CN102487188A

CN102487188A - 自复式过欠压保护开关

Info

Publication number: CN102487188A
Application number: CN2010105809014A
Authority: CN
Inventors: 南寅; 刘付亮
Original assignee: Beijing Peoples Electric Plant Co Ltd
Current assignee: Beijing Peoples Electric Plant Co Ltd
Priority date: 2010-12-03
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2012-06-06

Abstract

本发明是一种保护用户所有用电设备电源安全和能够持续运行的自复式过欠压保护开关，包括：磁保持继电器，其开关节点串接在电源回路中；驱动电路，其输出控制所述磁保持继电器的开关节点的通断；微处理电路，其输出接至所述驱动电路的输入；电压信号处理电路，其电压信号取自于电源输入端，该电压信号处理电路的输出送至所述微处理电路的输入；电源电路，为上述各单元电路提供工作电源。其优点是技术可靠性高、保护精度高、功耗低、安装维护方便，具有自复式过欠压保护功能。避免了手动复位引起的可能把故障电压送入线路，特别是对无人在家的用户，既保证了用电设备正常运行又保证了用电设备的安全。

Description

自复式过欠压保护开关

技术领域

本发明涉及一种自复式过欠压保护开关，其可用于对家用电器实施过压、欠压的保护，属于低压电器技术领域。

背景技术

在建筑电气和农村的民用电配电系统中，都是采用低压交流220V/380V三相四线制的配电线路，AC220V单相电源通过相线与中性线提供。由于中心线断线、线阻过大、三相负载严重不平衡、错相或高次谐波等原因，都会造成单相线路过电压或欠电压，导致单相用电设备的烧毁和损坏。国内目前市场上的家用保护电器功能比较单一，可靠性差，保护功能不够完善。当线路发生过流和漏电时，自动保护发生脱扣，故障排除后，手动复位是科学的；而由于线路引起的过欠压自动脱扣，当线路电压恢复正常值后，不能自动复位，必须用户手动操作，使用不方便，影响了用户供电的连续性，因此，在此故障中，无自动复位是一种不科学的保护。

发明内容

本发明的目的是针对上述的缺点，对家用电器提供一种自复式过、欠压保护器。

为此，本发明采用以下技术方案：

一种自复式过欠压保护开关，其特征在于包括：磁保持继电器，其开关节点串接在电源回路中；驱动电路，其输出控制所述磁保持继电器的开关节点的通断；微处理电路，其输出接至所述驱动电路的输入；电压信号处理电路，其电压信号取自于电源输入端，该电压信号处理电路的输出送至所述微处理电路的输入；电源电路，为上述各单元电路提供工作电源。

进一步地：

所述微处理电路为MCU，其正负电源端之间连接为MCU提供瞬时能量的电容滤波电路，其一个输出端口连接工作指示电路。

所述驱动电路由两个场效应管组成，两个场效应管的输入端接所述微处理电路的输出，两个场效应管的输出端驱动所述磁保持继电器。

所述电压信号处理电路由降压电阻、耦合电容、运算放大器及阻容吸收回路组成，输入的电源经降压电组降压后，经耦合电容接入运算放大器的反相输入端，再通过运算放大器放大和阻容吸收回路滤波后输入到微处理电路，完成信号的采集。

所述电源电路由第一级降压电路、第一级稳压电路、第二级降压电路、第二级稳压电路串联组成，第一级稳压电路给所述驱动电路和磁保持继电器供电，第二级稳压电路为微处理电路和电压信号处理电路供电。

更进一步地，所述电源电路可有以下两种组成形式：

第一种：所述第一级降压电路由降压电容并联泄放电阻构成，第一级降压电路的后端一路经第一稳压管接地，另一路接由半波整流滤波电路构成的第一级稳压电路；所述第二级降压电路由降压电阻构成，第二级降压电路的后端一路经第二稳压管接地，另一路接由精密低压差调整芯片构成的第二级稳压电路。

第二种：所述第一级降压电路由降压电容并联泄放电阻构成，所述第一级稳压电路由整流桥与并联稳压电路串接构成；所述第二级降压电路由降压电阻构成，第二级降压电路的后端一路经稳压管接地，另一路接由精密低压差调整芯片构成的第二级稳压电路。

