CN202503261U - 一种输入电压波动保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种输入电压波动保护装置，包括电压检测端，供电端，保护状态信号输出端，滤波电路，三极管，MOS管，高、低压波动检测模块和第一三端可调分流基准源，高压波动检测模块和低压波动检测模块连接电压检测端、滤波电路和三极管的集电极，滤波电路还连接第一三端可调分流基准源的基准端，第一三端可调分流基准源的阳极接地，阴极连接三极管的基极和MOS管的栅极和供电端；三极管的发射极连接供电端；MOS管的漏极连接保护状态信号输出端和供电端。本实用新型通过高、低压波动检测模块和第一三端可调分流基准源组成的判断电路，在输入电压是否超过电压波动的范围时，将电器锁定在关闭状态，从而保护电器不被损坏。

Description

一种输入电压波动保护装置

技术领域

 本实用新型涉及电器的保护装置，特别涉及一种输入电压波动保护装置。

背景技术

随着人们生活水平的提高，各种家用电器迅速普及，然而电器的损坏数量也随之大增。其中，电器损坏大部分的原因是由于电网的供电电压不稳定而造成的。特别是在用电高峰时，会出现电压波动非常大的情况，这样很容易损坏家用电器。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种输入电压波动保护装置，以解决现有技术电压波动导致电器损坏的问题。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种输入电压波动保护装置，其包括：

电压检测端、供电端、保护状态信号输出端、滤波电路、三极管、MOS管；

用于检测输入电压是否在高压波动允许范围内，并根据检测结果输出相应的电平信号的高压波动检测模块；

用于检测输入电压是否在低压波动允许范围内，并根据检测结果输出相应的电平信号的低压波动检测模块；

用于根据高压波动检测模块和低压波动检测模块输出电平状态，来控制三极管导通状态的第一三端可调分流基准源；

所述高压波动检测模块的输入端连接电压检测端，输出端连接滤波电路的输入端和三极管的集电极；所述低压波动检测模块的输入端连接电压检测端，输出端连接滤波电路的输入端和三极管的集电极，所述滤波电路的输出端连接第一三端可调分流基准源的基准端，所述第一三端可调分流基准源的阳极接地，阴极连接三极管的基极和MOS管的栅极和供电端；所述三极管的发射极连接供电端；所述MOS管的源极接地，漏极连接所述保护状态信号输出端和供电端。

上述的输入电压波动保护装置中，在三极管的发射极和供电端之间串接有第一电阻。

上述的输入电压波动保护装置中，还包括第二电阻和第三电阻，所述第二电阻的一端连接供电端，另一端连接MOS管的漏极和保护状态信号输出端；所述第三电阻的一端连接供电端，另一端连接三极管的基极、第一三端可调分流基准源的阴极和MOS管的栅极。

上述的输入电压波动保护装置中，所述高压波动检测模块包括第四电阻、第五电阻、第六电阻和第一二极管，所述第四电阻的一端连接电压检测端，另一端串联第五电阻后连接第六电阻的一端和第一二极管的正极，所述第六电阻的另一端接地，第一二极管的负极连接滤波电路的输入端、低压波动检测模块的输出端和三极管的集电机。

上述的输入电压波动保护装置中，所述低压波动检测模块包括第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第二三端可调分流基准源和第二二极管；所述第七电阻的一端连接电压检测端，另一端串接第八电阻后连接第九电阻的一端、第二三端可调分流基准源的基准端，所述第九电阻的另一端接地，所述第二三端可调分流基准源的阳极接地，阴极通过第十电阻连接供电端、该第二三端可调分流基准源的阴极还连接第二二极管的正极，第二二极管的负极连接高压波动检测模块的输出端、三管管的集电极和滤波电路的输入端。

上述的输入电压波动保护装置中，所述滤波电路包括电容和第十一电阻；所述电容的一端连接的高压波动检测模块的输出端、低压波动检测模块的输出端、三管管的集电极和第一三端可调分流基准源的基准端，另一端接地；所述第十一电阻并接在电容的两端。

上述的输入电压波动保护装置中，所述第一三端可调分流基准源和第二三端可调分流基准源均采用型号为TL431的三端可调分流基准源。

上述的输入电压波动保护装置中，所述三极管采用3906型PNP三管极。

上述的输入电压波动保护装置中，所述MOS管采用型号为2N7002的MOS管。

相较于现有技术，本实用新型提供的一种输入电压波动保护装置，包括电压检测端、供电端、保护状态信号输出端、滤波电路、三极管、MOS管、高压波动检测模块、低压波动检测模块和第一三端可调分流基准源，通过高压波动检测模块、低压波动检测模块和第一三端可调分流基准源组成的判断电路，在电压波动在允许范围内时，使电器正常工作；在电压波动超过允许范围时，将电器锁定在关闭状态，从而保护电器不会在输入电压波动大的情况下损坏。

