CN103795025B - 一种防雷过压保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防雷过压保护电路，用于保护照明灯具因过压而受损，包括采样单元、处理单元、开关单元和供电单元，通过所述采样单元从市电取样低电压信号，提供给处理单元，所述处理单元根据所述低压信号来产生过电压触发信号或过电压恢复触发信号，所述开关单元接收所述过电压触发信号或过电压恢复触发信号来执行关断或者接通市电，所述供电单元用以从市电处取得低压交流电并经整流、滤波、稳压后给整个系统提供稳定的直流电压；本发明可智能的分析过电压的时间并作出合理的判断，以此来切断过电压时的供电电路，当过电压恢复正常后，又能继续恢复供电输出，从而有效地保护了作为负载的照明灯具。

Description

一种防雷过压保护电路

技术领域

本发明涉及一种交流过压保护电路，更具体地来说，涉及一种两相交流电压输入的防雷过压保护电路。

背景技术

随着照明领域的迅速发展，各式各样的灯具已被广泛应用到我们生活中的各个角落，但是一些户外照明灯具的实际使用中可以发现，诸多道路照明灯具实际应用状况不乐观，其中雷击便是一个常见的危险，轻则可导致照明灯具损坏，重则引起火灾或人员伤亡，从而给社会财产带来巨大的损失。

在现有的对于照明灯具保护的方法主要是采用避雷针，但其覆盖范围有限，不可能在每个照明灯具旁边加设避雷针；另外，现有技术中也有一些具有防雷功能的电路，将其接在市电和照明灯具之间，可仅是带防雷功能的电路是无法避免灯具损毁的，因为所述防雷电路只能避免瞬时的脉冲高电压，该脉冲电压时间是非常短的，其是无法应对长时间过电压保护的。另外，现有的在收到雷击过后，保护电路由于过压而自动切断市电来保护照明灯具，可雷击过后电压恢复正常以后却不能自动恢复正常供电，需要借助人为的或其他的办法来恢复照明。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种防雷过压保护电路，用于解决现有技术中用于保护照明灯具的电路或设备无法应对长时间过压状况、及在电压恢复正常后不能自动恢复供电的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供以下技术方案：

一种防雷过压保护电路，连接于市电和照明灯具之间，所述防雷过压保护电路包括采样单元、处理单元、开关单元和供电单元；其中，所述采样单元包括过电压门限比较电路和过电压恢复门限比较电路，所述过电压门限比较电路和过电压恢复门限比较电路分别连接至所述市电端以获取所述市电的即时电压值，并对所获取的即时电压值进行处理后予以输出过电压触发信号或过电压恢复触发信号；所述处理单元连接所述采样单元以接收所述过电压触发信号或过电压恢复触发信号，并对所述过电压触发信号或过电压恢复触发信号进行处理后予以对应输出第一控制信号或第二控制信号；开关单元，连接于所述处理单元和照明灯具之间，用以接收自所述处理单元输出的所述第一控制信号或第二控制信号,其中，所述开关单元针对所述第一控制信号做出连通动作，所述开关单元针对所述第二控制信号做出断开动作；所述供电单元连接于所述市电和处理单元之间，用以将所述市电转换成供所述处理单元使用的低压直流电源。

优选地，所述采样单元还包括电阻网络信号取样电路，具有输入端和输出端，所述输入端连接市电端，所述输出端同时连接于所述过电压门限比较电路和过电压恢复门限比较电路。

进一步地，所述电阻网络信号取样电路中，包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、及电容C1，其中，所述电阻R5和电容C1并联而形成的第一节点与所述电阻R4、电阻R3、电阻R2、电阻R1依次串联，所述电阻R5和电容C1并联而形成的第二节点同时连接于所述过电压门限比较电路和过电压恢复门限比较电路，所述电阻R1连接于市电端。

进一步地，所述过电压门限比较电路中，包括第一比较器、电阻R6、电阻R7、及电容C2，其中所述第一比较器的输入端的正极连接于电阻R7、输入端的负极通过电阻R6连接至所述电阻R5和电容C1并联而形成的第一节点，所述第一比较器的输出端连接至所述处理单元，所述电容C2两端分别连接所述第一比较器的输出端和接地端。

优选地，所述过电压恢复门限比较电路中，包括第二比较器、电阻R8、电阻R9、电阻R10、及电容C3，其中所述第二比较器的输入端的正极连接于电阻R10、输入端的负极通过电阻R9连接至所述电阻R5和电容C1并联而形成的第一节点，所述第二比较器的输出端连接至所述处理单元，所述电容C3两端分别连接所述第二比较器的输出端和接地端，所述电阻R8两端分别连接所述第二比较器的输出端和工作电源端。

