CN109193272A - 一种定时自断电插座 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定时自断电插座，包括变压器、整流电路、高压稳压器电路、定时控制器电路、DC‑DC电压变换电路、光耦继电器控制电路和插座；高压稳压器电路的输出端连接DC‑DC电压变换电路，DC‑DC电压变换电路用于产生低电压为定时器控制电路和光耦继电器控制电路供电；定时控制器电路的输出电压连接光耦继电器控制电路的控制端，光耦继电器控制电路的输出端连接插座；高压稳压器输出+48V电压。本发明专门为48V电动车充电器设置专用插座，具备定时自断电功能；当设定的时间到后，该插座即通过关断光耦继电器进而断开插座供电，有效避免了忘记拔掉充电器引起的危险。

Description

一种定时自断电插座

技术领域

本发明涉及一种定时自断电插座，属于电动车充电领域。

背景技术

随着节能观念的日渐深入人心，选择近距离的交通工具时电动车已经成为人们普遍的首选，其速度适中充电方便且节能环保。但是电动车使用过程中，需要定期给电池充电。在居民小区中的停车场大都设有专门的电动车充电设备，居民经常将电动车停在充电设备旁彻夜充电，甚至白天或者遇上假期不使用电动车很容易忘记拔掉充电器的插头。这样的情况既不节能也不安全，因为如果插座一直在充电状态，充电电路会以浮充电流对电池继续充电，时间长了就会造成电能的浪费且如果电池或者充电电路老化带来极大的不安全电路。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，针对人们经常忘记将充电器断电的问题，提供一种定时自断电插座，该插座为电动车插座，具备电动车充电时间达到设定时间则自动断电的功能，有效解决了忘断电源引起的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种定时自断电插座，其特征是，包括变压器、整流电路、高压稳压器电路、定时控制器电路、DC-DC电压变换电路、光耦继电器控制电路和插座；

220V交流输入到变压器，所述变压器的次级输出连接整流电路，整流电路输出连接高压稳压器电路的输入端，所述高压稳压器电路的输出端连接DC-DC电压变换电路，所述DC-DC电压变换电路的输出电压连接定时控制器电路的电源输入端和光耦继电器控制电路的电源输入端，用于产生电压为定时器控制电路和光耦继电器控制电路供电；所述定时控制器电路的输出电压连接光耦继电器控制电路的控制端，所述光耦继电器控制电路的输出端连接插座；

所述高压稳压器电路包括高压稳压器其型号为TL783，所述高压稳压器输出+48V电压。

进一步地，所述高压稳压器电路包括电容C9、电容C1和电阻R1以及电阻R2；所述电容C9和电容C1并联连接在TL783的输入引脚；电阻R1的一端连接TL783的ADJ引脚、另一端连接GND；电阻R2的一端连接TL783的输出引脚、另一端连接TL783的ADJ引脚；TL783的输出引脚输出+48V电压。

进一步地，所述DC-DC电压变换电路包括降压型开关电源电路LM2575、电容C5、电容C6、电感L1、肖特基二极管D3以及滤波电容C7、滤波电容C8；所述电容C5连接降压型开关电源电路LM2575的第一引脚电源输入端，+48V电压连接LM2575的第一引脚；所述电容C6连接开关电源电路LM2575的第二引脚，所述电感L1的第一端连接LM2575的第二引脚、另一端连接LM2575的第四引脚，所述肖特基二极管D3的阴极连接LM2575的第四引脚、阳极接GND，所述滤波电容C7和滤波电容C8连接在LM2575的第二引脚用于滤出输出电压的杂波；所述降压型开关电源电路LM2575输出+15V电源电压。