本发明的主要优点是：集各种保护功能于一体，利用微处理器做核心控件，方便，可靠，高精度实现了各种保护功能及参数的调整。参数包括过欠压动作值、动作时间和自恢复时时间。有效地保护了人身安全和家用电器设备的安全及家用电器工作连续性。采用磁保持继电器作为执行元件，平时工作时不耗电，节能环保，保护动作可靠，当电源电压恢复正常后，可以实现自动重合闸。

附图说明

图1为自复式过欠压保护开关原理框图；

图2-图6为自复式过欠压保护开关原理图，其中：图2是MCU单元微处理电路电路图；图3是电压信号处理电路电路图；图4是驱动电路和磁保持继电器电路图；图5、图6是两种电源电路的电路图。

具体实施方式

如图1所示，本发明自复式过欠压保护开关包括：磁保持继电器，其开关节点串接在交流220V电源的回路中；驱动电路，其输出控制磁保持继电器的开关节点的通断；微处理电路，其输出接至驱动电路的输入；电压信号处理电路，其电压信号取自于电源输入端，该电压信号处理电路的输出送至微处理电路的输入；电源电路，为上述各单元电路提供工作电源。

如图2所示，微处理电路为MCU(型号MC9S08SH8)，其正负电源端之间连接为MCU提供瞬时能量的电容滤波电路，其一个输出端口连接工作指示电路。其中：电阻R5、C6构成复位电路；电容E4、C5构成滤波电路，给MCU提供瞬时能量，增加EMC抗扰能力；发光二极管D4、D5和电阻R6、R7组成工作指示电路。微处理电路是核心控制电路，其接受电压信号处理电路输出的电压信号，经过计算、比较、延时，发出触发信号，触发驱动电路来驱动磁保持继电器完成过欠压保护，同时，输出光电指示，指示过欠压保护开关的工作状态。

如图3所示，电压信号处理电路由降压电阻、耦合电容、运算放大器及阻容吸收回路组成，输入的电源经降压电组降压后，经耦合电容接入运算放大器的反相输入端，再通过运算放大器放大和阻容吸收回路滤波后输入到微处理电路，完成电源电压信号的采集。其中：自接在相线的降压限流电阻R8、R9和耦合电容C7采集电源信号，电源信号经匹配电阻R10输入到运算放大器U3的反相输入端，U3与电阻R11、R12、R13、R14，电容C8、C9、C10组成放大滤波电路，实现对电源电压信号的处理。

在图4所示的驱动电路和磁保持继电器电路图中，驱动电路由两个场效应管组成，两个场效应管的输入端接微处理电路的输出，两个场效应管的输出端驱动磁保持继电器。其中：驱动电路是由触发电阻R15、R16，滤尖峰电容C11、C12，反峰放电二极管D6、D7和场效应管Q2、Q3组成的磁保持继电器驱动电路。驱动电路接收来自微处理电路的触发信号，经触发电阻触发场效应管使其导通，从而驱动磁保持继电器K1工作，完成过欠压保护。

电源电路由第一级降压电路、第一级稳压电路、第二级降压电路、第二级稳压电路串联组成，第一级稳压电路给所述驱动电路和磁保持继电器供电，第二级稳压电路为微处理电路和电压信号处理电路供电。电源电路可有以下两种组成形式：

第一种如图5所示：第一级降压电路采用电容降压式的原理，由降压电容并联泄放电阻构成，第一级降压电路的后端一路经第一稳压管接地，另一路接由半波整流滤波电路构成的第一级稳压电路；第二级降压电路由降压电阻构成，第二级降压电路的后端一路经第二稳压管接地，另一路接由精密低压差调整芯片构成的第二级稳压电路。其中：降压电容C1和泄放电阻R1并联组成降压电路，对地并联D2稳压二极管，再串联D1半波式整流二极管，并联E1、C2电源滤波电容完成第一级稳压。再由降压电阻R2，稳压二极管D3，滤波电容C3、E2，精密低压差LDO调整芯片U1，滤波电容C4、E3构成二次稳压。由D2构成的一级稳压电源给驱动电路和磁保持继电器供电，由LDO精密电源构成的二次稳压为微处理电路和电压信号处理电路供电。

