CN104238616B - 一种基于软件控制的稳压器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于软件控制的稳压器，包括：一输入端；一输出端；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；一电压检测运放电路，该电路用于检测输入端与输出端的电压，且该电路的输出与主控模块连接以反馈所检测的电压；一继电器调压驱动电路，由所述主控模块控制所述输出端与变压器输出抽头之间以切换输出电压；一主控模块，根据检测的输入电流、输出电压信号，推测到冰箱工作状态；在冰箱启动时，输入电流比较大，控制模块检测到冰箱启动时，必须禁止调压器调压，以免大电流损害继电器触点；正常调压时，采用了继电器电流过零切换技术，减少触点拉弧，很好地保护继电器的触点，保证稳压器的稳压质量。
Description
技术领域
本发明涉及稳压器,具体是一种基于软件控制的稳压器。
背景技术
市场上的稳压器通常都是针对一般的用电器来设计的，如果用电器为冰箱或者其他感性负载时，现有的稳压器是无法正常工作的，一者是冰箱的启动电流过大，很容易造成稳压器继电器损害；二者是冰箱在启动时刻，由于稳压器瞬间供电不足，最终无法启动冰箱。
由于冰箱工作时，其显著的特点是在电机启动时需要比较大的功率和电流，其大小一般为启动后工作的7～10倍，在冰箱启动时，输入电流比较大，控制模块检测到冰箱启动时，必须禁止调压器调压，以免大电流损害继电器触点。而在正常调压时，也需要在电流较低时切换继电器触点，以减少触点拉弧来保护继电器的触点，从而保证稳压器的稳压质量。
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的稳压器。
本发明采用的技术方案是：
一种基于软件控制的稳压器，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；
一电压检测运放电路，该电路用于检测输入端与输出端的电压，且该电路的输出与主控模块连接以反馈所检测的电压；
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值；
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、第二继电器和第三继电器，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；
一主控模块，该主控模块作为稳压器的控制核心，其工作步骤包括：A、判断输出电压是否正常，若正常则不动作，否则进入下一步；B、判断输入电流值是否过大，若过大则进入冰箱启动模式并禁止继电器调压，否则进入下一步；C、根据B中输入电流运算调压数据；D、根据C中运算数据判断是否电流达到零点时刻，若是则进入下一步，否则不动作；E、输出调压信号，继电器执行调压动作。
进一步，所述步骤C中还可根据输入电压运算调压数据以供步骤D检测电流零点时刻。
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，其还包括一次级输出端，所述继电器调压驱动电路还包括由所述主控模块控制其线圈通电与否的第四继电器，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，该第四继电器的上静触点开路，下静触点与所述次级输出端连接。
进一步，所述主控模块通过三极管控制所述第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四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用一个抽头。
进一步，其还包括显示接口电路，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。
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。
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。当稳压器将进行调压时，先检测电流值是否达到冰箱启动电流的大小的最小值，如果电流过大，则认为冰箱在启动当中，稳压器禁止继电器调压，直到保护；如果电流正常，则在电流波形的过零点启动继电器切换，以保护继电器触点。
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是电压检测运放电路的电路图；
图5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1-5所示，为本发明一种基于软件控制的稳压器，是根据用电器冰箱的工作特性，专门为冰箱而设计的稳压器，当然，本方案的稳压器也适用于启动电流大的感性负载电器；
如附图所示，本发明的一种基于软件控制的稳压器，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3，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用一个抽头（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；
一主控模块S5，作为本系统的控制核心，主控模块通过三极管控制所述第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四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；
一电压检测运放电路S1，如图4，该电路用于检测输入端in/L、in/N与输出端out/L-1的电压，经过运算放大器LM324的比例放大，再输出至主控模块S5以反馈所检测的电压；
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，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。
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，主控模块S5根据S1及S2的检测信号，判定电压、电流大小及相位，推测到冰箱工作状态；在冰箱启动时，输入电流比较大，控制模块检测到冰箱启动时，必须禁止调压器调压，以免大电流损害继电器触点。正常调压时，采用了继电器电流过零切换技术，减少触点拉弧，很好地保护继电器的触点，保证稳压器的稳压质量。
如图2所示，其工作步骤包括：A、判断输出电压是否正常，若正常则不动作，否则进入下一步；B、先检测电流值是否达到冰箱启动电流大小的最小值，即判断输入电流值是否过大，若过大则进入冰箱启动模式并禁止继电器调压，否则进入下一步；C、根据B中输入电流运算调压数据；D、根据C中运算数据判断是否电流达到零点时刻，若是则进入下一步，否则不动作；E、输出调压信号，继电器执行调压动作。
作为本发明的进一步优化，所述步骤C中还可根据输入电压运算调压数据以供步骤D检测电流零点时刻，这是因为当输入电流过低时，电流的正弦波曲线靠近时间轴，难以识别出电流过零点，而输入电压大，电压的正弦波曲线很明显易识别，且与电流的相位基本一致，故可以用电压的零点来判断电流零点。
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。
作为本技术方案的进一步改进，本发明稳压器还包括一次级输出端out/L，所述继电器调压驱动电路S3还包括由所述主控模块控制其线圈通电与否的第四继电器RL4，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，该第四继电器RL4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。
