CN1832286A

CN1832286A - 欠压报警方法、欠压报警电路以及开关电源

Info

Publication number: CN1832286A
Application number: CNA2006100019569A
Authority: CN
Inventors: 大场恒俊
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2005-03-09
Filing date: 2006-01-23
Publication date: 2006-09-13
Anticipated expiration: 2026-01-23
Also published as: JP2006254566A; US20060203406A1; KR100723240B1; JP4665563B2; DE602006007251D1; US7595969B2; KR20060097566A; CN100459350C; EP1701168A1; EP1701168B1

Abstract

本发明公开了一种识别输出电压小于等于欠压设定值时的不足原因并进行报警的方法，包括：第1比较步骤，将输出电压与固定的第1欠压设定值进行比较；第2比较步骤，将输出电压与相对于该输出电压延迟并随动的第2欠压设定值进行比较。基于两步骤来识别输出电压的不足原因并进行报警。优选地，根据稳压二极管的逆导通电压设定第1欠压设定值，根据直接或间接进行输出电压充电的电容器的充电电压设定第2欠压设定值。

Description

欠压报警方法、欠压报警电路以及开关电源

技术领域

本发明涉及识别输出电压降低到小于等于欠压设定值的不足原因并进行报警的输出电压不足报警方法、用于实施此种方法的输出电压不足报警电路以及开关电源。

背景技术

专利文献1中公开了通过显示器显示电源的工作状态并进行监视的电源。在这种电源中，通过两个显示器显示输出端子间是否处于短路状态。但是，当电源的输出电压不足时，会导致电子仪器的误操作等，因此公开了向电源附加设置警报输出电压不足的欠压报警电路。图5表示现有的欠压报警电路12。输出电压不足报警电路12中，向端子12i施加开关电源的输出电压。输入电路12a通过电阻R2、R4对输出电压进行分压并将此分压电压Va供给比较电路12b的正极输入端(+)的同时，将通过电阻R1和稳压二极管ZD产生的恒定的逆导通电压Vb供给比较电路12b的负极输入端(-)。输入比较电路12b正极输入端(+)的电压变化与输出电压的变化成比例。向比较电路12b的负极输入端(-)输入的电压与欠压设定值相对应。

当输出电压正常时，由于Va＞Vb，所以比较电路12b的输出电压Vc为高电平、LED单元12c熄灭、晶体管12d为导通状态。当晶体管12d导通时，通过光耦合器12e，将显示输出电压正常的报警信号输出到输出端子12g。换言之，当输出电压正常时，是LED单元12c熄灭、晶体管12d导通的组合状态。当从正常状态变为过电流状态、施加到端子12i的输出电压降低到Va＜Vb的关系时，由于比较电路12b的输出电压Vc变为低电平，因此LED单元12c点亮、输出晶体管12d变为截止状态。此点亮和截止的组合状态表示负载异常。另一方面，当开关电源10达到使用寿命而输出电压降低到Va＜Vb的关系时，也出现比较电路12b的输出电压Vc变为低电平状态，LED单元12c点亮、输出晶体管12d变为截止的状态。此点亮和截止的组合状态表示电源异常。还有，在过电压、异常过热、向电源的交流输入停止等时，由于电源的输出电压降低到零，因此LED单元12c熄灭、晶体管12d为截止状态。此熄灭和截止的组合状态表示所有电源异常。按照以上的组合状态，对于由过电流和电源使用寿命造成的输出电压不足，由于LED单元12c的状态与输出晶体管12d的状态的组合状态是相同的，因此无法区别输出电压不足的原因是由负载异常引起的还是由电源异常引起的。

专利文献1 特愿2004-320825号公报

发明内容

本发明要解决的课题是，可以针对输出电压的不足状态识别其不足的原因并进行报警。

本发明的欠压报警方法，是识别输出电压降低到小于等于欠压设定值的原因并进行报警的方法，其特征在于，包括：将输出电压与固定的第1欠压设定值进行比较的第1比较步骤；将输出电压与相对于该输出电压延迟并随动的第2欠压设定值进行比较的第2比较步骤。基于两步骤来识别输出电压的不足原因并进行报警。

根据本发明的方法，分别通过第1比较步骤和第2比较步骤，将输出电压分别与第1欠压设定值和第2欠压设定值进行比较来识别其不足的原因，因此可以分别识别仅在输出电压的变化速度上有所不同的2个不足原因并进行报警。这是指，例如可以对过电流状态和电源使用寿命之类，目前无法识别的不足原因分别进行识别并报警。

在本发明的方法中，优选根据稳压二极管的逆导通电压设定第1欠压设定值，根据直接或间接进行输出电压充电的电容的充电电压设定第2欠压设定值，既简单又廉价的构成并能够可靠地识别不足原因并进行报警。