附图说明

图1为本实用新型输入电压波动保护装置较佳实施例的电路图。

图2为本实用新型输入电压波动保护装置的应用于开关电源时的电路图。

具体实施方式

本实用新型提供一种输入电压波动保护装置，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型实施例提供的输入电压波动保护装置包括电压检测端VIN、供电端、保护状态信号输出端PR、滤波电路11、三极管Q1、MOS管Q2、高压波动检测模块12、低压波动检测模块13和第一三端可调分流基准源IC1。

所述高压波动检测模块12的输入端连接电压检测端VIN，输出端连接滤波电路11的输入端和三极管Q1的集电极，所述滤波电路11的输出端连接第一三端可调分流基准源IC1的基准端。该高压波动检测模块12用于检测输入电压是否在高压波动允许范围内，并根据检测结果向第一三端可调分流基准源IC1输出相应的电平信号。

所述低压波动检测模块13的输入端连接电压检测端VIN，输出端连接滤波电路11的输入端和三极管Q1的集电极，所述滤波电路11的输出端连接第一三端可调分流基准源IC1的基准端。低压波动检测模块13用于检测输入电压是否在低压波动允许范围内，并根据检测结果向第一三端可调分流基准源IC1输出相应的电平信号。

本实用新型实施例中，高压波动检测模块12和低压波动检测模块13允许的范围可根据本实用新型输入电压波动保护装置保护的电器设备进行设置。譬如，当保护输入电压为市电的电器设备时，用户可设置高压波动为250V、低压波动为190V，当电压检测端VIN的输入电压超过250V时，高压波动检测模块12的输出端输出高于2.5V的电平信号，使第一三端可调分流基准源IC1和三极管Q1导通；当电压检测端VIN的输入电压低于190V时，低压波动检测模块13的输出端输出高于2.5V的电平信号，使第一三端可调分流基准源IC1和三极管Q1导通。

所述第一三端可调分流基准源IC1的阳极接地，阴极连接三极管Q1的基极、MOS管Q2的栅极和供电端；所述三极管Q1的发射极连接供电端，所述第一三端可调分流基准源IC1用于根据高压波动检测模块12和低压波动检测模块13输出的电平状态，控制三极管Q1导通状态（导通或截止）。所述MOS管Q2的源极接地，漏极连接所述保护状态信号输出端PR和供电端。

本实用新型实施例中，所述电压检测端VIN接到需要检测的电压，所述供电端为输入电压波动保护装置提供5V的电源电压，所述保护状态信号输出端PR根据第一三端可调分流基准源IC1的导通状态相应输出5V或0V电压，该电压可接到电器内部的主控芯片的过压保护端或者控制MOS管Q2关断电器的主控芯片的供电端，从而控制主控芯片处于工作或关闭状态。

本实用新型提供的输入电压波动保护装置通过高压波动检测模块12检测输入电压波动峰值是否高于设定的最高限值电压，并通过低压波动检测模块13检测输入电压波动低谷是否低于设定的最低限值电压，在电压波动峰值和/或电压波动低谷超出设定值时，第一三端可调分流基准源IC1导通，使三极管Q1导通，MOS管截止，并锁定三极管Q1、第一三端可调分流基准源IC1的导通状态，以及MOS管Q2的截止状态，同时控制保护状态信号输出端输出高电平信号给电器的主控芯片作为保护信号，或通过此信号关断电器的主控芯片的供电，从而保护电器不被损坏。

请继续参阅图1，本实用新型实施例提供的输入电压波动保护装置还包括第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，所述第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3均为限流电阻；其中，第一电阻R1串接在三极管Q1的发射极和供电端之间；所述第二电阻R2的一端连接供电端，另一端连接MOS管Q2的漏极和保护状态信号输出端PR；所述第三电阻R3的一端连接供电端，另一端连接三极管Q1的基极、第一三端可调分流基准源IC1的阴极和MOS管Q2的栅极。

所述高压波动检测模块12包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和第一二极管D1。所述第四电阻R4的一端连接电压检测端VIN，另一端串联第五电阻R5后连接第六电阻R6的一端和第一二极管D1的正极，所述第六电阻R6的另一端接地，第一二极管D1的负极连接滤波电路11的输入端、低压波动检测模块13的输出端和三极管Q1的集电极。

