CN102222875A - 一种防雷、过流、过欠压保护电路及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及防雷、过流、过欠压保护电路及控制方法，保护电路包括防雷及过流保护电路、整流电路、交流电压取样电路、过压保护电路、欠压保护电路、微处理器、继电器控制电路及复位电路；微处理器分别与过压保护电路、欠压保护电路、继电器控制电路及复位电路连接；交流电压取样电路分别与防雷及过流保护电路、过压保护电路和欠压保护电路连接，整流电路分别与防雷及过流保护电路、微处理器连接；所述微处理器根据过压保护电路和欠压保护电路的输出信号，控制继电器控制电路开启或者闭合。具有电路简单，成本低，体积小的特点。

Description

一种防雷、过流、过欠压保护电路及控制方法

技术领域

本发明属于一种家用供电电压的防雷起火、过流、过压、欠压的保护电路及控制方法，可用于家用空调、冰箱的压缩机等家电在电网异常时的智能保护电路及控制方法。

背景技术

目前随着我国空调、冰箱、电脑等家用电器的日益普及，而电力供应不足和用电不均、电网电压波动较大、家用电器常受到损坏，虽然市场上家用电器的过欠压保护器较多，但并没有一体化的产品。过欠压保护装置大概可归为2类，一类由保险管或保险丝，压敏电阻元件组成，当电压超过其保护值时，保护元件烧断，及时切断电源，起到保护作用。这类保护器当电压恢复正常时，不能自动恢复接通电源，使用非常不方便。另一类由保护电路、继电器或可控硅组成，当电压超过保护值时能自动切断电源，然而这类产品出现故障的可能性很高，且没有防雷、过流、精确延时等保护功能，不能对家用电器及供电线路起到保护作用，而且硬件电路比较复杂，产品的体积比较大，出现的故障率较高，电压保护范围不可调，经检索目前没有用MCU进行控制的电压保护器。

简而言之，目前现有技术基本是用硬件控制，电路复杂，成本高，体积大不便安装，而且保护电路无自动恢复功能。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种防雷、过流、过欠压保护电路，具有电路简单，成本低，体积小的特点。

本发明的另一目的是提供一种防雷、过流、过欠压保护电路的控制方法，硬件电路简单、控制可靠、成本低。

本发明的首要目的通过下述技术方案实现：本防雷、过流、过欠压保护电路，包括防雷及过流保护电路、整流电路、交流电压取样电路、过压保护电路、欠压保护电路、微处理器、继电器控制电路及复位电路；微处理器分别与过压保护电路、欠压保护电路、继电器控制电路及复位电路连接；交流电压取样电路分别与防雷及过流保护电路、过压保护电路和欠压保护电路连接，整流电路分别与防雷及过流保护电路、微处理器连接；所述微处理器根据过压保护电路和欠压保护电路的输出信号，控制继电器控制电路开启或者闭合。

所述防雷及过流保护电路包括相串联的压敏保险ZR和热敏电阻PTC1。

所述整流电路包括桥式整流器，以及并联在桥式整流器输出端的第一电解电容E1、第一稳压二极管Z1和第二稳压二极管Z2。

所述交流电压取样电路包括依次连接的第三二极管D3、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5，以及串联在第三电阻R3、第四电阻R4的连接点与地线之间的第一可调电阻DP1。

所述继电器控制电路包括第一三极管Q1和继电器X1A；第一三极管Q1的基极与微处理器连接，集电极与继电器X1A连接。

本发明的另一目的通过下述技术方案实现：防雷、过流、过欠压保护电路的控制方法，包括以下步骤：

S1、当微处理器检测到电源电压进入高压或低压保护时，微处理器断开给继电器的供电，从而切断供电电源，用电负载处于保护状态；

S2、当微处理器检测到电源电压恢复正常且延时时间到了时，微处理器控制继电器吸合，接通电源恢复对用电负载的正常供电，并将延时时间清零；

S3、当微处理器检测到用电负载处于保护状态时，若用户急于用电，通过应急键控制电路，实现应急供电；

S4、当电网异常引起的过流或雷击时的高电压时，通过压敏保险ZR和热敏电阻PTC1切断电源，对用电负载进行保护。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1、本发明在受到雷击、大电流时，过流保护电路中的ZR、PTC会立即切断电源从而对电器予以保护，并且此种保护是可自行恢复的；保护电压可调，使用非常方便。