如图5所示，本发明稳压器还包括一温度检测电路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。
本发明稳压器还包括显示接口电路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，以显示稳压器的各性能参数。
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 (10)
1.一种基于软件控制的稳压器，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；
一电压检测运放电路，该电路用于检测输入端与输出端的电压，且该电路的输出与主控模块连接以反馈所检测的电压；
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值；
一继电器调压驱动电路，包括第一继电器、第二继电器和第三继电器,所述第一继电器、第二继电器和第三继电器由所述主控模块控制其线圈通电与否，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；
一主控模块，该主控模块作为稳压器的控制核心，其工作步骤包括：A、判断输出电压是否正常，若正常则不动作，否则进入下一步；B、判断输入电流值是否过大，若过大则进入冰箱启动模式并禁止继电器调压，否则进入下一步；C、根据B中输入电流运算调压数据；D、根据C中运算数据判断是否电流达到零点时刻，若是则进入下一步，否则不动作；E、输出调压信号，继电器执行调压动作。
2.根据权利要求1所述的一种基于软件控制的稳压器，其特征在于：所述步骤C中还可根据输入电压运算调压数据以供步骤D检测电流零点时刻。
3.根据权利要求1所述的一种基于软件控制的稳压器，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2或3所述的一种基于软件控制的稳压器，其特征在于：其还包括一次级输出端，所述继电器调压驱动电路还包括由所述主控模块控制其线圈通电与否的第四继电器，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，该第四继电器的上静触点开路，下静触点与所述次级输出端连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于软件控制的稳压器，其特征在于：所述主控模块通过三极管控制所述第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四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。
6.根据权利要求3所述的一种基于软件控制的稳压器，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用一个抽头。
7.根据权利要求1所述的一种基于软件控制的稳压器，其特征在于：其还包括显示接口电路，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。
8.根据权利要求1所述的一种基于软件控制的稳压器，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。
9.根据权利要求1所述的一种基于软件控制的稳压器，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。
10.根据权利要求1所述的一种基于软件控制的稳压器，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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| GR01 | Patent grant | ||
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| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: Dong Fu Lu Ji Chang four industrial zone 528400 in Guangdong city of Zhongshan Province Dongfeng Town, No. 87 Patentee after: Guangdong Ma Xun electrical appliance Co., Ltd. Address before: 528400 Guangdong city of Zhongshan Province Dongfeng Town and Street No. 1 Patentee before: Zhongshan Maxun Electric Co., Ltd. |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Voltage regulator based on software control Effective date of registration: 20180718 Granted publication date: 20151209 Pledgee: China Co truction Bank Corp Zhongshan branch Pledgor: Guangdong Ma Xun electrical appliance Co., Ltd. Registration number: 2018440020042 |
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 528400 No. 87 Dongfu Fourth Road, Dongfeng Town, Zhongshan City, Guangdong Province Patentee after: Zhongshan Maxun Electric Co., Ltd. Address before: 528400 No. 87 Dongfu four road, Ji Chang Industrial Zone, Dongfeng Town, Zhongshan, Guangdong Patentee before: Guangdong Ma Xun electrical appliance Co., Ltd. |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20190926 Granted publication date: 20151209 Pledgee: China Co truction Bank Corp Zhongshan branch Pledgor: Guangdong Ma Xun electrical appliance Co., Ltd. Registration number: 2018440020042 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A voltage regulator based on software control Effective date of registration: 20210421 Granted publication date: 20151209 Pledgee: Science and Technology Branch of Torch Development Zone of Zhongshan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: Staba Electric Co.,Ltd. Registration number: Y2021980002871 |