CN104980013A - 定时开关交流电源电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种定时开关交流电源电路，属于电子技术领域。其特征是BR1输入端分别与TA输出端x和J1的J1-2D引出端p相连，BR1输出端电压经C1、R3、VZ1、R4后，施加于U1输入端，U1输出端的集电极与U2同相输入端相连，并经R5与控制电源Vcc相连，U1输出端的发射极与Vcc的地相连，U2反相输入端经R7与Vcc的地相连，并经R6与触点J1-1D相连，触点J1-1与Vcc相连，VD2和VD3的阳极相连，并经R1与V1基极相连，Vcc经R8与VD2和VD3的阳极相连，VD2阴极与U2输出端相连，VD3阴极与定时开关电路控制单元输出控制信号的输出端Vcon相连。本发明的效果和益处是该定时开关交流电源电路，简单可靠、成本低，设计和制作方便。

Description

定时开关交流电源电路

技术领域

本发明属于电子技术领域，涉及一种开关电路，特别是指应用于采用稳压集成块定时形式的定时开关交流电源电路。

背景技术

定时开关电路在诸多领域有着重要应用，根据安全和应用对象的需要，往往(如，对有关材料进行绝缘工作时)要求定时开关电路具有“归零启动”功能，即要求定时开关电路启动后输出电压稳定为零或很低，然后根据工作要求实施定时模式。

目前，基于应用场合、成本、可靠性等方面考虑，很多定时开关电路仍然采用变压形式调压的形式。这种调压形式的定时开关电路为了实现归零启动功能，公知的方法有：

    一是采取软启动方法。这种方法虽能保证刚启动时定时开关电路输出电压为零，但由于存在人为疏忽因素，启动前决定变压形式输出电压的碳刷未必在零电压或很低电压的位置，所以定时开关电路启动后输出电压可能很快升至较高电压(其大小由启动前变压形式的碳刷位置决定)，不能可靠实现定时开关电路的归零启动功能。

二是采取在变压形式的相应部位(对应变压形式输出电压为零或很低时碳刷的位置)上安装具有常开触点的机械式行程开关或按钮开关方法。此方法原理如附图1所示，它是将开关ST的常开触点串联于定时开关电路的启动电路，当变压形式的碳刷调至输出电压为零或很低的位置时，使开关ST的常开触点闭合，只有这时按下电源启动键SB₂，在来自于定时开关电路测控单元输出的控制信号V_con的控制下，继电器J₁的两个常开触点J_1-1H和J_1-2H(见图2)闭合，接通定时开关电路的供电主电路，定时开关电路才能启动工作。这种方法虽然能实现定时开关电路的归零启动功能，但是由于需要设计者自己在变压形式上安装机械式的行程开关或按钮开关，所以实际中存在诸多不便，如因变压形式的大小、外形结构以及定时开关电路控制器内部布局的不同，往往受固定方法、空间位置等因素制约等。

发明内容

本发明的目的是为采用变压形式的定时开关电路，提供一种新型的启动电路，它应无需在变压形式上安装行程开关或按钮开关，而只采用简单的电路，便可保证只有在变压形式的输出电压为零或很低，电源启动后定时开关电路输出电压稳定为零或很低的情况下，才能启动定时开关电路，可解决定时开关电路的归零启动功能。

