CN109802590A - 一种具有过温保护的交流控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有过温保护的交流控制电路。所述电路包括：直流输入电路，输入直流电到控制电路和温度检测电路；温度检测电路，检测目标物体的温度并和设定阈值温度进行比较；所述控制电路，根据所述温度检测电路的比较结果断开或闭合供电回路；交流电路，根据所述供电回路的断开或闭合来控制器件或电路断开或闭合交流回路。本发明当检测到目标温度超过设定阈值温度后，电路会自动关断交流回路，从而保护目标物体；当温度恢复到设定阈值温度以下后，电路会自动闭合交流回路使系统恢复工作；同时对直流电路和交流电路进行了隔离，加入了多种保护电路，安全性高、响应速度快、可靠性强、寿命长。

Description

一种具有过温保护的交流控制电路

技术领域

本发明涉及交流控制技术领域，具体涉及一种具有过温保护的交流控制电路。

背景技术

在环境监测、工业过程控制、仪器仪表、家用电器等诸多领域都会使用到交流电。其中，一方面是为设备提供工作所需要的电源，另一方面是使用交流制热装置对机箱、气室、采样管路、关键部件等设备加热。

本发明的发明人发现，在实际应用过程中，有时候会因为各方面的原因造成交流加热装置失控，一直对目标进行持续加热，轻则造成设备损坏、性能和使用寿命下降；重则造成人员触电、引发火灾等重大安全事故。

发明内容

本发明实施例拟提供一种具有过温保护的交流控制电路，以解决交流加热装置失控的问题，保护目标物体，并且避免发生安全事故。

本发明实施例提供了一种具有过温保护的交流控制电路，其特征在于，所述电路包括：直流输入电路，输入直流电到控制电路和温度检测电路；所述温度检测电路，检测目标物体的温度并和设定阈值温度进行比较；所述控制电路，根据所述温度检测电路的比较结果断开或闭合供电回路；交流电路，根据所述供电回路的断开或闭合来控制器件或电路断开或闭合交流回路。

本发明实施例提供的一种具有过温保护的交流控制电路，当检测到目标温度超过设定阈值温度后电路会自动关断交流回路，从而保护目标物体；当温度恢复到设定阈值温度以下后电路会自动闭合交流回路使系统恢复工作；同时采用直流电控制交流电的方式且对直流电路和交流电路进行了隔离，还加入了多种保护电路，具有安全性高、响应速度快、可靠性强、寿命长等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的一种具有过温保护的交流控制电路的组成示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合附图和实施例，对本发明技术方案的具体实施方式进行更加详细、清楚的说明。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。其只是包含了本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，本领域技术人员对于本发明的各种变化获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应该理解的是，虽然第一、第二、第三等用语可使用于本文中用来描述各种元件或组件，但这些元件或组件不应被这些用语所限制。这些用语仅用以区分一个元件或组件与另一元件或组件。因此，下述讨论之第一元件或组件，在不脱离本发明之内容下，可被称为第二元件或第二组件。

图1是本发明一实施例提供的一种具有过温保护的交流控制电路的组成示意图，包括直流输入电路1、温度检测电路2、控制电路3、交流电路4。

直流输入电路1输入直流电到控制电路3和温度检测电路2。温度检测电路2检测目标物体的温度并和设定阈值温度进行比较。控制电路3根据温度检测电路2的比较结果断开或闭合供电回路。交流电路4根据供电回路的断开或闭合来控制器件或电路断开或闭合交流回路。

作为本发明的一个实施例，直流输入电路1包括输入电源、保护电路、滤波电路。

输入电源输入直流电到保护电路。保护电路对直流电进行过流、过压、反接、浪涌保护。滤波电路对直流电进行储能、滤波后输出到控制电路3和温度检测电路2。

保护电路包括保险FU1、二极管D1、TVS管T2，保险FU1一端连接输入电源正极，另一端连接二极管D1的正极及TVS管T2的一端；TVS管T2的另一端连接到直流电源地。

自恢复保险FU1将会限制电路工作电流，当电路工作电流大于自恢复保险FU1熔断值时，FU1将会断开，实现了电路的过流保护。TVS管T2会限制电路的输入电压，当电路输入电压过高时(如浪涌冲击)，T2会限制输入电压到一个安全电压以保护后级电路。二极管D1可以防止输入电源反接，当输入电源反接时，二极管D1将会关断，以防止后级电路损毁。

滤波电路包括电容C2、电容C3，电容C2的正极和电容C3的一端相连后连接二极管D1的负极，电容C2的负极和电容C3的另一端一起连接到电源地。电容C2、C3可以对输入电源进行滤波，以减小输入电压的纹波提高系统的稳定性。