进一步地，所述定时控制器电路包括定时器电路型号S-8081B、电阻R4、可变电阻R5、电容C2；所述电阻R4和可变电阻R5串联连接，所述R4的一端连接定时器电路S-8081B的第七引脚，所述可变电阻R5的一端连接在定时器电路S-8081B的第六引脚之间，所述电容的一端连接定时器电路S-8081B的第七引脚、另一端连接定时器电路S-8081B的第八引脚，定时器电路S-8081B的第八引脚连接DC-DC电压变换电路的输出电压；定时器电路S-8081B的第2引脚连接按键输入启动信号、定时器电路S-8081B的第4引脚连接按键输入复位信号，定时器电路S-8081B的第3引脚连接光耦控制器电路的输入端。

更进一步地，定时器电路S-8081B的第2引脚连接按键输入启动信号的电路包括按键开关S1和电容C3以及第一施密特反相器；所述电容C3并联连接在按键开关S1的两端，所述按键开关S1的第一端连接定时器电路的供电电压输入端、另一端连接第一施密特反相器的输入端，第一施密特反相器的输出端连接定时器电路S-8081B的第2引脚；

定时器电路S-8081B的第4引脚连接按键输入复位信号的电路包括按键开关S2和电容C4以及第二施密特反相器；所述电容C4并联连接在按键开关S2的两端，所述按键开关S2的第一端连接定时器电路的供电电压输入端、另一端连接第二施密特反相器的输入端，第二施密特反相器的输出端连接定时器电路S-8081B的第4引脚。

进一步地，所述光耦继电器控制电路包括电阻R8、开关管Q1、电阻R9和光耦继电器TLP171A；电阻R8的第一端连接定时器电路S-8081B的第3引脚、另一端连接开关管Q1的基极；开关管Q1的发射极连接GND，集电极连接电阻R9的一端、电阻R9的另一端连接光耦控制电路的电源输入端；光耦继电器TLP171A的第一引脚连接开关管Q1的集电极、第二引脚连接GND、第三引脚连接+48V电源电压以及第四引脚连接插座。

本发明所达到的有益效果：

1、本发明专门为48V电动车充电器设置专用插座，具备定时自断电功能；当设定的时间到后，该插座即通过关断光耦继电器进而断开插座供电，有效避免了忘记拔掉充电器引起的危险；

2、本发明采用体积小、使用方便、成本低、性能稳定的三端固定正电压输出的集成稳压器TL783，稳定输出48V提高了充电插座的安全性和稳定性且降低其功耗；

3、本发明采用LM2575-15是一种实用的降压型开关电源电路，其输入电源变化范围宽，这是模拟式电源无法相比的；工作时自身功耗小；在宽范围输入电压工作时，只需加适当散热片，即可正常工作；电路工作模式简单；

4、本发明采用了光耦继电器控制插座输出电路的开断，相对于电磁继电器，光耦继电器由于没有触点引起的磨损，使用寿命是无限的，同时也具有无震动、无切换声音等特性。

附图说明

图1是本发明具体实施例1电路原理图；

图2是本发明具体实施例2电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

图1是本发明具体实施例1电路原理图；

一种定时自断电插座，其特征是，包括220V交流变压器(T1)、整流电路(D1)、高压稳压器(U1)、定时控制器电路(U2)、光耦继电器(U4)和DC-DC降压电路(U5)以及插座(P1)，所述220V交流输入到变压器(T1)，所述变压器(T1)的次级输出连接整流电路(D1)，整流电路(D1)输出连接高压稳压器(U1)的输入端，所述高压稳压器(U1)的输出端连接定时控制器电路(U2)，所述定时控制器电路(U2)的输出电压连接光耦继电器(U4)的控制端，所述光耦继电器(U4)的输出电压连接插座(P1)；

输入电源电路部分：

如图1所示，该图中的变压器T1可将交流电源的电压变换成整流电路D1所需的交流电压。T1选用220V/60V、额定功率为800VA的小型双绕组优质电源变压器；本实施例中变压器T1采用交流220V转60V的变压器。D1中的四个二极管选用普通IN4001型硅整流二极管；整流电路D1是利用二极管的单向导电性，将交流电压变换成脉动直流电压的。滤波电容C9用于滤去脉动直流电压中的交流成分，使之接近理想的直流电压。

