CN1501562A - 一种实现在线式交流输入高压保护的电路 - Google Patents
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Abstract
一种实现在线式交流输入高压保护的电路，属于通讯技术类，由高压防护网络电路和逻辑控制电路组成，其中，高压防护网络电路中的PTC热敏电阻R、继电器常闭触点的一端分别与交流输入回路的一端连接，另一端分别与交流输出回路的一端连接；交流电容C的一端与交流输出回路的一端连接，另一端分别与交流输入回路的另一端、交流输出回路的另一端连接；逻辑控制电路中的比较电路输入端分别与网压检测信号输入端、参考电压输入端连接，比较电路输出端与继电器控制线包连接。与现有技术相比，提高了高频开关整流器抗电网高压的防护能力，达到了降低故障率效果，节省了成本，提高了可靠性，进而保障了通讯系统的正常工作。
Description
技术领域
本发明属于通讯技术类，尤其涉及通讯领域中高频开关整流器的高压防护。
背景技术
目前，公知的通信用高频开关整流器通常组成各种容量的系统对负载供电。电网的输入高压防护仅是在系统级采取措施，其方法是利用交流接触器与电网进行切换时，通过控制电路设定高压保护点，当电网低于该保护点时交流接触器吸合，系统正常工作；当电网高于该保护点时交流接触器不吸合，切断对高频开关整流器的交流供电，使高频开关整流器得以保护。这种系统级别的高压防护，首先要增加一套与电网永久连接的控制电路，其本身就存在着高压防护的问题。其次交流接触器的可靠性也直接影响到系统的高压防护的可靠性；而且系统级别的高压防护还会使成本有所增加。
实用技术中，基于成本考虑，许多系统上没有电网过压防护装置。当电网电压过高，虽然高频开关整流器此时没有功率输出，但是高频开关整流器此时不能从电网中脱离，输入高压不可避免作用到整流输出滤波的电解电容(通常是450V/470μF)上，其高压的长期作用必然造成电解电容爆裂，甚至引起电源起火，故障现象恶劣，造成通讯系统的中断。
发明内容
本发明的目的是提供一种实现在线式交流输入高压保护的电路，解决上述难题，以满足增加高压防护网络，由设备自身实现在线过压防护，提高设备抗高压，保证通讯系统正常工作等多方面的需要。
本发明的目的是这样实现的：一种实现在线式交流输入高压保护的电路，由高压防护网络电路和逻辑控制电路组成，
其中，高压防护网络电路由交流输入回路、交流输出回路、PTC热敏电阻R、继电器常闭触点、交流电容C构成；其PTC热敏电阻R、继电器常闭触点的一端分别与交流输入回路的一端连接，另一端分别与交流输出回路的一端连接；交流电容C的一端与交流输出回路的一端连接，另一端分别与交流输入回路的另一端、交流输出回路的另一端连接；
逻辑控制电路由比较电路、继电器控制线包构成，其比较电路的输入端分别与网压检测信号输入端、参考电压输入端连接，比较电路的输出端与继电器控制线包连接。
由于本发明采用了以上的技术方案，与现有技术相比，提高了高频开关整流器抗电网高压的防护能力，达到了降低故障率效果，节省了成本，提高了可靠性，进而保障了通讯系统的正常工作。
附图说明
图1是本发明的一种高压防护网络电路及控制电路的原理示意图；
图2是图1中的一种通信电源主功率部分的高压防护网络电路的原理示意图；
图3是图1中的一种通信电源的打嗝式保护逻辑控制电路的原理示意图；
图4是图1中的一种通信电源的闭锁方式逻辑控制电路的原理示意图。
图中：
1，交流输入回路 1-1，交流输入EMC滤波电路 2，高压防护网络电路
3，PTC热敏电阻R 4，继电器 4-1，继电器常闭触点
4-2，继电器控制线包 5，交流电容C 6，交流输出回路
6-1，交流输入整流滤波回路 7，逻辑控制电路 8，比较电路
9，PFC电路 10，DC/DC电路 11，输出滤波电路
12，保险器
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施作如下详述：
在图1中，一种实现在线式交流输入高压保护的电路，其由高压防护网络电路2和逻辑控制电路7组成，
其中，高压防护网络电路2由交流输入回路1、交流输出回路6、PTC热敏电阻R3、继电器常闭触点4-1、交流电容C5构成；其PTC热敏电阻R3、继电器常闭触点4-1的一端分别由导线与交流输入回路1的一端连接，另一端分别与交流输出回路6的一端连接。交流电容C5的一端与交流输出回路6的一端连接，另一端分别与交流输入回路1的另一端、交流输出回路6的另一端连接。