进一步地，所述开关单元中，至少包括NPN型三极管、继电器、电阻R11、及电阻R12，其中，所述继电器连接于所述NPN型三极管的发射极和所述照明灯具之间，所述NPN型三极管的基极通过电阻R11连接于所述处理单元，所述电阻R12的两端分别连接所述NPN型三极管的集电极和基极。

优选地，所述供电单元至少包括防雷电路、供电网络、及整流滤波稳压电路，其中所述防雷电路、供电网络、及整流滤波稳压电路依次连接，所述防雷电路的一端连接于所述市电端，另一端与供电网络、及整流滤波稳压电路依次连接，且所述整流滤波稳压电路连接至所述处理单元。

优选地，所述处理单元具体为包括运算器、控制器、存储器、输入输出接口的微控制器，具体地，所述微控制器为单片机。

如上所述，本发明具有以下有益效果：通过对市电的电压进行采样后进行分析，根据过电压的时间作出合理的判断并输出第一控制信号和第二控制信号，然后经过开关单元对所述第一控制信号和第二控制信号作出相应地开关动作，以切断或连通负载的电源；另外，本发明不仅能够通过所述防雷电路来泄放雷击这种特高短时的脉冲高压，还能有效切断过保护值电压这种长期的过电压，当过电压恢复正常后，又能继续恢复供电输出，从而有效的保护后续负载，因此，本发明很好地解决了现有技术中不能达到长时间过电压切断供电、电压恢复正常后自动恢复供电的目的而无法有效保护后续负载的问题。

附图说明

图1显示为本发明一种防雷过压保护电路的原理示意图。

图2显示为本发明一种防雷过压保护电路中的采样单元的详细原理示意图。

图3显示为本发明一种防雷过压保护电路中开关单元的详细原理示意图。

图4显示为本发明一种防雷过压保护电路中的采样单元的具体电路图。

图5显示为本发明一种防雷过压保护电路中的开关单元的具体电路图。

图6显示为本发明一种防雷过压保护电路中的供电单元的具体电路结构图。

图7显示为本发明一种防雷过压保护电路中的处理单元的具体电路结构图。

附图标号说明

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明涉及一种防雷过压保护电路，主要包括电阻网络信号取样电路、过电压门限比较电路、过电压恢复门限比较电路、处理单元、开关单元及供电单元，所述电阻网络信号取样电路将接收到的交流输入电压转换成低电压传递给所述过电压门限比较电路和过电压恢复门限比较电路，通过与预设电压进行比较，然后输出第一控制信号或第二控制信号；所述处理单元将接收来自所述过电压门限比较电路和过电压恢复门限比较电路输出的第一控制信号或第二控制信号，并以此向所述开关单元发送对应的第一控制信号或第二控制信号，以此来对供电线路进行关闭或联通，进而到达在过压情况下连接于所述开关单元输出端的负载不受损坏或者在输送电压低于预设值时恢复供电的效果。本发明所提供的防雷过压保护电路的电路结构简单，检测速度快，电路可靠，具有静态输入电压时过压保护功能和任何输入电压上升过程的动态过压保护功能，当输入电压低于设定值时，能迅速自动取消过电压保护信号并恢复供电。

具体地，所述供电单元主要是为整个防雷过压保护电路提供稳定的所需直流电源，其通过将交流输入电源进行整流、滤波和稳压，从而得到所需的直流电源；为了进一步的提高所述防雷过压保护电路的稳定性，在所述供电单元中还包括了防雷电路，该防雷电路置于所述供电单元的最前端，其直接连接于交流输入电源，其后才依次连接整流，滤波，稳压的电路。如果在出现雷击的情况下，输入电压过高，那么所述防雷电路将会将由于雷击而出现的瞬时电压或电流引入到地下，从而有效避免了所述供电单元中其它电路由于雷击带来的高压或高电流而损坏，从而提高了整个电路的稳定性和安全性。

为了进一步地将本发明所提供的技术方案阐述清楚，下面将结合具体实施例和示图来作更加详细的说明，以使本领域的技术人员能更加清晰地理解或实施本发明。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

见图1，示出了本发明一种防雷过压保护电路10的原理示意图，所述防雷过压保护电路10连接于市电和照明灯具之间，包括采样单元100、处理单元200、开关单元300和供电单元400；其中，所述采样单元100用于获取市电的即时电压并进行处理后予以输出过电压触发信号或过电压恢复触发信号；所述处理单元200连接所述采样单元100以接收所述过电压触发信号或过电压恢复触发信号，并对所述过电压触发信号或过电压恢复触发信号进行处理后予以对应输出第一控制信号或第二控制信号；所述开关单元300，连接于所述处理单元200和照明灯具之间，用以接收自所述处理单元200输出的所述第一控制信号或第二控制信号,其中，所述开关单元针对所述第一控制信号做出连通动作，所述开关单元针对所述第二控制信号做出断开动作；所述供电单元400连接于所述市电和处理单元200之间，用以将所述市电转换成供所述处理单元200使用的低压直流电源。

