CN111525537B - 一种用分离元件实现对有极性电解电容反接的保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明的第一种用分离元件实现对有极性电解电容反接的保护电路，由接线端JP1、有极性电解电容E1、三极管Q1和Q2、继电器JDQ1、发光二极管LED1、直流电源电路以及二极管D1、D2和D3组成。第二种有极性电解电容反接的保护电路由接线端JP2、有极性电解电容E4、三极管Q3和Q4、继电器JDQ2、发光二极管LED2、直流电源电路以及二极管D9和D10组成，第一种还是第二种对有极性电解电容反接的保护电路，均可在所要保护的电解电容接线错误时，保持电解电容处于断开状态，不会使其投入到电路中，并通过点亮二极管给出提示，避免了由于电解电容反接所导致的电容损坏、爆炸甚至危害生命和财产安全事故的发生。

Description

一种用分离元件实现对有极性电解电容反接的保护电路

技术领域

本发明涉及一种有极性电解电容反接的保护电路，更具体的说，尤其涉及一种由二极管、三极管和继电器等元器件构成的对有极性电解电容反接的保护电路。

背景技术

通过电解电容的充放电可实现滤波、稳压作用，在电源滤波电路中经常会用到有极性电解电容，有极性电解电容的正极和负极不能反接，否则会导致电容损坏甚至爆炸，这是由有极性电解电容的结构和组成决定的，电解电容的内部含有存储电荷的电解质材料，如果对电解电容施加了方向不正确的电压，不仅实现不了存储电荷的功能，还可能损坏电解电容。

在电子实验教学的过程中，经常会用到电解电容，如在电源滤波的实验教学过程中，需要学生亲自插接电解电容，以使学生充分理解和掌握电解电容的作用和工作特性，便于今后对其进行运用。然而，在实际实验过程中，总会有学生将电解电容的正负管脚插错，电解电容的管脚被插错后，轻者导致电容损坏或电容爆炸，严重时还有引发火灾或危害学生的人身安全，因此，如果能在学生插接的电解电容上设置保护电路，当电解电容被反接后，不会将电解电容投入到所接的实验电路中，而是保持电解电容处于断开状态，则会实现对电解电容的有效保护。二极管、三极管和继电器都是常用的电器元件，可能利用其设计出对电解电容保护的电路。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种用分离元件实现对有极性电解电容反接的保护电路。

本发明的用分离元件实现对有极性电解电容反接的保护电路，一种用分离元件实现对有极性电解电容反接的保护电路，包括电容接线端JP1、有极性电解电容E1和电容反接保护电路，E1为被保护的用于接入实验电路中的有极性电解电容，有极性电解电容E1通过JP1接入实验电路，电容接线端JP1具有标号分别为1和2的两个接线端子；其特征在于：所述电容反接保护电路由三极管Q1、三极管Q2、继电器JDQ1、发光二极管LED1、直流电源电路以及二极管D1、D2和D3组成，Q1和Q2均为NPN型三极管，Q1的基极经电阻R1接于JP1的标号为1的接线端子上，Q1的发射极接于电源地上；E1的负极经继电器JDQ1的常开点接于JP1的标号为1的接线端子上，E1的正极接于JP1的标号为2的接线端子和电源地上；D1的正极、负极分别接于Q1的基极和D2的正极上，D2的负极接于电源地上，D3的正极、负极分别与Q1的发射极和基极相连接；

Q1的基极经电阻R2接于电源正上，Q1的集电极经电阻R3和发光二极管LED1形成的串联回路接于电源正上；Q1的集电极接于Q2的基极上，Q2的发射极接于电源地上，Q2的集电极经继电器JDQ1的线圈接于电源正上。

本发明的用分离元件实现对有极性电解电容反接的保护电路，所述直流电源电路由变压器TB1、电解电容E2、电解电容E3、三端稳压管PV1以及由D5、D6、D7和D8形成的全桥整流电路组成，变压器TB1一次侧接于交流市电上，二次侧接于全桥整流电路的输入端，三端稳压管PV1的输出端形成电源正和电源地，电解电容E3设置于全桥整流电路的输出端，E2设置于三端稳压管PV1的输出端。