作为本发明可选的技术方案，直流输入电路1根据具体实际需要，也可以包括保护电路、滤波电路的一种。并且具体保护电路和滤波电路的组成也不以此为限。

温度检测电路2包括电阻R4、R5、R10、NTC热敏电阻。

电阻R4的一端与电阻R5的一端一起连接到二极管D1的负极，电阻R4的另一端与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端连接到电源地，电阻R5的另一端与NTC热敏电阻的一端连接，NTC热敏电阻的另一端连接电源地。

NTC热敏电阻用来检测目标物体的温度。NTC是一种负温度系数的电阻，当温度上升电阻值会呈指数关系减小。电阻R4、R5、R10、R11、NTC热敏电阻、运算放大器U3A一起构成了一个比较器电路。设置电阻R4、R5、R10的电阻值为阈值温度时NTC热敏电阻所对应的电阻值，也就是说，电阻R4、R5、R10的电阻值都等于阈值温度时NTC热敏电阻所对应的电阻值。

可以通过调整电阻R4、R5、R10的大小来调整设定阈值温度的大小。

控制电路3包括电阻R1、R2、R9、R11、二极管D7、D8、PNP型晶体管Q1、运算放大器U3A、可控硅输出光耦U1。

晶体管Q1的发射极与电阻R2一端及二极管D1的负极连接，晶体管Q1的基极与电阻R2的另一端及二极管D7的正极连接，二极管D7的负极与二极管D8的正极连接，二极管D8的负极与电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端与电阻R11的一端一起连接到运算放大器U3A的1引脚，电阻R11的另一端与电阻R4、R10的一端一起连接到运算放大器U3A的3引脚，运算放大器U3A的2引脚与电阻R5、NTC热敏电阻的一端连接，运算放大器U3A的4引脚连接到电源VCC，运算放大器U3A的11引脚连接到电源地，晶体管Q1的集电极与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与可控硅输出光耦U1输入端正极连接，可控硅输出光耦U1输入端负极连接到电源地。

可控硅输出光耦U1也称光电隔离器或光电耦合器，简称光耦。它是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器(例如红外线发光二极管LED)与受光器(例如光敏半导体管，光敏电阻)封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电—光—电”转换。以光为媒介把输入端信号耦合到输出端的光电耦合器，由于它具有体积小、寿命长、无触点，抗干扰能力强，输出和输入之间绝缘，单向传输信号等优点，在数字电路上获得广泛的应用。

在正常工作时，温度低于设定阈值温度，NTC热敏电阻值变大，所以运算放大器U3A负输入端的电压大于正输入端电压，运算放大器U3A输出低电平。当U3A输出低电平时，控制电路中的PNP型晶体管Q1导通，可控硅输出光耦U1输入控制端有电压，可控硅输出光耦U1输出信号控制双向可控硅U2导通，因此交流回路导通，负载RL正常工作。

当发生异常后，温度高于设定阈值温度，NTC热敏电阻值变小，所以运算放大器U3A负输入端的电压低于正输入端电压，运算放大器U3A输出高电平。当U3A输出高电平时，控制电路中的PNP型晶体管Q1截止，可控硅输出光耦U1输入控制端无电压，可控硅输出光耦U1输出信号控制双向可控硅U2截止，因此交流回路关断，负载RL停止工作。

可控硅输出光耦U1将控制信号的直流部分和交流部分隔离，提高了电路的抗干扰能力、安全性与稳定性。同时在交流电路部分，使用无触点开关的半导体器件双向可控硅代替传统的机械开关，并加入由电阻R6、电容C1组成的浪涌吸收电路来吸收负载RL开关时所产生的浪涌冲击电压，进一步提高了电路的安全性、可靠性以及使用寿命。

交流电路4包括负载工作电路，负载工作电路根据光耦信号打开或关闭双向可控硅从而断开或闭合交流回路使负载正常工作。

负载工作电路包括可控硅输出光耦U1、电阻R3、R7、双向可控硅U2、负载RL。

可控硅输出光耦U1输出端的一端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与双向可控硅U2的T1极一起连接到交流电的一端，可控硅输出光耦U1输出端的另一端与电阻R7的一端及双向可控硅U2的G极连接，电阻R7的另一端与双向可控硅U2的T2极一起连接到负载RL的一端，负载RL的另一端连接到交流电的另一端。

双向可控硅也叫三端双向可控硅，简称TRIAC。双向可控硅在结构上相当于两个单向可控硅反向连接，这种可控硅具有双向导通功能。其通断状态由控制极G决定。在控制极G上加正脉冲(或负脉冲)可使其正向(或反向)导通。这种装置的优点是控制电路简单，没有反向耐压问题，因此特别适合做交流无触点开关使用。

作为本申请一种可选的方案，交流电路4还包括浪涌吸收电路，浪涌吸收电路用于保护双向可控硅U2。浪涌吸收电路包括电容C1、电阻R6。

电容C1的一端连接到交流电的一端，电容C1的另一端与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端连接到电阻R7与负载RL的连接点。

