CN1038629C - 过电压保护 - Google Patents
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Abstract
防止I/O电子电路过电压的方法，电子电路的I/O电路设置了包含第一二极管V1N的第一电流通路，当电网电压为负时，电流ip流经该通路；以及包含第二二极管V1P和可控硅T1的第二电流通路，可控硅T1通过由正电压充电的延时电路触发，流经第一和第二电流通路的电流用以启动保护装置。
Description
本发明涉及防止输入/输出电路过电压的方法和防止电子电路过电压的设备。
过电压时常发生，它引起敏感的输入/输出(I/O)电子装置的损坏，I/O电压约为0-32V，例如，如果电网电压(230V，50Hz)偶然施加到I/O引线上，普通的I/O电子装置将被不可修复的损坏，这将产生维修问题并增加成本。在现有技术中有各种器件，例如压敏电阻和过压齐纳管用于防止放电和瞬时过压。然而，如果230V电压直接加到电子电路上，这些器件将不能承受。如果安装工出现错误，230V电压可能连接到低电压电路上，这将对设备造成严重的损坏并引发安全事故。这些器件不能承受230V电压，而且它们具有非常有限的功率容量。
本发明的方法可以在万一出现错误时，防止过电压加到敏感的I/O电子装置上。在这个保护系统中，I/O引线上的电压不会超过允许的数值。本发明具有下列优点：
-不会造成I/O电子装置工作点的任何变化或I/O电子装置的延迟或阻抗特性的任何变化；
-简化I/O连线；
-当有大量I/O连线时可降低成本；并允许高的数据传输速率；
—能滤除射频干扰；
-不需要滤波器；可以随意安装在旧式电梯中，使旧的电路随后得到保护。下面通过实例，参照反映保护电路工作的附图，详细描述本发明。
图1示出了保护电路的电路图；图2示出了用于代替二极管V1N、V2N、V1P和V2P的二极管桥路。保护电路的工作原理由图1示出，包含在过压保护电路中的引线导体I/O1属于电子电路，而且是电流通路1的起点，与这个导体连接的是第一二极管V1N，它的正极接地，该电流通路进一步延伸至电子装置单元5。第二二极管V1P的正极也与该导体连接，电流ip经二极管V1P沿电流通路1流动，并经引线3沿电流通路2流入到所有I/O电路共用的电路4中的电容C1，在该电路中，电容C1与电容C2并联，并一同接地。与电容C1并联的还有可控硅T1，它的控制极与电阻R2连接，电阻R2的另一端通过电阻R1接地，并经齐纳二极管Z1和引线3与导线2连接。电源+Vs经电阻R3接引线3。延时电路由第一电容C1和与电容C1并联的可控硅T1构成，可控硅启动电路通过齐纳二极管Z1与引线3连接。
图2显示了用来代换图1中二极管V1N、V2N、V1P和V2P的二极管桥路，该桥路是公知电路。电网电压VAC是从公共电网获取的电压，作为控制盘中的能源。万一出现误操作，电网电压VAC会与I/O线接触。如果电网电压在误操作发生的瞬间为负，那么电流ip将沿电流通路1经二极管V1N从引线I/O1流到地，熔断VAC电源的保险丝，该保险丝是控制盘公用电源的保险丝，它设置在去耦合变压器的次级电路中。如果电网电压VAC在误操作发生的瞬间为正，那么电流ip经第二二极管V1P流经电流通路1，并沿电流通路2流至引线3和电路4中的电容C1。在正常情况下，电容C1通过电阻R3被充电至电压+Vs。+Vs是电源电压(24V)，它的功能是把保护电路的触发极限保持在控制盘电源电压之上。电流ip对电容C1充电，直到电压VC1超出齐纳二极管Z1的触发值，VC1是在可控硅启动和电容C1，C2放电前，电容C1可被充电的电压。当触发值电压被超过时，电流通过电阻R2流入可控硅的控制极，使可控硅T1导通，电流ip将流经可控硅T1，直到VAC电源的保险丝被熔断。接地的电阻R1用于防止可控硅的假启动。连接在可控硅T1控制极和阴极之间的电阻R1，用于减少控制极电路的阻抗，并使假触发信号从控制极旁路到阴极。这样就避免了控制极电压升高到启动值，与电容C1并联的电容C2吸收瞬时干扰峰值。二极管组V1N-VNN，V1P-VNP和可控硅T1必须有超出保险丝熔断值的电流额定值。流经电流通路1和2的电流用以触发保护装置，可连接无限多的I/O连线。
很明显，对于本领域的熟练技术人员而言，本发明不局限于上述实例，它们可以在下面的权利要求书表述的范围内作各种替代变形，例如，可控硅可以用三端双向可控硅、晶体管、GTO可控硅或IGBT晶体管替代。
Claims (8)
1.一种防止电子电路的输入/输出电路过电压的装置，其特征在于，包括：
一个用于电子电路的输入/输出电路的导体；
一个第一二极管，其正极接地，而负极接到所述导体；当I/O电路上的电压为负过压时，电流流过此二极管；
一个第二二极管，连接在该导体和第一节点之间；以及
一个延时电路，连接在第一节点和地之间，所述延时电路包括一个第一电容器和一个开关元件，它们并联连接在第一节点和地之间，所述开关元件的控制极通过一个齐纳二极管连接到该节点和所述第二二极管的负极，该开关元件在该I/O电路上的电压为正过压时由该延时电路延时触发。
2根据权利要求1所述的装置，其中进一步包括多个导体，每一个分别接在一个I/O电路上，并通过各自的反偏压的第一二极管接地，通过各自的正偏压的第二二极管接到第一节点。所述第一二极管和第二二极管连接成一个桥式电路。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述延时电路进一步包括：
一个连接在所述齐纳二极管和所述开关元件的控制极之间的第二电阻，所述第二电阻在第二节点处连接到所述齐纳二极管上。
一个连接在第二节点和地之间的第一电阻，
一个连接在所述第一节点和一个正电压源之间的第三电阻；以及
一个与所述第一电容器并联连接在所述第一节点和地之间的第二电容器，所述第二电容器的电容量小于所述第一电容器的电容量，吸收所述第一节点处的瞬时电压峰值。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述延时电路进一步包括一个连接在所述齐纳二极管和所述开关元件的控制极之间的电阻。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述电阻在第二节点处连接到所述齐纳二极管，并且进一步包括另外一个连接在第二节点和地之间的电阻。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述延时电路进一步包括一个连接在所述第一节点和一个正电压源之间的电阻。
7.根据权利要求1所述的装置，其中第一二极管，第二二极管和开关元件的额定电流值大于电源电路中退耦变压器次级电路中主保险丝的熔断值。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述开关元件为可控硅，所述控制极为栅极。
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