CN101431226A - 电源保护电路 - Google Patents

Abstract

一种电源保护电路，包括一继电器、一漏电传感器、一过流传感器、一过压传感器、一保护电路及一供电电路，一电源依序通过所述继电器的常闭触点、所述漏电传感器及所述过流传感器后与一用电器相连，所述过压传感器与所述漏电传感器并联连接，所述漏电传感器及过流传感器还均与所述保护电路相连，所述保护电路根据接收到的信号吸合和断开所输继电器，从而控制所述电源与用电器的导通与断开。上述电源保护电路可以在电压波动较大、过压、过流、漏电及触电时均能自动断开电路，对用电器和人员起到保护作用，且结构简单、成本低、控制精度较高。

Description

电源保护电路

技术领域

本发明涉及一种电源保护电路。

背景技术

在日常用电线路中，经常会发生供电电压波动过大、电流过大、漏电等情况，这些情况的发生轻者危及用电设备，重则危及人身安全或造成火灾。为了防止上述不安全因素造成的危害，人们在供电线路上设置了各种用电保护装置，但是目前使用的各种保护装置，普遍精度比较低，达不到理想的控制效果，且结构比较复杂，成本也相对较高，只适宜在特定场合使用。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种结构简单、成本低且控制精度较高的电源保护电路。

一种电源保护电路，连接于一电源及一用电器之间，其包括：

一继电器，包括两常闭触点及一线圈，所述电源通过所述两常闭触点后连接于所述用电器；

一漏电传感器，包括一磁环及一线圈，所述磁环贯穿于所述电源与用电器相连的电源线上，所述磁环用于产生一第一感应电压；

一第一整形电路，其与所述漏电传感器的线圈相连，所述第一整形用于处理所述第一感应电压并产生一第一整形电压；

一参考电压电路，用于提供一参考电压；

一比较器，其正相输入端及反相输入端分别用于接收所述第一整形电路的第一整形电压及所述参考电压电路的参考电压，所述比较器用于比较所述第一整形电压与参考电压并根据比较结果输出一第一控制信号；

一输出执行电路，其与所述比较器的输出端及所述继电器的线圈均相连，所述输出执行电路用于接收所述比较器的第一控制信号，并根据所述第一控制信号控制所述继电器的吸合与断开；及

一供电电路，用于为所述继电器、比较器及输出执行电路提供工作电压。

上述电源保护电路通过所述保护电路、继电器控制所述电源与所述用电器的断开与导通，从而实现当电源或用电器出现异常时，比如人员触电、用电器漏电、电压或电流过大时，自动断开所述电源与用电器，实现对设备和人员的保护，且上述电源保护电路设计简单，成本较低，灵敏度较高。

附图说明

下面结合附图及较佳实施方式对本发明作进一步详细描述。

图1为本发明电源保护电路较佳实施方式的电路框图。

图2为本发明电源保护电路较佳实施方式的电路图。

具体实施方式

参考图1，本发明电源保护电路连接于一电源10及一用电器20之间，以保护所述用电器20正常工作，其较佳实施方式包括一继电器J、一漏电传感器T1、一过流传感器T2、一过压传感器T3、一测试开关S1、一复位开关S2、一第一整形电路30、一第二整形电路40、一比较器50、一回馈电路60、一输出执行电路70、一参考电压电路80及一供电电路90。

所述电源10依序经过所述继电器J、漏电传感器T1及过流传感器T2后与所述用电器20相连，用于为所述用电器20提供电压。所述过压传感器T3与所述漏电传感器T1并联连接，所述漏电传感器T1及过流传感器T2分别通过所述第一整形电路30及第二整形电路40与所述比较器50的输入端相连，所述输出执行电路70的一端与所述比较器50的输出端相连，用于接收所述比较器50输出的一控制信号，另一端与所述继电器J相连，用于根据所接收到的控制信号控制所述继电器J的断开与闭合，从而控制所述电源10对所述用电器20的供电与否。所述参考电压电路80与所述比较器50的输入端相连，用于为其提供一参考电压。所述测试开关S1与所述漏电传感器T1并联连接，用于检测所述电源保护电路是否能正常工作。所述复位开关S2及回馈电路60串联后连接于所述比较器50的输入端与输出端之间，所述回馈电路60用于将所述比较器50输出的信号回馈给所述比较器50的输入端，使得整个电源保护电路得以自锁，即持续断开所述电源10与用电器20，从而保护整个电源保护电路设备、所述用电器20及人员的安全。所述复位开关S2用于取消整个电源保护电路的自锁，使其恢复正常工作。所述供电电路90的一端与所述电源10相连，另一端与所述比较器50的电源端、所述输出执行电路70及继电器J均相连，用于为其提供工作电压。