请继续参阅图1，所述低压波动检测模块13包括第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻10、第二三端可调分流基准源IC2和第二二极管D2；所述第七电阻R7的一端连接电压检测端VIN，另一端串联第八电阻R8后连接第九电阻R9的一端、第二三端可调分流基准源IC2的基准端，所述第九电阻R9的另一端接地，所述第二三端可调分流基准源IC2的阳极接地，阴极通过第十电阻R10连接供电端、该第二三端可调分流基准源IC2的阴极还连接第二二极管D2正极，第二二极管D2的负极连接高压波动检测模块12的输出端、三极管Q1的集电极、滤波电路11的输入端。

所述滤波电路11包括电容C1和第十一电阻R11，所述电容C1的一端连接的高压波动检测模块12的输出端、低压波动检测模块13的输出端、三极管的集电极和第一三端可调分流基准源IC1的基准端，另一端接地；所述第十一电阻R11并接在电容C1的两端。

其中，所述第一三端可调分流基准源IC1和第二三端可调分流基准源IC2均采用型号为TL431的三端可调分流基准源。所述三极管Q1采用3906型PNP三极管，所述MOS管Q2采用型号为2N7002的MOS管。所述第一二极管D1和第二二极管D2均采用1N4148型二极管。

本实用新型的输入电压波动保护装置的工作状态分为四种情况，以下结合图1，对本实用新型的输入电压波动保护装置原理进行详细描述：

第一种情况：电压波动在允许范围内，高压波动检测模块12及低压波动检测模块13均没有高于2.5V的电平信号输出给第一三端可调分流基准源IC1的基准端。

具体为：从电压检测端VIN输入的电压经过第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6分压，通过第一二极管D1整流，电容C1滤波，得到低于2.5V的电压，此时第一三端可调分流基准源IC1不导通。此时，由于第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9分压得到的电压值高于2.5V，使得第二三端可调分流基准源IC2导通，由于第二三端可调分流基准源IC2导通后，其阴极为低电平，经过第二二极管D2到第一三端可调分流基准源IC1的基准端为低电平，此时，第一三端可调分流基准源IC1不导通，Q1截止，Q2导通，保护状态信号输出端PR输出低电平。

第二种情况：电压波动峰值高于设定最高限值电压，高压波动检测模块12有高于2.5V的电平信号输出，低压波动检测模块13没有高于2.5V的电平信号输出。

具体为：从电压检测端VIN输入的电压经过第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6分压，经过第一二极管D1整流，电容C1滤波，得到高于2.5V的电压，使第一三端可调分流基准源IC1导通，从而使三极管Q1导通，MOS管Q2截止。由于三极管Q1导通，供电端的5V电压经第一电阻R1向第一三端可调分流基准源IC1的基准端供电，锁定了三极管Q1、第一三端可调分流基准源IC1的导通状态，以及MOS管Q2的截止状态。由于MOS管Q2截止，供电端输出的5V电压经第二电阻R2限流向保护状态信号输出端PR供电，输出5V高电平信号。此高电平信号输给待保护电器的主控芯片作为保护信号，或通过此信号关断待保护电器的主控芯片的供电，从而锁定待保护电器的关闭状态。同样，由于第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9分压得到的电压值，在正常供电状态下高于2.5V，使得第二三端可调分流基准源IC2导通，第二三端可调分流基准源IC2的阴极为低电平，没有高于2.5V的电平信号输出。

第三种情况：电压波动低谷低于设定最低限值电压时，高压波动检测模块12没有高于2.5V的电平信号输出，低压波动检测模块13有高于2.5V的电平信号输出。

具体为：从电压检测端VIN输入的电压经过第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6分压，通过第一二极管D1整流，电容C1滤波，得到低于2.5V的电压。同时，由于第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9分压得到的电压值低于2.5V，使得第二三端可调分流基准源IC2不导通，第二三端可调分流基准源IC2的阴极为高电平，约5V。此高电平经过第二二极管D2到第一三端可调分流基准源IC1的基准端，使第一三端可调分流基准源IC1导通。此时，三极管Q1导通，MOS管Q2截止。由于三极管Q1导通，由供电端输出的5V经第一电阻R1限流向第一三端可调分流基准源IC1的基准端供电，从而锁定三极管Q1、第一三端可调分流基准源IC1的导通状态，以及MOS管Q2的截止状态。由于MOS管Q2截止，保护状态信号输出端PR输出5V高电平信号。此高电平信号输给待保护电器的主控芯片作为保护信号，或通过此信号关断待保护电器的主控芯片的供电，从而锁定电器的关闭状态。

第四种情况：电压波动非常大，电压峰值高于设定最高限值电压，电压低谷低于设定最低限值电压。由于这种情况同时满足第二种情况和第三种情况的条件，第二种情况和第三种情况的工作原理同时发生，锁定电器的关闭状态。