本发明实施例提供的一种具有过温保护的交流控制电路，当检测到目标温度超过设定阈值温度后电路会自动关断交流回路，从而保护目标物体；当温度恢复到设定阈值温度以下后电路会自动闭合交流回路，使系统恢复工作；同时采用直流电控制交流电的方式且对直流电路和交流电路进行了隔离，还加入了多种保护电路，具有安全性高、响应速度快、可靠性强、寿命长等优点。

需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。

Claims (10)

1.一种具有过温保护的交流控制电路，其特征在于，所述电路包括：

直流输入电路，输入直流电到控制电路和温度检测电路；

所述温度检测电路，检测目标物体的温度并和设定阈值温度进行比较；

所述控制电路，根据所述温度检测电路的比较结果断开或闭合供电回路；

交流电路，根据所述供电回路的断开或闭合来控制器件或电路断开或闭合交流回路。

2.根据权利要求1所述的具有过温保护的交流控制电路，其特征在于，所述直流输入电路包括：

输入电源，输入直流电到保护电路；

所述保护电路，对所述直流电进行过流、过压、反接、浪涌保护；

滤波电路，对所述直流电进行储能、滤波后输出到所述控制电路和温度检测电路。

3.根据权利要求2所述的具有过温保护的交流控制电路，其特征在于，

所述保护电路包括保险FU1、二极管D1、TVS管T2，所述保险FU1一端连接输入电源正极，另一端连接所述二极管D1的正极及TVS管T2的一端；所述TVS管T2的另一端连接到直流电源地；

所述滤波电路包括电容C2、电容C3，所述电容C2的正极和所述电容C3的一端相连后连接所述二极管D1的负极；所述电容C2的负极和电容C3的另一端一起连接到所述电源地。

4.根据权利要求1所述的具有过温保护的交流控制电路，其特征在于，所述温度检测电路包括电阻R4、R5、R10、NTC热敏电阻，其中，

所述电阻R4的一端与所述电阻R5的一端一起连接到所述二极管D1的负极，所述电阻R4的另一端与所述电阻R10的一端连接，所述电阻R10的另一端连接到所述电源地，所述电阻R5的另一端与NTC热敏电阻的一端连接，所述NTC热敏电阻的另一端连接所述电源地。

5.根据权利要求4所述的具有过温保护的交流控制电路，其特征在于，可以通过调整电阻R4、R5、R10的大小来调整所述设定阈值温度的大小。

6.根据权利要求5所述的具有过温保护的交流控制电路，其特征在于，所述控制电路包括电阻R1、R2、R9、R11、二极管D7、D8、PNP型晶体管Q1、运算放大器U3A、可控硅输出光耦U1，其中，

所述晶体管Q1的发射极与所述电阻R2一端及所述二极管D1的负极连接，所述晶体管Q1的基极与所述电阻R2的另一端及所述二极管D7的正极连接，所述二极管D7的负极与所述二极管D8的正极连接，所述二极管D8的负极与所述电阻R9的一端连接，所述电阻R9的另一端与所述电阻R11的一端一起连接到所述运算放大器U3A的1引脚，所述电阻R11的另一端与所述电阻R4、R10的一端一起连接到所述运算放大器U3A的3引脚，所述运算放大器U3A的2引脚与所述电阻R5、所述NTC热敏电阻的一端连接，所述运算放大器U3A的4引脚连接到电源VCC，所述运算放大器U3A的11引脚连接到电源地，所述晶体管Q1的集电极与所述电阻R1的一端连接，所述电阻R1的另一端与所述可控硅输出光耦U1输入端正极连接，所述可控硅输出光耦U1输入端负极连接到电源地。

7.根据权利要求6所述的具有过温保护的交流控制电路，其特征在于，所述交流电路包括：

负载工作电路，根据光耦信号打开或关闭双向可控硅从而打开或关闭交流回路使负载正常工作。

8.根据权利要求7所述的具有过温保护的交流控制电路，其特征在于，

所述负载工作电路，包括可控硅输出光耦U1、电阻R3、R7、双向可控硅U2、负载RL，所述可控硅输出光耦U1输出端的一端与所述电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端与所述双向可控硅U2的T1极一起连接到交流电的一端，所述可控硅输出光耦U1输出端的另一端与所述电阻R7的一端及所述双向可控硅U2的G极连接，所述电阻R7的另一端与所述双向可控硅U2的T2极一起连接到所述负载RL的一端，所述负载RL的另一端连接到所述交流电的另一端。

9.根据权利要求8所述的具有过温保护的交流控制电路，其特征在于，所述交流电路还包括：

浪涌吸收电路，保护所述双向可控硅。

10.根据权利要求9所述的具有过温保护的交流控制电路，其特征在于，所述浪涌吸收电路，包括电容C1、电阻R6，其中，

所述电容C1的一端连接到所述交流电的一端，所述电容C1的另一端与所述电阻R6的一端连接，所述电阻R6的另一端连接到所述电阻R7与所述负载RL的连接点。