高压稳压器(U1)的型号为TL783,电容C1、C10、电阻R1、R2和TL783组成稳压电路，用于将滤波后的直流电压稳定到负载所需要的电压值。在交流电源电压波动及负载变化时，该稳压电路能自动维持负载电压的稳定。

TL783是三端固定正电压输出的集成稳压器。集成稳压器与分立元件稳压器是相似的，也包括基准电压、比较取样、误差放大及调整电路等部分。它的特点是：体积小、使用方便、成本低，性能稳定。TL783是单排TO-220AB 3脚封装。稳定电压1.25-125V，输出电流0.7A，工作温度0-125℃。电容C1用于在输入线路较长时旁路高频干扰脉冲。本稳压电源目的是输出48V电源电压，因此根据说明书中的公式计算，VO＝1.25×(1+R1/R2)；VO为48V，由TL783说明书可知其最大输出电压为125V，因此R1/R2最大为37.4；且TL783的最小稳定工作电流时15mA,如果达不到最小稳定电流可能会出现稳压电源输出不正常现象。因此要保证VO/(R1+R2)≥15mA就可以保证TL783稳定工作。因此R1最大取0.083kΩ，R2最大取3.1kΩ。C10用于改善输出的瞬时特性并具有消振作用。但当输出电压较高，且C10容量较大时，必须在TL783的输出端和输入端两端跨接一个保护二极管，二极管的阳极接TL783的输出端，二极管的阴极接TL783的输入端；因为一旦输入短路时，C10上的电压将通过稳压器内部电路放电，有击穿集成块的可能。接上二极管以后，C10可通过二极管放电。

TL783以及外围元件组成的稳压电路将60V降压后稳定在48V输出。

220V交流电通过降压、整流、滤波和稳压后形成稳定的+48V左右直流电给定时电路和晶闸管控制电路供电。

+48V电源输出后通过DC-DC降压电路将电压将为+15V为定时器控制电路和光耦继电器控制电路供电。

DC-DC降压电路采用LM2575-15。LM2575-15是一种实用的降压型开关电源电路，该开关电源是一种五端器件，采用TO－220封装；其特点是：(1)输入电源变化范围宽，这是模拟式电源无法相比的，模拟式电源输入电压变化很大时，必须换电压挡输入；(2)工作时自身功耗小；在宽范围输入电压工作时，只需加适当散热片，即可正常工作；(3)电路工作模式简单。在本实施例中DC-DC降压电路采用LM2575-15产生+15V电源电压为定时器控制器电路和光耦继电器控制电路供电，因此其所需电流较小。

图1中采用典型的LM2575-15电路，电容C5采用100μF/50V,电感器L采用100μH，肖特基二极管D3采用IN5819，输出端滤波电容C7采用1000μF/16V，电容C8采用10μF/16V。

定时控制器电路的信号为S-808lB(U2)，S-808lB是采用CMOS制作工艺，具有DIP-8与SOP-8两种封装形式的新型定时专用集成电路可长时间定时。芯片内部集成了振荡电路、20级分频器、输出选择、控制逻辑、稳压电路、输出电平转移等电路，具有器件外围元件较少；工作电压范围宽，为4.5～16.5V；功耗低，静态电流小于200μA；定时精度高等特点。利用S-8081B构成的长时间定时控制器典型电路如图所示。它适用于各种需要定时控制的用电设备。

定时部分电路结构及主要元器件选型：

由图1可知，该长时间定时控制器由定时电路和光耦继电器控制电路组成。

定时电路由定时专用集成电路S-8081B(U1)及定时启动按钮S1、复位按钮S2和定时振荡元件RT(R4+R5)、C2等外围元件组成。

光耦继电器控制电路由光耦继电器和开关管Q1组成。实际应用时开关管Q1选择S9013型硅NPN晶体管，要求β≥100；光耦继电器选择东芝半导体的TLP171A。

光耦继电器(Optronics Relay)属于固态继电器，一般电磁继电器靠电流通过线圈使铁芯变成有磁性的磁铁吸合衔铁，从而使相关的触点动作控制负载的通断，而光耦继电器没有触点，其工作原理与光耦有点类似；