具体地，如图2，示出了本发明一种防雷过压保护电路10中的采样单元100的详细原理示意图，所述采样单元100包括过电压门限比较电路130和过电压恢复门限比较电路150，所述过电压门限比较电路130和过电压恢复门限比较电路150分别连接至所述市电端以获取所述市电的即时电压值，并对所获取的即时电压值进行处理后予以输出过电压触发信号或过电压恢复触发信号；另外，所述采样单元100还包括电阻网络信号取样电路110，具有输入端和和输出端，所述输入端连接市电端，所述输出端同时连接于所述过电压门限比较电路130和过电压恢复门限比较电路150，其主要用以从市电取样低电压信号，然后再将所述低电压信号输送至所述过电压门限比较电路130和过电压恢复门限比较电路150进行比较。

进一步的，见图3，示出了本发明一种防雷过压保护电路10中开关单元300的详细原理示意图，所述所述供电单元400至少包括防雷电路410、整流电路、滤波电路和稳压电路，其中防雷电路410、滤波电路和稳压电路依次连接，所述防雷电路410的一端连接于所述市电端，另一端于滤波电路、稳压电路依次连接，且所述稳压电路的输出端连接至所述处理单元200。

进一步地，本发明中所提到的处理单元200具体为包括运算器、控制器、存储器、输入输出接口的微控制器。

更进一步地，下面将以具体的电路图来更加具体地阐述和说明本发明的技术方案。

首先，如图4，示出了本发明一种防雷过压保护电路10中的采样单元100的具体电路图，从图来看，所述采样单元100包括电阻网络信号取样电路110、过电压门限比较电路130和过电压恢复门限比较电路150，具体地，所述电阻网络信号取样电路110中，包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、及电容C1，其中，所述电阻R5和电容C1并联而形成的第一节点111与所述电阻R4、电阻R3、电阻R2、电阻R1依次串联，所述电阻R5和电容C1并联而形成的第二节点同时连接于所述过电压门限比较电路130和过电压恢复门限比较电路150，所述电阻R1连接于市电端。

另外，在所述过电压门限比较电路130中，包括第一比较器131、电阻R6132、电阻R7133、及电容C2134，其中所述第一比较器131的输入端的正极连接于电阻R7133、输入端的负极通过电阻R6132连接至所述电阻R5和电容C1并联而形成的第一节点111，所述第一比较器131的输出端连接至所述处理单元200，所述电容C2134两端分别连接所述第一比较器131的输出端和接地端。

进一步地，在所述过电压恢复门限比较电路150中，包括第二比较器151、电阻R8155、电阻R9153、电阻R10152、及电容C3154，其中所述第二比较器151的输入端的正极连接于电阻R10152、输入端的负极通过电阻R9153连接至所述电阻R5和电容C1并联而形成的第一节点111，所述第二比较器151的输出端连接至所述处理单元200，所述电容C3154两端分别连接所述第二比较器151的输出端和接地端，所述电阻R8155两端分别连接所述第二比较器151的输出端和工作电源端。

其次，如图5，示出了本发明一种防雷过压保护电路10中的开关单元300的具体电路图，从图来看，在所述开关单元300中，至少包括PNP型三极管、继电器302、电阻R11304、及电阻R12303，其中，所述继电器302连接于所述NPN三极管301的发射极和所述照明灯具之间，所述NPN三极管301的基极通过电阻R11304连接于所述处理单元200，所述电阻R12303的两端分别连接所述NPN三极管301的集电极和基极。需要理解的是，所述开关单元300中，所述三极管和继电器302为主要的实现元器件，但并非只有NPN三极管301或某一种继电器302才可以，而且，图中所例举的电阻等元件都是可变的，应该说只要能接收来自所述处理单元200中控制信号，并作出相应的断开或者闭合开关动作的电路都是在本发明的权利要求保护范围内的。

接着，如图6，示出了本发明一种防雷过压保护电路10中的供电单元400的具体电路结构图，从图来看，所述供电单元400包括防雷电路410、供电网络430、及整流滤波稳压电路450，其中，所述防雷电路410、供电网络430、及整流滤波稳压电路450依次连接。

具体地，所述防雷电路410的一端直接连接于市电端，另一端再与所述供电网络430相连接，接着所述供电网络430再连接所述整流滤波稳压电路450，所述整流滤波稳压电路450将市电转换成稳定的低压直流电源，从而为整个所述防雷过压保护电路10提供电源。

