周期进行边沿检测，其中，s≥1，q与s满足如下关系：

q＝2

本实施例中，s＝3，也即使说，所述上电自检模块40检测所述工频信号Phase的连续的4个周期，若所述上电自检模块40的4个周期内的每个周期都具有上升沿/下降沿时(本实施例采用的判断下降沿的方式)，所述第二使能信号POST跳变为高电平。

进一步地，所述计数器模块50用于根据所述工频信号Phase生成所述第一使能信号Clear。

具体而言，所述计数器模块50连接所述上电自检模块40及所述第三比较器Comp3，用于分别接收所述第二使能信号POST及所述工频信号Phase。，当所述计数器模块50接收到有效的所述第二使能信号POST时开始计数，以获取所述工频信号Phase的g个周期，并在所述工频信号Phase的g个周期后输出有效的第三使能信号Validation，即所述第二使能信号POST和所述第三使能信号Validation的上升沿间隔g个周期的所述工频信号Phase。

具体而言，所述计数器模块50包括分频单元及逻辑运算单元。所述分频单元连接所述第三比较器Comp3及所述上电自检模块40，用于接收所述工频信号Phase及所述第二使能信号POST。当所述第二使能信号POST为高电平(有效)时，所述计数器模块50开始工作，对所述工频信号Phase执行p分频n次，得到n级分频信号，其中，n、p≥2。所述逻辑运算单元连接所述分频单元，用于对第2级分频信号至第n级分频信号进行逻辑运算，并输出所述第一使能信号Clear。

所述第一使能信号Clear为一周期信号，所述第一使能信号Clear的每个周期均包括检测时间和清零时间，所述第一使能信号Clear在所述检测时间内有效，在所述清零时间内无效，在所述第一使能信号Clear无效时将所述第一特征信号VERA及所述第二特征信号VERB清零。

本实施例中，g与n满足如下关系：

g＝2

可选的，所述计数器模块50在接收到有效的所述第二使能信号POST时开始计数，以获取所述工频信号Phase的g个周期，并在所述工频信号Phase的g个周期后输出第n级分频信号，并将所述第n级分频信号作为第三使能信号Validation输出，所述第三使能信号Validation的作用将在下文中描述。

进一步地，所述逻辑运算单元为或门，通过所述或门对所述第2级分频信号至所述第n级分频信号进行或运算，得到的所述第一使能信号Clear，此时，所述第一使能信号Clear为周期信号，且所述第一使能信号Clear的脉宽是所述第2级分频信号至所述第n级分频信号的脉宽之和。因此，通过对所述工频信号Phase进行分频，并将分频信号进行逻辑运算之后，所述第一使能信号Clear的脉宽增加，可以使得所述第一使能信号Clear的每个周期的检测时间大于所述第一比较信号VA的m个周期和所述第二比较信号VB的m个周期。

本实施例中，p＝2，n＝4，也即是说，所述分频单元将所述工频信号Phase进行4次2分频，得到第1级分频信号(2

应理解，在一些实施例中，所述计数器模块50可以被省略，所述第一使能信号Clear可被设计并由外部输入所述周期性抗干扰检测模块60中。

进一步地，所述周期性抗干扰检测模块60用于在第一使能信号Clear有效时分别对所述第一比较信号VA和所述第二比较信号VB的m个周期进行检测，得到第一特征信号VERA及第二特征信号VERB，并在所述第一使能信号Clear无效时将所述第一特征信号VERA及所述第二特征信号VERB清零。应理解，由于所述第一使能信号Clear的每个周期的脉宽大于所述第一比较信号VA的m个周期和所述第二比较信号VB的m个周期，当所述周期性抗干扰检测模块60在所述第一使能信号Clear的每个周期内对所述第一比较信号VA和所述第二比较信号VB的m个周期进行边沿检测时，可以避免检测时间不够的情况发生。