请继续参照图2，所述继电器J包括一线圈J-A及两常闭触点J-B、J-C，所述漏电传感器T1及过流传感器T2均包括一磁环及一线圈，所述过压传感器T3为一压敏电阻Rm，所述第一整形电路30包括两电阻R1及R2、一电容C1及一二极管D1，所述第二整形电路40包括两电阻R3及R4、一电容C2及一二极管D2，所述比较器50包括一放大器U，所述参考电压电路80包括一电阻R5、一电容C3及一二极管D3，所述输出执行电路70包括两电阻R6及R7、一三极管Q1、一蜂鸣器B及一发光二极管LED。所述供电电路90包括一降压电路900、一整流电路910、一稳压电路920及一滤波电路930，所述降压电路900包括一电容C4及一电阻R8，所述整流电路910包括一二极管D4及一电阻R9，所述稳压电路920包括一稳压管ZD，所述滤波电路930包括两电容C5及C6。所述回馈电路60包括两回馈电阻R10及R11。

所述电源10的火线L依序通过所述继电器J的常闭触点J-B、所述漏电传感器T1的磁环、所述过流传感器T2的磁环后与所述用电器20的火线L相连，所述电源10的零线N依序通过所述继电器J的常闭触点J-C、所述漏电传感器T1的磁环后与所述用电器20的零线N相连，用于为所述用电器20提供电压，所述电源10的火线L还在通过所述漏电传感器T1的磁环后与所述压敏电阻Rm的一端相连，其零线N在通过所述继电器J的常闭触点J-C后与所述压敏电阻Rm的另一端相连，所述测试开关S1与一分压电阻R12串联后与所述压敏电阻Rm并联连接。

所述漏电传感器T1的线圈的第一端与所述电阻R1的一端及所述二极管D1的阳极均相连，所述二极管D1的阴极通过所述电阻R2后与所述放大器U的正相输入端相连，所述漏电传感器T1的线圈的第二端与所述电阻R1的另一端相连并接地，所述电容C1与所述电阻R1并联连接。

所述过流传感器T2的线圈的第一端与所述电阻R3的一端及所述二极管D2的阳极均相连，所述二极管D2的阴极通过所述电阻R4后也与所述放大器U的正相输入端相连，所述过流传感器T2的线圈的第二端与所述电阻R4的另一端相连并接地，所述电容C2与所述电阻R3并联连接。

所述放大器U的正相输入端还通过一滤波电容C7接地，反相输入端与所述二极管D3的阳极相连，所述二极管D3的阴极接地，所述电容C3与所述二极管D3并联连接，所述放大器U的接地端接地，输出端分别依序通过所述回馈电阻R10及R11后接地及通过所述电阻R6后与所述三极管Q1的基极相连，其正相输入端还通过所述复位开关S2与所述回馈电阻R10及电阻R11之间的节点相连。所述三极管Q1的发射极接地，集电极分别与所述继电器J的线圈J-A的一端、一二极管D5的阳极、所述蜂鸣器B的一端及所述发光二极管LED的阴极均相连，所述继电器J的线圈J-A的另一端分别与所述二极管D4的阴极及所述蜂鸣器B的另一端相连，还通过所述电阻R7后与所述发光二极管LED的阳极相连。

