CN104238615A - 一种基于软件控制实现过载保护的稳压器 - Google Patents

一种基于软件控制实现过载保护的稳压器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于软件控制实现过载保护的稳压器，其过载保护流程为：A、判断电流检测电路所检测输入电流是否超过设定电流值；B、当输入电流超过设定值，控制稳压器进入过载保护模式，即设置延时并通过显示接口输出提示用户减少负载的信息；C、当过载延时结束时，输入电流仍然超过设定电流值，则切断负载；D、当过载延时结束之前，输入电流低于设定电流值，则取消过载延时；E、当步骤A中输入电流低于设定电流值或步骤D中取消过载延时，利用所述温度检测电路检测的温度电平值判断稳压器温度是否正常，若不正常则切断负载。

Description

一种基于软件控制实现过载保护的稳压器
技术领域
本发明涉及稳压器, 具体是一种基于软件控制实现过载保护的稳压器。
背景技术
常用稳压器通常没有负载检测功能，当负载量过大时，稳压器是依靠变压器过热检测功能来切断负载的。一般来说，负载不超过额定负载的120%时，这种方法有一定的效果，但当负载大于150%时，变压器及调压元器件都会处于超额工作状态，而变压器发热具有很大的滞后性，在切断负载前，超额工作的变压器和元器件就很难保证其工作的可靠性。
发明内容
为了克服上述技术问题, 本发明提供一种基于软件控制实现过载保护的稳压器。
本发明采用的技术方案是：
一种基于软件控制实现过载保护的稳压器，包括：
一输入端，包括火线端与零线端；
一输出端，包括火线端与零线端；
一次级输出端；
一变压器，该变压器的输入抽头与输出抽头分别用于与所述输入端、输出端相连；该输入抽头具有至少三组以对应高低不同的输入电压；该输出抽头具有至少两组以对应高低不同的输出电压；
一电流检测电路，该电路用于检测输入端的电流，且该电路的输出与主控模块连接以反馈所检测的电流；
一继电器调压驱动电路，包括由所述主控模块控制其线圈通电与否的第一继电器、第二继电器、第三继电器第和四继电器，该第一继电器与第二继电器的触点设置在所述输入端与变压器输入抽头之间以切换输入电压，该第三继电器的触点设置在所述输出端与变压器输出抽头之间以切换输出电压；该第四继电器的触点为转换触点且串联在次级输出端与所述输出端之间；其中，该第四继电器的动触点与所述输出端连接，该第一继电器的上静触点开路，下静触点与所述次级输出端连接；
一显示接口电路，该显示接口电路的输入与输出分别用于连接主控模块显示端口与外设显示终端;
一主控模块,该主控模块的过载保护流程为：A、判断电流检测电路所检测输入电流是否超过设定电流值；B、当输入电流超过设定值，控制稳压器进入过载保护模式，即设置延时并通过显示接口输出提示用户减少负载的信息；C、当过载延时结束时，输入电流仍然超过设定电流值，则切断负载；D、当过载延时结束之前，输入电流低于设定电流值，则取消过载延时。
进一步，其还包括一温度检测电路，该电路利用温度传感器检测稳压器温度并将检测温度电平值反馈至主控模块；所述主控模块的过载保护流程还包括步骤：E、利用所述温度检测电路检测的温度电平值判断稳压器温度是否正常，若不正常则切断负载。
进一步，该输入抽头具有三组，分别为第一输入抽头、第二输入抽头、第三输入抽头；该输出抽头具有两组，分别为第一输出抽头、第二输出抽头；所述第一输入抽头、第二输入抽头、第三输入抽头对应的线圈匝数依次增加，默认第二输入抽头为稳压器正常启动的接入抽头；所述第一继电器、第二继电器和第三继电器的触点为转换触点；其中，该第一继电器的动触点与所述输入端连接，该第一继电器的上下静触点分别连接所述第二继电器的动触点、第一输入抽头；该第二继电器的上下静触点分别连接所述第二输入抽头、第三输入抽头；该第三继电器的动触点与所述输出端连接，该第三继电器的上下静触点分别连接所述第一输出抽头、第二输出抽头。
进一步，所述主控模块通过三极管所述继电器的线圈通电与否，该三极管发射极接地，基极连接主控模块控制端，集电极与电源VCC分别连接在继电器的线圈两端。