在本发明的方法中，将输出电压作为电源的输出电压，第1比较步骤设定为：当输出电压下降到零时，熄灭第1LED单元；下降到小于等于第1欠压设定值时，点亮该第1LED单元；当大于等于第1欠压设定值时，导通第1晶体管；当小于等于第1欠压设定值时，第1晶体管呈截止状态。第2比较步骤设定为：当输出电压下降到零时，熄灭第2LED单元；当下降到小于等于第2欠压设定值时，点亮该第2LED单元；当大于等于第2欠压设定值时，导通第2晶体管；当小于等于第2欠压设定值时，第2晶体管呈截止状态。根据上述两步骤，可以将输出电压不足的原因识别为：当第1、第2LED单元熄灭并且第1、第2晶体管为截止时，是由交流电源关闭、过电压保护、过热保护中至少一个原因造成的电源异常；当第1LED单元点亮、第2LED单元熄灭并且第1晶体管截止、第2晶体管导通时，是由达到电源寿命造成的电源异常；当第1、第2LED单元点亮并且第1、第2晶体管为截止时，是由于过电流而造成的负载异常，并进行报警。这样，可以将交流电源关闭、过电压保护、过热保护等所谓电源异常和由于达到电源使用寿命造成的电源异常以及由于过电流造成的负载异常区别开来进行报警。

根据本发明，可以识别欠压的原因是由负载异常造成的还是由电源使用寿命造成的并进行报警。

附图说明

图1是有关本发明的实施例的包括开关电源和PLC控制器的系统图。

图2是开关电源的电路图。

图3是为欠压报警电路的报警动作的说明提供的时间图。

图4是对应实施例的报警显示的图表。

图5是现有的欠压报警电路的电路图。

附图标记：

10开关电源

12现有型欠压报警电路

13跟踪型欠压报警电路

具体实施方式

以下，参照附图对本发明实施例的欠压报警方法进行详细说明：图1为PLC控制系统的整体构成示意图，图2为图1的开关电源和欠压原因报警电路示意图，图3为开关电源的动作时间图，图4为欠压报警状态表。

参照图1，10是开关电源、20是负载装置、30是PLC控制器(工业用序列发生器)、40是控制装置、50是报警指示灯。12、13是欠压报警电路。开关电源10将交流输入转换为直流，并将此直流输出供给负载装置20和PLC控制器30。PLC控制器30控制控制装置40。开关电源10根据过电压、过电流、异常过热等启动保护功能，使其输出电压降低。开关电源10的输出电压降低而不足时，可能会引起PLC控制器30的误动作。欠压报警电路12、13伴随输出电压的下降向PLC控制器30发出欠压报警信号。PLC控制器30对此欠压报警信号的输入进行响应，防止在PLC控制器30的内部由于电压不足而发生误动作，或者事先点亮报警指示灯50并向用户报警等，可以停止包括控制装置40的程序。

参照图2，对开关电源10和欠压报警电路12、13进行说明。开关电源10是由向与图5相同构成的欠压报警电路12(称为现有型)附加欠压报警电路13(称为跟踪型)而构成的。开关电源10具备变压器10a、一次端和二次端的整流平滑电路10b和10c、为输出电压的稳压控制和对应保护动作而具有开关单元10d等，并将一次端的交流输入转换为直流输出进行输出的装置，还具备过电流、过电压、异常过热等的保护电路(省略图示)。所述保护电路会根据过电流、过电压、过热等，使输出电压向降低的趋势控制。例如，如果发生过电压或过热，将停止开关电源10的动作使输出电压下降到零，当电流为过电流时，将输出电压下降到规定值。

由开关电源10通过端子12i向现有型欠压报警电路12施加输出电压。欠压报警电路12执行将输出电压和后述第1欠压设定值进行比较的第1比较步骤，并具有输入电路12a、比较电路12b、LED单元12c、输出晶体管12d、光耦合器12e、二极管12f和报警信号输出端子12g。输入电路12a由电阻R1～R3和稳压二极管D1构成。电阻R1和稳压二极管D1的连接部电压由比较电路12b的负极输入端提供，电阻R2、R3的连接部电压由比较电路12b的正极输入端提供。电阻R2、R3的连接部电压Va为将输出电压分压后的电压值。电阻R1和稳压二极管D1的连接部电压Vb为第1欠压设定值。由于第1欠压设定值是稳压二极管D1的逆导通电压，因此是一个固定的定值。在比较电路12b的正极输入端供给电压Va，在负极输入端供给电压Vb。比较电路12b的输出电压Vc的电平在电压Va＞Vb时为高电平，在电压Va＜Vb时为低电平。