最后，如图7，示出了一种防雷过压保护电路10中的处理单元200的具体电路结构图，从图来看，本实施例中的所述处理单元200主要为单片机，所述单片机总共有八个管脚，其中，管脚1空置，管脚2接5V的VCC电源，管脚3连接至所述开关单元300的KZ端，管脚4接地，管脚5连接至所述供电单元400的P3.0端，管脚6空置，管脚7和管脚8分别与所述采样单元100的过电压门限比较电路130和过电压恢复门限比较电路150的INT0和INT1对应连接。

综上所述，本发明通过对市电的电压进行采样后进行分析，根据过电压的时间作出合理的判断并输出第一控制信号和第二控制信号，然后经过开关单元300对所述第一控制信号和第二控制信号作出相应地开关动作，以切断或连通负载的电源；另外，本发明不仅能够通过所述防雷电路410来泄放雷击这种特高短时的脉冲高压，还能有效切断过保护值电压这种长期的过电压，当过电压恢复正常后，又能继续恢复供电输出，从而有效的保护后续负载，因此，本发明很好地解决了现有技术中不能达到长时间过电压切断供电、电压恢复正常后自动恢复供电的目的而无法有效保护后续负载的问题。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种防雷过压保护电路，连接于市电和照明灯具之间，其特征在于，包括：

采样单元，包括过电压门限比较电路和过电压恢复门限比较电路，所述过电压门限比较电路和过电压恢复门限比较电路分别连接至所述市电端以获取所述市电的即时电压值，并对所获取的即时电压值进行处理后予以输出过电压触发信号或过电压恢复触发信号；

处理单元，连接所述采样单元以接收所述过电压触发信号或过电压恢复触发信号，并对所述过电压触发信号或过电压恢复触发信号进行处理后予以对应输出第一控制信号或第二控制信号；

开关单元，连接于所述处理单元和照明灯具之间，用以接收自所述处理单元输出的所述第一控制信号或第二控制信号,其中，所述开关单元针对所述第一控制信号做出连通动作，所述开关单元针对所述第二控制信号做出断开动作；

供电单元，连接于所述市电和处理单元之间，用以将所述市电转换成供所述处理单元使用的低压直流电源；

所述开关单元中，至少包括NPN型三极管、继电器、电阻R11、及电阻R12，其中，所述继电器连接于所述NPN型三极管的发射极和所述照明灯具之间，所述NPN型三极管的基极通过电阻R11连接于所述处理单元，所述电阻R12的两端分别连接所述NPN型三极管的集电极和基极；

所述供电单元至少包括防雷电路、供电网络、及整流滤波稳压电路，其中所述防雷电路、供电网络、及整流滤波稳压电路依次连接，所述防雷电路的一端连接于所述市电端，另一端与供电网络、及整流滤波稳压电路依次连接，且所述整流滤波稳压电路连接至所述处理单元。

2.根据权利要求1所述的防雷过压保护电路，其特征在于：所述采样单元还包括电阻网络信号取样电路，具有输入端和输出端，所述输入端连接市电端，所述输出端同时连接于所述过电压门限比较电路和过电压恢复门限比较电路。

3.根据权利要求2所述的防雷过压保护电路，其特征在于：所述电阻网络信号取样电路中，包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、及电容C1，其中，所述电阻R5和电容C1并联而形成的第一节点与所述电阻R4、电阻R3、电阻R2、电阻R1依次串联，所述电阻R5和电容C1并联而形成的第二节点同时连接于所述过电压门限比较电路和过电压恢复门限比较电路，所述电阻R1连接于市电端。

4.根据权利要求3所述的防雷过压保护电路，其特征在于：所述过电压门限比较电路中，包括第一比较器、电阻R6、电阻R7、及电容C2，其中所述第一比较器的输入端的正极连接于电阻R7、输入端的负极通过电阻R6连接至所述电阻R5和电容C1并联而形成的第一节点，所述第一比较器的输出端连接至所述处理单元，所述电容C2两端分别连接所述第一比较器的输出端和接地端。

5.根据权利要求3所述的防雷过压保护电路，其特征在于：所述过电压恢复门限比较电路中，包括第二比较器、电阻R8、电阻R9、电阻R10、及电容C3，其中所述第二比较器的输入端的正极连接于电阻R10、输入端的负极通过电阻R9连接至所述电阻R5和电容C1并联而形成的第一节点，所述第二比较器的输出端连接至所述处理单元，所述电容C3两端分别连接所述第二比较器的输出端和接地端，所述电阻R8两端分别连接所述第二比较器的输出端和工作电源端。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的防雷过压保护电路，其特征在于：所述处理单元包括运算器、控制器、存储器、输入输出接口的微控制器。

7.根据权利要求6所述的防雷过压保护电路，其特征在于：所述微控制器为单片机。