进一步，所述变压器为自耦变压器，所述输入端与输出端共零线端，所述第一输出抽头与第三输入抽头共同一个抽头。
进一步，其还包括一供电电路，该供电电路从所述变压器取电并为稳压器中的电路模块供电。
进一步，其还包括一设置在输入端的火线端与零线端之间的浪涌防护模块。
本发明的有益效果是： 
本发明冰箱稳压器带过载保护稳压器，通过检测电流使其过载检测功能具有实时性，在负载量超出设定的安全值时，智能提醒用户相关信息，并在设定时间内准确及时地切断负载；此外，本发明还结合有过热检测功能来切断负载的功能；这无疑对稳压器自身的工作的安全及指引用户正确使用稳压器都有非常重要的意义。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
图1是本发明稳压器的原理框图；
图2是本发明稳压器的软件控制流程图；
图3本发明稳压器的主体模块电路图；
图4是显示接口、温度检测和供电电路的电路图。
具体实施方式
参考图1-4所示，本发明的一种基于软件控制实现过载保护的稳压器，包括：
一输入端，包括火线端in/L与零线端in/N；
一输出端，包括火线端out/L-1与零线端in/N；
一次级输出端out/L；
一变压器S4，该变压器为自耦变压器，故所述输入端与输出端共零线端in/N，该变压器的输入抽头与输出抽头分别用于与所述输入端、输出端相连；该输入抽头具有三组以对应高低不同的输入电压，分别为第一输入抽头（160V）、第二输入抽头（192V）、第三输入抽头（230V）；该输出抽头具有两组以对应高低不同的输出电压，分别为第一输出抽头（230V）、第二输出抽头（210V）；如图2，本实施中，变压器S4为自耦变压器，所述输入端与输出端共零线端in/N，所述第一输出抽头与第三输入抽头共同一个抽头（230V），自耦变压器可以减少变压功率损耗，当然，隔离变压器也同样适用于本技术方案；
一电流检测电路S2，该电路用于检测输入端的电流，通过JP4连接电流互感器来获取输入端的电流值，且该电路的输出与主控模块S5连接以反馈所检测的电流值；
一继电器调压驱动电路S3，包括由所述主控模块S5控制其线圈通电与否的第一继电器RL1、第二继电器RL2和第三继电器RL3、第四继电器RL4，该第一继电器RL1和第二继电器RL2的触点设置在所述输入端in/L与变压器输入抽头之间以切换输入电压，该第三继电器RL3的触点设置在所述输出端out/L-1与变压器输出抽头之间以切换输出电压；该第四继电器RL4的触点为转换触点且串联在次级输出端out/L与所述输出端out/L-1之间；其中，该第四继电器RL4的动触点与所述输出端连接，该第一继电器RL1的上静触点开路，下静触点与所述次级输出端连接，以RL4作为输出保护开关，当输入范围超出额定范围时，输出保护继电器RL4释放，切断输出电压；
一显示接口电路S6，该显示接口电路S6的输入与输出分别用于连接主控模块显示端口PB0、PB1与外设显示终端，以通过外设显示终端上的LED灯或者数码显示提醒用户负载过大信息；
一温度检测电路S7， S7利用温度传感器检测稳压器温度并将检测温度电平值反馈至主控模块S5，若所测温度值超出设定的安全温度，可通过输出保护继电器RL4释放，切断输出电压；
一主控模块S5，作为本系统的控制核心，主控模块通过三极管所述继电器的线圈通电与否，该三极管发射极接地，基极连接主控模块控制端，集电极与电源VCC分别连接在继电器的线圈两端；
具体的，所述第一继电器RL1、第二继电器RL2和第三继电器RL3的触点为转换触点（Z型触点）；第一输入抽头（160V）、第二输入抽头（192V）、第三输入抽头（230V）对应的线圈匝数依次增加，默认第二输入抽头（192V）为稳压器正常启动的接入抽头；其中，该第一继电器RL1的动触点与所述输入端in/L连接，该第一继电器RL1的上下静触点分别连接所述第二继电器RL2的动触点、第一输入抽头（160V）；该第二继电器RL2的上下静触点分别连接所述第二输入抽头（192V）、第三输入抽头（230V）；该第三继电器RL3的动触点与所述输出端out/L-1连接，该第三继电器RL3的上下静触点分别连接所述第一输出抽头（230V）、第二输出抽头（210V）。
