CN108963982A - 电器电源电压保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电器电源保护电路，包括降压、整流及稳压模块，取样电路，电压控制及指示模块；降压、整流及稳压模块包括第二、第三、第四、第五及第六二极管，第一、第二电容；取样电路包括第一二极管，第一电阻，第三电容，第一及第二滑动变阻器；电压控制及指示模块包括时基电路IC及第四、第五、第六电容，第三、第五、第六及第七电阻，第一及第二发光二极管、第第十及第十一二极管，三极管及继电器。本发明的电压保护电路结构简单，操作方便，生产和维护成本低，可置于产品电源输入端，实现精密的过流、过压和欠压保护。

Description

电器电源电压保护电路

技术领域

本发明涉及电压保护电路，特别是涉及一种电器电源电压过压及欠压的保护电路。

背景技术

在电子电路线路中，电子器件的输出或输入信号要求较高，需要稳定的电子器件的输入信号或者输出信号。而现有技术中，电网的不稳定性，使得输出的电压信号可能会过高，过高的电压信号，容易导致电子器件烧毁或影响使用寿命。同时，由于短路故障等原因，短时间内线路电压的大幅度降低甚至消失的现象，会使电动机疲倒、堵转，从而产生数倍于额定电流的过电流，烧坏电动机；当电压恢复时，电动机的自起动又会使电动机的电压大幅度下降，降低电动机使用寿命。

现有技术中的过压及欠压电路，噪音高、功耗大、发热大、响应速度慢，并且结构相对复杂。传统的设计方法是在产品电源输入端设置保险丝，而这种保护方法过流限值范围较大，往往在故障发生的时候不能第一时间截断电压输出，在故障发生的初期至保险丝起作用的时间较长，容易在此期间使故障扩大化。现有供电电源电路通常只可实现单一的过压保护功能或欠压保护功能，并且采用运算放大器和比较器等元器件来实现保护电路，使得欠压保护电路的成本高、元件多、体积大，控制较为复杂。专利CN102222887公开了一种欠压监视电路，具体采用三路相同的电路对三相电网欠电压进行监视，以实现对欠电压的保护功能，然而，该结构复杂，光耦器件和继电器动作离散性较大，无法使光耦和继电器都同时在设计的电压范围内准确动作。专利CN102097778公开了一种节能型欠压和过压保护装置，采用单片机对电网电压进行连续监测，以实现对欠电压和过电压的保护功能，其结构相对复杂。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种电器电源电压过压及欠压的保护电路，通过简单的电路结构，实现精密的过流、过压和欠压保护。

本发明中的具体技术方案为包括降压、整流及稳压模块，取样电路，电压控制及指示模块；降压、整流及稳压模块包括第二、第三、第四、第五及第六二极管，第一、第二电容；取样电路包括第一二极管，第一电阻，第三电容，第一及第二滑动变阻器；电压控制及指示模块包括时基电路IC及第四、第五、第六电容，第三、第五、第六及第七电阻，第一及第二发光二极管、第第十及第十一二极管，三极管及继电器。

进一步地，第二、第三、第四及第五二极管组成桥式整流模块，电器电源分别通过第一电容及常闭接点与所述桥式整流模块相串联，桥式整流模块的输出端分别连接第六稳压二极管及第二电容。

进一步地，电器电源与第一二级管、第一电阻与第一滑动变阻器及第二滑动变阻器相串联，第一滑动变阻器及第二滑动变阻器串联后与第三电容并联。

进一步地，第一滑动变阻器的滑片通过第七稳压二极管及第二电阻与三极管的基极相连接，三极管的发射极与桥式整流模块的正极输出端连接，三极管的集电极通过第三电阻与桥式整流模块的负极输出端连接；时基电路的第一引脚与桥式整流模块的正极输出端连接，时基电路的第二引脚通过第十二极管与三极管的集电极相连接，同时第二引脚通过第四电阻与桥式整流模块的负极输出端连接；第四及第八引脚与桥式整流模块的负极输出端连接；第五引脚通过第四电容与桥式整流模块的正极输出端连接；第六引脚通过第五电阻与桥式整流模块的负极输出端连接，第七引脚通过第五电容与桥式整流模块的正极输出端连接，第六引脚与第七引脚相连接；第三引脚串联第六电阻及第一发光二极管后与桥式整流模块的负极输出端连接，同时，第三引脚串联第二发光二极管，第七电阻及第六电容的并联模块，及第十一二极管及继电器并联模块后与桥式整流模块的正负极输出端连接。