逻辑控制电路7由比较电路8、继电器控制线包4-2构成，其比较电路8的输入端分别与网压检测信号输入端、参考电压输入端连接，比较电路8的输出端与继电器控制线包4-2连接。
本发明正常工作时，继电器(K1)4的常闭触点吸合。当交流输入高压而使网压检测信号超过设定的参考电压时，通过比较电路8的控制，使得继电器控制线包4-2控制继电器常闭触点3——1脱扣而脱开继电器常闭触点，高压防护网络2中的PTC热敏电阻3进入交流回路中，交流电容C(1)5的作用是加快PTC热敏电阻R3上电流的增加，使得正温度系数的PTC热敏电阻R3由于温度升高而使阻值迅速增大，其两端的分压增加，从而使得交流输出回路6上的其它器件(如整流滤波的电解电容等器件)承受的电压下降，达到了在交流输入高压情况下避免设备受损的可能。
在图2中，本发明的通信电源主功率部分的高压防护网络电路中，交流输入回路1
设置为交流输入EMC滤波电路1-1。交流输出回路6由交流输入整流滤波回路6-1、PFC电路9、DC/DC电路10、输出滤波电路11组成。保险器12由导线与交流输入EMC滤波电路1-1、高压防护网络电路2、交流输入整流滤波回路6-1、PFC电路9、DC/DC电路10、输出滤波电路11顺序连接。
在主功率部分的高压防护网络电路2中，PTC热敏电阻R3为正温度系数热敏电阻(PTC)；其后面增加交流电容C5，材料选择为X2交流电容。继电器4为常闭形式的继电器，继电器常闭触点4-1与PTC热敏电阻R3的连接关系为并联关系。当交流输入高压(320Vac以上)而使TP1或是TP2的电压超过一定阈值上限(例如450Vdc)时，在其控制电路的作用下使得整流器无功率输出。此时，通过逻辑控制电路7脱开继电器(K1)4的触点，PTC热敏电阻R3进入交流回路中，交流电容C5相当于负载作用。此时，交流电容C5可选用3.3μF/275Vac，每个电容的容抗Zc为1/ωC＝1000。在交流输入300Vac时交流电容C5流过约300mA的交流电流。选择适当的PTC的参数(这里使用的是EPCOS B59870-C120-A70不动作电流100mA～200mA)，使PTC热敏电阻R3动作，阻值升高而分压，从而使交流输入整流滤波回路6-1输出的整流部分，及PFC电路9输出到电解电容上的电压由此下降，达到了在交流输入高压情况下保护电解电容的作用。
在图3中，本发明的通信电源的打嗝式保护逻辑控制电路，由四部分电路构成。
其第一部分电路：电阻R1的一端与控制电源VCC相连接，另一端与电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端与控制地连接。电阻R1与电阻R2相连的连接点与运算放大器D1B的6脚连接。电阻R3的一端与控制电源VCC相连接，另一端与二极管VD1阴极相连接。二极管VD1阳极与控制地相连接，二极管VD1的阴极与运算放大器D1B的5脚相连接。电阻R4的两端分别与运算放大器D1B的5、7脚连接。
第二部分电路：电阻R5一端与控制电源VCC相连，另一端与二极管VD2的阴极相连。二极管VD2的阴极与三极管VT1的集电极相连。三极管VT1的发射极与控制地相连。同时，二极管VD2的阳极和阴极分别与图1中的高压防护网络电路2中的继电器(K1)4的继电器控制线包4-2相连接。电阻R6的一端与运算放大器D1B的7脚相连接，另一端与三极管VT1的基极相连。电阻R7的一端与三极管VT1的基极相连，另一端与控制地相连。本部分电路构成了对高压防护网络电路2中的继电器控制线包4-2的控制电路。
第三部分电路：电阻R15的一端与图2中的主功率回路中的交流输入整流滤波回路6-1的输出端TP1或PFC电路9的输出端TP2相连，另一端与电阻R14的一端连接。电阻R14的另一端与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与控制地连接。电阻R12、电容C2均与电阻R13并联。电阻R10的一端与运算放大器D1A的2脚相连接，另一端与电阻R13和电阻R14的连接点相连接。电阻R11的一端与电压参考输入端VREF相连，另一端与运算放大器D1A的3脚相连接。电阻R9的两端分别与运算放大器D1A的3脚、1脚相连接。本部分电路构成了图2中主功率回路中的TP1或TP2
处的电压取样及与设定电压限定值的比较电路8。
第四部分电路：电阻R8的一端与运算放大器D1B的6脚相连，另一端与二极管VD3的阳极相连。二极管VD3的阴极与运算放大器D1A的1脚相连。