具体而言，所述周期性抗干扰检测模块60在所述第一使能信号Clear有效时分别对所述第一比较信号VA和所述第二比较信号VB的m个周期进行边沿检测，得到表征所述第一比较信号VA在m个周期内是否每个周期都具有上升沿/下降沿的所述第一特征信号VERA以及表征所述第二比较信号VB在m个周期内是否每个周期都具有上升沿/下降沿的所述第二特征信号VERB，并利用所述第一特征信号VERA及所述第二特征信号VERB判定所述电网是否过压或欠压。

具体而言，所述周期性抗干扰检测模块60连接所述计数器模块50、第一比较器Comp1、第二比较器Comp2及所述上电自检模块40，用于分别接收所述第一使能信号Clear、第一比较信号VA、第二比较信号VB及所述第二使能信号POST。当所述第二使能信号POST为高电平(有效)时，所述周期性抗干扰检测模块60开始工作，在所述第一使能信号Clear的每个周期内均对所述第一比较信号VA和所述第二比较信号VB的m个周期进行边沿检测，得到表征所述第一比较信号VA在m个周期内是否每个周期都具有上升沿/下降沿的第一特征信号VERA以及表征所述第二比较信号VB在m个周期内是否每个周期都具有上升沿/下降沿的第二特征信号VERB。

所述周期性抗干扰检测模块60在得到所述第一特征信号VERA及所述第二特征信号VERB之后，立即将所述第一特征信号VERA及所述第二特征信号VERB的有效电平锁存至所述第一使能信号Clear的每个周期的检测时间结束，并在所述第一使能信号Clear的每个周期的清零时间，将所述第一特征信号VERA及所述第二特征信号VERB的有效电平清零(亦可理解为复位)，从而使得上个周期检测到的所述第一特征信号VERA及所述第二特征信号VERB不至于影响下个周期的检测。

应理解，由于所述周期性抗干扰检测模块60对所述第一比较信号VA和所述第二比较信号VB的m个周期进行边沿检测，此时根据所述第一特征信号VERA及所述第二特征信号VERB生成的所述归类信号Ocheck可以准确判定所述电网是否过压或欠压，由于对第一比较信号VA和第二比较信号VB的m个周期都进行了检测，可以抵御非连续时间的干扰，防止因干扰导致误动作，保证电网瞬时过压、瞬时欠压波动时不脱扣，提高了检测精度和抗干扰能力。

本实施例中，在所述第一使能信号Clear的每个周期内对所述第一比较信号VA和所述第二比较信号VB的m个周期进行下降沿检测。当所述第一比较信号VA在m个周期内每个周期都具有下降沿时，所述第一特征信号VERA为高电平；反之，当所述第一比较信号VA在m个周期内的任一周期不具有下降沿时，所述第一特征信号VERA为低电平。类似的，当所述第二比较信号VB在m个周期内每个周期都具有下降沿时，所述第二特征信号VERB为高电平；反之，当所述第二比较信号VB在m个周期内的任一周期不具有下降沿时，所述第二特征信号VERB为低电平，但不应以此为限。

应理解，提高每次对所述第一比较信号VA和所述第二比较信号VB进行边沿检测的周期的数量(也即m)可以提高检测精度，本实施例中，m＝4。

进一步地，所述边沿检测模块70用于分别对所述第一特征信号VERA及所述第二特征信号VERB进行边沿检测，以得到表征所述第一特征信号VERA是否具有上升沿/下降沿的第一分类信号以及表征所述第二特征信号VERB是否具有上升沿/下降沿的第二分类信号。

进一步地，所述边沿检测模块70用于分别对所述第一特征信号VERA及所述第二特征信号VERB进行边沿检测，以得到表征所述第一特征信号VERA是否具有上升沿/下降沿的第一分类信号QA以及表征所述第二特征信号VERB是否具有上升沿/下降沿的第二分类信号QB。