所述电源10的火线L还通过所述电容C4与所述二极管D4的阳极相连，所述电阻R8与所述电容C4并联连接，所述二极管D4的阴极通过所述电阻R9后分别与所述稳压管ZD的阴极、所述继电器J的线圈J-A的另一端及所述放大器U的电源端均相连，所述稳压管ZD的阴极还通过所述电阻R5后与所述放大器U的反相输入端相连，所述电容C5与所述稳压管ZD并联连接，所述放大器U的电源端还通过所述电容C6后与所述稳压管ZD的阳极相连，所述稳压管ZD的阳极与所述电源10的零线N相连并接地。

下面对所述电源保护电路的工作原理进行说明。

当所述电源10及用电器20均工作正常时，穿过所述漏电传感器T1的零线N和火线L的电流大小相等，方向相反，由电流产生的磁通量大小相等，极性相反，其互相抵消，所述漏电传感器T1的感应线圈没有感应电压产生；所述过流传感器T2中由于电流没有超出范围，其所产生的感应电压使得所述放大器U输出为低电平，此时，所述三极管Q1截止，所述继电器J的常闭触点J-B及J-C保持闭合，所述电源10正常为所述用电器20供电。

当出现人员触电或者用电器20漏电时，一部分电流会流入大地，导致通过所述漏电传感器T1磁环的零线N和火线L的电流不相等，其产生的磁通量大小不相等，通过磁环的耦合，在所述漏电传感器T1的线圈就会产生一感应电压，通过所述第一整形电路30处理之后输出一整形电压给所述放大器U的正相输入端。当所述放大器U的正相输入端的电压高于其反相输入端的电压时，其输出端将输出一高电平控制信号；当其正相输入端的电压低于其反相输入端的电压时，其输出端将输出一低电平控制信号。由于所述放大器U的反相输入端与所述二极管D3的阳极相连，接地端与所述二极管D3的阴极均接地，所述二极管D3的阳极还通过所述电阻R5后与所述供电电路90相连，所以所述放大器U的反相输入端的电压值即为所述二极管D3导通所消耗的一参考电压(如0.7V)。通过设定所述漏电传感器T1的线圈的匝数使得其输出的感应电压在经过所述第一整形电路30之后的整形电压高于所述参考电压，故使得所述放大器U输出高电平，所述三极管Q1被导通，所述继电器J的线圈J-A得电吸合，从而使得所述继电器J的常闭触点J-B及J-C被断开，此时所述电源保护电路断开，同时所述发光二极管LED、蜂鸣器B均得电工作，进行声光报警。所述回馈电路60将所述放大器U输出的高电平回馈给所述放大器U的正相输入端，使得所述放大器U恒输出高电平，从而整个电源保护电路得以自锁，起到保护设备和人员的安全的作用。其中，所述放大器U的反相输入端的电压值只要满足为一固定值即可，其也可以通过其他方式来实现。

当所述电源10的电流超过额定值时，通过所述过流传感器T2的耦合，其线圈会感应产生一大于所述参考电压的感应电压(可通过所述过流传感器T2的线圈匝数来设定)，经过所述第二整形电路40处理之后，输出整形电压到所述放大器U的正相输入端，由于所述放大器U的正相输入端的电压高于反相输入端，其输出端输出高电平控制信号，从而使得所述三极管Q1导通，所述继电器J的线圈J-A得电吸合，其常闭触点J-B及J-C断开，从而可以断开所述电源10与用电器20，其工作原理同上。

当所述电源10的电压超过额定值时，所述压敏电阻Rm被击穿，导致所述漏电传感器T1的输入输出电流不相等，从而所述漏电传感器T1会产生一感应电压，通过所述第一整形电路30处理后输出整形电压给所述放大器U的正相输入端，由于所述放大器U的正相输入端的电压高于反相输入端(可通过所述漏电传感器T1的线圈匝数来设定其输出的感应电压的大小)，则其输出端输出高电平控制信号，从而使得所述三极管Q1导通，所述继电器J的线圈J-A得电吸合，其常闭触点J-B及J-C断开，断开所述电源10与用电器20，其工作原理同上。