本发明的用分离元件实现对有极性电解电容反接的保护电路，所述继电器JDQ1线圈的两端并联有防止其出现自感高压的续流二极管D4，D4的正极接于Q2的集电极上，D4的负极接于电源正上。

本发明的用分离元件实现对有极性电解电容反接的保护电路，所述电阻R1的阻值为4.7kΩ，电阻R2和电阻R3的阻值均为100kΩ。

本发明的用分离元件实现对有极性电解电容反接的保护电路，包括电容接线端JP2、有极性电解电容E4和电容反接保护电路，E4为被保护的用于接入实验电路中的有极性电解电容，E4经接线端子JP2接入实验电路中，JP2上有标号为1和2的两个接线端子；其特征在于：所述电容反接保护电路由三极管Q3、三极管Q4、继电器JDQ2、发光二极管LED2、直流电源电路以及二极管D9和D10组成，E4的正极经继电器JDQ2的常开点接于JP2的1号接线端子上，E4的负极接于JP2的2号端子上；Q3和Q4均为NPN型三极管，E4的负极与Q3的基极相连接，Q4的基极经电阻R4基于JP2的1号接线端子上；二极管D9的正极、负极分别与Q3的发射极和基极相连接，D10的正极、负极分别与Q4的发射极和基极相连接；Q3的集电极依次经电阻R5和发光二极管LED2接于电源正上，Q4的集电极经继电器JDQ2的线圈接于电源正上，Q3的发射极和Q4的发射极均接于电源地上。

本发明的用分离元件实现对有极性电解电容反接的保护电路，所述直流电源电路由变压器TB2、电解电容E5、电解电容E6、三端稳压管PV2以及由D12、D13、D14和D15形成的全桥整流电路组成，变压器TB2一次侧接于交流市电上，二次侧接于全桥整流电路的输入端，三端稳压管PV2的输出端形成电源正和电源地，电解电容E6设置于全桥整流电路的输出端，E5设置于三端稳压管PV2的输出端。

本发明的用分离元件实现对有极性电解电容反接的保护电路，所述继电器JDQ2线圈的两端并联有防止其出现自感高压的续流二极管D11，D11的正极接于Q4的集电极上，D11的负极接于电源正上。

本发明的用分离元件实现对有极性电解电容反接的保护电路，所述电阻R4的阻值为33kΩ，电阻R5的阻值为4.7kΩ。

本发明的有益效果是：本发明的第一种用分离元件实现对有极性电解电容反接的保护电路，由接线端JP1、有极性电解电容E1、三极管Q1和Q2、继电器JDQ1、发光二极管LED1、直流电源电路以及二极管D1、D2和D3组成，当JP1没有将电解电容接入到其他实验电路中或者虽然接到实验电路中但实验电路没有通电时，Q1饱和导通、Q2截止，此时JDQ1的线圈不通电，JDQ1的常开点处于断开状态，E1不会被接入到实验电路中。当E1通过JP1被错误地接入到实验电路中时，Q1饱和导通、Q2截止，JDQ1的线圈不通电，此时E1也不会被接入到实验电路中。当E1通过JP1正确地接入到实验电路中时，Q1截止、Q2饱和导通，JDQ1的线圈通电，此时的E1会被接入到实验电路中。

本发明的第二种用分离元件实现对有极性电解电容反接的保护电路，由接线端JP2、有极性电解电容E4、三极管Q3和Q4、继电器JDQ2、发光二极管LED2、直流电源电路以及二极管D9和D10组成，当JP2没有将电解电容接入到其他实验电路中或者虽然接到实验电路中但实验电路没有通电时，Q3、Q4均处于截止状态，此时JDQ2的线圈不通电，JDQ2的常开点处于断开状态，E4不会被接入到实验电路中。当E4通过JP2被错误地接入到实验电路中时，Q3饱和导通、Q4截止，Q3导通使得二极管LED2点亮，JDQ2的线圈不通电，此时E4也不会被接入到实验电路中。当E4通过JP2正确地接入到实验电路中时，Q3截止、Q4饱和导通，JDQ2的线圈通电，此时的E4会被接入到实验电路中。