具体而言，所述边沿检测模块70与所述周期性抗干扰检测模块60连接，用于接收所述第一特征信号VERA及所述第二特征信号VERB，并对所述第一特征信号VERA及所述第二特征信号VERB进行边沿检测，以得到表征所述第一特征信号VERA是否具有上升沿/下降沿的第一分类信号QA以及表征所述第二特征信号VERB是否具有上升沿/下降沿的第二分类信号QB。所述第一分类信号QA可以跟随所述第一特征信号VERA的电平特征，所述第二分类信号QB可以跟随所述第二特征信号VERB的特征，并且当所述第一特征信号VERA及所述第二特征信号VERB被清零时，所述第一分类信号QA及所述第二分类信号QB可以保持。

本实施例中，所述边沿检测模块70用于对所述第一特征信号VERA及所述第二特征信号VERB进行上升沿检测。当所述第一特征信号VERA跳变为高电平时，所述边沿检测模块70检测到所述第一特征信号VERA的上升沿，此时，所述第一分类信号QA跳变为高电平；反之，当所述边沿检测模块70未检测到所述第一特征信号VERA的上升沿，此时，所述第一分类信号QA为低电平。类似的，当所述第二特征信号VERB跳变为高电平时，所述边沿检测模块70检测到所述第二特征信号VERB的上升沿，此时，所述第二分类信号QB跳变为高电平；反之，当所述边沿检测模块70未检测到所述第二特征信号VERB的上升沿，此时，所述第二分类信号QB为低电平。

所述归类模块80用于对所述第一分类信号QA及所述第二分类信号QB进行逻辑运算，以得到所述归类信号Ocheck。

具体而言，所述归类模块80分别连接所述边沿检测模块70，用于对所述第一分类信号QA及所述第二分类信号QB进行逻辑运算，以得到表征所述电网是否过压或欠压的归类信号Ocheck，并利用所述归类信号Ocheck判定所述电网是否过压或欠压。本实施例中，当所述归类信号Ocheck为高电平时，表明所述电网产生了过压或欠压，当所述归类信号Ocheck为低电平时，表明所述电网正常。

本实施例中，当所述边沿检测模块70未检测到所述第一特征信号VERA及所述第二特征信号VERB的上升沿时，所述第一分类信号QA及所述第二分类信号QB为低电平，当所述边沿检测模块70检测到所述第一特征信号VERA及所述第二特征信号VERB的上升沿时，所述第一分类信号QA及所述第二分类信号QB跳变为高电平，但是所述第一分类信号QA及所述第二分类信号QB跳变时刻可能会产生时间差，从而导致对所述第一分类信号QA及所述第二分类信号QB进行逻辑运算的结果出错(例如所述第一分类信号QA及所述第二分类信号QB中的一者跳变为了高电平，另一者还是低电平，逻辑运算的结果会出错)，导致过欠压检测的功能异常。并且，由于当所述边沿检测模块70未检测到所述第一特征信号VERA及所述第二特征信号VERB的上升沿时，或者还未开始过欠压检测时，所述第一分类信号QA及所述第二分类信号QB为低电平，将两个低电平进行逻辑运算，也可能导致所述归类信号Ocheck为高电平，从而导致过欠压检测的功能异常。

基于此，为了保证所述归类信号Ocheck的正确输出，需要将所述归类信号Ocheck延迟一段时间输出。本实施例中，利用所述第三使能信号Validation控制所述归类信号Ocheck的输出。具体而言，所述归类模块80还连接所述计数器模块50，所述归类模块80对所述第一分类信号QA及所述第二分类信号QB进行逻辑运算之后，还将逻辑运算的结果与所述第三使能信号Validation进行逻辑运算，得到所述归类信号Ocheck。

本实施例中，所述归类模块80包括同或门及与门，所述同或门连接所述边沿检测模块70，用于将所述第一分类信号QA及所述第二分类信号QB进行同或运算，所述与门连接所述计数器模块50及所述同或门，用于接收所述第三使能信号Validation及所述同或门的运算结果，并将所述运算结果与所述第三使能信号Validation进行与运算，得到所述归类信号Ocheck。如此所述归类信号Ocheck的输出时间可以跟随所述第三使能信号Validation的跳变时间。