本发明稳压器的软件控制策略是，通过检测电流使其过载检测功能具有实时性，在负载量超出设定的安全值时，智能提醒用户相关信息，并在设定时间内准确及时地切断负载；此外，本发明还结合有过热检测功能来切断负载的功能；这无疑对稳压器自身的工作的安全及指引用户正确使用稳压器都有非常重要的意义。
如图2所示，其过载保护流程为：A、判断电流检测电路所检测输入电流是否超过设定电流值；B、当输入电流超过设定值（本实施例中设定值为输入电流的150%），控制稳压器进入过载保护模式，即设置延时（其中，过载保护延时有一个设定时间，这个时间主要与稳压器可承受超额工作最长时间大小有关）并通过显示接口输出提示用户减少负载的信息；C、当过载延时结束时，输入电流仍然超过设定电流值，则切断负载；D、当过载延时结束之前，输入电流低于设定电流值，则取消过载延时；E、利用所述温度检测电路检测的温度电平值判断稳压器温度是否正常，若不正常则切断负载。
而本发明稳压器的正常调压时的工作原理及过程为，利用变压器的工作特性，变压比K=N输入/N输出=U输入/U输出=I输出/I输入，N为变压器抽头所对应的线圈匝数；假设输入在额定范围内，默认第二输入抽头（192V）为稳压器正常启动的接入抽头，以S4中的RL1、RL2及RL3继电器作为调压开关，当S1检测出来的输出电压U输出过高（瞬间供电不足，无法启动冰箱）时，主控模块S5通过控制继电器RL1、RL2及RL3之间吸合或者释放的配合，使输出从较低电压的变压器抽头引出(N输出↓)，即第一输出抽头（230V）—>第二输出抽头（210V），或者输入从较高电压的变压器抽头引进（N输入↑），即第二输入抽头（192V）—>第三输入抽头（230V）,从而得到更低的输出电压U输出↓，达到稳定输出电压的作用。
相类似地，输出电压U输出过低（启动电流过大）的稳压工作过程（参照上述U输出过高时调节原理，相反），也是通过调节继电器RL1、RL2及RL3的状态来实现的U输出↑，这样稳压器输出就稳定在冰箱工作电压范围之内。
本发明稳压器还包括还包括一供电电路S8，该供电电路S8从所述变压器取电（JP1连接变压器另一侧隔离的次级绕组），经整流全桥整流输出电源VCC，再由三端稳压集成电路U1（LM7805）稳压，并为稳压器中的各电路模块供电。
作为本技术方案的进一步改进，本发明稳压器还包括一设置在输入端的火线端in/N与零线端in/L之间的浪涌防护模块，浪涌防护模块由并联着的压敏电阻MOV和电容C5组成，用于防止输入端的浪涌冲击。
如上所述，本发明冰箱稳压器根据输入电压的变化，通过继电器调压驱动电路调节变压器的输入与输出电压的变比，使稳压器输出保持在规定的输出范围内。在额定的输入范围内，智能地根据电压、电流及功率的大小，精确控制稳压的执行动作，即能实时保护稳压器自身不受损害，又能正常启动冰箱。
以上所述仅为本发明的优先实施方式，本发明并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于软件控制实现过载保护的稳压器，其特征在于包括：
一输入端，包括火线端与零线端；
一输出端，包括火线端与零线端；
一次级输出端；
一变压器，该变压器的输入抽头与输出抽头分别用于与所述输入端、输出端相连；该输入抽头具有至少三组以对应高低不同的输入电压；该输出抽头具有至少两组以对应高低不同的输出电压；
一电流检测电路，该电路用于检测输入端的电流，且该电路的输出与主控模块连接以反馈所检测的电流；
一继电器调压驱动电路，包括由所述主控模块控制其线圈通电与否的第一继电器、第二继电器、第三继电器第和四继电器，该第一继电器与第二继电器的触点设置在所述输入端与变压器输入抽头之间以切换输入电压，该第三继电器的触点设置在所述输出端与变压器输出抽头之间以切换输出电压；该第四继电器的触点为转换触点且串联在次级输出端与所述输出端之间；其中，该第四继电器的动触点与所述输出端连接，该第一继电器的上静触点开路，下静触点与所述次级输出端连接；
一显示接口电路，该显示接口电路的输入与输出分别用于连接主控模块显示端口与外设显示终端;