LED单元12c在比较电路12b的输出电平为低电平时点亮、高电平时熄灭。在比较电路12b的输出电平为低电平时，输出晶体管12d由于二极管12f导通而呈截止状态；在比较电路12b的输出电平为高电平时，输出晶体管12d由于二极管12f截止而导通。光耦合器12e根据输出晶体管12d的导通、截止状态使报警信号输出端子12g产生欠压报警信号。

由开关电源10通过端子13i向跟踪型欠压报警电路13施加输出电压。欠压报警电路13执行将输出电压和后述第2欠压设定值进行比较的第2比较步骤，并具有输入电路13a、比较电路13b、LED单元13c、输出晶体管13d、光耦合器13e、二极管13f、报警信号输出端子13g和闩锁电路13h。输入电路13a由电阻R4～R7和电容C1构成。电容C1和电阻R5并联。电阻R4和电容C1的连接部电压由比较电路13b的负极输入端提供，电阻R6、R7的连接部电压由比较电路13b的正极输入端提供。电阻R6、R7的连接部电压VA为将输出电压分压后的电压值。电容C1的充电电压VB为第2欠压设定值。第2欠压设定值虽然是随输出电压变化的电压值，但是当输出电压急速下降时也是逐渐下降的。在比较电路13b的正向输入端供给电压VA、在负向输入端供给电压VB。比较电路13b的输出电压VC的电平在VA＞VB时为高电平、VA＜VB时为低电平。

LED单元13c在比较电路13b的输出电平为低电平时点亮、高电平时熄灭。在比较电路13b的输出电平为低电平时，输出晶体管13d由于二极管13f的导通而呈截止状态；在比较电路13b的输出电平为高电平时，输出晶体管13d由于二极管截止而导通。光耦合器13e根据输出晶体管13d的导通、截止状态使报警信号输出端子13g发生欠压报警信号。闩锁电路13h由电阻R8～R10和晶体管TR1、TR2构成。闩锁电路13h在比较电路13b的输出电平变为低电平时维持低电平状态。由此，在比如输出电压由于什么原因瞬间下降又恢复时，也能维持其状态，具有即使在事后也可以知道曾经出现过输出电压下降的效果。

参照图3就有关根据现有型欠压报警电路12和跟踪型欠压报警电路13的报警进行说明。首先，(省略了图示)当过电压、交流输入停止、异常过热使输出电压下降到零时，由于现有型欠压报警电路12和跟踪型欠压报警电路13分别都没有电源供给，LED单元12c、13c熄灭，晶体管12d、13d截止。

如图3(a)所示，当过电流引起输出电压从t0时刻开始急速下降时，现有型欠压报警电路12的比较电路12b的正极输入端的电压Va也从t0时刻开始急速下降，因为负极输入端的电压Vb(第1欠压设定值)为固定值，所以在t1时刻成为Va＜Vb，比较电路12b的输出电平从高电平变为低电平，LED单元12c点亮、晶体管12d变为截止。此时，电压Va为大于等于LED单元12c的发光电压。

另外，即使跟踪型欠压报警电路13的比较电路13b的正极输入端的电压VA也从t0时刻开始急速下降，由于比较电路13b的负极输入端的电压VB逐渐下降，在刚经过t0时刻之后就已经成为VA＜VB，比较电路13b的输出电平变为低电平，LED单元13c点亮。电压VA大于等于LED单元13c的发光电压。此时，由于输出电压降低，晶体管13d变为截止。

由此，如图3(a)所示，过电流时，LED单元12c、13c点亮，晶体管12d、13d变为截止，可以识别为负载异常。

如图3(b)所示，由于电源的使用寿命引起输出电压从t0’时刻开始逐渐下降时，现有型欠压报警电路12的比较电路12b的正极输入端的电压Va也从t0’时刻开始逐渐下降，由于负极输入端的电压Vb为固定值，在t1’时刻成为Va＜Vb，比较电路12b的输出电平从高电平变为低电平，LED单元12c点亮、晶体管12d变为截止。电压Va大于等于LED单元12c的发光电压。另外，跟踪型欠压报警电路13的比较电路13b的正极输入端的电压VA也从t0’时刻开始逐渐下降，由于比较电路13b的负极输入端的电压VB逐渐下降，即使在t1’时刻也不会成为VA＜VB，比较电路13b的输出电平不变化，LED单元13c熄灭。此时，晶体管13d变为导通。

由此，如图3(b)所示，达到电源使用寿命时，LED单元12c点亮、LED单元13c熄灭，晶体管12d为截止、晶体管13d为导通，可以识别为电源异常。

如图3(c)所示，从瞬停、过电流、短路等状态恢复时，现有型欠压报警电路12的比较电路12b的正极输入端的电压Va和负极输入端的电压Vb的关系是：在t0”时刻以后成为Va＞Vb，比较电路12b的输出电平从低电平便为高电平，LED单元12c熄灭，晶体管12d由于输出电压的上升而导通。另外，跟踪型欠压报警电路13的比较电路13b的正极输入端的电压VA和负极输入端的电压VB的关系是：即使在t0”时刻以后到t1”时刻也不会成为VA＞VB，并且由于闩锁电路13h的启动，比较电路13b的输出电平一直保持低电平的状态，LED单元13c点亮，晶体管13d保持截止状态。

