CN203840228U

CN203840228U - 电力仪表用小功率电源交流限幅保护电路模块

Info

Publication number: CN203840228U
Application number: CN201420258378.7U
Authority: CN
Inventors: 张耀松
Original assignee: TIANJIN SHUANGYUAN JINRUI TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: TIANJIN SHUANGYUAN JINRUI TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-05-21
Filing date: 2014-05-21
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2024-05-21

Abstract

本实用新型涉及一种电力仪表用小功率电源交流限幅保护电路模块，该电路模块的电路由电阻R1、R2、R3、稳压二极管Z1、Z2、三极管Q、二极管D、晶体管M、电解电容E及压敏电阻YM连接组成。所述电阻R1、R2分别接入整流桥B正负端，用以提取输入电压的实际值，电阻R3在正常情况下为稳压二极管Z2提供限流作用，对晶体管M起到上拉电压作用，二极管D防止电解电容E的能量回灌，稳压二极管Z1为输入脉动直流信号提供击穿的限幅值，稳压二极管Z2为晶体管M提供保护；电解电容E为直流输出滤波，三极管Q为晶体管M控制极提供低频开关状态控制；晶体管M起到导通作用，压敏电阻YM防止输入过压时高电压对晶体管M的冲击；其性能安全可靠，适应性强。

Description

电力仪表用小功率电源交流限幅保护电路模块

技术领域

本实用新型涉及一种交流限幅保护系统，特别涉及一种电力仪表用小功率电源交流限幅保护电路模块。

背景技术

传统公知的电力仪表通常是在变电站中使用，由于电力系统的供电环境有时会非常恶劣，变电站昼夜间以及变压器满载或轻载时站内电压差相当大，普遍存在站内用电电压的大范围波动。当某个地区电压范围频繁波动，而且某些时段超压成为常态时，传统电力仪表中的电源AC/DC转换保护电路长期动作后就易失效，一旦失效，仪表将被损坏。同时还有一种可能，当输入交流电压因为某种情况高于设定值时，直流输出电压也将出现异常增高，电容的高压击穿损坏属于瞬间损坏，此时有可能导致电路中的元器件或由其供电的负载电器击穿损坏。尤其是在电力系统各种输出功率小于20W的保护装置、电力仪表中使用的电源保护电路，是不允许出现此种情况的，因为那将危及电力部门供电的安全性和稳定性。

因此，提供一种性能安全可靠、适应性极强的电力仪表用小功率电源交流限幅保护电路模块，是该领域技术人员当前急待解决的难题之一。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术上的不足，提供一种结构设计合理、性能安全可靠、工作电压稳定、适应性极强、应用方便的电力仪表用小功率电源交流限幅保护电路模块。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种电力仪表用小功率电源交流限幅保护电路模块，其特征在于该电路模块的电路由电阻R1、R2、R3、稳压二极管Z1、Z2、三极管Q、二极管D、晶体管M、电解电容E及压敏电阻YM连接组成；

所述电路模块的正输入端接入二极管D的阳极，二极管D的阴极接到电路模块的正输出端；电阻R1和电阻R2串联，电阻R1接到电路模块的正输入端，电阻R2接到电路模块的负输入端，电阻R1和电阻R2的公共端接入稳压二极管Z1的阴极端，稳压二极管Z1的阳极端，接入三极管Q的基极B端，电阻R3接到三极管Q的集电极C端和电路模块的正输入端连接，三极管Q的发射极E端接入电路模块的负输入端；电阻R3和三极管Q的集电极C端的公共端接入稳压二极管Z2的阴极端和晶体管M的栅极G端，稳压二极管Z2的阳极端接入电路模块的负输入端，晶体管M的源极S端接到电路模块的负输入端，晶体管M的漏极D端接到电路模块的负输出端；在晶体管M的源极S端和晶体管M的漏极D端也就是在电路模块的负输出端和电路模块的负输入端，接压敏电阻YM；在电路模块的正输出端接电解电容E的正极，电解电容E的负极接入电路模块的负输出端。

本实用新型的有益效果是：

（1）应用本实用新型保护电路设计出新型的AC/DC产品，使得其对输入电压加宽了幅值，也就是说，它可以适应全世界任何国家和地区使用的交流电压，即可以把它直接接入110V、220V或380V等，均能够稳定工作，这也包括400 Hz的中频电压。