D1B和VT1组成继电器4正常吸合的控制电路。正常工作状态下，D1A组成滞回比较器，D1A的第2脚电平小于第3脚，输出1脚高电平，VD3截止。
本发明在实际工作时，当交流输入过高而使TP1或TP2的电压超过其保护设定值，达到D1A组成的滞回比较器阈值上限，D1A的第2脚电平大于第3脚，输出翻转为低电平，VD3导通，将D1B的第6脚拉低，从而D1 A第B脚变为高电平，VT1导通，继电器控制线包4-2流过电流，主继电器4动作而使触点脱开。继电器4脱开后，TP1或TP2的电压开始下降，当下降到D1A组成的滞回比较器下限时，D1A输出1脚翻转为高电平，D1B的第6脚电位恢复为高电平，从而D1B第7脚变为低电平，VT1截止，继电器控制线包4-2不流过电流，主继电器4触点恢复为闭合状态，整流器正常工作。
如果此时输入高压浪涌继续作用，则继电器4周期性地吸合、脱开；如果输入电压恢复正常，则继电器4触点闭合，恢复正常工作状态。适当选择D1A组成的滞回比较器的滞回宽度，可以控制继电器4吸合、脱开交流输入的电压范围。
在图4中，本发明的通信电源的闭锁方式逻辑控制电路，其也由四部分的电路构成。第一部分电路和第二部分电路的构成，与图3中的打嗝式保护电路中的第一部分电路和第二部分电路相同，故省略。第三和第四部分电路构成略有不同，
其第三部分电路：电阻R15的一端与图2中的主功率回路中的交流输入整流滤波回路6-1的输出端TP1或PFC电路9的输出端TP2相连，另一端与电阻R14的一端连接。电阻R14的另一端与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与控制地连接。电阻R12、电容C2均与电阻R13并联。电阻R10的一端与运算放大器D1A的3脚相连接，另一端与电阻R13和电阻R14的连接点相连接。电阻R11的一端与电压参考输入端VREF相连，另一端与运算放大器D1A的2脚相连接。电阻R9的两端分别与运算放大器D1A的3脚、1脚相连接。本部分电路构成了图2中的主功率回路中的TP1或TP2处的电压取样及与设定电压限定值的比较电路8。
第四部分电路；电阻R8的一端与运算放大器D1B的5脚相连，另一端与可控硅VD3的阳极相连。可控硅VD3的阴极与控制地相连。可控硅VD3的控制端与电阻R16的一端相连，电阻R16的另一端与运算放大器D1A的1脚相连。
本发明在实际工作时，继电器4正常吸合控制电路不变。正常工作状态下，D1A组成滞回比较器，D1A的第2脚电平大于第3脚，输出1脚低电平。VD3 SCR驱动信号是低电平而不导通，VD3截止。
当交流输入过高而使TP1或是TP2电压超过D1A组成的滞回比较器上限电压设置值时，D1A的第2脚电平小于第3脚，输出翻转为高电平。VD3 SCR承受正向电压，驱动信号是高电平，VD3导通，将D1B的第6脚拉低，从而使D1B第7脚变为高电平，VT1导通，继电器4控制继电器控制线包4-2流过电流，使继电器4触点脱开。这里
选用了单相可控硅VD3，由于其电流过零点关断特性，动作后只有重新上电，输入电压正常情况下才能吸合继电器4。继电器4触点脱开后，PTC热敏电阻3进入交流回路中，TP1或TP2输出电压一直下降，其电压值远远小于滤波电解电容的额定耐压值。
由上所述，本发明的高压保护装置在主功率电路回路中串联了PTC热敏电阻3，并在其后增加了一个X2交流电容C(也可以增加几个)。逻辑控制电路有两种方案可供选择，其一为打嗝式保护电路，可以实现自恢复功能；其二为闭锁保护电路，不能自行恢复，需要重新上电才能正常工作，这在需要保护重要设备的场合中是可以选用的。通过上述电路，本发明可以实现在线式交流输入高压保护，提高了设备抗电网高压的防护能力，达到了降低故障率效果。并节省了成本，提高了可靠性。
本发明可适用于各种交流输入的回路中，达到有效的高压保护功能。
Claims (4)
1.一种实现在线式交流输入高压保护的电路，其特征在于，由高压防护网络电路和逻辑控制电路组成，
其中，高压防护网络电路由交流输入回路、交流输出回路、PTC热敏电阻R、继电器常闭触点、交流电容C构成；其PTC热敏电阻R、继电器常闭触点的一端分别与交流输入回路的一端连接，另一端分别与交流输出回路的一端连接；交流电容C的一端与交流输出回路的一端连接，另一端分别与交流输入回路的另一端、交流输出回路的另一端连接；
逻辑控制电路由比较电路、继电器控制线包构成，其比较电路的输入端分别与网压检测信号输入端、参考电压输入端连接，比较电路的输出端与继电器控制线包连接。