进一步地，为了保证所述归类信号Ocheck延迟输出，所述周期性抗干扰检测模块60具有r个触发器，1＜r≤n-1，其中，m与r满足如下关系：

m＝2

此时，可以保证所述第三使能信号Validation起始的时间晚于所述第一分类信号QA和所述第二分类信号QB起始的时间。

接下来，将结合表1及图3a～图3c对本实施例中的过欠压检测电路的电路时序进行详细说明。其中，表1中示出了所述过欠压检测电路在电网处于常压、过压及欠压时的关键信号的特征，图3a～图3c分别为所述过欠压检测电路在电网处于常压、过压及欠压时的电路时序图。

表1：过欠压检测电路在电网处于常压、过压及欠压时的关键信号的特征

结合图2a、图2b及图3a所示，当所述过欠压检测电路上电时，所述上电复位单元21输出上电复位信号POR，所述上电自检模块40在所述上电复位信号POR的控制下上电复位，并开始对所述工频信号Phase进行边沿检测，在T0时刻检测到所述工频信号Phase的q个周期内的每个周期都具有上升沿/下降沿，此时，所述第二使能信号POST跳变为高电平。同时，所述第一电压比较模块30开始工作，如图3a及表1所示，当所述电网处于常压时，所述采样电压信号Vsamp大于所述欠压阈值电压Vunder且小于所述过压阈值电压Vover，所述第一比较信号VA会周期性地出现高低电平(半波整流后，所述采样电压信号Vsamp只保留了所述电网的交流信号的半个周期)，为矩形波信号。所述第二比较信号VB为低电平。

所述第二使能信号POST跳变为高电平时，在所述第二使能信号POST的控制下，所述计数器模块50输出所述第一使能信号Clear及所述第三使能信号Validation。T1～T5为所述第一使能信号Clear的一个周期的检测时间，在T1时刻，所述周期性抗干扰检测模块60开始对所述第一比较信号VA和所述第二比较信号VB的4个周期进行边沿检测。由于所述第一比较信号VA为周期性的高低电平，存在连续的上升沿，在T2a时刻，所述第一特征信号VERA跳变为高电平；所述第二比较信号VB不存在连续的上升沿，所述第二特征信号VERB始终保持低电平。

所述边沿检测模块70对所述第一特征信号VERA及所述第二特征信号VERB进行边沿检测，得到所述第一分类信号QA及所述第二分类信号QB。由于所述第一特征信号VERA在T2a时刻之后即为高电平，存在上升沿，在T2a时刻，所述第一分类信号QA跳变为高电平；由于所述第二特征信号VERB始终保持低电平，不存在上升沿，所述第二分类信号QB保持低电平。

所述归类模块80将所述第一分类信号QA及所述第二分类信号QB进行同或运算之后，再将运算结果与所述第三使能信号Validation进行与运算，在T4～T5时刻输出所述归类信号Ocheck。此时，所述归类信号Ocheck为低电平，表明所述电网处于正常状态。

在T5时刻，所述第一使能信号Clear的一个周期的检测时间结束，T5时刻之后进入清零时间，将第一特征信号VERA以及第二特征信号VERB清零，等待下一个周期重新进行开始检测，而所述第一分类信号QA及所述第二分类信号QB可以保持。

结合表1及图3b所示，当所述电网处于过压时，所述采样电压信号Vsamp大于所述欠压阈值电压Vunder及所述过压阈值电压Vover，所述第一比较信号VA及所述第二比较信号VB均会周期性地出现高低电平(半波整流后，所述采样电压信号Vsamp只保留了所述电网的交流信号的半个周期)。

T1～T5为所述第一使能信号Clear的一个周期的检测时间，在T1时刻，所述周期性抗干扰检测模块60开始对所述第一比较信号VA和所述第二比较信号VB的4个周期进行边沿检测。由于所述第一比较信号VA及所述第二比较信号VB均存在周期性的高低电平，均存在连续的上升沿，在T2a时刻，所述第一特征信号VERA跳变为高电平，在T2b时刻(通常T2a与T2b有微小的时间差)，所述第二特征信号VERB跳变为高电平。