光二极管用来向光电元件放射光线，光电元件接受光线并控制输出场效应管导通或截止。光耦继电器还有另一种可控硅整流管(SCR)输出，它的负载电流比场效应管更大，后者可达到数安培，而前者可达到几十安培。

相对于电磁继电器，光耦继电器由于没有触点引起的磨损，使用寿命是无限的，同时也具有无震动、无切换声音等特性，与电磁继电器一样可控制各种负载(灯泡、发光二极管、加热器、马达等)。

定时部分工作原理：

电路通电后，按一下定时启动按钮S1，电路工作于定时状态，S-8081B第3脚输出高电平，该高电平经过R8加至开关管Q1基极，使Q1导通，输入端的发光二极管将发光，控制电路导致场效应管导通，负载接通电源使其工作；定时时间一到，S-8081B第3脚由高电平跳变为低电平，当解除施加到光耦继电器输入端的电压时，输入端的发光二极管将停止发光，由于光电元件不再有光线的照射，光电元件的电压将下降，当从光电元件供给的电压开始下降时，通过控制电路导致场效应管上的电荷快速放电，继而使场效应管不再导通，负载被断开。在定时时间内，若想结束定时，可以按一下复位按钮S2，电路自动清零，S-8081B第3脚输出低电平，被控电器停止工作。本电路S-8081B第5脚触发端TRIG不使用，作悬空处理。

电路定时时间T的长短主要由定时振荡元件决定，可按下面公式求得：

T＝(K×RT×CT×219)/1000式中，其中RT＝R4+R5；K为时间常数系数，K＝1.2～1.6，在RT、C2数值确定后，K值是一个定值。但不同的RT、C2时，K值有一定的变化。本电路选取不同的RT、C2可获得不同的定时时间，最短定时为10s，最长可达10h。在选择RT、C2时有如下要求：RT≥50kΩ；C2≥10μF。

按键在输入逻辑转换时，会产生瞬时的高频干扰脉冲。所以进一步地，为了消除按键信号输出系统瞬间的干扰，在以上实施例的基础上加入了按键消抖电路。该按键消抖电路利用基本SR锁存器的记忆作用消除开关触点振动所产生的影响；开关每切换一次，输出端只有一次翻转，不存在抖动波形；此电路利用电容C3、C4平波，再经过施密特反相器整形之后就得到了没有毛刺的脉冲波。这里的电容C3、C4都采用1μF。

图2是本发明具体实施例2电路原理图。在实施例1的基础上将光耦控制器电路换位电磁继电器控制电路，本发明同样能够实施。这里的电磁继电器控制电路采用现有技术中的连接方式即可，在此不做赘述。

实施例2的继电器控制原理：电路通电后，按一下定时启动按钮S1，电路工作于定时状态，S-8081B第3脚输出高电平，该高电平经过R8加至开关管Q1基极，使Q1导通，继电器K1得电吸合，其动合触点接通被控电器的电源使其工作。定时时间一到，S-8081B第3脚由高电平跳变为低电平，继电器K1失电释放，其动合触点断开，被控电器停止工作。在定时时间内，若想结束定时，可以按一下复位按钮S2，电路自动清零，S-8081B第3脚输出低电平，被控电器停止工作。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种定时自断电插座，其特征是，包括变压器、整流电路、高压稳压器电路、定时控制器电路、DC-DC电压变换电路、光耦继电器控制电路和插座；

220V交流输入到变压器，所述变压器的次级输出连接整流电路，整流电路输出连接高压稳压器电路的输入端，所述高压稳压器电路的输出端连接DC-DC电压变换电路，所述DC-DC电压变换电路的输出电压连接定时控制器电路的电源输入端和光耦继电器控制电路的电源输入端，用于产生电压为定时器控制电路和光耦继电器控制电路供电；所述定时控制器电路的输出电压连接光耦继电器控制电路的控制端，所述光耦继电器控制电路的输出端连接插座；