（2）本实用新型设计既可在瞬间超压的情况下起到保护功能，也可长期工作在超压供电环境中。

（3）采用本实用新型设计电路的AC/DC产品，即使在启动保护动作的情况下，直流输出无波动，仍可为负载正常供电。

（4）本实用新型不同于一般使用电流和电压元器件实现保护功能，而是通过对输入电压进行限幅的原理进行过压保护。

（5）本实用新型采用保护原理可免除对使用元器件动作次数与使用寿命的困扰，有效延长应用产品的使用寿命。

（6）本实用新型电路采用的元器件价格低廉，保护电路模块的成本很低，同时便于推广。

总之，本实用新型可用于电力、水利、矿山、石油、化工等行业中的各种电源适配器、充电器、仪器仪表的供电电路，特别适用于变电站中的电力仪表及各种电源的保护装置；其结构简单，设计合理，性能安全可靠，工作电压稳定，并且输入电压加宽了幅值，直流输出无波动，为负载正常供电；有效提高产品的适应性、可靠性和安全性。

附图说明

图1是本实用新型电路连接原理图。

图中：

Ⅰ：电路模块；

R1、R2、R3：电阻；

Z1、Z2：稳压二极管；

Q：三极管；

D：二极管；

M：晶体管；

E：电解电容；

YM：压敏电阻；

B：整流桥：

FS：保险丝：

RL：负载。

具体实施方式

以下结合附图和较佳实施例，对依据本实用新型提供的具体实施方式、结构、特征详述如下：

如图1所示，一种电力仪表用小功率电源交流限幅保护电路模块，该电路模块Ⅰ的保护电路由电阻R1、R2、R3、稳压二极管Z1、Z2、NPN三极管Q、二极管D、IGBT晶体管M、电解电容E及压敏电阻YM连接组成。

该保护电路具体连接关系如下：

限幅保护电路模块Ⅰ的外部连接：交流 AC220V电源通过保险FS接入整流桥B的两个输入端，整流桥B的正输出端接入限幅保护电路模块Ⅰ的正输入端，整流桥B的负输出端接入限幅保护电路模块Ⅰ的负输入端。限幅保护电路模块Ⅰ的正输出端接入负载RL的正输入端，限幅保护电路模块Ⅰ的负输出端接入负载RL的负输入端。

限幅保护电路模块Ⅰ的内部连接：限幅保护电路模块Ⅰ的正输入端接入二极管D的阳极，二极管D的阴极接到限幅保护电路模块Ⅰ的正输出端；电阻R1和电阻R2串联，电阻R1接到限幅保护电路模块Ⅰ的正输入端，电阻R2接到限幅保护电路模块Ⅰ的负输入端，电阻R1和电阻R2的公共端接入稳压二极管Z1的阴极端，稳压二极管Z1的阳极端，接入三极管Q的基极B端，电阻R3接到三极管Q的集电极C端和限幅保护电路模块Ⅰ的正输入端连接，三极管Q的发射极E端接入限幅保护电路模块Ⅰ的负输入端；电阻R3和三极管Q的集电极C端的公共端接入稳压二极管Z2的阴极端和IGBT晶体管M的栅极G端，稳压二极管Z2的阳极端接入限幅保护电路模块Ⅰ的负输入端，IGBT晶体管M的源极S端接到限幅保护电路模块Ⅰ的负输入端，IGBT晶体管M的漏极D端接到限幅保护电路模块Ⅰ的负输出端；在IGBT晶体管M的源极S端和IGBT晶体管M的漏极D端也就是在限幅保护电路模块Ⅰ的负输出端和限幅保护电路模块Ⅰ的负输入端，接压敏电阻YM；在限幅保护电路模块Ⅰ的正输出端接电解电容E的正极，电解电容E的负极接入限幅保护电路模块Ⅰ的负输出端。

其中各个元器件的作用是：电阻R1、R2分别接入整流桥B整流后的正负端，用来提取输入电压的实际值，电阻R3在正常情况下为稳压管Z2提供限流作用，对晶体管M起到上拉电压作用，二极管D防止电解电容E的能量回灌，稳压二极管Z1为输入脉动直流信号提供击穿的限幅值，稳压二极管Z2为IGBT晶体管M提供保护；电解电容E为直流输出滤波，NPN三极管Q为IGBT晶体管M控制极提供低频开关状态控制；IGBT晶体管M起到导通作用，压敏电阻YM防止输入过压时高电压对IGBT晶体管M的冲击，对IGBT晶体管M起保护作用。