2、当电网电压电压过高或过低时单片机控制电路可快速断开继电器切断用电电源，并且通过指示灯表现出本保护电路工作于何种状态，使客户直观明了。在电网电压恢复正常值时，单片机控制电路可以精确的控制继电器在所设定的延时时间内输出，延时时间可依客户要求而在生产时做调整(默认是3分钟)。在延时时间内，客户也可以通过按键来解除延时，大大方便了客户。可应用在家用空调、冰箱、洗衣机等家用电器上，可以有效地保护压缩机在电压低时堵转使用导致损坏。

3、本发明采用微处理器(MCU)作为主控制器，自动检测电压异常情况，并及时报警断开电源，从而保护家用电器等设备，硬件电路简单、控制可靠、成本低，体积小，而且具有自动恢复和应急启动、电压指示等功能。

4、交流电压取样电路采用快速比较器，可以及时准确的把电压异常情况反映给微处理器进行控制。电压正常后的延时恢复和应急开启功能由MCU直接控制，可以减少原硬件延时的复杂电路，使用非常方便并有直观的电压指示。过流电路采用PTC保护电路组成，提高了高电压高电流的快速保护响应速度。

附图说明

图1为本发明智能过流过欠压保护器的电原理方框图；

图2为本发明智能过流过欠压保护器的电路图；

图3为本发明的控制流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本发明包括防雷及过流保护电路、整流电路、交流电压取样电路、过压保护电路、欠压保护电路、微处理器(即单片机控制电路)、工作状态指示电路、应急键控制电路、继电器控制电路、复位电路及晶振电路。微处理器分别与过压保护电路、欠压保护电路、工作状态指示电路、应急键控制电路、继电器控制电路、复位电路及晶振电路连接；交流电压取样电路分别与防雷及过流保护电路、过压保护电路和欠压保护电路连接，整流电路分别与防雷及过流保护电路、微处理器连接。

如图2所示，防雷及过流保护电路包括相串联的压敏保险ZR和热敏电阻PTC1。整流电路包括桥式整流器，以及并联在桥式整流器输出端的第一电解电容E1、第一稳压二极管Z1和第二稳压二极管Z2。交流电压取样电路包括依次连接的第三二极管D3、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5，以及串联在第三电阻R3、第四电阻R4的连接点与地线之间的第一可调电阻DP1。过压保护电路包括与第五电阻R5连接的比较器，欠压保护电路包括与第五电阻R5连接的比较器。晶振电路包括相并联的第十五电阻R15和晶振XL，第十五电阻R15和晶振XL并联后的两端均与微处理器的管脚连接。继电器控制电路包括第一三极管Q1和继电器X1A；第一三极管Q1的基极与微处理器连接，集电极与继电器X1A连接。

整流电路从第一电阻R1，经第一电容C1降压，第一二极管D1、第二二极管D2、第四二极管D4和第五二极管D5整流，得出电源供继电器使用，经第一电解电容E1、第二电阻R2后，再经过第一稳压二极管Z1、第二稳压二极管Z2稳压，经第二电解电容E2、第二电容C2，得出电压供微处理器使用。交流电压取样电路时从电网电压取样经过第三二极管D3、第三电阻R3降压，经第四电阻R4、第五电阻R5、第十四电阻R14、第一可调电阻DP1分压后输入到过压保护电路中比较器IC2的5脚，比较器IC2的6，7脚相连输出到过压保护电路中比较器IC2的2脚，再经第十二电阻R12、第六电阻R6分压输入到比较器IC2的10脚，而第八电阻R8和第七电阻R7分压得出的信号输入到比较器IC2的3脚，比较器IC2的1脚和8脚通过第九电阻R9和第十一电阻R11将信号反馈给比较器IC2的3脚和10脚，通过第十三电阻R13和第十电阻R10，再经第六电容C6和第七电容C7滤波后将信号输入到微处理器IC1的2脚和1脚。微处理器IC1的3脚经过第十六电阻R16和第一三极管Q1到继电器X1A和第六二极管D6。微处理器IC1通过从1脚和2脚得到的信号(即过压保护电路和欠压保护电路的输出信号)来判断是否需要保护从而确定是否给继电器信号让其开启或关闭而达到控制家用电器电源的目的。微处理器IC1的18脚经过第十七电阻R17到第一发光二极管LED1，19脚经过第十八电阻R18到第二发光二极管LED2，19脚经过第十九电阻R19到第三发光二极管LED3。微处理器IC1的8脚经过第二十电阻R20、第二十一电阻R21和第八电容C8后到按键S1。微处理器的复位芯片IC3的1脚经过第二十二电阻R22到3脚，2脚经过第九电容C9到3脚，供微处理器复位。当电路受到强烈干扰时，通过复位芯片IC3可使微处理器可靠复位。