整理以上内容得到如图4所示关系。就是说，在输出电压正常时，LED单元12c、13c熄灭，晶体管12d、13d为导通状态。关闭交流输入时，LED单元12c、13c熄灭，晶体管12d、13d为截止状态。过电流时，LED单元12c、13c点亮，晶体管12d、13d为截止状态。过电压和过热时，LED单元12c、13c熄灭，晶体管12d、13d为截止状态。达到电源使用寿命时，LED单元12c点亮、LED单元13c熄灭，晶体管12d为截止、晶体管13d为导通状态。在瞬停后、过电流状态后以及短路后的恢复中，LED单元12c熄灭、LED单元13c点亮，晶体管12d为导通、晶体管13d为截止状态。

本发明并不仅限于上述实施例，还包括在权利要求范围内的各种变更乃至变形。

Claims

1、一种欠压报警方法，是识别输出电压降低到小于等于欠压设定值的原因并进行报警的方法，其特征在于，

包括：将输出电压与固定的第1欠压设定值进行比较的第1比较步骤；以及将输出电压与相对于该输出电压延迟随动的第2欠压设定值进行比较的第2比较步骤；基于两步骤来识别输出电压的不足原因并进行报警。

2、如权利要求1所述的欠压报警方法，其特征在于，

根据稳压二极管的逆导通电压设定第1欠压设定值，

根据直接或间接进行输出电压充电的电容器的充电电压设定第2欠压设定值。

3、如权利要求1或2所述的欠压报警方法，其特征在于，输出电压为开关电源的输出电压。

4、如权利要求1或2所述的欠压报警方法，其特征在于，

将输出电压作为电源的输出电压，

第1比较步骤为，当输出电压下降到零时，第1LED单元熄灭；下降到小于等于第1欠压设定值时，该第1LED单元点亮；当大于等于第1欠压设定值时，第1晶体管导通；当小于等于第1欠压设定值时，第1晶体管截止；

第2比较步骤为，在输出电压下降到零时，第2LED单元熄灭；下降到小于等于第2欠压设定值时，该第2LED单元点亮；当大于等于第2欠压设定值时，第2晶体管导通；当小于等于第2欠压设定值时，第2晶体管截止；

根据上述两步骤，将输出电压不足的原因识别为：当第1、第2LED单元熄灭并且第1、第2晶体管截止时，是由于交流电源关闭、过电压保护以及过热保护中的至少一个原因造成的电源异常；当第1LED单元点亮、第2LED单元熄灭并且第1晶体管截止、第2晶体管导通时，是由于电源使用寿命期满造成的电源异常；当第1、第2LED单元点亮并且第1、第2晶体管为截止的状态时，是由于过电流造成的负载异常，并进行报警。

5、一种欠压报警电路，是用于实施权利要求4所述方法的欠压报警电路，其特征在于，

包括：第1比较电路，其为执行上述第1比较步骤，具有两个输入端；第1输入电路，向第1比较电路的一个输入端输入与输出电压的变化相对应的电压，并向另一个输入端输入第1欠压设定值；

第1比较电路将输出电压和第1欠压设定值进行比较并输出以下比较输出：当输出电压小于等于第1欠压设定值时，第1LED单元为点亮状态；当大于等于第1欠压设定值时，第1晶体管导通；当小于等于第1欠压设定值时，第1晶体管截止。

6、如权利要求5所述的欠压报警电路，其特征在于，

第1输入电路向第1比较电路的一个输入端输入输出电压或其分压电压，向另一个输入端输入恒压。

7、一种欠压报警电路，是用于实施权利要求4所述方法的欠压报警电路，其特征在于，

包括：第2比较电路，其为执行上述第2比较步骤，具有两个输入端；以及第2输入电路，向第2比较电路的一个输入端输入与输出电压的变化相对应的电压，并向另一个输入端输入相对于该输出电压延迟并随动的第2欠压设定值；

第2比较电路将输出电压和第2欠压设定值进行比较并输出以下比较输出：当输出电压小于等于第2欠压设定值时，点亮第2LED单元；大于等于第2欠压设定值时，第2晶体管导通；小于等于第2欠压设定值时，第2晶体管截止。

8、如权利要求7所述的欠压报警电路，其特征在于，

第2输入电路是向第2比较电路的一个输入端输入输出电压或其分压电压，向另一个输入端输入通过电阻进行输出电压充电而成的电容电压的电路。

9、一种开关电源，其特征在于，

包括权利要求5至8的任意一项所述的报警电路。