可见，无论是第一种还是第二种对有极性电解电容反接的保护电路，均可在所要保护的电解电容错误地接入其他实验电路中时，保持电解电容正极端始终处于断开状态，不会使其投入到电路中，并通过点亮发光二极管给出提示，避免了由于电解电容反接所导致的电容损坏、爆炸甚至危害生命和财产安全事故的发生。

附图说明

图1为本发明的有极性电解电容反接的保护电路的实施例1的电路图；

图2为本发明的有极性电解电容反接的保护电路的实施例2的电路图。

图1中：1电容接线端JP1，2有极性电解电容E1，3三极管Q1，4三极管Q2，5继电器JDQ1，6发光二极管LED1，7变压器TB1，8三端稳压管PV1。

图2中：9电容接线端JP2，10有极性电解电容E4，11三极管Q3，12三极管Q4，13继电器JDQ2，14发光二极管LED2，15变压器TB2，16三端稳压管PV2。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

实施例1，如图1所示，给出了本发明的有极性电解电容反接的保护电路的实施例1的电路图，其由电容接线端JP1（1）、有极性电解电容E1（2）和电容反接保护电路组成，E1为被保护的电解电容，E1经电容接线端JP1接于其他电路中，JP1上设置有标号为1和标号为2的两个接线端，E1的负极经继电器JDQ1的常开点接于JP1的标号为1的接线端，E1的正极接于JP1标号为2的接线端。电容反接保护电路由三极管Q1（3）、三极管Q2（4）、继电器JDQ1（5）、发光二极管LED1（6）、直流电源电路以及二极管D1、D2和D3组成，直流电源电路用于提供稳定的直流电压。

三极管Q1的基极经电阻R1接于JP1的1号接线端子上，Q1的发射极接于电源地上，二极管D1与D2顺向串联后的正极接于Q1的基极上、负极接于Q1的发射极上，D1、D2防止Q1基极的电位高于1.4V，起到保护Q1的作用。二极管D3的正极和负极分别接于三极管Q1的发射极和基极上，D3也是起到保护Q1的作用，D3导通使Q1的发射结免于承受过大的反向电压。

Q1的基极经电阻R2接于电源正上，Q1的集电极依次经电阻R3和发光二极管LED1接于电源正上，LED1的正极与电源正相连接，负极与电阻R3相连接，当Q1导通时可驱使发光二极管LED1点亮，R2、R3是Q1的上偏置电阻和负载电阻，保证在E1正向接于实验电路时Q1能饱和导通。三极管Q1的集电极与三极管Q2的基极相连接，Q2的发射极接于电源地上，Q2的集电极与继电器JDQ1的线圈串联后接于电源正上，Q2起到驱动继电器JD1的作用，通过三极管Q2的导通和截止可分别驱使继电器JDQ1线圈的通电和断电，进而对继电器JDQ1常开点通断状态的控制。为了避免在继电器JDQ1的线圈在断电的瞬间产生自感高压，JDQ1的两端并联有二极管D4，二极管D4的正极接于Q2的集电极上，起到续流作用。

所示的直流电源电路由变压器TB1（7）、电解电容E2、电解电容E3、三端稳压管PV1（8）以及由D5、D6、D7和D8形成的全桥整流电路组成，变压器TB1一次侧接于交流市电上，二次侧接于全桥整流电路的输入端，三端稳压管PV1的输出端形成电源正和电源地，电解电容E3设置于全桥整流电路的输出端，E2设置于三端稳压管PV1的输出端。D5、D6、D7、D8四个二极管构成本电路电源的全波整流桥，E3对全波整流起到滤波作用，PV1将输入的电压稳定在12V，D4并在电磁线圈的两端起到保护Q2的作用。R1起到限流隔离保护作用，保证E1接到实验电路中后不会对本电路产生破坏性影响。