本发明采用的技术方案是：定时开关交流电源电路包括定时开关电路和交流检测电路，定时开关电路由稳压集成块BR₁、电容C₁、稳压二极管VZ₁、光电耦合器U₁、运算放大器U₂、电阻R₃、R₄、R₅、R₆、R₇、工作电源V_cc等构成，交流检测电路由二极管VD₁、VD₂、VD₃、三极管V₁、停止按键SB₁、启动按键SB₂、继电器J₁的工作线圈、J₁的一组触点的常开触点J_1-1H及常闭触点J_1-1D、电阻R₁、R₂、R₈、工作电源V_cc等构成。其特征是：BR₁输入端的一端与变压形式TA的输出端x相连，BR₁输入端的另一端与继电器J₁的常闭触点J_1-2D的引出端p相连，BR₁输出端的正极与C₁的正极、R₃的一端相连，BR₁输出端的负极与C₁的负极、VZ₁的阳极及R₄的一端相连，R₃的另一端相连与VZ₁的阴极、U₁输入端的阳极相连，U₁输入端的阴极与R₄的另一端相连，U₁输出端的集电极与U₂的同相输入端相连，U₁输出端的集电极经R₅与工作电源V_cc相连，U₁输出端的发射极与V_cc的地相连，U₂的反相输入端经R₇与V_cc的地相连，U₂的反相输入端经R₆与触点J_1-1D相连，动触点J_1-1与V_cc相连，VD₂和VD₃的阳极经R₁与V₁基极相连，V_cc经R₈与VD₂和VD₃的阳极相连，VD₂的阴极与U₂的输出端相连，VD₃的阴极与定时开关电路测控单元输出控制信号V_con的输出端相连。

上述技术方案的指导思想是：在电源启动前，J₁的常闭触点J_1-2D为闭合状态，利用变压形式TA输出电压经BR₁、C₁、R₃等整流滤波后的直流电压，来控制U₁输入端的电流，进而改变U₁输出端集电极的电压，利用U₂、R₅、R₆、R₇等构成的比较器，来检测U₂输出端集电极的电压，并给出相应信号。当TA的输出电压为零电压或很低时，U₁输入端的电流很小，U₁输出端的等效电阻很大，使U₂同相输入端的电压(亦即U₁输出端集电极的电压)大于U₂反相输入端的电压(由工作电源V_cc经J₁的常闭触点J_1-1D，通过R₆、R₇设定)，U₂输出高电平信号，U₂输出的高电平信号和V_con，经VD₂、VD₃、R₈构成的与门后，为高电平信号，这时，按一下电源启动键SB₂，由V₁驱动J₁工作，使J_1-1H、J_1-2H闭合，定时开关电路的主电路被接通，定时开关电路的输出电压为零或很低电压，实现定时开关电路的归零启动；反之，当TA的输出电压不是很低时，U₂输出低电平信号，这时，即便按下SB₂，由于V₁的基极为低电平，使V₁截止，位于定时开关电路主电路的J_1-2H仍处于断开状态，定时开关电路不被启动。定时开关电路启动后，J₁的J_1-1D和J_1-2D变为断开状态，U₂的反相输入端电压被置为零，而U₂的同相输入端电压远大于零(因J_1-2D切断了BR₁的输入端电压，使U₁输出端的等效电阻很大)，所以U₂的输出端，在定时开关电路工作中仍保持电源启动时的高电平信号不变。

本发明的效果和益处在于：由定时开关电路和交流检测电路组成，它无需在变压形式上安装行程开关或按钮开关，也无需更换原启动电路中的继电器，便可保证采用变压形式的定时开关电路，只有在变压形式的输出电压为零或很低，电源启动后定时开关电路输出电压稳定为零或很低的情况下，才能启动定时开关电路，可靠实现定时开关电路的归零启动功能。无需在变压形式上安装行程开关或按钮开关，设计和制作方便。其电路简单、成本低、可靠性高。

附图说明

图1是变压形式的定时开关电路目前普遍采用具有归零启动功能的启动电路图。

图中：ST是固定于变压形式的相应部位(对应变压形式输出电压为零或很低的位置)上的行程开关；SB₁是定时开关电路的停止按键(触点常闭)；SB₂是定时开关电路的启动按键(触点常开)；J_1-1H是继电器J₁的一组触点的常开触点；J_1-1D是继电器J₁的一组触点的常闭触点；V_con是取自于定时开关电路测控单元输出的控制信号，正常情况下V_con为高电平，当定时开关电路出现过流或过压等故障时V_con为低电平；HR是电源的停止指示灯；HG是电源的启动指示灯；V_cc是工作电源。