图3所示为本发明的控制方法流程图，当用户接通电源时，本发明的控制方法如下：

S1、当微处理器检测到电源电压进入高压或低压保护时，微处理器会立即断开给继电器的供电，从而切断供电电源，保护用电负载；同时红灯亮，黄灯和绿灯灭告诉用户用电负载处于保护状态。

S2、当微处理器检测到电源电压恢复正常且延时时间到(延时时间是可调的，主要是保护电机以免电机频繁启动，延时时间可以是三分钟)了时，微处理器会立即控制继电器吸合，接通电源恢复对用电负载的正常供电，同时绿灯亮、红灯和黄灯灭告诉用户用电负载处于正常供电状态，并将延时时间清零。

S3、当微处理器检测到用电负载处于保护状态时，若用户急于用电，通过应急键控制电路，实现应急供电。

S4、当电网异常引起的过流或雷击时的高电压时，通过压敏保险和PTC1进行快速保护。

可以按照客户的需求将电路板放到家用电器的电源插座上，负载电流可以由电路板的继电器输出决定。以上所述之实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种防雷、过流、过欠压保护电路，其特征在于：包括防雷及过流保护电路、整流电路、交流电压取样电路、过压保护电路、欠压保护电路、微处理器、继电器控制电路及复位电路；微处理器分别与过压保护电路、欠压保护电路、继电器控制电路及复位电路连接；交流电压取样电路分别与防雷及过流保护电路、过压保护电路和欠压保护电路连接，整流电路分别与防雷及过流保护电路、微处理器连接；所述微处理器根据过压保护电路和欠压保护电路的输出信号，控制继电器控制电路开启或者闭合。

2.根据权利要求1所述的防雷、过流、过欠压保护电路，其特征在于：所述防雷及过流保护电路包括相串联的压敏保险ZR和热敏电阻PTC1。

3.根据权利要求1所述的防雷、过流、过欠压保护电路，其特征在于：所述整流电路包括桥式整流器，以及并联在桥式整流器输出端的第一电解电容E1、第一稳压二极管Z1和第二稳压二极管Z2。

4.根据权利要求1所述的防雷、过流、过欠压保护电路，其特征在于：所述交流电压取样电路包括依次连接的第三二极管D3、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5，以及串联在第三电阻R3、第四电阻R4的连接点与地线之间的第一可调电阻DP1。

5.根据权利要求1所述的防雷、过流、过欠压保护电路，其特征在于：所述继电器控制电路包括第一三极管Q1和继电器X1A；第一三极管Q1的基极与微处理器连接，集电极与继电器X1A连接。

6.一种如权利要求2所述的防雷、过流、过欠压保护电路的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、当微处理器检测到电源电压进入高压或低压保护时，微处理器断开给继电器的供电，从而切断供电电源，用电负载处于保护状态；

S2、当微处理器检测到电源电压恢复正常且延时时间到了时，微处理器控制继电器吸合，接通电源恢复对用电负载的正常供电，并将延时时间清零；

S3、当微处理器检测到用电负载处于保护状态时，若用户急于用电，通过应急键控制电路，实现应急供电；

S4、当电网异常引起的过流或雷击时的高电压时，通过压敏保险ZR和热敏电阻PTC1切断电源，对用电负载进行保护。

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