第二种如图6所示：第一级降压电路采用电容降压式的原理，由降压电容并联泄放电阻构成，所述第一级稳压电路由整流桥与并联稳压电路串接构成；所述第二级降压电路由降压电阻构成，第二级降压电路的后端一路经稳压管接地，另一路接由精密低压差调整芯片构成的第二级稳压电路。其中：降压电容C1和泄放电阻R1并联组成降压电路，再串联整流桥D1完成全波整流，再并联E1、C2电源滤波电容和由电阻R3、R4、稳压二极管D2、三极管Q1构成的并联稳压电路，完成一级稳压。再由降压电阻R2，稳压二极管D3，滤波电容C3、E2，精密低压差LDO调整芯片U1，滤波电容C4、E3构成二次稳压。由一次稳压电源给驱动电路和磁保持继电器供电，由LDO精密电源构成的二次稳压电源给微处理电路和电压信号处理电路供电。

下面叙述工作原理：

电压信号处理电路把电源信号输入微处理器，微处理器就对电网电压实时检测，当检测到电压在正常范围之内，由微处理器给驱动电路发出脉冲式吸合指令，驱动电路驱动磁保持继电器的吸合线圈，完成合闸，给负载供电。若因电网故障造成电压过高或过低而超出预设值时，则启动延时，当延时到时后，则由微处理器给驱动电路发出脉冲式分闸指令，再由驱动电路驱动磁保持继电器的分闸线圈，完成分闸，停止向负载供电；当切断向负载供电时，此时微处理器还在实时地检测电网电压，同时启动自复延时，当电网电压恢复到正常值时，先判断自复延时时间是否到，如时间未到，也不许恢复向负载供电(有的家用电器设备停电，必须经过一定时间，才能恢复供电，否则就会损坏设备，如空调、冰箱等。)如自复时间到，则由微处理器给驱动电路发出脉冲式吸合指令，驱动电路驱动磁保持继电器的吸合线圈，完成合闸，给负载供电。这样既保护了用电设备的安全，也保证了供电的连续性。

本发明自复式过欠压保护开关集过欠压保护多种功能于一体，为用电设备持续正常运行和用电设备的安全提供可靠的保护。

Claims

1.一种自复式过欠压保护开关，其特征在于包括：

磁保持继电器，其开关节点串接在电源回路中；

驱动电路，其输出控制所述磁保持继电器的开关节点的通断；

微处理电路，其输出接至所述驱动电路的输入；

电压信号处理电路，其电压信号取自于电源输入端，该电压信号处理电路的输出送至所述微处理电路的输入；

电源电路，为上述各单元电路提供工作电源。

2.如权利要求1所述的自复式过欠压保护开关，其特征在于：

3.如权利要求1所述的自复式过欠压保护开关，其特征在于：

4.如权利要求1所述的自复式过欠压保护开关，其特征在于：

所述电压信号处理电路由降压电阻、耦合电容、运算放大器及阻容吸收回路组成，输入的电源经降压电阻降压后，经耦合电容接入运算放大器的反相输入端，再通过运算放大器放大和阻容吸收回路滤波后输入到微处理电路，完成信号的采集。

5.如权利要求1所述的自复式过欠压保护开关，其特征在于：

6.如权利要求5所述的自复式过欠压保护开关，其特征在于：

所述第一级降压电路由降压电容并联泄放电阻构成，第一级降压电路的后端一路经第一稳压管接地，另一路接由半波整流滤波电路构成的第一级稳压电路；

所述第二级降压电路由降压电阻构成，第二级降压电路的后端一路经第二稳压管接地，另一路接由精密低压差调整芯片构成的第二级稳压电路。

7.如权利要求5所述的自复式过欠压保护开关，其特征在于：

所述第一级降压电路由降压电容并联泄放电阻构成，所述第一级稳压电路由整流桥与并联稳压电路串接构成；所述第二级降压电路由降压电阻构成，第二级降压电路的后端一路经稳压管接地，另一路接由精密低压差调整芯片构成的第二级稳压电路。