当变压器TB1接上电源时，本实施例的电容反接保护电路开始工作。

当JP1没有接到其它实验电路中或虽然接到其它实验电路中但实验电路没有通电时：由于R2提供了偏置电流，Q1饱和导通，Q2截止，继电器JDQ1不动作，E1没有接入到实验电路中。当JP1在实验中连接不正确并且实验电路通电时：即JP1的电压上正下负，Q1保持饱和导通，Q1集电极和发射极之间的电压差很小，Q2截止，JD1线圈不通电，JD1常开点不动作，E1也不能正常接入电路中，因此E1受到了保护。

当E1在实验电路中连接正确并且实验电路通电时：E1上负下正，Q1发射结承受反向电压，导致Q1截止，电容器错误拉练线的状态指示灯LED1不亮，Q2饱和导通， JDQ线圈通电，JDQ1常开触点动作，E1接入实验电路中。

实施例2，如图2所示，给出了本发明的有极性电解电容反接的保护电路的实施例2的电路图，其由电容接线端JP2（9）、有极性电解电容E4（10）和电容反接保护电路组成，E4为被保护的电解电容，E4经电容接线端JP2接于其他电路中，JP2上设置有标号为1和标号为2的两个接线端，E4的正极经继电器JDQ1的常开点接于JP2的标号为1的接线端，E4的负极接于JP2标号为2的接线端。电容反接保护电路由三极管Q3（11）、三极管Q4（12）、继电器JDQ2（13）、发光二极管LED2（14）、直流电源电路以及二极管D9和D10组成，直流电源电路用于提供稳定的直流电压。

Q3的基极接于电容E4的负极上，二极管D9的正极、负极分别接于Q3的发射极和基极上，Q3的基极接于电源地上，Q3的集电极依次经电阻R5和发光二极管LED2接于电源正极上。三极管Q4的基极经电阻R4接于JP2的1号接线端子上，Q4的发射极接于电源地上，Q4的集电极与继电器JDQ2的线圈串联后接于电源正极上，二极管D10的正极、负极分别接于Q4的发射极和基极上。

R4起到两方面作用，一是传递JP2接线正确与否的信号，二是限制电流保护Q4。D9实现Q3发射结承受反向电压时的保护作用。D10实现Q4发射结承受反向电压时的保护作用。Q4起到驱动继电器JDQ2的作用。D11并在电磁线圈的两端，当继电器JDQ2的线圈断电的瞬间，D11通过续流作用，可防止JDQ2的两端出现过高的自感电压，起到保护Q4的作用。

本实施例中的直流电源电路由变压器TB2、三端稳压管PV2、电解电容E5、电解电容E6以及由二极管D12、D13、D14和D15四个二极管构成本电路电源的全波整流桥组成，本实施例中的直流电源电路与实施例1中的电路结构及原理相同。

当变压器TB2接上电源时，本实施例中的电容反接电路开始工作。

当JP2没有接到其它实验电路中或虽然接到其它实验电路中但实验电路没有通电时，由于Q3、Q4没有偏置电流，Q3、Q4均处于截止状态，继电器JDQ2的线圈不通电，JDQ2的常开点不动作，保持断开状态，E4没有接入到实验电路中。Q3截止使得错误指示灯LED2也不亮。当E4在实验中连接不正确并且实验电路通电时，即E4的电压下正上负，Q3保持饱和导通，错误指示灯LED2发光。Q4发射结承受反向电压而截止，继电器JD2的电磁线圈不通电，JD2常开辅助触点不动作，E4也不能正常接入电路中，因此E4受到了保护。

当E4在实验电路中连接正确并且实验电路通电时，E4上正下负，Q3发射结承受反向电压，导致Q3截止，错误指示灯LED2不发光。Q4饱和导通，JDQ2电磁线圈通电，JDQ2常开触点动作，E4接入实验电路中。

Claims (8)