所述测试开关S1用于测试所述电源保护电路是否能正常工作，在所述电源10与用电器20均工作正常时，按下所述测试开关S1，则会使得所述漏电传感器T1的输入输出电流不相等，从而所述漏电传感器T1会产生一感应电压，通过所述第一整形电路30处理之后输出整形电压给所述放大器U，使得所述放大器U输出高电平控制信号，从而可以使得所述电源10与用电器20断开。因此，当所述电源10与用电器20均工作正常时，按下所述测试开关S1，如果所述用电器20仍工作正常，则表明所述电源保护电路出现故障，如果所述用电器20失电，则表明所述电源保护电路能正常工作。

所述复位开关S2用于在排除所述电源10及用电器20的故障后，取消所述电源保护电路的自锁，重新设定所述电源保护电路，使其恢复正常工作，即断开所述复位开关S2时，自锁功能被取消，所述电源保护电路恢复正常工作。所述供电电路90将所述电源10通过所述降压电路900降压，所述整流电路910整流，所述稳压电路920稳压及所述滤波电路930滤波之后，得到一稳定的供电电压(如+12V)，为整个电源保护电路提供工作电压。

所述电容C1-C7均为滤波电容，所述电阻R2、R4、R5、R6、R7、R9、回馈电阻R10、R11及分压电阻R12均起到分压的作用，所述二极管D5用于防止所述继电器J的线圈J-A被开启所述电源保护电路时产生的一反向电流损坏。如果对所述电源保护电路的要求不是太高，则可以删除所述测试开关S1、电阻R2、R4、R5、R6、R7、R9、回馈电阻R10、R11及分压电阻R12、滤波电容C1-C7及所述二极管D5，同时，所述发光二极管LED及蜂鸣器B用于在所述电源10或用电器20出现故障时进行声光报警，故也可以删除所述发光二极管LED及蜂鸣器B，以节省整个电源保护电路的成本。

上述电源保护电路通过所述第一整形电路30、第二整形电路40、比较器50、输出执行电路70及继电器J控制所述电源10与所述用电器20的断开与导通，从而实现当所述电源10或用电器20出现异常，比如人员触电、用电器、电压或电流过大时，自动断开所述电源10与用电器20，实现对设备和人员的保护，且上述电源保护电路设计简单，成本较低，灵敏度较高。

Claims (15)

1. 【权利要求1】一种电源保护电路，连接于一电源及一用电器之间，其包括：

   一继电器，包括两常闭触点及一线圈，所述电源通过所述两常闭触点后连接于所述用电器；

   一漏电传感器，包括一磁环及一线圈，所述磁环贯穿于所述电源与用电器相连的电源线上，所述磁环用于产生一第一感应电压；

   一第一整形电路，其与所述漏电传感器的线圈相连，所述第一整形用于处理所述第一感应电压并产生一第一整形电压；

   一参考电压电路，用于提供一参考电压；

   一比较器，其正相输入端及反相输入端分别用于接收所述第一整形电路的第一整形电压及所述参考电压电路的参考电压，所述比较器用于比较所述第一整形电压与参考电压并根据比较结果输出一第一控制信号；

   一输出执行电路，其与所述比较器的输出端及所述继电器的线圈均相连，所述输出执行电路用于接收所述比较器的第一控制信号，并根据所述第一控制信号控制所述继电器的吸合与断开；及