所述高压稳压器电路包括高压稳压器其型号为TL783，所述高压稳压器输出+48V电压。

2.根据权利要求1所述的定时自断电插座，其特征是，所述高压稳压器电路包括电容C9、电容C1和电阻R1以及电阻R2；所述电容C9和电容C1并联连接在TL783的输入引脚；电阻R1的一端连接TL783的ADJ引脚、另一端连接GND；电阻R2的一端连接TL783的输出引脚、另一端连接TL783的ADJ引脚；TL783的输出引脚输出+48V电压。

3.根据权利要求1所述的定时自断电插座，其特征是，所述DC-DC电压变换电路包括降压型开关电源电路LM2575、电容C5、电容C6、电感L1、肖特基二极管D3以及滤波电容C7、滤波电容C8；所述电容C5连接降压型开关电源电路LM2575的第一引脚电源输入端，+48V电压连接LM2575的第一引脚；所述电容C6连接开关电源电路LM2575的第二引脚，所述电感L1的第一端连接LM2575的第二引脚、另一端连接LM2575的第四引脚，所述肖特基二极管D3的阴极连接LM2575的第四引脚、阳极接GND，所述滤波电容C7和滤波电容C8连接在LM2575的第二引脚用于滤出输出电压的杂波；所述降压型开关电源电路LM2575输出+15V电源电压。

4.根据权利要求1所述的定时自断电插座，其特征是，所述定时控制器电路包括定时器电路型号S-8081B、电阻R4、可变电阻R5、电容C2；所述电阻R4和可变电阻R5串联连接，所述R4的一端连接定时器电路S-8081B的第七引脚，所述可变电阻R5的一端连接在定时器电路S-8081B的第六引脚之间，所述电容的一端连接定时器电路S-8081B的第七引脚、另一端连接定时器电路S-8081B的第八引脚，定时器电路S-8081B的第八引脚连接DC-DC电压变换电路的输出电压；定时器电路S-8081B的第2引脚连接按键输入启动信号、定时器电路S-8081B的第4引脚连接按键输入复位信号，定时器电路S-8081B的第3引脚连接光耦控制器电路的输入端。

5.根据权利要求4所述的定时自断电插座，其特征是，定时器电路S-8081B的第2引脚连接按键输入启动信号的电路包括按键开关S1和电容C3以及第一施密特反相器；所述电容C3并联连接在按键开关S1的两端，所述按键开关S1的第一端连接定时器电路的供电电压输入端、另一端连接第一施密特反相器的输入端，第一施密特反相器的输出端连接定时器电路S-8081B的第2引脚；

定时器电路S-8081B的第4引脚连接按键输入复位信号的电路包括按键开关S2和电容C4以及第二施密特反相器；所述电容C4并联连接在按键开关S2的两端，所述按键开关S2的第一端连接定时器电路的供电电压输入端、另一端连接第二施密特反相器的输入端，第二施密特反相器的输出端连接定时器电路S-8081B的第4引脚。

6.根据权利要求1所述的定时自断电插座，其特征是，所述光耦继电器控制电路包括电阻R8、开关管Q1、电阻R9和光耦继电器TLP171A；电阻R8的第一端连接定时器电路S-8081B的第3引脚、另一端连接开关管Q1的基极；开关管Q1的发射极连接GND，集电极连接电阻R9的一端、电阻R9的另一端连接光耦控制电路的电源输入端；光耦继电器TLP171A的第一引脚连接开关管Q1的集电极、第二引脚连接GND、第三引脚连接+48V电源电压以及第四引脚连接插座。

7.根据权利要求6所述的定时自断电插座，其特征是，所述开关管Q1是S9013型硅NPN晶体管。

8.根据权利要求1所述的定时自断电插座，其特征是，所述光耦继电器控制电路用电磁继电器的驱动电路代替。