通过上述分析，可以得到以上第二种情况、第三种情况、第四种情况发生后，用户只需通过重启5V供电，即可解除电器的关闭状态。

请参阅图2，其为本实用新型输入电压波动保护装置的应用至开关电源时的电路图。

其中，开关电源包括有用于去除电磁干扰的EMI（Electro Magnetic Interference，电磁干扰）元件，用于进行整流、滤波处理得到直流电压的整流、滤波电路，用于输出稳定直流电压的开关电源电路、用于控制开关电源电路正常工作的主控IC及工作电路，及将开关电源电路输出的电压反馈给主控IC及工作电路的反馈电路。

所述EMI元件的输入端连接市电，输出端连接整流、滤波电路，在接入220V市电后，通过EMI元件去除电磁干扰后，经过整流、滤波电路进行整流、滤波处理得到直流电压。该整流、滤波电路连接开关电源电路的VIN2端（开关电源自身的供电端）通过开关电源电路输出稳定的直流电压，给其控制电路供电。本实用新型的输入电压波动保护装置的供电端VIN与整流、滤波电路和开关电源电路的VIN2端连接，保护状态信号输出端连接主控IC及工作电路（具体可连接主控IC的补偿脚或者过压保护脚），当家用电网电压波动很大时，经过整流桥整流滤波后的电压波动也会大，此时输入电压波动保护装置将会进行保护动作。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1. 一种输入电压波动保护装置，其特征在于，包括：

电压检测端、供电端、保护状态信号输出端、滤波电路、三极管、MOS管；

用于检测输入电压是否在高压波动允许范围内，并根据检测结果输出相应的电平信号的高压波动检测模块；

用于检测输入电压是否在低压波动允许范围内，并根据检测结果输出相应的电平信号的低压波动检测模块；

用于根据高压波动检测模块和低压波动检测模块输出的电平状态来控制三极管导通状态的第一三端可调分流基准源；

所述高压波动检测模块的输入端连接电压检测端，输出端连接滤波电路的输入端和三极管的集电极；所述低压波动检测模块的输入端连接电压检测端，输出端连接滤波电路的输入端和三极管的集电极，所述滤波电路的输出端连接第一三端可调分流基准源的基准端，所述第一三端可调分流基准源的阳极接地，阴极连接三极管的基极和MOS管的栅极和供电端；所述三极管的发射极连接供电端；所述MOS管的源极接地，漏极连接所述保护状态信号输出端和供电端。

2.根据权利要求1所述的输入电压波动保护装置，其特征在于，在三极管的发射极和供电端之间串接有第一电阻。

3.根据权利要求1所述的输入电压波动保护装置，其特征在于，还包括第二电阻和第三电阻，所述第二电阻的一端连接供电端，另一端连接MOS管的漏极和保护状态信号输出端；所述第三电阻的一端连接供电端，另一端连接三极管的基极、第一三端可调分流基准源的阴极和MOS管的栅极。

4.根据权利要求1所述的输入电压波动保护装置，其特征在于，所述高压波动检测模块包括第四电阻、第五电阻、第六电阻和第一二极管，所述第四电阻的一端连接电压检测端，另一端串联第五电阻后连接第六电阻的一端和第一二极管的正极，所述第六电阻的另一端接地，第一二极管的负极连接滤波电路的输入端、低压波动检测模块的输出端和三极管的集电机。

5.根据权利要求1所述的输入电压波动保护装置，其特征在于，所述低压波动检测模块包括第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第二三端可调分流基准源和第二二极管；所述第七电阻的一端连接电压检测端，另一端串接第八电阻后连接第九电阻的一端、第二三端可调分流基准源的基准端，所述第九电阻的另一端接地，所述第二三端可调分流基准源的阳极接地，阴极通过第十电阻连接供电端、该第二三端可调分流基准源的阴极还连接第二二极管的正极，第二二极管的负极连接高压波动检测模块的输出端、三管管的集电极和滤波电路的输入端。

6.根据权利要求1所述的输入电压波动保护装置，其特征在于，所述滤波电路包括电容和第十一电阻；所述电容的一端连接的高压波动检测模块的输出端、低压波动检测模块的输出端、三管管的集电极和第一三端可调分流基准源的基准端，另一端接地；所述第十一电阻并接在电容的两端。

7.根据权利要求5所述的输入电压波动保护装置，其特征在于，所述第一三端可调分流基准源和第二三端可调分流基准源均采用型号为TL431的三端可调分流基准源。

8.根据权利要求1所述的输入电压波动保护装置，其特征在于，所述三极管采用3906型PNP三管极。

9.根据权利要求1所述的输入电压波动保护装置，其特征在于，所述MOS管采用型号为2N7002的MOS管。

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