   一供电电路，用于为所述继电器、比较器及输出执行电路提供工作电压。
2. 【权利要求2】如权利要求1所述的电源保护电路，其特征在于：所述第一整形电路包括一第一电阻、一第二电阻、一第一电容及一第一二极管，所述第一电阻连接于所述漏电传感器的线圈的第一端和第二端之间，所述漏电传感器的线圈的第一端与所述第一二极管的阳极相连，所述第一二极管的阴极通过所述第二电阻后与所述比较器的正相输入端相连，所述第一电容与第一电阻并联连接。
3. 【权利要求3】如权利要求1所述的电源保护电路，其特征在于：所述电源保护电路还包括一过流传感器及一第二整形电路，所述过流传感器包括一磁环及一线圈，所述过流传感器的磁环贯穿于所述电源与用电器相连的电源线上，用于产生一第二感应电压，所述第二整形电路与所述过流传感器的线圈相连，用于处理所述第二感应电压并输出一据此所产生的第二整形电压给所述比较器的正相输入端，所述比较器比较所述第二整形电压与所述参考电压并根据结果输出一第二控制信号，所述输出执行电路还用于接收所述比较器的第二控制信号并根据所述第二控制信号控制所述继电器的的吸合与断开。
4. 【权利要求4】如权利要求3所述的电源保护电路，其特征在于：所述第二整形电路包括一第三电阻、一第四电阻、一第二电容及一第二二极管，所述第三电阻连接于所述过流传感器的线圈的第一端及第二端之间，所述过流传感器的第一端与所述第二二极管的阳极相连，所述第二二极管的阴极通过所述第四电阻后与所述比较器的正相输入端相连，所述第二电容与第三电阻并联连接。
5. 【权利要求5】如权利要求1或3所述的电源保护电路，其特征在于：所述电源保护电路还包括一过压传感器，所述过压传感器与所述漏电传感器并联连接。
6. 【权利要求6】如权利要求5所述的电源保护电路，其特征在于：所述过压传感器为一压敏电阻。
7. 【权利要求7】如权利要求1或3所述的电源保护电路，其特征在于：所述电源保护电路还包括一测试开关及一分压电阻，所述测试开关与分压电阻串接后与所述漏电传感器并联连接。
8. 【权利要求8】如权利要求1或3所述的电源保护电路，其特征在于：所述电源保护电路还包括一回馈电路及一复位开关，所述回馈电路包括两回馈电阻，所述两回馈电阻串接于所述比较器的输出端与接地端之间，所述复位开关连接于所述比较器的正相输入端与两回馈电阻的节点之间。
9. 【权利要求9】如权利要求1或3所述的电源保护电路，其特征在于：所述继电器的线圈还并联有一二极管。
10. 【权利要求10】如权利要求1或3所述的电源保护电路，其特征在于：所述比较器的正相输入端与接地端之间还设置有一滤波电容。
11. 【权利要求11】如权利要求1或3所述的电源保护电路，其特征在于：所述参考电压电路包括一第五电阻、一第三二极管及一第三电容，所述第五电阻的一端与所述供电电路相连，另一端与所述第三二极管的阳极相连，所述第三二极管的阴极接地，所述第三电容与所述第三二极管并联连接，所述第五电阻与第三二极管之间的节点与所述比较器的反相输入端相连。
12. 【权利要求12】如权利要求1或3所述的电源保护电路，其特征在于：所述输出执行电路包括一第六电阻及一三极管，所述比较器的输出端通过所述第六电阻后与所述三极管的基极相连，所述三极管的发射极接地，集电极与所述继电器的线圈相连。
13. 【权利要求13】如权利要求12所述的电源保护电路，其特征在于：所述输出执行电路还包括一蜂鸣器，所述蜂鸣器的一端与所述三极管的集电极相连，另一端与所述供电电路相连。
14. 【权利要求14】如权利要求12所述的电源保护电路，其特征在于：所述输出执行电路还包括一发光二极管及一第七电阻，所述发光二极管的阴极与所述三极管的集电极相连，阳极通过所述第七电阻后与所述供电电路相连。
15. 【权利要求15】如权利要求1或3所述的电源保护电路，其特征在于：所述供电电路包括一降压电路、一整流电路、一稳压电路及一滤波电路，所述降压电路包括一第四电容及一第八电阻，所述整流电路包括一第四二极管及一第九电阻，所述稳压电路包括一稳压管，所述滤波电路包括一第五电容及一第六电容，所述第四电容的一端与所述电源相连，另一端与所述第四二极管的阳极相连，所述第四二极管的阴极通过所述第九电阻后与所述稳压管的阴极相连，还通过所述第六电容后与所述电源相连，所述第八电阻与所述第四电容并联连接，所述第五电容与所述稳压管并联连接。

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