1.一种用分离元件实现对有极性电解电容反接的保护电路，包括电容接线端JP1（1）、有极性电解电容E1（2）和电容反接保护电路，E1为被保护的用于接入实验电路中的有极性电解电容，有极性电解电容E1通过JP1接入实验电路，电容接线端JP1具有标号分别为1和2的两个接线端子；其特征在于：所述电容反接保护电路由三极管Q1（3）、三极管Q2（4）、继电器JDQ1（5）、发光二极管LED1（6）、直流电源电路以及二极管D1、D2和D3组成，Q1和Q2均为NPN型三极管，Q1的基极经电阻R1接于JP1的标号为1的接线端子上，Q1的发射极接于电源地上；E1的负极经继电器JDQ1的常开点接于JP1的标号为1的接线端子上，E1的正极接于JP1的标号为2的接线端子和电源地上；D1的正极、负极分别接于Q1的基极和D2的正极上，D2的负极接于电源地上，D3的正极、负极分别与Q1的发射极和基极相连接；

Q1的基极经电阻R2接于电源正上，Q1的集电极经电阻R3和发光二极管LED1形成的串联回路接于电源正上；Q1的集电极接于Q2的基极上，Q2的发射极接于电源地上，Q2的集电极经继电器JDQ1的线圈接于电源正上。

2.根据权利要求1所述的用分离元件实现对有极性电解电容反接的保护电路，其特征在于：所述直流电源电路由变压器TB1（7）、电解电容E2、电解电容E3、三端稳压管PV1（8）以及由D5、D6、D7和D8形成的全桥整流电路组成，变压器TB1一次侧接于交流市电上，二次侧接于全桥整流电路的输入端，三端稳压管PV1的输出端形成电源正和电源地，电解电容E3设置于全桥整流电路的输出端，E2设置于三端稳压管PV1的输出端。

3.根据权利要求1或2所述的用分离元件实现对有极性电解电容反接的保护电路，其特征在于：所述继电器JDQ1（5）线圈的两端并联有防止其出现自感高压的续流二极管D4，D4的正极接于Q2的集电极上，D4的负极接于电源正上。

4.根据权利要求1或2所述的用分离元件实现对有极性电解电容反接的保护电路，其特征在于：所述电阻R1的阻值为4.7kΩ，电阻R2和电阻R3的阻值均为100kΩ。

5.一种用分离元件实现对有极性电解电容反接的保护电路，包括电容接线端JP2（9）、有极性电解电容E4（10）和电容反接保护电路，E4为被保护的用于接入实验电路中的有极性电解电容，E4经接线端子JP2接入实验电路中，JP2上有标号为1和2的两个接线端子；其特征在于：所述电容反接保护电路由三极管Q3（11）、三极管Q4（12）、继电器JDQ2（13）、发光二极管LED2（14）、直流电源电路以及二极管D9和D10组成，E4的正极经继电器JDQ2的常开点接于JP2的1号接线端子上，E4的负极接于JP2的2号端子上；Q3和Q4均为NPN型三极管，E4的负极与Q3的基极相连接，Q4的基极经电阻R4基于JP2的1号接线端子上；二极管D9的正极、负极分别与Q3的发射极和基极相连接，D10的正极、负极分别与Q4的发射极和基极相连接；Q3的集电极依次经电阻R5和发光二极管LED2接于电源正上，Q4的集电极经继电器JDQ2的线圈接于电源正上，Q3的发射极和Q4的发射极均接于电源地上。

6.根据权利要求5所述的用分离元件实现对有极性电解电容反接的保护电路，其特征在于：所述直流电源电路由变压器TB2（15）、电解电容E5、电解电容E6、三端稳压管PV2（16）以及由D12、D13、D14和D15形成的全桥整流电路组成，变压器TB2一次侧接于交流市电上，二次侧接于全桥整流电路的输入端，三端稳压管PV2的输出端形成电源正和电源地，电解电容E6设置于全桥整流电路的输出端，E5设置于三端稳压管PV2的输出端。

7.根据权利要求5或6所述的用分离元件实现对有极性电解电容反接的保护电路，其特征在于：所述继电器JDQ2（13）线圈的两端并联有防止其出现自感高压的续流二极管D11，D11的正极接于Q4的集电极上，D11的负极接于电源正上。

8.根据权利要求5或6所述的用分离元件实现对有极性电解电容反接的保护电路，其特征在于：所述电阻R4的阻值为33kΩ，电阻R5的阻值为4.7kΩ。

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