所述边沿检测模块70对所述第一特征信号VERA及所述第二特征信号VERB进行边沿检测，得到所述第一分类信号QA及所述第二分类信号QB。由于所述第一特征信号VERA及所述第二特征信号VERB分别在T2a时刻及T2b时刻之后即为高电平，均存在上升沿，在T2a时刻，所述第一分类信号QA跳变为高电平，在T2b时刻，所述第二分类信号QB跳变为高电平。

所述归类模块80将所述第一分类信号QA及所述第二分类信号QB进行同或运算之后，再将运算结果与所述第三使能信号Validation进行与运算，在T4～T5时刻输出所述归类信号Ocheck。此时，所述归类信号Ocheck为高电平，表明所述电网处于过压或欠压状态。

结合表1及图3c所示，当所述电网处于欠压时，所述采样电压信号Vsamp小于所述欠压阈值电压Vunder及所述过压阈值电压Vover，所述第一比较信号VA及所述第二比较信号VB始终保持低电平。

T1～T5为所述第一使能信号Clear的一个周期的检测时间，在T1时刻，所述周期性抗干扰检测模块60开始对所述第一比较信号VA和所述第二比较信号VB的4个周期进行边沿检测。由于所述第一比较信号VA及所述第二比较信号VB均为低电平，不存在连续的上升沿，所述第一特征信号VERA及所述第二比较信号VB也始终保持低电平。

所述边沿检测模块70对所述第一特征信号VERA及所述第二特征信号VERB进行边沿检测，得到所述第一分类信号QA及所述第二分类信号QB。由于所述第一特征信号VERA及所述第二特征信号VERB始终保持低电平，均不存在上升沿，所述第一分类信号QA及所述第二分类信号QB也保持低电平。

所述归类模块80将所述第一分类信号QA及所述第二分类信号QB进行同或运算之后，再将运算结果与所述第三使能信号Validation进行与运算，得在T4～T5时刻输出所述归类信号Ocheck。此时，所述归类信号Ocheck为高电平，表明所述电网处于过压或欠压状态。

可见，利用本实施例中的过欠压检测电路可以判定所述电网是否过压或欠压。

进一步地，所述电网保护电路还包括漏电保护电路，其中，所述过欠压检测电路连接所述电网的火线L，以对所述电网的交流电压进行采样，所述漏电保护电路接收所述电网的漏电电压Input。

所述电网保护电路将过欠压检测电路与漏电保护电路集成在一起，使得所述电网保护电路兼具漏电保护和过欠压检测的功能，且应用简单，精度高，抗干扰能力强。

本实施例中，所述漏电保护电路与所述过欠压保护电路的基础信号生成模块20、第一电压比较模块30及控制电路集成在同一芯片中，过欠检测和欠压检测复用接收采样电压信号Vsamp的管脚。作为可选实施例中，也可以采用高压工艺将所述漏电保护电路与所述过欠压检测电路集成在同一芯片中，降低了系统的复杂性，对应用技术人员更加友善，同时便于系统测试与运营维护。

请继续参阅图2a，所述漏电保护电路包括信号放大模块90、第二电压比较模块、逻辑处理模块、延时模块100及驱动模块110。所述上电复位单元21同时也为所述信号放大模块90、延时模块100及所述驱动模块110提供所述上电复位信号POR。

具体而言，所述信号放大模块90用于接收所述电网的漏电电压Input，并对所述漏电电压进行信号放大，得到电压放大信号AmpOut。所述第二电压比较模块包括第四比较器Comp4，所述第四比较器Comp4的正向输入端连接所述信号放大模块90，用于接收所述电压放大信号AmpOut，所述第四比较器Comp4的正向输入端连接所述参考电压生成单元22，用于接收所述参考电压Vref；所述第四比较器Comp4对所述电压放大信号AmpOut及所述参考电压Vref进行比较，进而输出表征所述电压放大信号AmpOut与所述参考电压Vref的大小关系的第三比较信号。

所述第三比较信号同时可以用于表征所述漏电电压Input是否满足控制要求。将所述参考电压Vref设计为系统能够容纳的最大漏电电压，当所述电压放大信号AmpOut大于所述参考电压Vref时，表明所述电网漏电；反之，表明所述电网正常。