图2是采用变压形式的定时开关电路的主电路简图。

图中：TA是变压形式，TA的输入端和输出端分别是A、X和a、x；J_1-2H和J_1-2D分别是图1中继电器J₁的另一组触点的常开触点和常闭触点；p是与J_1-2D相连的引出端；V_con是定时开关电路测控单元输出的控制信号；HV_out是定时开关电路输出的高压。

图3是本发明给出的定时开关交流电源电路图。

图中：x是接图2中变压形式TA的输出端x；p是接图2中J_1-2D的引出端p；U₁是光电耦合器；U₂是运算放大器，这里作为比较器使用；J_1-1H、J_1-1D和J_1-1分别是继电器J₁的一组触点的常开触点、常闭触点和动触点；HR是电源的停止指示灯；HG是电源的启动指示灯；V_cc是工作电源。

图中：x是接图2中变压形式TA的输出端x；p是接图2中J_1-2D的引出端p；U₁是光电耦合器；U₂是运算放大器，这里作为比较器使用；J_1-1H、J_1-1D和J_1-1分别是继电器J₁的一组触点的常开触点、常闭触点和动触点；HR是电源的停止指示灯；HG是电源的启动指示灯；V_cc是工作电源。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施例。

在图3给出的定时开关交流电源电路中，包括由稳压集成块BR₁、电容C₁、稳压二极管VZ₁、光电耦合器U₁、运算放大器U₂、电阻R₃、R₄、R₅、R₆、R₇、工作电源V_cc等构成的定时开关电路，由二极管VD₁、VD₂、VD₃、三极管V₁、停止按键SB₁、启动按键SB₂、继电器J₁的工作线圈、J₁的一组触点的常开触点J_1-1H及常闭触点J_1-1D、电阻R₁、R₂、R₈、工作电源V_cc等构成的交流检测电路。BR₁的输入端分别与定时开关电路主电路中的变压形式TA的输出端x和J₁的常闭触点J_1-2D的引出端p相连，BR₁的输出端电压经C₁、R₃、VZ₁、R₄后，施加于U₁的输入端，J₁的另一组触点的常开触点J_1-2H串接在定时开关电路主电路的变压形式TA输出端与功率变换单元的输入端之间(见图2)，其余各元件之间的连接关系如图3所示。

图3是利用TA输出电压经BR₁、C₁、R₃等整流滤波后的直流电压，来控制U₁输入端的电流，进而改变U₁输出端的等效电阻和U₁输出端集电极的电压，利用U₂、R₅、R₆、R₇等构成的比较器，来检测U₂输出端集电极的电压，并给出相应信号，此信号与V_con一起控制V₁的导通或截止，并通过J₁的相关触点控制定时开关电路启动与否。

在定时开关电路启动前，V₁截止，J₁的J_1-1D和J_1-2D保持闭合状态，电源的停止指示灯HR亮，启动指示灯HG不亮，V_cc经J_1-1D并通过R₆、R₇分压，为用作比较器的U₂反相输入端设定某一大于0V的基准电压。这时，当TA的输出电压为零或很低时，U₁输入端的电流很小，U₁输出端的等效电阻很大，使U₂同相输入端的电压(亦即U₁输出端集电极的电压)大于U₂反相输入端的基准电压，U₂输出高电平信号，U₂输出的高电平信号和V_con(正常情况下V_con为高电平，电源出现过压或过流时V_con为低电平)，经VD₂、VD₃、R₈构成的与门后，为高电平信号，此时，按一下电源启动键SB₂，由V₁驱动J₁工作，使J_1-1H、J_1-2H闭合，定时开关电路的主电路被接通，定时开关电路的输出电压为零或很低电压，实现了定时开关电路的归零启动，电源的启动指示灯HG亮，停止指示灯HR熄灭；反之，当TA的输出电压不是很低电压时，U₂输出低电平信号，U₂输出的低电平信号和V_con，经VD₂、VD₃、R₈构成的与门后，为低电平信号，这时，即便按下SB₂，由于V₁的基极为低电平，使V₁截止，位于定时开关电路主电路的J_1-2H仍处于断开状态，定时开关电路不被启动。