2.根据权利要求1所述的一种实现在线式交流输入高压保护的电路，其特征在于，交流输入回路为交流输入EMC滤波电路，交流输出回路由交流输入整流滤波回路、PFC电路、DC/DC电路、输出滤波电路组成，其交流输入EMC滤波电路与高压防护网络电路、交流输入整流滤波回路、PFC电路、DC/DC电路、输出滤波电路顺序连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种实现在线式交流输入高压保护的电路，其特征在于，逻辑控制电路设置为打嗝式保护逻辑控制电路，由四部分电路构成，
其第一部分电路：电阻R1的一端与控制电源VCC相连接，另一端与电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端与控制地连接；电阻R1与电阻R2相连的连接点与运算放大器D1B的6脚连接；电阻R3的一端与控制电源VCC相连接，另一端与二极管VD1阴极相连接；二极管VD1阳极与控制地相连接，二极管VD1的阴极与运算放大器D1B的5脚相连接；电阻R4的两端分别与运算放大器D1B的5、7脚连接；
第二部分电路：电阻R5一端与控制电源VCC相连，另一端与二极管VD2的阴极相连；二极管VD2的阴极与三极管VT1的集电极相连；三极管VT1的发射极与控制地相连；二极管VD2的阳极和阴极分别与继电器控制线包4-2相连接；电阻R6的一端与运算放大器D1B的7脚相连接，另一端与三极管VT1的基极相连；电阻R7的一端与三极管VT1的基极相连，另一端与控制地相连；
第三部分电路：电阻R15的一端与交流输入整流滤波回路6-1的输出端TP1或PFC电路9的输出端TP2相连，另一端与电阻R14的一端连接；电阻R14的另一端与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与控制地连接；电阻R12、电容C2均与电阻R13并联；电阻R10的一端与运算放大器D1A的2脚相连接，另一端与电阻R13和电阻R14的连接点相连接；电阻R11的一端与电压参考输入端VREF相连，另一端与运算放大器D1A的3脚相连接；电阻R9的两端分别与运算放大器D1A的3脚、1脚相连接；
第四部分电路：电阻R8的一端与运算放大器D1B的6脚相连，另一端与二极管VD3的阳极相连；二极管VD3的阴极与运算放大器D1A的1脚相连。
4.根据权利要求1或2所述的一种实现在线式交流输入高压保护的电路，其特征在于，逻辑控制电路设置为闭锁方式逻辑控制电路，由四部分电路构成，
其第一部分电路：电阻R1的一端与控制电源VCC相连接，另一端与电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端与控制地连接；电阻R1与电阻R2相连的连接点与运算放大器D1B的6脚连接；电阻R3的一端与控制电源VCC相连接，另一端与二极管VD1阴极相连接；二极管VD1阳极与控制地相连接，二极管VD1的阴极与运算放大器D1B的5脚相连接；电阻R4的两端分别与运算放大器D1B的5、7脚连接；
第二部分电路：电阻R5一端与控制电源VCC相连，另一端与二极管VD2的阴极相连；二极管VD2的阴极与三极管VT1的集电极相连；三极管VT1的发射极与控制地相连；二极管VD2的阳极和阴极分别与继电器控制线包4-2相连接；电阻R6的一端与运算放大器D1B的7脚相连接，另一端与三极管VT1的基极相连；电阻R7的一端与三极管VT1的基极相连，另一端与控制地相连；
第三部分电路：电阻R15的一端交流输入整流滤波回路6-1的输出端TP1或PFC电路9的输出端TP2相连，另一端与电阻R14的一端连接；电阻R14的另一端与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与控制地连接；电阻R12、电容C2均与电阻R13并联；电阻R10的一端与运算放大器D1A的3脚相连接，另一端与电阻R13和电阻R14的连接点相连接；电阻R11的一端与电压参考输入端VREF相连，另一端与运算放大器D1A的2脚相连接；电阻R9的两端分别与运算放大器D1A的3脚、1脚相连接；
第四部分电路：电阻R8的一端与运算放大器D1B的5脚相连，另一端与可控硅VD3的阳极相连；可控硅VD3的阴极与控制地相连，可控硅VD3的控制端与电阻R16的一端相连，电阻R16的另一端与运算放大器D1A的1脚相连。
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