进一步地，利用所述漏电保护电路及所述过欠压检测电路的检测结果共同控制电网的通断。所述逻辑处理模块连接所述过欠压检测电路及所述第二电压比较模块，用于接收所述第三比较信号及所述归类信号Ocheck，再将所述第三比较信号与所述过欠压检测电路输出的所述归类信号Ocheck进行逻辑运算，得到用于控制所述电网通断的控制信号Ctrl。

本实施例中，所述逻辑处理模块为或门，所述第三比较信号及所述归类信号Ocheck进行或运算，从而得到所述控制信号Ctrl，但不应以此为限。

进一步地，所述延时模块100连接所述逻辑处理模块及所述参考电压Vref生成模块，用于接收控制信号Ctrl及所述参考电压Vref，并将所述控制信号Ctrl进行延时输出，防止所述漏电保护因干扰而误动作；所述驱动模块110连接所述延时模块100，用于接收延时后的所述控制信号Ctrl并增强所述控制信号Ctrl的驱动能力，最后输出所述驱动信号Output。

可选的，所述驱动模块110连接所述电网的脱扣模块，通过所述驱动信号Output控制所述脱扣模块，从而控制所述电网的通断。

图4为本实施例提供的电网保护电路的应用图。如图4所示，所述信号采集模块10连接所述电网的火线L，采集所述采样电压信号Vsamp，所述电网的火线L和零线N之间连接有感应模块130，用于获取所述电网的漏电电压Input，将所述漏电保护电路与所述过欠压保护电路的基础信号生成模块20、第一电压比较模块30及控制电路集成在同一芯片后，将芯片的信号输入端与所述信号采集模块10的输出端及所述感应模块130的输出端连接；所述电网的火线L和零线N之间连接有脱扣模块140，芯片输出端连接所述脱扣模块140，通过控制所述脱扣模块140从而控制所述电网的通断。同时，所述电网通过供电模块120为芯片供电。

实施例二

与实施例一的区别在于，本实施例中，对所述电网的交流电压进行整流得到所述整流信号时，是对所述电网的交流电压进行了全波整流。

图5a～图5c分别为所述过欠压检测电路在电网处于常压、过压及欠压时的电路时序图。通过对比图3a及图5a、对比图3b及图5b以及对比图3c及图5c可得，对所述电网的交流电压进行全波整流时，所述采样电压信号Vsamp可以反映所述电网的交流电压的整个周期，但是所述过欠压检测电路的时序并不会改变，因此，所述整流单元可以是全波整流单元，用于对所述电网的交流电压进行全波整流。

综上，在本发明提供的电网保护电路及方法中，过欠压检测电路能够实现过压检测和欠压检测的功能，过压检测和欠压检测复用管脚，且整个电路只需要一个输入端口，降低电路的规模及复杂程度，便于维护。进一步地，由于在第一使能信号有效时分别对第一比较信号和第二比较信号的m个周期进行检测，此时利用得到的第一特征信号以及第二特征信号可以生成表征所述电网是否过压或欠压的归类信号，实现过欠压检测；并且，由于对第一比较信号和第二比较信号的m个周期进行检测，可以抵御非连续时间的干扰，防止因干扰导致误动作，保证电网瞬时过压、瞬时欠压波动时不脱扣，提高了检测精度和抗干扰能力。进一步地，将第一特征信号及第二特征信号的有效电平锁存至第一使能信号的每个周期的检测时间结束，并在第一使能信号的每个周期的清零时间将第一特征信号及第二特征信号的有效电平清零，不会影响下一周期的检测。进一步地，将过欠压检测电路与漏电保护电路集成在一起，使得电网保护电路兼具漏电保护和过欠压检测的功能，且应用简单，精度高，抗干扰能力强；且可以将漏电保护电路和过欠压检测电路集成在同一芯片中，降低了系统的复杂性，对应用技术人员更加友善，同时便于系统测试与运营维护。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。