一主控模块,该主控模块的过载保护流程为：A、判断电流检测电路所检测输入电流是否超过设定电流值；B、当输入电流超过设定值，控制稳压器进入过载保护模式，即设置延时并通过显示接口输出提示用户减少负载的信息；C、当过载延时结束时，输入电流仍然超过设定电流值，则切断负载；D、当过载延时结束之前，输入电流低于设定电流值，则取消过载延时。
2.根据权利要求1所述的一种基于软件控制实现过载保护的稳压器，其特征在于：其还包括一温度检测电路，该电路利用温度传感器检测稳压器温度并将检测温度电平值反馈至主控模块；所述主控模块的过载保护流程还包括步骤：E、利用所述温度检测电路检测的温度电平值判断稳压器温度是否正常，若不正常则切断负载。
3.根据权利要求1所述的一种基于软件控制实现过载保护的稳压器，其特征在于：该输入抽头具有三组，分别为第一输入抽头、第二输入抽头、第三输入抽头；该输出抽头具有两组，分别为第一输出抽头、第二输出抽头；所述第一输入抽头、第二输入抽头、第三输入抽头对应的线圈匝数依次增加，默认第二输入抽头为稳压器正常启动的接入抽头；所述第一继电器、第二继电器和第三继电器的触点为转换触点；其中，该第一继电器的动触点与所述输入端连接，该第一继电器的上下静触点分别连接所述第二继电器的动触点、第一输入抽头；该第二继电器的上下静触点分别连接所述第二输入抽头、第三输入抽头；该第三继电器的动触点与所述输出端连接，该第三继电器的上下静触点分别连接所述第一输出抽头、第二输出抽头。
4.根据权利要求3所述的一种基于软件控制实现过载保护的稳压器，其特征在于：所述主控模块通过三极管所述继电器的线圈通电与否，该三极管发射极接地，基极连接主控模块控制端，集电极与电源VCC分别连接在继电器的线圈两端。
5.根据权利要求3所述的一种基于软件控制实现过载保护的稳压器，其特征在于：所述变压器为自耦变压器，所述输入端与输出端共零线端，所述第一输出抽头与第三输入抽头共同一个抽头。
6.根据权利要求1所述的一种基于软件控制实现过载保护的稳压器，其特征在于：其还包括一供电电路，该供电电路从所述变压器取电并为稳压器中的电路模块供电。
7.根据权利要求1所述的一种基于软件控制实现过载保护的稳压器，其特征在于：其还包括一设置在输入端的火线端与零线端之间的浪涌防护模块。
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Patentee before: Guangdong Ma Xun electrical appliance Co., Ltd.

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Date of cancellation: 20190926

Granted publication date: 20160113

Pledgee: China Co truction Bank Corp Zhongshan branch

Pledgor: Guangdong Ma Xun electrical appliance Co., Ltd.

Registration number: 2018440020042

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right
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Denomination of invention: A voltage regulator based on software control for overload protection

Effective date of registration: 20210421

Granted publication date: 20160113

Pledgee: Science and Technology Branch of Torch Development Zone of Zhongshan Rural Commercial Bank Co.,Ltd.

Pledgor: Staba Electric Co.,Ltd.

Registration number: Y2021980002871