本实用新型工作原理：当交流电压输入时，经过保险丝FS及整流桥B后变为直流电压即1，2点之间的电压为U，再经过电阻R1，R2分压U1，当输入分压后的脉动直流电压U1幅值小于稳压二极管Z1设定值时，稳压二极管Z1此时处于截止状态，NPN三极管Q不投入工作为截至状态，这时电压通过电阻R3、稳压二极管Z2，为IGBT晶体管M提供连续的控制信号，直流输出端处于正常的工作状态，IGBT晶体管M导通，电流正极通过二极管D给电解电容E充电，电解电容E进行能量储存，驱动负载RL，电流经过IGBT晶体管M流回负载，保证线路畅通。

当输入分压后的脉动直流电压U1幅值超过稳压二极管Z1设定值时，稳压二极管Z1被击穿，NPN三极管Q处于导通状态，电阻R3，稳压管Z2回路中稳压二极管Z2两端电压为0，即U2为0，此时不能为IGBT晶体管M提供连续的工作信号，直流输出端处于不工作状态，IGBT晶体管M截止，由于IGBT晶体管M是截止状态，电流不能通过二极管D给电解电容E充电，也不能驱动负载RL，在这种情况下电解电容E释放能量，驱动负载RL。

当输入分压后电压U1幅值降到设定值时，电路恢复到最初正常工作状态。该电路是在一个直流脉冲内，限制电压的幅度，切除设定值以上部分的电压，使电路始终工作在事先设定的电压范围内，这样就保证了直流输出电压的稳定。

如果输入交流电压过高，整流后的直流电压即1，2点的电压U高于压敏电阻YM承受范围时，这时压敏电阻YM瞬间导通，起到保护线路中其它器件的作用。

该电力仪表用小功率电源交流限幅保护电路模块，当交流输入出现异常超压时，不论超压是瞬间状态还是一个时段的常态，该保护电路都能在输入电压高于设定值时回路断开，也就是说在输入电压低于设定值的时候回路导通，高于设定值时回路断开，即实现了对输入电压的自动限幅起到保护作用，并对交流输入电压加宽了幅值。

各元器件主要参数的选择，例如：

电阻R1，R2，R3采用贴片电阻型号为1206，阻值分别为400k，10k，375k。稳压二极管Z1采用型号是1N4737，稳压二极管Z2采用型号是1N4744。

NPN三极管Q采用型号是S8050、C2060或C9013。

二极管D采用型号是1N4007、1N5408或1N5399。

IGBT晶体管M采用型号是IRF840、7N60或IRF740。

电解电容E采用2.2μF，400V。

压敏电阻YM采用型号是14D471。

上述参照实施例对该电力仪表用小功率电源交流限幅保护电路模块进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可根据需要选择不同的型号或设定不同的参数等；因此在不脱离本实用新型总体构思下的变化和修改，应属本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种电力仪表用小功率电源交流限幅保护电路模块，其特征在于：该电路模块的电路由电阻R1、R2、R3、稳压二极管Z1、Z2、三极管Q、二极管D、晶体管M、电解电容E及压敏电阻YM连接组成；

所述电路模块的正输入端接入二极管D的阳极，二极管D的阴极接到电路模块的正输出端；电阻R1和电阻R2串联，电阻R1接到电路模块的正输入端，电阻R2接到电路模块的负输入端，电阻R1和电阻R2的公共端接入稳压二极管Z1的阴极端, 稳压二极管Z1的阳极端,接入三极管Q的基极B端，电阻R3接到三极管Q的集电极C端和电路模块的正输入端连接，三极管Q的发射极E端接入电路模块的负输入端；电阻R3和三极管Q的集电极C端的公共端接入稳压二极管Z2的阴极端和晶体管M的栅极G端, 稳压二极管Z2的阳极端接入电路模块的负输入端，晶体管M的源极S端接到电路模块的负输入端，晶体管M的漏极D端接到电路模块的负输出端；在晶体管M的源极S端和晶体管M的漏极D端也就是在电路模块的负输出端和电路模块的负输入端，接压敏电阻YM；在电路模块的正输出端接电解电容E的正极，电解电容E的负极接入电路模块的负输出端。

2.根据权利要求1所述的电力仪表用小功率电源交流限幅保护电路模块，其特征在于：所述稳压二极管Z1采用型号是1N4737，稳压二极管Z2采用型号是1N4744。

3.根据权利要求1所述的电力仪表用小功率电源交流限幅保护电路模块，其特征在于：所述三极管Q 为NPN三极管，采用型号是S8050、C2060或C9013。

4.根据权利要求1所述的电力仪表用小功率电源交流限幅保护电路模块，其特征在于：所述二极管D采用型号是1N4007、1N5408 或1N5399。

5.根据权利要求1所述的电力仪表用小功率电源交流限幅保护电路模块，其特征在于：所述晶体管M为IGBT晶体管，采用型号是IRF840、7N60或IRF740。