进一步地，时基电路为NE55，第一二极管V1为1N4004整流二极管，第一至第五二极管为1N4001整流二极管，第六及第七二极管为2CW19稳压二极管，第八、第十及第十一二极管为1N4148型硅开关二极管，第九三极管为9011NPN硅三极管，第一电容为CBB-400V聚苯电容，第二及第三电容为CD11-25V型电解电容，第四电容为CT1型瓷片电容，第一滑动变阻器为WH7型微调电位器，继电器为JZC-22F中小功率电磁继电器。

进一步地，所述第一二极管为正常供电指示灯，第二二极管为保护指示灯。

进一步地，第一电容为1μF，第二电容为220μF，第三电容为22μF，第四电容为0.01μF，第五电容为100μF，第一电阻为100kΩ，第二电阻为51kΩ，第三及第四电阻为100kΩ，第五电阻为2.2MΩ，第六电阻为1.5kΩ，第七电阻为1kΩ，第一及第二滑变电阻器为10kΩ。

进一步地，当电流低于欠压取样时，时基电路的第二引脚的电平低1/3Vcc，时基电路被置位，继电器吸合，常闭接点跳开切断电器电源，实现欠压保护。

进一步地，当时基电路的第二引脚的电平大于1/3Vcc时，时基电路IC复位，常闭接点接通，实现电器的断电复电延迟保护。

本发明与现有技术相比可实现以下有益效果：

本发明通过欠压取样和过压取样的电压，即可实现断电开关的控制工作。当电器的电源输入端的电压低于欠压取样电压值时，控制开关断开，不对电器进行供电，实现欠压保护功能，同时亮灯指示；当电器的电源输入端的电压高于过压取样电压值时，控制开关断开，不对电器进行供电，实现过压保护功能，同时亮灯指示。本发明电路仅利用简单电子元器件即可实现欠压检测，过压检测，延时保护之间的相互配合，低成本解决传统电源电路只有过压保护功能而无法实现欠压保护功能的问题，实现电源电路同时具有欠压保护和过压保护功能，并且提高了供电系统的安全性能。

本发明的电压保护电路结构简单，操作方便，生产和维护成本低，可置于产品电源输入端，实现精密的过流、过压和欠压保护，具有较高的保护精度和较短的保护启动时间，采用电压电流取样的方式控制开关管从而实现相应的保护功能，安全可靠，不受温度影响，故障解除后可自动恢复正常工作状态。

附图说明

图1为本发明电源电压保护电路图

具体实施方式

结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

在本实施例中，如图1所示，二极管V2～V5，电容C1、C2及二极管V6组成电容器降压、桥式整流及稳压模块，家用电器电源分别通过第一电容C₁及常闭接点S与桥式整流模块相串联，桥式整流模块的输出端分别连接第六稳压二极管V6及第二电容C₂。第一二极管V1，第一电阻R1，第三电容，第一滑动变阻器RP1及第二滑动变阻器RP2组成取样电路；家用电器电源与第一二级管V1、第一电阻R1与第一滑动变阻器RP1及第二滑动变阻器RP2相串联，第一滑动变阻器RP1及第二滑动变阻器RP2串联后与第三电容C3并联。第一滑动变阻器RP1的滑片P1通过第七稳压二极管V7及第二电阻R2与三极管V9的基极相连接，三极管V9的发射极与桥式整流模块的正极输出端连接，三极管V9的集电极通过第三电阻R3与桥式整流模块的负极输出端连接。时基电路IC的第一引脚与桥式整流模块的正极输出端连接，时基电路IC的第二引脚通过第十二极管V10与三极管V9的集电极相连接，同时第二引脚通过第4电阻与桥式整流模块的负极输出端连接；第四及第八引脚与桥式整流模块的负极输出端连接；第五引脚通过第四电容C4与桥式整流模块的正极输出端连接；第六引脚通过第五电阻R5与桥式整流模块的负极输出端连接，第七引脚通过第五电容C5与桥式整流模块的正极输出端连接，第六引脚与第七引脚相连接；第三引脚串联第六电阻及第一发光二极管LED1后与桥式整流模块的负极输出端连接，同时，第三引脚串联第二发光二极管LED2，第七电阻R7及第六电容C6的并联模块，及第11二极管及继电器K并联模块后与桥式整流模块的正负极输出端连接。