在定时开关电路启动后，J₁的J_1-1D和J_1-2D变为断开状态，U₂的反相输入端电压被置为零，而U₂的同相输入端电压远大于零(因J_1-2D切断了BR₁的输入端电压，使U₁输出端的等效电阻很大)，所以U₂的输出端，在定时开关电路工作中仍保持电源启动时的高电平信号不变，只要电源不出现过流或过压等故障，定时开关电路的主电路始终被接通，通过调节TA的输出电压可改变定时开关电路的输出电压。

当定时开关电路出现过流或过压等故障时，取自定时开关电路测控单元输出的控制信号V_con变为低电平，使V₁的基极为低电平，V₁截止，J₁的线圈失去工作电流，J_1-2H、J_1-2H恢复断开状态，定时开关电路的主电路供电被切断，定时开关电路停止工作。

在图3中，VZ₁、R₃、R₄起着稳压和限流的作用，保证了U₁的输入端电流在允许工作范围内；VD₂、VD₃构成与门，保证只有在V_con和U₂输出同为高电平时，才启动定时开关电路，当电源出现过压或过流等故障时，能及时关断定时开关电路；运算放大器U₂在这里是作为比较器使用，可省去一般比较器需要的上拉电阻。

结合上述，比较图1所示的变压形式的定时开关电路目前普遍采用的启动电路和图3所示的本发明给出的定时开关交流电源电路，可知，本发明给出的定时开关电路启动电路，无需在变压形式上安装行程开关或按钮开关，也无需更换原启动电路中的继电器，便可保证采用变压形式的定时开关电路，只有在变压形式的输出电压为零或很低，电源启动后定时开关电路输出电压稳定为零或很低的情况下，才能启动定时开关电路，可靠实现定时开关电路的归零启动功能。同时，本发明给出的定时开关电路启动电路，简单可靠、成本低，设计和制作方便。

Claims (5)

1.一种定时开关交流电源电路，包括定时开关电路和交流检测电路，定时开关电路由稳压集成块BR₁、电容C₁、稳压二极管VZ₁、光电耦合器U₁、运算放大器U₂、电阻R ₃、R ₄、R ₅、R ₆、R ₇构成。

2.根据权利要求1所述一种定时开关交流电源电路，其特征在于：交流检测电路由二极管VD₁、VD₂、VD₃、三极管V₁、停止按键SB₁、启动按键SB₂、继电器J₁的工作线圈、J₁的一组触点的常开触点J_1-1H及常闭触点J_1-1D、电阻R ₁、R ₂、R ₈构成。

3.根据权利要求1所述一种定时开关交流电源电路，其特征在于：BR₁输入端的一端与自耦调压器TA的输出端x相连，BR₁输入端的另一端与继电器J₁的常闭触点J_1-2D的引出端p相连。

4.根据权利要求1所述一种定时开关交流电源电路，其特征在于：BR₁输出端的正极与C ₁的正极、R ₃的一端相连，BR₁输出端的负极与C ₁的负极、VZ₁的阳极及R ₄的一端相连，R ₃的另一端与VZ₁的阴极、U₁输入端的阳极相连，U₁输入端的阴极与R ₄的另一端相连，U₁输出端的集电极与U₂的同相输入端相连，U₁输出端的集电极经R ₅与工作电源V _cc相连，U₁输出端的发射极与工作电源V _cc的地相连。

5.根据权利要求1所述一种定时开关交流电源电路，其特征在于：U₂的反相输入端经R ₇与工作电源V _cc的地相连，U₂的反相输入端经R ₆与触点J_1-1D相连，动触点J_1-1与工作电源V _cc相连，VD₂和VD₃的阳极经R ₁与V₁基极相连，工作电源V _cc经R ₈与VD₂和VD₃的阳极相连，VD₂的阴极与U₂的输出端相连，VD₃的阴极与定时开关电路控制单元的控制信号V _con输出端相连。