当电器的电压在正常范围时，第一滑动变阻器RP1取样电压较低，使得第七稳压二极管V7截止，同时，三极管V9和二极管V10均为截止态；此时，第二滑动变阻器RP2高于时基电路IC的第二引脚的电压，第八二极管V8也截止。时基电路IC的第二引脚处于高电位，其阈值端第六引脚因第五电阻R5也处于高电位，IC处于复位状态，时基电路IC的第三引脚的输出端为低电位，第一发光二极管发光，继电器K不工作，它的常闭接点S接通电冰箱电源，电冰箱正常工作。

当电网电压超过240V时，第一滑动变阻器RP1取样电压增高，稳压二极管V7击穿，三极管V8导通，其集电极输出低电平，二极管V10导通，使时基电路IC的触发端第二引脚处于低电平，时基电路IC被置位，第三引脚就输出高电平，第一发光二极管LED1熄灭，第二发光二极管LED2发光，继电器K吸合，常闭触点S打开，电器的电源被切断，起到保护作用。本发明中继电器维持电流小于吸合电流，电路设置第七电阻R7，及第8电容可减小保护器自身功耗。当时基电路IC的第三引脚由低电位突变为高电位时，由于第八电容器C8两端电压不能突变，因此有较强的充电电流流入继电器K，使继电器K迅速动作吸合。当继电器K吸合后，它的维持电流经过第七电阻R7而来，使继电器K仍能保持可靠吸合。通过这种结构，可有效地减小保护器自身功耗，也有利于基准电压的稳定。本领域中设置有第七电阻R7及第六电容C6，避免时基电路IC的第3引脚由低电位变为高电位时，基准电压明显下跌，使得取样基准电压不稳定。

当交流电网电压低于180V时，RP2取样电压下降，二极管V8导通，使得时基电路IC的第2引脚的电平低1/3Vcc，时基电路IC也会被置位，时基电路第3引脚输出高电平，继电器K吸合，常闭接点跳开切断电器电源，实现欠压保护。

当电网停电第二次复电时，由于第三电容C3电位上升速率比第二电容C2的上升速率慢，第二滑动变阻器RP2取样电压较低，时基电路IC也被置位。虽然第三电容C3电压经较短的一段时间后能恢复正常，但由于第二滑动变阻器RP2取样电压增高，二极管V8截止，由于第五电容器C5的作用，时基电路IC不能马上复位；当第五电容C5上端电位经第五电阻充电至2/3Vcc时，并且，电器的电压在正常范围内，当时基电路的第二引脚的电平大于1/3Vcc时，时基电路IC复位，使得第二发光二极管熄灭，第一发光二极管发光，继电器K释放，常闭接点接通，实现电器的断电复电延迟保护。延迟时间t约为1.1R5C5。

本实施例中，时基电路IC可选用NE555、SL555及5G155，第一二极管V1为1N4004整流二极管，第一至第五二极管V2～V5选用1N4001整流二极管，第六及第七二极管V6、V7选用2CW19稳压二极管，二极管V8，V10及V11为1N4148型硅开关二极管，第九三极管V9可选用9011或9013型NPN硅三极管。第一电容C1选用CBB-400V聚苯电容，第二及第三电容C2、C3为CD11-25V型电解电容，第四电容C4为CT1型瓷片电容。第一滑动变阻器RP1为WH7型微调电位器，其余电阻为RTX-1/8W型碳膜电阻。K为JZC-22F中小功率电磁继电器。第一二极管LED1为正常供电指示灯，第二二极管LED2为保护指示灯。

在本实例中，第一电容C1为1μF，第二电容C2为220μF，第三电容C3为22μF，第四电容C4为0.01μF，第五电容C1为100μF，第一电阻R1为100kΩ，第二电阻R2为51kΩ，第三及第四电阻R3、R4为100kΩ，第五电阻R5为2.2MΩ，第六电阻R6为1.5kΩ，第七电阻R7为1kΩ。第一及第二滑变电阻器RP1、RP2为10kΩ。

Claims (9)

1.一种电器电源保护电路，包括降压、整流及稳压模块，取样电路，电压控制及指示模块；其特征在于：降压、整流及稳压模块包括第二、第三、第四、第五及第六二极管，第一、第二电容；取样电路包括第一二极管，第一电阻，第三电容，第一及第二滑动变阻器；电压控制及指示模块包括时基电路IC及第四、第五、第六电容，第三、第五、第六及第七电阻，第一及第二发光二极管、第第十及第十一二极管，三极管及继电器。

2.一种根据权利要求1所述的一种电器电源保护电路，其特征在于：第二、第三、第四及第五二极管组成桥式整流模块，电器电源分别通过第一电容及常闭接点与所述桥式整流模块相串联，桥式整流模块的输出端分别连接第六稳压二极管及第二电容。

3.一种根据权利要求2所述的一种电器电源保护电路，其特征在于：电器电源与第一二级管、第一电阻与第一滑动变阻器及第二滑动变阻器相串联，第一滑动变阻器及第二滑动变阻器串联后与第三电容并联。

4.一种根据权利要求3所述的一种电器电源保护电路，其特征在于：第一滑动变阻器的滑片通过第七稳压二极管及第二电阻与三极管的基极相连接，三极管的发射极与桥式整流模块的正极输出端连接，三极管的集电极通过第三电阻与桥式整流模块的负极输出端连接；时基电路的第一引脚与桥式整流模块的正极输出端连接，时基电路的第二引脚通过第十二极管与三极管的集电极相连接，同时第二引脚通过第四电阻与桥式整流模块的负极输出端连接；第四及第八引脚与桥式整流模块的负极输出端连接；第五引脚通过第四电容与桥式整流模块的正极输出端连接；第六引脚通过第五电阻与桥式整流模块的负极输出端连接，第七引脚通过第五电容与桥式整流模块的正极输出端连接，第六引脚与第七引脚相连接；第三引脚串联第六电阻及第一发光二极管后与桥式整流模块的负极输出端连接，同时，第三引脚串联第二发光二极管，第七电阻及第六电容的并联模块，及第十一二极管及继电器并联模块后与桥式整流模块的正负极输出端连接。

5.一种根据权利要求4所述的一种电器电源保护电路，其特征在于：时基电路为NE55，第一二极管V1为1N4004整流二极管，第一至第五二极管为1N4001整流二极管，第六及第七二极管为2CW19稳压二极管，第八、第十及第十一二极管为1N4148型硅开关二极管，第九三极管为9011NPN硅三极管，第一电容为CBB-400V聚苯电容，第二及第三电容为CD11-25V型电解电容，第四电容为CT1型瓷片电容，第一滑动变阻器为WH7型微调电位器，继电器为JZC-22F中小功率电磁继电器。

6.一种根据权利要求5所述的一种电器电源保护电路，其特征在于：所述第一二极管为正常供电指示灯，第二二极管为保护指示灯。

7.一种根据权利要求6所述的一种电器电源保护电路，其特征在于：第一电容为1μF，第二电容为220μF，第三电容为22μF，第四电容为0.01μF，第五电容为100μF，第一电阻为100kΩ，第二电阻为51kΩ，第三及第四电阻为100kΩ，第五电阻为2.2MΩ，第六电阻为1.5kΩ，第七电阻为1kΩ，第一及第二滑变电阻器为10kΩ。

8.一种根据权利要求7所述的一种电器电源保护电路，其特征在于：当电流低于欠压取样时，时基电路的第二引脚的电平低1/3Vcc，时基电路被置位，继电器吸合，常闭接点跳开切断电器电源，实现欠压保护。

9.一种根据权利要求8所述的一种电器电源保护电路，其特征在于：当时基电路的第二引脚的电平大于1/3Vcc时，时基电路IC复位，常闭接点接通，实现电器的断电复电延迟保护。